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数字制图与国土信息应用工程
数字制图与国土信息应用工程 国家测绘地理信息局重点实验室科技发展年度综述 一、所属学科及研究领域发展概述 实验室面向国家、行业需求和国际学术前沿,开展学术研究,力争将实验室建设成为我国数字制图和国土信息理论、方法、技术和服务的创新平台、学术交流平台和我国高层次人才培养的重要基地。 实验室确定了以下六个研究方向: (1)空间认知与地图学理论:地理空间信息本体理论、地理空间信息认知模型、地理空间信息语言模型、地理空间信息传输表达方法。 (2)全数字化地图生产、更新与可视化技术:数字地图设计与生产系统、数据库制图技术、地图数据产品更新技术、地图数据产品质量评价技术。 (3)地理信息智能化综合与融合:地理信息多尺度分析与应用、智能化地图综合技术方法与模型、面向应用的地理信息融合与综合、综合软件开发与应用。 (4)空间分析与空间数据挖掘:地理数据整合与同化技术、空间数据场及属性数据空间化、空间数据挖掘模型与算法、地理计算与空间分析中间件、空间数据挖掘系统开发。 (5)国土信息工程与网络化服务:三维地籍技术、全数字土地评价模型与方法、国土空间优化与模拟技术、国土信息系统软件开发与集成、国土信息共享与服务标准。 (6)地理国情监测技术与方法:地理国情监测多尺度空间单元划分与空间抽样优化技术、地理国情监测要素时空特征与演化分析技术、地理国情统计分析技术、地理国情监测产品模式与在线生成技术、地理国情监测信息在线服务技术。 二、国内外发展现状及趋势 (1)空间认知与地图学理论 理论地图学主要是从哲学、社会科学和自然科学等相关理论的角度研究地图学的学科范式和概念模型,主要以思考和总结地图学的内涵和外延为目的,主导方法是采用现有的成形理论来解释地图学的学科范式和概念模型。传统的理论地图学理论包括地图认知论、地图传输论、地图模型论、地图符号学以及元地图学等,近年来,在理论地图学的众多理论中,认知论和符号学占有相对重要的地位,其中认知论主要从认识论的角度,关注人在与真实世界和地图的互动中的认知机理、过程和表达,符号学则更多地将地图看成一个符号系统,研究其形式与内容的二元关系,进而解释地图、真实世界以及人的概念世界的三元关系,该符号系统则成为地图学研究的主要内容。 (2)全数字化地图生产、更新与可视化技术 随着计算机技术的不断发展,数字制图导致了两个结果,一是传统地图制图过程的全数字化,二是越来越多的数字地图产品——各类电子地图的出现。目前利用全数字技术设计生产模拟地图和电子地图已经成为国际主流方式,虽然制图过程的全数字化已经实现,电子地图产品也逐渐进入公众视野,但是该领域的发展还远未结束。一是全数字化制图过程的自动化和智能化水平还很低,制图全过程的许多关键环节如资料处理、信息综合、符号设计、版面设计、信息更新等需要大量的人工干预;二是电子地图产品的品种偏少,技术与服务水平还有很大提升空间。近年来,作为一种新兴的数字地图产品,电子地图集以其多元的表达方式、丰富的功能服务、灵活的数据更新模式以及多样的存储传输方式等特点,获得了广泛的应用与发展。随之,各种数字制图软件产品的研发也呈现出繁荣发展的态势。 (3)地理信息智能化综合与融合 地理信息综合是数字地图自动综合及其在地理信息系统环境下的延伸,长期以来倍受数字制图以及地理信息系统领域专家的重视。随着各国多尺度和多类型空间数据库建设的完成,不论是现有数据库的级联更新维护还是各类专题衍生产品的生成,都需要地理信息智能化综合的支持。目前自动综合依然是一个没有解决的国际性难题,但在综合过程中尽量多地融合空间结构识别、结构化要素选取与化简、基于分布模式的数量选取指标确定、基于全局的要素智能优化布局等智能算法,特别是开发成套的智能综合操作算子以替代人的概括绘制工作是该领域发展的趋势,人机交互模式的地理信息智能综合正在向在线化、实时化方向发展。 (4)空间分析与空间数据挖掘 空间分析与空间数据挖掘是地理信息系统的最终目标,通过地学处理与计算,分析隐含在地理空间数据中的数量、质量、时空分布特征及潜在知识。随着各类海量空间数据库的陆续建立,航天航空遥感信息、传感器网络、物联网等现代数据获取手段的不断发展,空间数据正呈爆炸式增长模式,在空间覆盖、时间覆盖、专题覆盖、表达覆盖等多个维度上均得到体现。目前在地理学、测绘科学及其他相关地学领域,将传统的空间分析方法与信息技术、地学计算技术相结合,实现诸如元胞自动机、神经网络元、遗传算法、层次算法、多元统计分析等数学模型在地理信息系统中的实现与应用,正有效地将地理信息系统作为一项科学研究和工程应用的工具推向各个领域,通过与各专业领域模型的进一步结合,地理信息系统的空间分析和知识发现功能得到了极大的释放。 (5)国土信息工程与网络化服务 网络服务、网格计算及云计算是近年来基于国际互联网的
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