地理空間中的空間關系表達和推理研究

范華林 白佳賦 范華敏

摘要：空間關系表達和推理是地理空間研究當中的重要內容，用以了解地理現象、空間以及本質的認知，準確的描述地理空間。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系，結合其性質和特征，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系。

關鍵詞：地理空間；空間關系；表達和推理

前言

根據地理信息科學的相關知識，進而了解地理空間，根據其性質和特征，表達和推理地理空間中的空間關系。在人類的空間理解和認知范圍內，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中總結出來的，為地理空間中的空間關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，針對度量空間內的假定對象進行分析，并予以嚴格的數學定義，其中歐式空間是其中最具代表性的一種，由于歐式空間內定義了內積操作，充分滿足了度量空間內的假定對象數學定義的要求。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系的表達，從地圖認知特點當中推理出具有分片和分層特征的它空間關系，并以矢量形式予以呈現。雖然扭曲了現實世界，但可以將其視為空間關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，兩個空間關系組合起來即可得出多個新的空間關系，其中的空間關系沒有規律性，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。其次，不清晰的定性空間關系，對于認知關系實證的描述要求更加精密和準確，并根據地物的實際情況，采用定量分析的辦法，對空間認知關系予以區分，主要針對于同類空間關系當中。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系概念，是地理空間關系表達和推理不確定性的重要體現，根據實際情況而定，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系準確的表達和推理。

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系。根地圖認知下地理空間關系分片和分層的層次性特征。在空間數據元模型當中進行空間關系的表達與推理，根據層次性的相關原則，有效把握表達與推理尺度，進而保證空間關系表達與推理的準確性，將尺度和層次性的特征充分體現出來。

2.3時態特性。從地理信息科學與技術知識體系進行分析和定義，結合地理空間中的關系，分析和考慮不確定性、尺度和層次性等因素，并結合時態特征可以發現。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。在地理空間關系表達和推理當中，需要對三維地物的空間關系進行考慮，必要時進行空間關系的動態演化，充分利用地理空間關系的時態特性[2]。

3.地理空間中的空間關系表達和推理的要點

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

3.2地物的地理語義。將參與地理空間中的空間關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著一個特定的地理語義。地理語義是分析地物地理空間關系的有效途徑。結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，并根據其耦合性，充分滿足人的地理空間認知要求，準確的進行地理空間推理，并結合幾何體的地理語義的表達，明確地理空間的二元空間關系。從中可以發現，地物的認知與地物的地理語義有著密切的關聯，根據其不對稱性，從不同的角度進行表達和推理，參照地物要大于目標地物，通過地物的地理語義進行地理空間中的空間關系表達和推理，能夠得到更為精確的結果。

3.3空間的有限性。基于尺度特征以外，根據空間的有限性進行空間關系表達和推理，定性度量成為行之有效的途徑，影響著表達的準確性。提升主方位關系的定位能力，在很大程度上增加了推理的準確度，對于空間關系有了更準確的表達，一般參照于定性度量關系。“近”和“遠”只是相對的，并根據地理空間環境的實際情況而定，限定空間范圍，并結合定性度量關系，準確的進行表達和推理，空間的有限性充分體現出來。作為地理空間中的空間關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]。

結論

地理空間中的空間關系表達和推理，是從地理現象、空間以及本質當中總結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，結合對地理空間的性質和特征，嚴格遵循空間關系表達和推理的要點，包括復雜的地物形狀、地物的地理語義以及空間的有限性等內容，針對性的表達和推理辦法，以推理出地理空間中的空間關系，并予以準確的表達。

參考文獻：

[1]姜惠玲.關于地理空間中的空間關系表達和推理分析[J].現代營銷（學苑版），2011，11：286-287.

[2]杜沖，司望利，許珺.基于地理語義的空間關系查詢和推理[J].地球信息科學學報，2010，01：48-55.

[3]李松，郝忠孝.空間關系推理的研究方法[J].計算機工程與應用，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].測繪科學技術學報，2012，04：235-239.endprint