谭超专题二地球空间信息机理的研究进展

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1、专题二：地球空间信息机理的研宄进展---空间关系地球信息科学是一门新兴学科，在形成过程屮，长期以地球信息技术研宄为主，近年来地球信息工程领域的研宄円渐突出，地球信息理论领域的研宄较薄弱。目前，在地球信息转变机理、地球空间认知、地球信息的表达、地球信息的不确定性、地球空间关系、地球空间尺度以及地球信息共享中的标准、规范和立法等方面已形成一些亟待深入研究的前沿问题。下面就地球空间信息机理的各个方面进行简要说明：一、空间关系1、空间关系的内涵2002年，曹菡提出空间关系是指空间实体之间的一些具冇空间特性的关系,它反映丫实体内部或实体与实体之间的空间存在关系。主要由

2、空间实体的两个几何持征位置和形状所决定llj。2003年，俞士汶提出空间关系是空间目标和互作用的结果l2j。在前人研究的基础上，提出了一种顾及0维、1维、2维空间目标的空间关系语义描述方法12004年，付强认为空间关系是由地理空间对象的几何特征而引起的并与地理空间对象的空间特性有关的关系，即空间关系是地理空间实体之间存在的并且具有一些空间特征的关系l4j。2006年，杜世宏提出空间关系可以是由空间现象引起的集合特征（空间现象的地理位置与形状）引起的空间关系，如距离、方位、连通性、相似性等，也可以是由空间现象的几何特征和非几何特征（包括度量属性，如高程值、坡

3、度值、气温值等；名称属性，如地名、物体名称）共同引起的空间关系，如空间分布现象的统计相关、空间自相关、空间相互作用、空间依赖等，还一种是完全由空间现象的非儿何属性所导致的空间关系l5j。2009年，张克定16］认为空间关系并不是存在于客观世界的自然之物，而是人类的主观识解使然。这说明，事物是客观存在的，但事物之间的空间关系（包括其他关系）则是人通过观察、感知、识解而赋予事物的。2009年，李松提出空间关系是指地理实体之间存在的一些具有空间特性的关系，如拓扑关系、方向关系和距离关系等，是空间数据组织、查询、分析和推理的基础171。2012年，马雷雷提出空间关系

4、是空间信息的重要特征之一，是地理信息系统屮空间数据组织、查询、分析和推理的棊础，它贯穿与地理信息系统的表达、生产、分析、管理、决策和应用等各个阶段l8j。2、空间关系研究内容空间关系的研究主要集中在空间关系认知、空间关系表达、空间关系推理、空间关系分析处理和空间关系应用等方面。有两个截然不同而又相互补充的观点：一个从数学角度研宄空间关系，另一个从语言和认知的角度研宄空间hi按关系。数学观从数学的角度出发，严密的定义了空间关系定义模型及其推理，如时空关系的代数表达模型；而语言和认知观点则主要从人类语言的角度出发，认知和描述空间关系，探讨如何建立一个冇好而自然的

5、人机接口，如自然语言空间关系。(1)空间关系认知：主要是研究空间关系与人们认知之间的关系。认知对空间关系的影响表现在对空间关系概念划分的影响、自然语言空间关系的特征和表现等方面。(2)空间关系表达：主要目的是建立空间对象与所对应的空间关系之间的映射。通过该映射，任意空间对象间的空间关系都可以用一个词语或句子来表达。这是一个多对一的映射，即一对空间对象只能用一个关系来描述。不同的空间关系可以采用不同的方法，但映射的结果必须与认知概念接近，还必须考虑到空间关系的形式化和可推理等特征。(3)空间关系推理：空间关系推理是空间关系应用的一个重要方面，是继空间关系表达后

6、的另一个研宄热点。空间关系推理可以分为定量推理和定性推理。定性推理在一定程度上比定量方法更接近认知，更容易让人们接受，因而成为空间推理的主要方法。空间关系推理是建在空间关系表达基础上的，推理输入、过程和结果都受空间关系表达的影响，因而不同的空间表达方法有不同的推理方法和结果。2009年李松提出空间关系的研宄可分为空间关系的语义问题、空间关系描述、空间关系表达、空间关系推理和基于空间关系的查询分析等。3、空间关系类型空间关系表达了空间数据之间的一种约束，其中距离关系对空间数据的约束最为强烈，而方向关系次之，拓扑关系最弱。通常，距离关系属于定量关系，拓扑与方向关

7、系则属于定性关系，但是定性关系与定性关系不是绝对的，而是可以相互转化的，在分析复杂的空间关系吋，定性的方法和定来那个的方法往往需要联合使用。(1)1991年，Egenhofer^91等人提出可以将空间关系分为如不几种类型：拓扑关系：表示临近和关联程度，例如地理实体(行政区划)之间的邻接、相离、包含、相交等关系；方向关系：例如东、丙、南、北、东南、丙南、丙北、东北、上、下、左、右等;顺序关系：例如在...之内、在...之外、在...中间；距离关系：表示地理空间目标要素间的关系(依据某种度量)例如地理空间目标之间的距离远近、亲疏程度等；模糊关系：例如接近、贴近、

8、疏远等。(2)1992年，王家耀院士［王家耀等.普通