地理空間中的空間關(guān)系表達和推理研究

范華林 白佳賦 范華敏

摘要：空間關(guān)系表達和推理是地理空間研究當(dāng)中的重要內(nèi)容，用以了解地理現(xiàn)象、空間以及本質(zhì)的認知，準(zhǔn)確的描述地理空間。從空間的有限性、地理語義、地物形狀以及空間關(guān)系等多個方面進行綜合考慮分析，從地理信息檢索和圖像分析的方向進行。文章圍繞地理空間中的空間關(guān)系，結(jié)合其性質(zhì)和特征，采取行之有效的表達和推理辦法，進一步認識地理空間中的空間關(guān)系。

關(guān)鍵詞：地理空間；空間關(guān)系；表達和推理

前言

根據(jù)地理信息科學(xué)的相關(guān)知識，進而了解地理空間，根據(jù)其性質(zhì)和特征，表達和推理地理空間中的空間關(guān)系。在人類的空間理解和認知范圍內(nèi)，進行定性空間推理，是從地理空間認知、地物語義和地理空間特點的研究當(dāng)中總結(jié)出來的，為地理空間中的空間關(guān)系表達和推理提供了重要的參考。

1.地理空間的認知

定性空間推理是提升地理空間認知的重要途徑，針對度量空間內(nèi)的假定對象進行分析，并予以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，其中歐式空間是其中最具代表性的一種，由于歐式空間內(nèi)定義了內(nèi)積操作，充分滿足了度量空間內(nèi)的假定對象數(shù)學(xué)定義的要求。因此，可以將歐式空間視為度量空間。通過文本、地圖和實際體驗等三種方式，提升對地理空間的認知，具有一定的抽象性。其中以地圖認知方式來進行空間關(guān)系的表達，從地圖認知特點當(dāng)中推理出具有分片和分層特征的它空間關(guān)系，并以矢量形式予以呈現(xiàn)。雖然扭曲了現(xiàn)實世界，但可以將其視為空間關(guān)系和地物形狀的簡單化，充分反映出地理空間認識的具體特征[1]。

2.地理空間關(guān)系的具體特征

2.1不確定性。首先，地理空間組成形式多種多樣，兩個空間關(guān)系組合起來即可得出多個新的空間關(guān)系，其中的空間關(guān)系沒有規(guī)律性，很難從中計算出概率。這是地理空間信息不確定性的重要體現(xiàn)。其次，不清晰的定性空間關(guān)系，對于認知關(guān)系實證的描述要求更加精密和準(zhǔn)確，并根據(jù)地物的實際情況，采用定量分析的辦法，對空間認知關(guān)系予以區(qū)分，主要針對于同類空間關(guān)系當(dāng)中。第三，地理空間測量的精確度不高，模糊的地理空間和空間關(guān)系概念，是地理空間關(guān)系表達和推理不確定性的重要體現(xiàn)，根據(jù)實際情況而定，分別采取概率建模或模糊邏輯和模糊集表進行地理空間關(guān)系準(zhǔn)確的表達和推理。

2.2尺度和層次性。尺度和層次性是空間關(guān)系表達與推理的主要特征。與地圖認知的特征有著民不可分的聯(lián)系。根地圖認知下地理空間關(guān)系分片和分層的層次性特征。在空間數(shù)據(jù)元模型當(dāng)中進行空間關(guān)系的表達與推理，根據(jù)層次性的相關(guān)原則，有效把握表達與推理尺度，進而保證空間關(guān)系表達與推理的準(zhǔn)確性，將尺度和層次性的特征充分體現(xiàn)出來。

2.3時態(tài)特性。從地理信息科學(xué)與技術(shù)知識體系進行分析和定義，結(jié)合地理空間中的關(guān)系，分析和考慮不確定性、尺度和層次性等因素，并結(jié)合時態(tài)特征可以發(fā)現(xiàn)。時間推理的效率高于空間推理，因此需要采用引入了形式化的推理辦法。在地理空間關(guān)系表達和推理當(dāng)中，需要對三維地物的空間關(guān)系進行考慮，必要時進行空間關(guān)系的動態(tài)演化，充分利用地理空間關(guān)系的時態(tài)特性[2]。

3.地理空間中的空間關(guān)系表達和推理的要點

3.1復(fù)雜的地物形狀。在地理空間中的空間關(guān)系表達和推理的過程當(dāng)中，針對復(fù)雜的地物形狀，予以抽象簡化，并與拓撲關(guān)系、度量關(guān)系緊密的聯(lián)系在一起。根據(jù)地物的形狀，選擇正確的度量方式，邊界以及質(zhì)心都要加以考慮。根據(jù)地物尺寸來衡量定性度量關(guān)系，進而明確地物間的定性距離。從簡單的拓撲關(guān)系著手，根據(jù)地物形狀的復(fù)雜性，進行地理空間中的空間關(guān)系形式化表達，滿足拓撲關(guān)系的要求。根據(jù)復(fù)雜的地物形狀，準(zhǔn)確的進行表達和推理，進而描述地理空間中的空間關(guān)系[3]。

3.2地物的地理語義。將參與地理空間中的空間關(guān)系表達和推理的對象進行抽象化處理，成為由點、線以及面組成的幾何體，并需要從中解讀地理語義的幾何體，具有一定的難度。地理空間的地物具有顯著的地理語義特征，甚至每一個地物都對應(yīng)著一個特定的地理語義。地理語義是分析地物地理空間關(guān)系的有效途徑。結(jié)合空間認知中地物的特征和屬性。從非空間和空間兩方面加以考慮，并根據(jù)其耦合性，充分滿足人的地理空間認知要求，準(zhǔn)確的進行地理空間推理，并結(jié)合幾何體的地理語義的表達，明確地理空間的二元空間關(guān)系。從中可以發(fā)現(xiàn)，地物的認知與地物的地理語義有著密切的關(guān)聯(lián)，根據(jù)其不對稱性，從不同的角度進行表達和推理，參照地物要大于目標(biāo)地物，通過地物的地理語義進行地理空間中的空間關(guān)系表達和推理，能夠得到更為精確的結(jié)果。

3.3空間的有限性。基于尺度特征以外，根據(jù)空間的有限性進行空間關(guān)系表達和推理，定性度量成為行之有效的途徑，影響著表達的準(zhǔn)確性。提升主方位關(guān)系的定位能力，在很大程度上增加了推理的準(zhǔn)確度，對于空間關(guān)系有了更準(zhǔn)確的表達，一般參照于定性度量關(guān)系。“近”和“遠”只是相對的，并根據(jù)地理空間環(huán)境的實際情況而定，限定空間范圍，并結(jié)合定性度量關(guān)系，準(zhǔn)確的進行表達和推理，空間的有限性充分體現(xiàn)出來。作為地理空間中的空間關(guān)系表達和推理的要點，空間的有限性需要足夠的重視起來[4]。

結(jié)論

地理空間中的空間關(guān)系表達和推理，是從地理現(xiàn)象、空間以及本質(zhì)當(dāng)中總結(jié)出來的地理空間特征。從多個角度和多個方面對地理空間進行綜合考慮分析，結(jié)合對地理空間的性質(zhì)和特征，嚴(yán)格遵循空間關(guān)系表達和推理的要點，包括復(fù)雜的地物形狀、地物的地理語義以及空間的有限性等內(nèi)容，針對性的表達和推理辦法，以推理出地理空間中的空間關(guān)系，并予以準(zhǔn)確的表達。

參考文獻：

[1]姜惠玲.關(guān)于地理空間中的空間關(guān)系表達和推理分析[J].現(xiàn)代營銷（學(xué)苑版），2011，11：286-287.

[2]杜沖，司望利，許珺.基于地理語義的空間關(guān)系查詢和推理[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2010，01：48-55.

[3]李松，郝忠孝.空間關(guān)系推理的研究方法[J].計算機工程與應(yīng)用，2009，19：17-21.

[4]華一新，曹亞妮，李響.地理空間可視分析及其研究方向綜述[J].測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2012，04：235-239.endprint