面向对象GIS的空间数据模型研究及其应用
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摘要
近年来兴起的面向对象的思想对计算机和各个应用领域都产生了广泛而深远的影响，面向对象的地理信息系统(Object-Oriented GIS)也成为GIS领域的一个重要研究课题。
本论文采用面向对象方法，对GIS中空间对象的数据模型、语义定义和表示、对象间的基本语义关系、对象的基本空间操作及拓扑结构、地理数据的组织、数据的存储和空间索引等方面进行了较全面的探索和研究，并在此基础上，提出了面向对象GIS的整体概略框架。结合当前流行的GIS平台和空间数据库，本论文对Mapinfo地理信息系统和Oracle Spatial空间数据库做了较为深入的研究，分析了Mapinfo的数据模型、数据组织和空间操作等对面向对象技术的支持，指出了其在拓扑结构建立上的缺陷，并给出解决的办法；同时也对Oracle Spatial空间数据库的空间数据模型，空间索引和空间关系进行了较为详细的介绍。论文的最后，结合作者所承担的“山西省医疗卫生应急动员决策支持系统”的研制与开发工作，先是用Petri网对山西省医疗卫生应急动员系统的指挥控制模型进行了数学建模，然后介绍了本系统的构成及软件和数据库的设计，最后是解决了系统中遇到的几个难题。
The object-oriented techiques which are popular in recent years have generate an wide-ranging and far-reaching impact to every application field of computer, Object oriented GIS has become an important research subject in GIS field.
In the thesis, by the Object-oriented method, we study and explore deeply the data model of spatial object, the definition and expretion of semantics, the basic relaionship among objects, the basic spatial operation and topology structure, the orgazization of geographic data, the storage of data and the spatial index. Based on the above, we present the global outline and frame of the object-oriented GIS. Combined with the current popular GIS flatform and the spatial database, we study Mapinfo system, a popular GIS flatform, and Oracle Spatial database, a famous spatial database. We analyse the data model, the data organization and the spatial opration of Mapinfo system which are supported the object-oriented techniques, we also point out the shortage of the topological structure. At the same time, we study the spatial data model, the spatial index and relationship of Oralce Spatial, at the end of the thesis, combined with the develop of the system of the medical healthy emergence mobilization of ShanXi provice, we model a mathrnatic model for the command and control system of the system by petri net, then, we introduce the constituation of the system and the design of the database, at the last, we settle several difficult problems we encounter when we develop the system.
本论文采用面向对象方法，对GIS中空间对象的数据模型、语义定义和表示、对象间的基本语义关系、对象的基本空间操作及拓扑结构、地理数据的组织、数据的存储和空间索引等方面进行了较全面的探索和研究，并在此基础上，提出了面向对象GIS的整体概略框架。结合当前流行的GIS平台和空间数据库，本论文对Mapinfo地理信息系统和Oracle Spatial空间数据库做了较为深入的研究，分析了Mapinfo的数据模型、数据组织和空间操作等对面向对象技术的支持，指出了其在拓扑结构建立上的缺陷，并给出解决的办法；同时也对Oracle Spatial空间数据库的空间数据模型，空间索引和空间关系进行了较为详细的介绍。论文的最后，结合作者所承担的“山西省医疗卫生应急动员决策支持系统”的研制与开发工作，先是用Petri网对山西省医疗卫生应急动员系统的指挥控制模型进行了数学建模，然后介绍了本系统的构成及软件和数据库的设计，最后是解决了系统中遇到的几个难题。
The object-oriented techiques which are popular in recent years have generate an wide-ranging and far-reaching impact to every application field of computer, Object oriented GIS has become an important research subject in GIS field.
In the thesis, by the Object-oriented method, we study and explore deeply the data model of spatial object, the definition and expretion of semantics, the basic relaionship among objects, the basic spatial operation and topology structure, the orgazization of geographic data, the storage of data and the spatial index. Based on the above, we present the global outline and frame of the object-oriented GIS. Combined with the current popular GIS flatform and the spatial database, we study Mapinfo system, a popular GIS flatform, and Oracle Spatial database, a famous spatial database. We analyse the data model, the data organization and the spatial opration of Mapinfo system which are supported the object-oriented techniques, we also point out the shortage of the topological structure. At the same time, we study the spatial data model, the spatial index and relationship of Oralce Spatial, at the end of the thesis, combined with the develop of the system of the medical healthy emergence mobilization of ShanXi provice, we model a mathrnatic model for the command and control system of the system by petri net, then, we introduce the constituation of the system and the design of the database, at the last, we settle several difficult problems we encounter when we develop the system.
引文
[1] 肖乐斌，钟耳顺，刘纪远等。面向对象整体G I S数据模型的设计与实现。地理研究，2002，1(21)：34—44。
[2] 何文斌，梁利姣。基于Oracle8i的空间数据库的研究。现代电子技术，2002，8：81—84。
[3] 李爱光，王卉，刘红玉等。面向对象软件工程技术在G I S中的应用。测绘学院学报，2001，18(4)：287—289。
[4] 朱晓青，周涛，张海堂。Mapinfo中道路拓扑与最优路径的研究。测绘学院学报，2001，18(2)133—138。
[5] 华一新。基于UML的GIS基础软件开发管理。信息工程大学学报，2001，2(2)：54—57。
[6] 韩新，李杰．城市消防指挥中心系统仿真模型．计算机仿真，2000，(1)：12—18．
[7] 赵巍，潘泉．基于Petri网的C~2S性能分析方法研究．火力与指挥控制，2001，(1)．
[8] 李曙光，江欲红．现代战争地方医院动员的若干问题思考．解放军医院管理杂志，1999(5)：397—398．
[9] Wen-Tsung Cheng,Chien-Chao Tseng, Wen-Kuang Chou Petri net-base analysis on object assignment in distributed object-oriented systems. Journal of Systems Architecture, 1998 (44).
[10] Hardy Pundt,Klaus Brinkkotter-Runde: Visualization of spatial data for field based GIS.
[11] Jurgen Dollner, Klaus Hinrichs: An object-oriented approach for integrating 3D visualization systems and GIS.
[12] Applications of geographical information system(GIS) for spatial decision support in aquaculture, Aquaculteral Engineering 23 (2000).
[13] Ju rgen Do liner, Klaus Hinrichs. An object-oriented approach for integrating 3D visualization systems and GIS. Computers & Geosciences 26 (2000) 67-76.
[14] Shree S. Nath, John P. Bolte, Lindsay G. Ross.Applications of geographical information systems (GIS) for spatial decision support in aquaculture. Aquacultural Engineering 23 (2000) 233-278.
[15] Danijel Rebolj, Peter J. Sturm. A GIS based omponent-oriented integrated system for estimation, visualization and
analysis of road traffic air pollution. Environmental Modelling & Software 14(1999) 531-539.
[16] K. Morris, D. Hill, A. Moore.Mapping the environment through three-dimensional space and time. Computers, Environment and Urban Systems 24 (2000) 435-450.
[17] T. Sarjakoski. Networked GIS for Public Participation Emphasis on Utilizing Image Data. Comput., Environ. and Urban Systems, Vol. 22, No. 4, pp. 381-392, 1998.
[18] Gary Warren King. Object-Oriented really is better than Structured?.
[19] 倪绍祥：可视化与GIS 地理信息系统．
[20] 王文俊，徐小兵：基于Mapinfo的应急系统解决方案．
[21] 武宝亭．随机过程与随机微分方程．电子科技大学出版社．
[22] R.Dayid著 黄建文译．佩特利网和逻辑控制器图形表示工具．机械工业出版社．
[23] 龚健雅著。当代GIS的若干理论与技术。武汉测绘科技大学出版社．
[24] Meilir Page-Jones著 包晓露，赵晓玲，叶天军译。UML面向对象设计基础 人民邮电出版社．
[25] Petri网原理，高等学校教材．
[26] 朱海滨 面向对象技术 国防科技大学出版社．
[27] 胡剑玲 面向对象有色Petri网(OOCPN)和OOCPN系统设计方法的研究 中国科学院数学研究所研究生毕业论文 1996．
[28] 彭明华建立面向对象GIS系统的探讨 同济大学硕士学位论文 1998．
[29] 宋慧屏 面向对象的G I S数据模型及其应用 北京大学硕士学位论文 1996．
[30] 薛啸宇 面向对象GIS空间数据模型的研究 国防科学技术大学研究生院学位论文 1999．
[31] Gisfan 基于GIS的首钢防震减灾信息系统设计与实现 冶金部建设研究总院硕士学位论文 2001．
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