基于事件驱动的空间过程模拟机制研究及实践

1 引言

GIS描述的现实世界永远处于不断变化之中,但传统 GIS却只能以静态的方式表现[ 1] , 随着 GIS应用范围的日益扩大, 越来越多的应用领域都需要 GIS来管理空间信息的动态变化, 如: 交通应用中车辆的动态监控与调度; 气象应用中云层、气流的空间变化; 灾害应急指挥中灾情的扩散分析等。

根据地理信息的动态模拟和建模相关研究[ 2, 3] , 空间变化可以理解为空间实体在特定事件的驱动下, 随时间发生的位置、形状, 以及其他空间特性的变化。传统 G IS 系统关注的重点是地理空间实体及其空间关系, 对其随时间发生的变化及展现缺乏有效的建模, 使得 GIS构建与空间变化密切相关的应用系统具有很大的难度。

本文在动态地图[ 5, 6 ] 、面向对象的时空数据模型[ 1, 7- 12 ] 研究的基础上, 抽象出一种适合表现空间过程变化的空间数据模型, 通过该模型可以更加轻松地实现对空间变化的定义和可视化表达。与此同时, 在 G IS 实际的应用中, 空间过程的动态可视化, 在目前的软硬件技术条件下通常很难流畅地实现, 本文引入了事件引擎的概念, 力图通过合理的资源调配、高效索引和动态缓存机制来提高动态过程空间可视化的效率。

2 动态图形对象模型与过程模拟的机制

为了表达空间变化过程, 仅仅在地图上标绘空间信息是不够的, 必须通过特定的概念模型,将整个过程涉及到的空间信息和时间信息紧密地结合在一起。为此, 本文将 G IS 中的动态空间信息抽象为空间实体、事件和标记等概念, 形成动态图形对象模型, 并在此基础上采用面向对象和组件化的思想进行系统构建, 从而实现事件驱动的空间过程变化模拟机制。

2.1 模型结构设计

动态图形对象模型是对空间实体及其运动过程的统一抽象, 也是对静态空间数据模型的扩展。其核心思想是将事件作为空间变化发生的原因,并通过对事件的定义来描述空间实体的运动和变化。动态图形对象模型的结构设计可以通过图 1说明。

所有动态图形对象的属性都包括对象标识、属性集和操作集。对象标识是对象的唯一全局标识, 是在数据库中找到对象的最直接有效的手段。

所有对象的属性都可分为空间域、时间域和专题域属性, 分别定义图形对象的空间位置、生命周期和应用相关专题。对象的操作集定义了对象的能力, 根据对象的类型不同, 该对象具有的能力也不尽相同, 如: 空间实体和标记对象的操作集,包括改变形状、移动位置、组合拆分等等; 事件对象的操作集, 包括执行、禁止和触发等等。

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