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第1章 绪论1

1.1 空间信息组织1

1.1.1 什么是空间信息？1

1.1.2 什么是空间信息组织？3

1.1.3 空间信息组织的类型4

1.1.4 空间信息组织的基本方法5

1.2 空间信息组织的历史脉络5

1.2.1 纸质地图组织阶段6

1.2.2 数字地图组织阶段7

1.2.3 数据库组织阶段8

1.2.4 全球信息一体化组织阶段10

1.3 当代空间信息组织面临的问题与挑战10

1.3.1 全球信息化带来的挑战10

1.3.2 信息大众化带来的挑战11

1.3.3 卫星时代的问题与挑战11

1.4 空间信息组织为剖分理论的发展提供了新的契机12

1.5 本章小结12

第2章 地球剖分与空间信息剖分组织14

2.1 地球剖分的基本概念14

2.2 空间信息剖分组织的思路与优势17

2.2.1 空间信息剖分组织的思路17

2.2.2 空间信息剖分组织的优势18

2.3 空间信息剖分组织的基本原理21

2.3.1 地球球面空间的可剖分性原理21

2.3.2 剖分面片及关联信息的可标识性原理21

2.3.3 剖分面片的可定位性原理21

2.3.4 剖分面片的可索引性原理22

2.3.5 剖分面片的多尺度性原理22

2.3.6 剖分面片的空间关联性原理22

2.4 空间信息剖分组织的基本特性22

2.4.1 剖分层次性与空间尺度一致23

2.4.2 空间位置标识全球唯一23

2.4.3 空间位置标识包含空间与尺度信息23

2.4.4 空间数据组织与表达统一23

2.4.5 离散性与并行计算统一23

2.5 空间信息剖分组织的技术体系24

2.5.1 地球空间剖分框架24

2.5.2 剖分标识25

2.5.3 剖分索引26

2.5.4 剖分存储27

2.5.5 剖分表达28

2.5.6 剖分计算29

2.5.7 剖分地理空间关系与分析30

2.6 空间信息剖分组织的应用方向31

2.6.1 全球空间信息共享组织的应用方向31

2.6.2 全球空间信息存储组织的应用方向31

2.6.3 全球空间信息服务组织的应用方向32

2.7 空间信息剖分组织的科学思考32

2.7.1 剖分组织是否能解决世界的粒子性表达问题？32

2.7.2 剖分组织是否可以解决地球球面与平面一体化问题？34

2.7.3 剖分组织是否可以解决地球空间的多尺度问题？35

2.7.4 剖分组织是否能解决矢量与栅格之争的问题？36

2.7.5 剖分编码能部分替代经纬度坐标吗？37

2.7.6 剖分编码是否可以建立地球空间信息的唯一标识？39

2.8 本章小结39

第3章 空间信息剖分组织框架设计原理与方法40

3.1 什么是空间信息剖分组织框架？40

3.1.1 空间信息剖分组织框架40

3.1.2 剖分面片42

3.1.3 面片编码43

3.2 地球空间剖分研究回顾44

3.2.1 经纬度剖分网格体系44

3.2.2 国家标准网格体系54

3.2.3 全球离散网格系统56

3.3 空间信息剖分组织框架的测绘学基础58

3.3.1 地球椭球体的几何定义59

3.3.2 高程基准60

3.3.3 大地地理坐标系60

3.3.4 空间直角坐标系61

3.3.5 球面投影与平面大地直角坐标系61

3.3.6 全球剖分面片的变形规律63

3.4 空间信息剖分组织框架的空间特性63

3.4.1 空间离散性63

3.4.2 空间层次性64

3.4.3 空间聚合性65

3.4.4 空间关联性66

3.4.5 空间点面二相性66

3.4.6 球面-平面一体性67

3.5 空间剖分结构与几何性质分析67

3.5.1 剖分结构与孔径67

3.5.2 空间剖分的几何性质71

3.5.3 空间定位特征与精度分析73

3.6 空间信息剖分组织框架的设计与应用76

3.6.1 空间信息剖分组织框架分析与评判76

3.6.2 空间信息剖分组织框架的设计原则77

3.6.3 空间信息剖分组织框架设计实例79

3.6.4 空间信息剖分组织框架的技术支撑体系82

3.6.5 空间信息剖分组织框架的应用功能与意义84

3.7 本章小结84

第4章 空间信息剖分标识原理与方法85

4.1 空间信息标识85

4.1.1 什么是空间信息标识85

4.1.2 空间信息标识的目的与意义86

4.1.3 空间信息标识的对象86

4.1.4 空间信息标识的基本要求87

4.2 空间信息标识的问题与困惑88

4.2.1 空间信息标识的唯一性问题88

4.2.2 空间信息标识的容量问题88

4.2.3 空间信息标识的区位表达问题89

4.2.4 空间信息标识的点面二相不统一问题89

4.2.5 空间信息标识的不确定性问题90

4.3 空间信息剖分标识原理91

4.3.1 空间信息剖分标识基本原理91

4.3.2 空间信息剖分标识通用编码结构92

4.4 空间位置剖分标识模型与方法93

4.4.1 空间位置剖分标识模型94

4.4.2 球面-平面统一的空间位置剖分标识编码方法95

4.4.3 空间位置剖分标识示例97

4.4.4 空间位置剖分标识与经纬度坐标98

4.5 空间实体剖分标识模型与方法104

4.5.1 空间实体剖分标识模型104

4.5.2 空间实体剖分标识编码的基本方法105

4.5.3 空间实体剖分标识的编码流程106

4.6 空间数据剖分标识模型与方法109

4.7 本章小结110

第5章 空间信息剖分存储组织原理与方法111

5.1 空间信息存储现状及发展趋势111

5.1.1 空间信息存储组织的主要要求111

5.1.2 空间信息存储的主要技术112

5.1.3 当前空间信息存储的主要问题115

5.1.4 未来空间信息存储的发展趋势116

5.2 空间信息剖分存储组织的基本原理117

5.2.1 剖分存储的基本思路117

5.2.2 剖分存储概念模型118

5.2.3 剖分存储模型协议体系及内容119

5.3 剖分存储组织的资源标识与动态配置方法120

5.3.1 存储资源的剖分标识方法120

5.3.2 资源标识的注册与管理121

5.3.3 资源动态配置策略126

5.4 剖分数据存储模型及空时存储调度协议127

5.4.1 全球空间信息统一存储模型128

5.4.2 空时存储调度协议129

5.5 剖分存储系统的运行与管理调度方法132

5.5.1 剖分存储组织模型的技术优势分析132

5.5.2 即插即用运行调度方法132

5.5.3 虚拟全在线调度方法134

5.5.4 数据迁移调度方法135

5.6 本章小结136

第6章 空间信息剖分索引原理与方法137

6.1 空间信息索引技术概述137

6.1.1 什么是空间信息索引？137

6.1.2 空间信息索引的意义138

6.1.3 空间信息索引常用方法138

6.1.4 空间信息索引的主要技术问题140

6.1.5 空间信息索引与空间数据编目的关系140

6.2 空间信息剖分索引的数据对象140

6.2.1 遥感影像数据141

6.2.2 空间实体数据141

6.2.3 其他空间数据143

6.3 空间信息剖分索引的基本方法143

6.3.1 基于树的剖分信息索引方法143

6.3.2 基于地理空间的剖分信息索引方法143

6.3.3 基于金字塔的剖分信息索引方法146

6.4 空间信息剖分索引模型146

6.4.1 剖分索引模型架构146

6.4.2 空间范围剖分索引模型147

6.4.3 存储地址剖分索引模型149

6.5 空间信息剖分检索模型150

6.5.1 剖分检索模型架构150

6.5.2 点检索151

6.5.3 区域检索152

6.5.4 拓扑检索153

6.5.5 专题网格检索154

6.6 空间信息剖分索引系统技术155

6.6.1 剖分索引大表设计155

6.6.2 剖分索引检索引擎设计156

6.7 本章小结158

第7章 空间信息剖分表达原理与方法159

7.1 空间对象表达概述159

7.1.1 什么是空间对象表达？159

7.1.2 空间对象表达的意义160

7.1.3 空间对象表达技术160

7.1.4 空间对象表达的关键问题161

7.2 空间对象剖分表达的基本原理164

7.2.1 全球空间对象统一表达原理164

7.2.2 球面-平面一体化表达原理165

7.2.3 多尺度一体化表达原理165

7.2.4 点面二相性表达原理165

7.2.5 栅格矢量一体化表达原理166

7.2.6 影像可视化表达原理166

7.3 空间对象剖分表达模型166

7.3.1 剖分表达模型构建的基本准则166

7.3.2 剖分表达模型的信息构成167

7.3.3 影像结构化模型168

7.3.4 空间对象结构化模型176

7.3.5 剖分表达模型的特点182

7.3.6 空间对象剖分表达实例183

7.4 基于剖分表达的影像地理信息系统186

7.4.1 影像地理信息系统的必要性186

7.4.2 影像空间对象数据模型186

7.4.3 影像空间信息管理187

7.4.4 影像空间信息展现191

7.4.5 影像空间分析192

7.4.6 影像剖分空间对象数据采集193

7.5 本章小结194

第8章 空间信息剖分计算原理与方法195

8.1 空间图像并行处理195

8.1.1 空间图像处理的目的195

8.1.2 空间图像处理的基本方法196

8.1.3 空间图像并行处理的意义196

8.1.4 空间图像并行处理的基本模式197

8.2 影响空间图像并行处理效率的因素199

8.2.1 数据准备与管理199

8.2.2 图像分割粒度与计算资源调度199

8.2.3 数据高效吞吐200

8.2.4 像素位置和地域依赖问题200

8.3 利用剖分架构进行并行计算的优势200

8.3.1 多源数据快速空间配准200

8.3.2 多尺度自由粒度分割201

8.3.3 剖分数据高效地理定位访问201

8.3.4 剖分数据地域依赖型处理的便利性202

8.4 空间信息剖分计算的模型与方法202

8.4.1 基于剖分的并行计算机制202

8.4.2 剖分图像模板并行计算模型204

8.4.3 基于剖分面片大小的负载均衡控制204

8.4.4 像素依赖型并行处理方法206

8.5 空间信息剖分计算的系统技术208

8.5.1 剖分并行处理系统架构208

8.5.2 剖分并行处理系统应用方法209

8.5.3 剖分并行处理系统程序结构209

8.6 空间信息并行计算剖分支撑服务210

8.6.1 像素工厂系统与剖分计算211

8.6.2 GPU计算与剖分计算212

8.6.3 网格计算与剖分计算212

8.6.4 云计算与剖分计算213

8.7 本章小结213

第9章 空间关系剖分分析原理与方法215

9.1 地理空间关系215

9.1.1 空间关系的概念215

9.1.2 空间关系的主要分析模型与方法216

9.2 地球剖分空间关系217

9.2.1 地球剖分空间关系的概念217

9.2.2 地球剖分空间关系的特殊性218

9.3 地球剖分空间距离模型与量算方法219

9.3.1 地球剖分空间距离的概念219

9.3.2 地球剖分空间距离计算方法220

9.3.3 距离量算效率与精度223

9.4 地球剖分空间拓扑关系模型与分析方法223

9.4.1 地球剖分空间拓扑关系的相关定义224

9.4.2 地球剖分空间面片包含关系计算225

9.4.3 地球剖分空间面片相邻关系计算226

9.4.4 地球剖分空间面片相离关系计算227

9.5 地球剖分空间方位关系模型与分析方法228

9.5.1 面片方位关系模型228

9.5.2 面片方向判定方法229

9.5.3 面片方位角计算方法230

9.5.4 南北极面片的方位关系判定232

9.6 地球剖分架构下的空间分析原理与方法232

9.6.1 空间缓冲区分析232

9.6.2 空间叠置分析234

9.6.3 最短路径分析236

9.6.4 空间场分析237

9.7 本章小结238

第10章 空间信息剖分组织应用系统设计239

10.1 影像地理信息平台系统239

10.1.1 任务描述239

10.1.2 工作原理239

10.1.3 总体技术方案240

10.1.4 小结241

10.2 遥感影像规格景应用系统242

10.2.1 系统任务242

10.2.2 工作原理242

10.2.3 总体技术方案243

10.2.4 小结245

10.3 空间信息全球无缝组织系统245

10.3.1 系统任务245

10.3.2 工作原理246

10.3.3 总体技术方案249

10.3.4 小结251

10.4 空间信息地球剖分存储系统251

10.4.1 空间信息地球剖分存储系统的任务描述251

10.4.2 系统构建原理和设计思路251

10.4.3 总体方案与系统架构252

10.4.4 小结252

10.5 空间信息剖分模板计算系统253

10.5.1 系统任务253

10.5.2 工作原理253

10.5.3 总体技术方案254

10.5.4 小结256

10.6 空间信息剖分服务系统256

10.6.1 系统任务256

10.6.2 工作原理256

10.6.3 总体技术方案257

10.6.4 小结259

10.7 本章小结260

参考文献261