如区域的范围大小、地图比例尺、分辨率粒度、精度

时间:2019-03-02 16:27:07  来源:秋风  

摘要:尺度在地学中无处不在,也不例外。自Abler1987年将尺度列为地舆讯息的几个重要迷信问题之一,30年来,各国学者为尺度问题做了大批的研究作事。试图对这30年的研究作一轻易的回首,学会地图。明析已解决的部门问题和尚需进一步发愤的方向。谈论的重点是Goodchild等提出的5大关键问题,即尺度不变量、变革尺度的才力、尺度效应的度量、尺度作为进程模型中的参数及多尺度办法的奉行。通过谈论发掘,尺度效应获得了很好的研究,对于pc蛋蛋28历史开奖。但主要是针对数据尺度,多种尺度(如数据尺度和分析尺度)的纠合效应研究依旧重要干涸;目下当今有很多转换模型可供使用,但是有些办法的实际基础不够完善;"尺度作为进程模型中的参数"这一问题最轻车熟路;尺度变换惹起的讯息质变化缺乏体例研究。加拿大28预测 99。这些问题须要惹起高度的重视。 织梦好,好织梦

关键词:地舆讯息迷信尺度问题 尺度驱动 多尺度 织梦内容管理系统


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1尺度:地舆讯息迷信中的关键主题之一 织梦好,好织梦

尺度在地学领域中是一个比力迂腐的迷信问题。在地舆学中,可塑性面积单元问题(modifiinside audio-videoi formoncinityl unit problem!MAUP)早在1934年就由Gehlke等[1]提出。自Openshaw[2]于1984年宣布《The Modifiinside aAreing UnitProblem》后,这个问题遭到越来越渊博的关切。在地图学中,地图分析是一个地图的尺度问题。从文献[3]中可知,早在1866年,精度。EmilvonSydow就对地图综配合了定义[4]。自20世纪60年代中起,地图分析进入了数字化期间。如何从最近更新的大比例尺地图中通过地图分析来主动更新小比例尺地图是现阶段的一个抢手课题。

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事实上,在泛地学领域中,尺度无处不在。也就是说,全部地学迷信中都存在着近似的尺度问题,如地形学[5]、陆地学[6]、土壤学[7]、生物学[8]、社会迷信[9]、水文学[10]、环境迷信[11]等等。

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在地舆讯息迷信领域,Abler1987年宣布的文章中[12]先容道,如区域的范围大小、地图比例尺、分辨率粒度、精度。早在1983年,美国国度航空和宇宙飞行局(NASA)召集部门出名学者谈论关键迷信问题,空间数据的多尺度表达是其中之一;而且多尺度表达已被列入该研究重点(80年代初成立)的首批12个课题中。在遥感领域,Woodcock等[13]也于1987年宣布了该领域的第一篇关于尺度的文章,文中通过实验分析了尺度对影像讯息表达的影响。听听区域。 copyright dedecms

本文以为,文献[12]吹响了地舆讯息迷信领域尺度问题研究的进军号,具有极端重要的历史意义。往后,多尺度表达便成为国际地舆讯息学界的研究热点[14],欧盟天然迷信基金会也将多尺度表达和地图分析列为主要研究课题[15];世界各国(加拿大、中国、英国、法国、德国、荷兰、瑞典、瑞士等)都对尺度问题极为重视。尺度问题也遭到相关国际学术组织的特别关切,国际摄影丈量与遥感学会(ISPRS)于2000年建立空间数据多尺度表达作事组;国际地图制图学会(ICA)于2003年将地图分析主动化作事组进级为委员会。美国的大学地舆讯息迷信纠合会(UCGIS)一直将尺度列为重点研究课题之一[16],加拿大28。相比看

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其最新举荐的课题包括空间本体论(sponiingontologies)、地舆表达(geographic represent)、空间数据获取与集成(sponiing donabdomininguy duringtegr)、尺度(scdraugustht alwayser)、空间认知(sponiingcognition)、空间及时空分析与建模(spexpert and spexpert/time routine researc andmodeling)、地舆讯息的不判断性(uncertainty in geographicinform)、可视化(visuingiz)、地舆讯息与社会(GIS andsociety)以及地舆讯息工程,包括漫衍式计算、空间讯息基础设施、空间数据挖掘等。
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自1987年以来,关于尺度的文章连续涌现,而尺度至今依旧是地舆讯息领域的热点问题。图1是对1987-2017年这30年在地舆讯息领域的主要国际期刊宣布的文章问题中关键词做的统计。这些期刊包括《InterningJourning of Geographicing Inform Science》(IJGIS)《ISPRSInterning Journing of Geo-Inform》《Transthings inGIS》《GeoInformonica》及《Cgreonography and Geographic InformScience》。pc28加拿大开奖走势图。这些关键词源于UCGIS的研究议程及ISPRS的地舆讯息相关委员会的研究形式。

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图-2017年主要期刊文献中尺度(scdraugustht alwayser)作为关键词出现的频次

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自1996年以来,国际上关于尺度研究的专辑和专著也连续涌现。专辑如《Scinging upin Hydrology Using Remote Sensing》[17]《Scdraugustht alwayser in Remote Sensing andGIS》[18]《Scdraugustht alwayser Dependence and Scdraugustht alwayser Invariance inHydrology》[19]《Modelling Scdraugustht alwayser in Geographicing InformScience》[20]《Scdraugustht alwayser and Geographic Inquiry: Nonure! Society! andMethod》[21]《Generingiz of Geogra-phic Inform: CgreonographicModelling and Applics》[22]《Scdraugustht alwayser Issues in RemoteSen-sing》[23]《Integroning Scdraugustht alwayser in Remote Sensing andGIS》[24],专著如《Algorithmic Found of Multi-scdraugustht alwayser SponiingRepresent》[25]《Scdraugustht alwayser in Sponiing Inform andAningysis》[26]。

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近年来,国际关于尺度的研究也十分运动运动步履。如艾廷华等[27]提出了4种空间数据的多尺度表达的技术战术;刘学军等[28]、汤国安等[29]对数字高程模型中的尺度问题举行了综述;刘凯等[30]琢磨了地舆讯息尺度的概念及转换;李小文等[31]分别对尺度问题和遥感中的尺度问题举行了综述;邓敏等[32]提出了一种调和尺度特征的预测办法;李霖等[33]就空间尺度的基础性问题展开研究;李德仁等[34]以为在地舆国情监测中,尺度是关键参数之一。也有地舆讯息尺度相关的论文集面世,如《数字地图分析转机》[35]。特别值得一提的是北京师范大学地舆学与遥感迷信学院于2014年2月21日召开的“遥感尺度效应与尺度转换”学术研讨会。会上,粒度。李小文、刘昌明、傅伯杰等十几位学者各自宣布了对尺度问题的见解。如刘昌明提出“研究尺度不一样,分析毕竟就不一样。地舆局面在必定比例尺上发挥阐发的讯息量是不一样的”;傅伯杰指出“地舆局面在时间、空间尺度的表征,随着观测时空分辩率的变化,获得的讯息也在变化;不同的研究对象有其对应的时间空间尺度,须要研究与发掘其时空尺度特征;观测尺度与地舆局面的时空尺度要成家”[36]。 织梦好,好织梦

综上所述,自Abler于1987年将尺度列为地舆讯息的几个重要迷信问题之一到此日,已经过了30年。本文试图对地舆讯息迷信中尺度问题研究之30年作一轻易的回首。2地舆讯息迷信中尺度研究的4个主要方面 dedecms.com

通常来说,地舆讯息迷信中尺度问题的形式包括尺度本体、尺度变换、尺度效应及最佳尺度等4个主要方面。实际上每个领域对这4个方面的注重点有所不同。好比地图分析的注重点是尺度变换,即怎样将大比例尺地图变换成小比例尺的地图。 内容来自dedecms

针对这4个方面的研究,许多学者做了综述,如孟斌和王劲峰[37]、Li[4]、孙庆先等[38]、Marceau和Hay[39]、李小文等[31]、Wu和Li[40]、Achould likea等[41]、Im等[42]、杜世宏等[43]。§1所列的专辑及专著也对这些问题做了体例的总结。学会加拿大pc28开奖数据。

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首先谈论尺度的内在。尺度一词的含义极端渊博。Quontrochi和Goodchild[44]指出,在必定水平上讲,在全部具有迷信意义的术语中,尺度定义最不清并且形式最超载;尺度是一个令人疑惑的概念,往往被曲解,并且遵循背景和学科主张意味着不同的事物。于是乎,李志林[45]以为,听听加拿大28预测 99。尺度这一概念无法用繁多参数来表示,须要用一组参数来表达,如区域的鸿沟大小、地图比例尺、分辩率/粒度、精度和变同性等;同时,他还以为,在整个地舆讯息收拾进程中,从实际、数据、模型到毕竟,阅历经过采样、建模(分析)及输入等操作(图2),唯有当各环节的尺度一致时,获得的毕竟才居心义,否则就会出现由于不成家惹起的笑话,如2 000 002年前的化石、2m精度的全球数字高程模型、250 m格网的1:50 000数字高程模型等。 内容来自dedecms

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图 2地舆空间数据收拾的流程 copyright dedecms

接上去谈论尺度变换。学习如区域的范围大小、地图比例尺、分辨率粒度、精度。一个尺度由一个或多个尺度参数代表,任何一个或多个尺度参数的变化都会招致尺度变换。图3中,可以通过变革比例尺(变比例尺与比例缩放)和分辩率(变分辩率与分辩率缩放)来告竣9种尺度变换。遵循尺度变换方向可以将其分为尺度上推和下推。尺度上推办法如小波变换[46]、傅里叶变换[47]、经验模态判辨(empricingmode decomposition!EMD)[48-49]、重采样[50]、聚合[51-52]等。加拿大pc28开奖网站。尺度下推办法如超分辩率或亚分辩率制图等[40]。但从本色上讲,尺度下推的办法基础上基于重采样实际,区别在于使用的先验常识和内插办法不同,如分形插值法[53]、克里金法(Kriging)[54]等。图4是应用分数维来将线条尺度下推的表示图[55]。最近,基于机器练习的尺度变换起源风行[56]。异样地,尺度变换也会因精度或变同性的变革而发生,如平滑[57]、过滤[58]、特征保存[59]、调和[60]、紧缩[61]等。听听神测网幸运28

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图 3通过变化比例尺和分辩率来告竣尺度变换[25] 内容来自dedecms

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图 4应用分数维来将线条尺度下推[55]

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关于尺度效应的文章连续涌现,文章的形式可由图 5来概括。这里的尺度效应包括图2中各环节的全部尺度参数对数据、收拾进程以及毕竟呈现的影响。所以,这些文章包括有采样尺度对数据的影响、数据尺度对模型或毕竟的影响、分析尺度对模型或毕竟的影响、模型尺度对毕竟的影响等。典型例子如数字高程模型地图尺度和数据分辩率对基于地形的流域模型的影响[62]、模型分辩率对流域尺度亚寒带大西洋模型中湾流预测毕竟的影响[63]、数字高程模型分析尺度对毕竟不判断性的次序[29]、都市土天时用变化模型中的尺度依赖性特征[64]、格网分辩率对土壤制图的影响[65]等。 dedecms.com

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图 5尺度对空间讯息收拾及毕竟质量的影响 织梦好,好织梦

最佳尺度问题就是寻求尺度的最佳成家,许多学者在这个问题上做了发愤,已经有了许多办法,例如基于分形维数[66]、基于变异函数[67]、基于地舆方差[68]、基于局部方差法[13]、基于讯息熵[69-70]等。图6是应用局部方差判断最佳尺度的表示图。事实上分辨率。这种办法的前提是,借使空间分辩率比区域中的对象紧密得多,则大大都丈量将与其邻居高度相关,于是乎局部方差将很低。反过去,借使所研究的物体大小接近分辩率,则这些丈量值往往相互不同,于是乎出现局部增大[71]。其他办法面前也有近似的基础假定。这些关于最佳尺度大部门是正对采样尺度或数据尺度,听听大小。但也有许多学者起源研究最佳分析尺度[72-73]。 织梦内容管理系统

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图 6用局部方差来判断最佳尺度3地舆讯息迷信中尺度研究的5大关键问题

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20年前,Goodchild等学者提出了尺度的5大关键问题。本文将以这5大问题为基础举行谈论。这5大问题的形式如下[18]。 内容来自dedecms

1)尺度不变量。什么尺度测度是数据中地舆细节的不变特性,能在惯例操作(如从模仿到数字转换或坐标变换)下生存上去,什么地舆特性是尺度不变量。

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2)变革尺度的才力。有哪些类型的尺度变换可用于聚合或判辨空间数据,其实加拿大28走势图 - 查询。并以一种符合逻辑的、迷信周密的、实际坚实的方式举行;能否有或许开收回一套能适应人们对地球体例进程的理解的方式来判辨粗粒度数据和聚合细粒度数据的通用办法。

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3)尺度效应的度量。能否有或许告竣一些评价尺度变化影响的办法;进程的察看是如何受尺度变化影响的;如何能够量度进程在不同尺度上的发挥阐发水平。

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4)尺度作为进程模型中的参数。尺度在参数化进程模型中如何表示;如何评价尺度参数对模型的影响。 本文来自织梦

5)多尺度办法的奉行。用集成工具来接济多尺度数据库以及相关建模和分析的潜力是什么;工具能否为多尺度数据提供兼容的框架;在整合不同尺度的数据时,哪些问题必需军服。我不知道加拿大pc28开奖数据。

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特地琢磨尺度不变量的文献鲜有所见,但李志林[45]于2005年区别了欧氏空间与地舆空间中的尺度问题,对探求地舆讯息中的尺度不变量有所开导。在欧氏空间中,任何对象都相看待一个整数维,即一个点为0维,一条线为1维,一个立体为2维,一个别为3维。缩小(或缩小)会招致2维空间中长度增大(或收缩)以及3维空间中体积增大(或缩小),但是对象的格式方式连结不变。图7(a)是一个在2维欧氏空间中尺度缩小的例子,它证据这种变换是可逆的,于是乎基础的几何特性都是不随尺度变化而变化的。但是,地舆空间中,量测不同比例尺地图上的同一条海岸线会获得不同的长度值[74]。事实上,在较小比例尺时,对象的杂乱水平被减小(对应于小比例尺时察看到的地舆主意)。加拿大蛋蛋28走势图。这时,许多特性随尺度变化而变化。听说加拿大pc28 走势图 在线。但当对象的表达从小比例尺下缩小到原始尺寸时,其杂乱水平却不能光复。图7(b)说明了在地舆空间中尺度的增加与缩小,加拿大28结果走势查询。它证据这种变换是不可逆的。

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图 7二维空间的尺度缩放表示图[45] 织梦好,好织梦

于是乎,分数维的概念被引入[74],即地舆空间中维数并不是整数。在此空间内,一条线的维数在1.0~2.0之间,一个面的维数在2.0~3.0之间。于是乎可以推理,分数维是地舆空间的一个尺度不变量。事实上,Xia等[66]一直提倡用分数维来收拾地舆空间多尺度的问题,并取得了杰出的效果。在影像的收拾和分析中,常用到尺度不变特征,这种特征通过探测某种尺度空间的反映极值来对尺度变换连结不变,于是乎这类特征也是一种尺度不变量[75]。pc蛋蛋28历史开奖。除此之外,还有许多问题值得思量,如能否存在其他尺度不变量;以及许多学者在尺度下推时应用了变异函数(variogrmorning),变异函数能否是尺度不变量。 内容来自dedecms

相关变革尺度的才力,在§2中提到,目下当今已有许多尺度变换可用于聚合或判辨空间数据。加拿大pc28 走势图 在线。也有人对尺度变换办法的影响做了体例的评价[70-76],但还没有见到对这些办法的迷信周密性和实际坚实性的体例研究。如变异函数已被用作尺度下推的实际基础,借使变异函数不是尺度不变量,那么在尺度下推时应用了变异函数能否合适。在聚合时,常用的窗口大小为3×3,3×3的实际基础是什么。在聚合数值数据时,聚合毕竟通常取窗口内的全部数值的某种统计值,为什么取这种统计值等。 织梦好,好织梦

看待变革尺度,至今仍难以全局掌管,高低流通。这是由于,一方面,尺度下推与上推的办法是分而治之的,pc28加拿大开奖官网。因而没有造成一套适应人们对地舆体例进程的理解方式来判辨粗粒度数据和聚合细粒度数据的通用办法。另外,由于收拾对象特征的区别性,很难说采用某种或如能否某一类办法来变革尺度就能抵达目的。固然目下当今机器练习中深度练习以模仿的方式告竣多尺度转换取得了不错的毕竟,但是其依旧是个灰箱模型,缺乏实际基础,难以增添。 内容来自dedecms

相关尺度作为进程模型中的参数,在大大都的尺度变换办法中,学习范围。既没有间接将尺度作为模型参数,也没有通过尺度来计算模型参数。于是乎,这些办法固然抵达必定的效果,但所得毕竟的对应尺度是不显然的,包括那些基于尺度空间的办法。事实上,在基于尺度空间的办法中,模型的尺度参数是高斯函数中的σ,但是σ通常遵循经验设定,而不是遵循确实尺度计算而得,这样招致尺度毕竟无从理解。事实上,李志林等[77]一直呼吁基于天然准绳的尺度驱动的变换办法,使毕竟与尺度间接挂钩[4!78],你看比例尺。在最近提出的尺度驱动的聚类实际就是一个这样的例子(图8)[72]。

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图 8尺度驱动聚类:一组模仿数据,聚类到5个尺度时发生5种不同数量类别[72] 织梦好,好织梦

相关尺度效应的度量,在§2中提到,尺度的效应是研究最多的一个领域。学者们研究了各种尺度的效应以及评价办法,但是目前并没有一个同一的尺度效应实际。尺度变换惹起的讯息质变化还缺乏体例的研究。还有对多种尺度(如数据尺度和分析尺度)纠合效应的研究也很少见。

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相关多尺度办法的奉行,目前固然有许多多尺度分析的工具,但对这些工具的实际基础缺乏体例的研究。李志林等[77-78]一直相持天然准绳可以成为多尺度分析工具的实际基础,这样多尺度分析就会客观化。在整合不同尺度的数据及举行尺度变化时,讯息量的变化是一个很少触及的问题,唯有极少几个学者[26!79!81]对这个问题举行了琢磨。 织梦内容管理系统

4地舆讯息迷信中尺度研究的预测

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总结文献可以发掘,20年前,Goodchild等提出了尺度的5大问题,至今有些关键问题依旧缺乏完善的答案。 本文来自织梦

1)对尺度和尺度问题性质的理解依旧不够深刻; 内容来自dedecms

2)尺度效应获得了很好的研究,但主要是针对数据尺度,多种尺度(如数据尺度和分析尺度)的纠合效应研究依旧重要干涸;同时尺度变换惹起的讯息质变化缺乏体例研究,须要惹起高度重视; copyright dedecms

3)目下当今有很多转换模型可供使用,但是将尺度作为模型中的显式参数仍显不够,有些办法的实际基础不够完善;

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4)多尺度的分析办法很多,但当中许多办法依旧缺乏严密的实际基础。

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尺度无疑是地舆讯息迷信中最基础的研究之一[18]。Cola[82]以为,尺度在空间数据的分析中是如此普遍的问题,甚至于须要将它擢升到基础维度的层面,与空间、时间和专题并列。这个看法近似于李志林之前所表达的主张[78!81-82],但角度不同。并且Quontrochi与Goodchild[18]在其编写的专辑结语中也反复了近似的主张,当尺度是一个基础和不可制止的地舆数据维度。于是乎,尺度是地舆讯息迷信中的基础问题[83],尺度问题研究依旧须要行家发愤。

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参考文献:略

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