1 地理信息內(nèi)涵發(fā)展回顧

　　自1963年文獻提出并建立了世界上第1個地理信息系統(tǒng)軟件以來，

地理信息的內(nèi)涵經(jīng)歷了大致4個不同階段的演變.

早期的地理信息以地圖數(shù)據(jù)管理和計算機輔助制圖為目標(biāo)，

對現(xiàn)實世界的抽象主要基于幾何和屬性進行概括，

從連續(xù)和離散視角分別發(fā)展形成了矢量、柵格等數(shù)據(jù)模型。

該階段地理信息表達方法主要從對象的坐標(biāo)、形狀和屬性的角度進行對象描述。

其中對象語義、屬性等信息均存儲于屬性表中，并通過ID與對象關(guān)聯(lián)，

在數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上以分層、分要素的拓撲模型等為代表，

而空間關(guān)系及過程性的信息通過空間分析計算加以體現(xiàn)。

該階段GIS發(fā)展更多地繼承了傳統(tǒng)地圖學(xué)的發(fā)展，

“定位+幾何+屬性”成為測繪地理信息基本框架，

在對地理環(huán)境進行抽象表達時抽象程度高且主要面向數(shù)據(jù)管理，

難以對地理對象和地理現(xiàn)象過程和規(guī)律進行表達，也難以表達其細節(jié)層次。

　　文獻在20世紀(jì)90年代提出了地理信息科學(xué)的概念，

促進其從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)向地理信息處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，

發(fā)展了諸如疊加分析、空間自相關(guān)、空間統(tǒng)計等新的分析方法。

伴隨著GIS在地理學(xué)諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和空間分析功能的不斷加強，對地理對象語義的分析和描述日漸增強。

文獻從語義原子角度提出了一種GIS的表達范式;文獻[5]則首次提出了本體論驅(qū)動的地理信息系統(tǒng)，

利用本體表達特定的地理世界，利用概念范式組織數(shù)據(jù)庫中信息的存儲，

從而得到較關(guān)系數(shù)據(jù)庫更為豐富的語義表達。地理信息的定義開始進入以本體為基礎(chǔ)的語義GIS階段。

本階段的地理信息表達從哲學(xué)本體論出發(fā)，試圖用地理語義統(tǒng)一地理對象、現(xiàn)象與規(guī)律的表達，

構(gòu)建了“語義+空間+屬性”的基本表達框架，嘗試以語義為基礎(chǔ)進行地理對象特征、關(guān)系和規(guī)律的集成表達。

以語義為基礎(chǔ)的GIS在多重表達等方面具有一定優(yōu)勢，

但并未提出將屬性、時間、關(guān)系、過程特征統(tǒng)一表達的操作性數(shù)據(jù)模型，

使得其在實際應(yīng)用中難以推廣。雖然語義GIS在學(xué)界討論較多，但至今未見成熟的、廣泛商用的語義GIS平臺。

　　隨著地理空間觀測數(shù)據(jù)、連續(xù)器測數(shù)據(jù)，各類模式模擬數(shù)據(jù)的不斷積累，

地理數(shù)據(jù)在時間維上不斷擴展，時空數(shù)據(jù)集大量生成，時空地理信息的表達與分析也逐漸得到重視。

文獻分別從面向?qū)ο蟆�時空語義和時空拓撲的角度對時空數(shù)據(jù)模型進行研究。

隨著數(shù)據(jù)更新頻次的快速增加，動態(tài)GIS、實時GIS等概念被提出并得到廣泛應(yīng)用，

從而發(fā)展出了面向事件和面向過程的時空信息組織方法。

這一階段的地理信息被表達為“時間+空間+屬性”或“時空+屬性”，但對關(guān)系和語義的表達仍存不足。

在數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，以基于文件系統(tǒng)和版本數(shù)據(jù)庫的時空數(shù)據(jù)存儲為代表，

多是在原有空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上擴展，導(dǎo)致對高動態(tài)、

海量數(shù)據(jù)的管理和分析效率不高.當(dāng)前諸如ArcGIS等商用GIS平臺雖然在不斷改進其時空數(shù)據(jù)分析能力，

但總體上仍然多只能支撐以離散的時空切片形式對時空數(shù)據(jù)進行管理和分析，

未見有對連續(xù)時空演化過程、時空多尺度分析以及動態(tài)地理模式的有效支撐。

　　伴隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，各類應(yīng)用對地理信息統(tǒng)一表達的需求日漸強烈。

在大數(shù)據(jù)時代，空間信息(定位/幾何)、屬性信息、語義信息、關(guān)系信息、過程信息處于相對均等的地位，

并表現(xiàn)出動態(tài)性、社會性、公用性等特征。大數(shù)據(jù)時代的地理信息的內(nèi)涵應(yīng)從以幾何、空間、關(guān)系等為基礎(chǔ)，

轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合自然、人文、社會等信息，涵蓋了包含人類社會世界、多媒體信息世界和現(xiàn)實地理世界的人機物三元世界。

地理信息的來源由傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)全面轉(zhuǎn)變?yōu)闀r空大數(shù)據(jù)，相對于現(xiàn)有GIS系統(tǒng)，

大數(shù)據(jù)時代的GIS在數(shù)據(jù)表達、對象建模、屬性描述、

語義推理以及模型模式高效分析和計算等多個方面均有更為復(fù)雜的需求。

過去的地理信息表達側(cè)重于時空定位、幾何結(jié)構(gòu)和屬性特征的方式導(dǎo)致GIS面向大數(shù)據(jù)管理與分析時受到較大的掣肘。

如何以時空大數(shù)據(jù)為支撐，從多重尺度、多重維度、多重屬性、多重空間等視角表達真實地理世界，

為復(fù)雜地理系統(tǒng)的建模模擬與預(yù)測調(diào)控提供計算支撐，

進而實現(xiàn)對地理知識和地理規(guī)律的提取、描述與應(yīng)用，是大數(shù)據(jù)時代GIS面臨的重大挑戰(zhàn)和關(guān)鍵問題。

　　從地理學(xué)和地理認(rèn)知的視角出發(fā)，對地理信息的內(nèi)涵及其表達、分析的形式進行重新思考，

是大數(shù)據(jù)時代對GIS發(fā)展的重要需求，也是提升GIS對大數(shù)據(jù)時代適用性的關(guān)鍵途徑之一。

本文從地理認(rèn)知和地理學(xué)視角，將地理場景視作多尺度嵌套、動靜耦合、多要素相互作用的整體，

對地理場景的空間定位、幾何形態(tài)、屬性特征、要素相互關(guān)系、演化過程和語義描述“六要素”進行規(guī)范化表達，

構(gòu)建遵循地理規(guī)律的地理場景數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，

進而發(fā)展地理場景數(shù)據(jù)的自適應(yīng)整合和集成方法，以及場景數(shù)據(jù)的按需定制、優(yōu)化調(diào)度與配置方法。

　　2 地理學(xué)視角下的地理信息六要素表達

　　地理信息是描述和表達地理對象和現(xiàn)象的空間分布及其時空分異、演化過程及其要素相互作用等的信息。

地理信息應(yīng)充分考慮復(fù)雜地理數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)海量多維、時空相關(guān)、多維關(guān)聯(lián)、

實時感知、動態(tài)更新與非結(jié)構(gòu)化等特征、空間關(guān)系的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)量的海量性、數(shù)據(jù)使用的快捷性，

有效支撐復(fù)雜地理大數(shù)據(jù)的組織、模型計算和多方位、多途徑的地理分析與多模態(tài)表達。

結(jié)合地理信息在GIS演變不同階段的定義，筆者從地理學(xué)視角提出地理信息內(nèi)涵的定義為：

地理信息是以地理場景為基礎(chǔ)，通過幾何圖形、代數(shù)方程、時間序列、

信息圖譜等多種描述手段實現(xiàn)對地理對象和地理過程的空間定位、

幾何形態(tài)、屬性特征、要素相互關(guān)系、演化過程和語義描述“六要素”綜合性、集成性的表達和描述，

是從地理學(xué)視角實現(xiàn)人機物三元世界向計算機世界的抽象映射，

是地理觀測、地理模型分析和地理計算的主要輸入和輸出，是地理規(guī)律的數(shù)字化表達與再現(xiàn)。

六要素的基本內(nèi)涵及其表達如表 1所示，其中空間定位是對地理對象或現(xiàn)象位置的描述;

幾何形態(tài)是對地理對象形狀、結(jié)構(gòu)的描述;屬性特征則是通過定性或定量的方式對地理對象與現(xiàn)象固有描述的描述;

要素相互關(guān)系用于描述對象與對象間時間或空間上的關(guān)系，

也是構(gòu)建地理空間計算的基本組成;演化過程用于描述地理現(xiàn)象產(chǎn)生和演化過程;

語義描述是經(jīng)過人類處理和認(rèn)知的地理場景中對象與現(xiàn)象的地理特征，它多具有間接性并通過推理得到。

　　3 地理學(xué)視角下的地理信息表達、建模與分析 3.1 地理六要素集成表達的幾何代數(shù)GIS統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型

　　時空數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界的抽象，其核心是建立地理時空數(shù)據(jù)向特定的數(shù)學(xué)空間或數(shù)據(jù)空間映射與關(guān)聯(lián)。

基于地理學(xué)視角的GIS數(shù)據(jù)模型應(yīng)能有效整合代數(shù)和幾何表達，

有機集成屬性、語義、時空關(guān)系等信息，實現(xiàn)多維對象表達、存儲結(jié)構(gòu)、拓撲關(guān)系維護以及時空過程表達上的一致性。

幾何代數(shù)理論有效利用數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)所內(nèi)蘊的對復(fù)雜結(jié)構(gòu)表達能力實現(xiàn)對高維數(shù)據(jù)表達的原生支持，

嘗試復(fù)雜地理對象和地理過程在非歐空間的統(tǒng)一表達，實現(xiàn)對兼顧平面與球面、

歐氏空間與曲面空間中不同維度的流形對象與非流形對象，以及連續(xù)對象與離散對象的統(tǒng)一表達。

因此以科學(xué)的時空觀為指導(dǎo)，引入幾何代數(shù)這一現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法進行GIS數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，

可建立時空統(tǒng)一的地理對象的描述框架，并有望在地理對象和地理現(xiàn)象的多維表達、分析與建模方面取得突破。

　　筆者研究了幾何代數(shù)時空表達中幾何、語義、關(guān)系及屬性信息的特征及約束的結(jié)構(gòu)化描述方法，

建立語義結(jié)構(gòu)、屬性信息與空間關(guān)系的嵌入與映射方法，實現(xiàn)幾何、語義、關(guān)系、屬性信息的整體表達，

構(gòu)建多重信息融合、連續(xù)-離散一體化的時空統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型.通過代數(shù)空間構(gòu)建、

對象抽象以及空間轉(zhuǎn)換等方法實現(xiàn)幾何對象表達與數(shù)據(jù)組織，

利用幾何代數(shù)空間中的運算規(guī)則與算子算法實現(xiàn)對象運算，進而實現(xiàn)多重信息融合的代數(shù)化表達。

幾何代數(shù)對不同空間的統(tǒng)一與集成簡化了不同坐標(biāo)系統(tǒng)下幾何對象表達與轉(zhuǎn)換的復(fù)雜度，

相關(guān)空間數(shù)據(jù)的組織、存儲與運算可同時兼容平面及球面坐標(biāo)系統(tǒng)從而可實現(xiàn)地理對象坐標(biāo)系統(tǒng)自適應(yīng)的多維統(tǒng)一表達與構(gòu)建。

幾何代數(shù)在基本運算層面直接內(nèi)蘊包含了幾何對象的統(tǒng)一運算，

使得基于幾何代數(shù)的對象表達可從底層直接支撐計算。

幾何與代數(shù)相統(tǒng)一的表達與計算方式可為復(fù)雜、動態(tài)環(huán)境下的空間關(guān)系計算提供新的理論及方法。

　　3.2 地理規(guī)律驅(qū)動與相互作用驅(qū)動的GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是連接高維地理時空數(shù)據(jù)與現(xiàn)有計算機體系的關(guān)鍵性橋梁，

也是直接決定數(shù)據(jù)的組織、檢索、分析與表達的關(guān)鍵所在。

當(dāng)前GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造主要從計算機視角加以構(gòu)建，較少涉及地理規(guī)律的整合表達。

基于此，筆者提出以地理學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ)的空間數(shù)據(jù)組織模式。

從地理數(shù)據(jù)的分布特征和結(jié)構(gòu)出發(fā)，構(gòu)建啟發(fā)式的空間數(shù)據(jù)探測規(guī)則，

引入時間距離、空間距離、對象距離的表達以及空間相似/異質(zhì)的定量描述方法，

建立多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)據(jù)劃分方法，構(gòu)建可表征數(shù)據(jù)內(nèi)蘊地理規(guī)律的層次空間索引樹及時空數(shù)據(jù)增量更新方法，

可以很好地在顧及空間分布模式的前提下，實現(xiàn)對空間臨近、數(shù)據(jù)均衡、空間重疊度等條件的均衡。

進而構(gòu)造數(shù)據(jù)應(yīng)用情景驅(qū)動的內(nèi)外存一體化的時空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及與之對應(yīng)的時空索引存儲結(jié)構(gòu)和調(diào)度方法，

有效提升海量的具有時空特征地理數(shù)據(jù)的組織、管理、調(diào)度、分析和可視化能力。

　　傳統(tǒng)的GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點線面為基礎(chǔ)，未能考慮不同交互界面上的非對稱性與耦合關(guān)系的差異。

在地理模型中，以格點、格邊、格元為基礎(chǔ)的模型格網(wǎng)則通過不同界面上的耦合作用

結(jié)構(gòu)來支撐對復(fù)雜地理相互作用影響過程的描述和表達。

如何以統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)框架有效地組織與管理這些不同分辨率、類型多樣的海量空間數(shù)據(jù)，

與覆蓋全球的地球系統(tǒng)模式相耦合，

進而實現(xiàn)對地理模型的有效支撐依然是當(dāng)前地理要素相互作用表達以及GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點所在。

在面向地理相互作用的數(shù)值模型構(gòu)造方面，筆者擴展了現(xiàn)有全球離散格網(wǎng)系統(tǒng)的編碼表達結(jié)構(gòu)，

將其從單一的格元表達擴展至格點、格邊與格元的統(tǒng)一表達，

以此作為綜合表達不同類別的地理現(xiàn)象、對象演化過程的基礎(chǔ)格網(wǎng)系統(tǒng)。

將空間填充曲線引入現(xiàn)有的格網(wǎng)系統(tǒng)上，通過對各類格網(wǎng)組成要素的編碼，

實現(xiàn)面向多尺度空間數(shù)據(jù)的全球離散格網(wǎng)系統(tǒng)與地球系統(tǒng)模式中的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。

此外，針對三維空間中數(shù)值模型的集成，研究了三維表面模型的空間離散方法，

充分顧及實體外部邊界及內(nèi)部點、線、面、洞等特征約束，

將空間對象離散為優(yōu)化的四面體、規(guī)則六面體及不規(guī)則六面體網(wǎng)格，

為三維GIS支持地理計算提供了支持。

同時，球面MEC格網(wǎng)系統(tǒng)直接支持海洋數(shù)值模式，實現(xiàn)了全球三維板塊數(shù)據(jù)建模與可視化，

并采用二維垂向平均潮波運動方程組建立中國近海潮波數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了對中國近海潮波運動的模擬與可視化表達.

　　3.3 非結(jié)構(gòu)化時空數(shù)據(jù)的組織與存儲技術(shù)

　　時空數(shù)據(jù)的組織與存儲也是新一代GIS構(gòu)建的重要需求。

由于地理數(shù)據(jù)多具有顯著的非結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)致高維的空間數(shù)據(jù)與計算機一維線性尋址和存儲方式間的矛盾、

非結(jié)構(gòu)化空間數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)化內(nèi)外存單元間的矛盾以及非均勻地理空間分布與勻質(zhì)的內(nèi)外分布之間的矛盾成為難以調(diào)和的矛盾。

非關(guān)系數(shù)據(jù)庫摒棄了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的ACID模型，利用松散的、非結(jié)構(gòu)化的方式進行數(shù)據(jù)的組織與存儲，

這種數(shù)據(jù)存儲不需要事先設(shè)計好表的結(jié)構(gòu)，也不會出現(xiàn)表之間的連接操作和水平分割，因而具有高可用性、高可靠性和高性能。

　　基于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)的特點，充分應(yīng)用云計算的軟硬件技術(shù)，

突破多模式海量空間數(shù)據(jù)的一體化表達、并行組織、分布式存儲和快速訪問等技術(shù)瓶頸，

可以有效提升海量時空數(shù)據(jù)組織的表達的效率與水平。

對面向大數(shù)據(jù)應(yīng)用的Hadoop、BigTable、MongonDB、Memcached等新興數(shù)據(jù)組織與管理技術(shù)進行改造與擴展，

針對不同類型地理時空數(shù)據(jù)的內(nèi)蘊特征與新興數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行適應(yīng)性分析、適配與改造，

構(gòu)建基于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)分布式存儲方法。

從探測空間數(shù)據(jù)內(nèi)蘊的空間分布和分異規(guī)律出發(fā)，綜合使用空間填充曲線、半變異函數(shù)、

QA、KDE等定量分析方法構(gòu)建Pattern List空間索引，解決了內(nèi)外存一體化的快速空間索引。

在數(shù)據(jù)更新中，通過引入“量變”與“質(zhì)變”策略，避免空間索引頻繁重構(gòu)，

優(yōu)化批量插入效率，采用能夠適用于各種分布數(shù)據(jù)類型的空間分布模式進行驅(qū)動，

初步形成了一種全新的GIS數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及新型的數(shù)據(jù)壓縮、

數(shù)據(jù)傳輸方法，極大地提高了數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析的效率

　　4 地理學(xué)視角下的地理信息全息地圖表達

　　數(shù)字空間、電子載體的出現(xiàn)，使得地圖正向著三維空間、實時動態(tài)、

虛實融合的方向發(fā)展，物理全息或計算機全息技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，

地圖語言正實現(xiàn)從地理學(xué)語言到大眾交流的普適性語言的轉(zhuǎn)變。

以地圖模型為基礎(chǔ)的GIS對地理信息的表達主要集中在地理空間格局上，

對地理過程、要素相互作用以及地理規(guī)律的表達相對薄弱。

基于地理學(xué)視角的地理信息表達不僅需要綜合考慮不同層次、不同尺度、動靜耦合、

全局和局部嵌套的地理場景的整體表達，更要強調(diào)在地理場景中各種地理規(guī)律的表達，

既能對地理與社會的全方位、多模式三維動態(tài)可視化提供支撐，又具有各類地圖、

場景GIS分析與應(yīng)用功能。地理學(xué)視角下的地理信息再透視及相關(guān)信息表達、

建模與分析技術(shù)為以全視角、全要素、全信息、全內(nèi)容，

以及地理規(guī)律表達為基本特征的基于場景的地理信息全息地圖表達提供基礎(chǔ)。

　　全息地圖需要對場景中的全地理、全社會信息進行“地圖”表達，

是數(shù)字化世界的全方位解讀，從而實現(xiàn)地理或社會現(xiàn)象及其規(guī)律的地圖表達或地理場景表達。

以地理六要素為基礎(chǔ)建立統(tǒng)一的場景數(shù)據(jù)模型，將地理空間的連續(xù)性與離散性，

時間與空間，地理空間關(guān)聯(lián)性與分異性特征進行集成，構(gòu)建全息地圖數(shù)據(jù)表達和統(tǒng)一的球體空間網(wǎng)格框架，

為開展地理格局分析、過程模擬和要素相互作用提供重要基礎(chǔ)。

此外，在全息地圖表達中，需要以地理規(guī)律為基礎(chǔ)，

設(shè)計多維度場景中兼顧時空分布、演化過程和要素相互作用的場景自適應(yīng)綜合與多模式展示方法。

在六要素表達模型基礎(chǔ)上研究以地理語義為基礎(chǔ)，地理規(guī)律為驅(qū)動的全息地圖三維符號、

動態(tài)符號等符號表達方法與理論，建立虛/實、靜/動、連續(xù)/離散、

低維/高維場景融合的全息地圖融合表達模型，是進行全息地圖地理時空格局、

演化過程和要素關(guān)系表達的重要基礎(chǔ)。最后利用數(shù)字地圖、

虛擬現(xiàn)實和全息成像等多種形式對地理過程、要素相互作用以及地理規(guī)律加以綜合呈現(xiàn)，

實現(xiàn)地理學(xué)視角下的地理信息全息表達

　　5 結(jié)論與展望

　　從地理學(xué)視角進行地理信息的構(gòu)建需要同時兼顧數(shù)據(jù)表達、

數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)交換的目標(biāo)，需要在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、

數(shù)據(jù)組織、壓縮、傳輸和共享等方面進行綜合平衡與整合統(tǒng)一，

需要構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，有效整合數(shù)據(jù)分析模型、數(shù)據(jù)表示模型、

數(shù)據(jù)編碼規(guī)范、空間參考模型、接口規(guī)范API、傳輸格式等。

從全要素建模、多視角觀察和理解空間實體和現(xiàn)象的角度，有效開展地學(xué)分析和模擬，

從空間數(shù)據(jù)要素描述、關(guān)系描述、操作描述、規(guī)則描述等多方面來規(guī)范化空間數(shù)據(jù)抽象模型，

建立統(tǒng)一的、多層次的、開放的空間數(shù)據(jù)模型體系。

該數(shù)據(jù)模型體系應(yīng)能兼顧數(shù)據(jù)高效分發(fā)處理及支撐復(fù)雜空間分析，

從空間數(shù)據(jù)要素描述、關(guān)系描述、操作描述、規(guī)則描述等多方面來規(guī)范并抽象空間數(shù)據(jù)模型，

建立統(tǒng)一、多層次、開放的空間數(shù)據(jù)模型體系。

　　從地理學(xué)對世界的描述出發(fā)，在綜合地理時空數(shù)據(jù)分布特征、

地理學(xué)規(guī)律以及地理知識和規(guī)則的基礎(chǔ)上進行地理信息基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新有助于突破傳統(tǒng)GIS更偏重于測繪、

地圖和計算機圖形學(xué)的學(xué)科羈絆。在底層數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建地理世界向數(shù)學(xué)空間的抽象模式，

進而構(gòu)建可支撐復(fù)雜地理對象和地理現(xiàn)象的時空統(tǒng)一表達空間，

形成多重要素融合的時空統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、

地理規(guī)律驅(qū)動的時空索引以及可以有效利用現(xiàn)代計算機體系架構(gòu)的數(shù)據(jù)組織與運算模式。

以地理規(guī)律和地理相互作用為基礎(chǔ)，利用數(shù)學(xué)空間的構(gòu)造彈性進行新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算引擎設(shè)計，

進而為以地理場景為基礎(chǔ)，融合數(shù)字地圖、虛擬現(xiàn)實和全息成像的全息地圖表達提供基礎(chǔ)，

有望提升GIS空間計算、分析與表達的彈性和適應(yīng)性，為時空大數(shù)據(jù)的管理和分析奠定理論、方法和技術(shù)基礎(chǔ)。