“數(shù)字山地”框架下的山地本體及數(shù)字化分類研究——以四川省為例.pdf

1、“數(shù)字山地”提出源于“數(shù)字地球”大背景下孕育而生的，它的建立旨在促進(jìn)山地學(xué)和可持續(xù)山地發(fā)展，為協(xié)調(diào)山地區(qū)域開發(fā)和環(huán)境保護(hù)，提供數(shù)據(jù)、信息和方法支持，從而為山地資源的開發(fā)、山地環(huán)境的保護(hù)、山地災(zāi)害的防治、山地安全和發(fā)展提供決策支持，為山區(qū)的資源開發(fā)利用、山地災(zāi)害監(jiān)測評價、山地生態(tài)環(huán)境保護(hù)和山區(qū)社會經(jīng)濟建設(shè)等方面發(fā)揮重要的作用。 由于山地是個多要素、多層次、多資源和多領(lǐng)域的復(fù)雜巨系統(tǒng)，對山地的認(rèn)知和了解有助于建設(shè)科學(xué)合理的“數(shù)字山地

2、”平臺。源于此，本文提出了山地本體的科學(xué)概念，旨在用形式化語言形式去表達(dá)山地的概念、屬性、內(nèi)涵及空間數(shù)據(jù)組織方式，并建立“數(shù)字山地”中山地概念化本體模型，還對山地本體的邏輯結(jié)構(gòu)和構(gòu)建方法進(jìn)行了探討，提出了三層本體結(jié)構(gòu)下空間數(shù)據(jù)集成方案。最后在山地本體框架體系下，對山地巖性特征進(jìn)行了分類，并基于多因子數(shù)據(jù)對山地數(shù)字化分類方案進(jìn)行了深入探討，論文的主要研究內(nèi)容和取得的主要成果如下： （1）運用本體理論思想對山地的認(rèn)知層次進(jìn)行了剖析，

3、提出了山地本體概念的表達(dá)形式，分析了空間本體、領(lǐng)域本體與山地本體的聯(lián)系與區(qū)別。并從“數(shù)字山地”建設(shè)角度出來，探討了“數(shù)字山地”中山地本體的概念分類體系、語義場及其特征，從面向本體的山地空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建形式角度探討數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建過程。 （2）在詳細(xì)分析本體及地理本體的邏輯語言和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從空間數(shù)據(jù)與描述邏輯兩個內(nèi)在因素方面對山地本體的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了剖析，提出了宏觀和微觀兩個層次的山地本體概念化邏輯結(jié)構(gòu)原型。并提出了基于本體論的山地

4、三維空間關(guān)系分析方法，最后基于本體建模理論構(gòu)建了山地本體概念化模型。 （3）詳細(xì)總結(jié)了地理空間數(shù)據(jù)集成的概念、類型及其存在問題，分析比較了現(xiàn)有三種基于本體結(jié)構(gòu)下的不同集成構(gòu)架方案。在此基礎(chǔ)上，提出了基于混合架構(gòu)下的三層本體集成方案。利用此方案，設(shè)計了一種面向“數(shù)字山地”的空間數(shù)據(jù)集成框架體系，并對空間地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類方法研究。 （4）利用Hutchinson算法將等高線地形數(shù)據(jù)生成1：25萬四川省DEM數(shù)據(jù)，分別提

5、取出絕對高程、相對高程、坡度、坡向、地面粗糙度、地形起伏度以及溝壑密度7個因子數(shù)據(jù)，并對這7類因子進(jìn)行了分類方法研究。在針對于溝壑密度的提取過程中，總結(jié)建立了一套提取溝壑密度的空間數(shù)據(jù)模型，并選取四川省122個縣作為試驗樣區(qū)，提取出四川省溝壑密度因子圖層。 （5）針對GIS分類數(shù)據(jù)中存在的空間數(shù)據(jù)投影信息多樣性問題，總結(jié)了一套空間數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換的新方法，并以北京54坐標(biāo)向西安80坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為例進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析與實踐說明。該方法先

6、根據(jù)不同坐標(biāo)系下4個相應(yīng)坐標(biāo)點的對應(yīng)坐標(biāo)值，在用Delphi語言開發(fā)的七參數(shù)轉(zhuǎn)換軟件中求取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的七參數(shù)值，并在ArcGIS平臺下實現(xiàn)坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。 （6）建立一套由相對高程、絕對高程、坡度和地面粗糙度四因子綜合分析的山地與非山地分類體系，在此基礎(chǔ)上提取出四川省山地面積，對山地與非山地范圍的界定提出了一種新的劃分方法。同時采用山地綜合評價公式，對山地地貌等級特征進(jìn)行特征分類。并選取了相對高程、坡度、地面粗糙度、溝壑密度和地面