历史地理信息时空建模与定位方法研究

In recent years, Historical GIS has witnessed a remarkable development regarding its informationization, few progress, however, has been achieved in the aspect of spatio-temporal analysis. There exist two underlying causes behind this phenomenon: lacking of a data model which could support temporal changes analysis of historical geographic information, and lacking of a scientific means to position the space of historical geographic information with high efficiency. Therefore, this study will be conducted under the direction to create supporting methods for spatio-temporal analyses in historical GIS. First, from a dual-perspective of both history and geography, it will focus on constructing a conceptual framework of the expression of historical geographic information, and the methods to parse historical geographic information and reconstruct them to elements. In this way, historical geographic information will be organized in elements. Then, a new concept – pan-temporal will be presented in the study, which is an integration of concepts in terms of “time + geometry”, temporal property, and “time + relationship”. And a new method of modeling will be adopted in the research by extending objects both in time and space. Based on scenes, we design a pan-temporal data model of historical geographical information and a method of accessing historical geographic information through objects with the technique of non-relational database. By this means, historical geographic information are organized in objects. Finally, taking AD time as datum, landscape, surface features and toponym in the ancients and moderns as reference, this study will draw up spatio-temporal positioning rules and constructs a knowledge base. Driven by these rules, this study will propose a scientific and efficient spatio-temporal positioning approach. Thus, historical geographic information will be positioned both in time axis and space axis. This study is expected to make a breakthrough in aspects of historical geographic spatio-temporal data model and spatio-temporal positioning approach, as well as to deepen the development of historical GIS in the field of spatio-temporal analysis.

近年来，历史GIS领域在信息化方面发展迅速，但在时空分析方面却进展缓慢，其根本原因在于：缺少支持历史地理信息时间变化分析的时空数据模型；缺少科学高效的历史地理信息时空定位方法。本研究以支撑历史GIS时空分析为导向，从历史与地理的双重视角出发，构建历史地理信息表达的概念框架，研究历史地理信息抽取与要素重构方法，实现历史地理信息的要素化。提出“时态+几何”、时态属性、“时态+关系”一体化的全时态概念，采用时空扩展对象建模方法，以场景为承载，研究全时态历史地理时空数据模型，以及基于非关系型数据库的对象化存取方法，实现历史地理信息的对象化。以公元时间为基准，以古今地形地物地名为参照，制定历史地理信息时空定位规则，建立知识规则库，实现科学高效的历史地理信息时空协同定位方法，支撑历史地理信息的时空化。本研究有望在历史地理时空数据模型和时空定位方法上取得突破，促进历史GIS向时空分析方向深入发展。

面向历史、历史地理领域，开展历史地理信息时空数据建模与定位方法研究，既是GIS本身发展的需要，也是历史GIS应用研究的需要。本项目针对上述制约历史GIS发展的瓶颈问题进行了深入探索，主要研究内容和取得的成果如下：. （1）融合历史与地理视角的历史地理信息解析方法。以支撑历史GIS时空分析为导向，融合地理的“人地关系”思想和历史、历史地理的时间过程性，构建了历史地理信息表达的概念框架，设计了历史地理信息抽取与要素重构方法，实现历史地理信息的要素化。. （2）基于场景的全时态历史地理时空数据模型。提出了“时态+几何”、时态属性和“时态+关系”一体化的全时态概念，采用时空扩展对象建模方法，设计了基于场景的全时态历史地理时空数据模型，以及基于非关系型数据库MongoDB和自定义XML文件的对象化存取方法，实现了历史地理信息的对象化。. （3）知识规则驱动下的历史地理信息时空协同定位方法。以公元时间为基准，以古今地形地物地名为参照，制定了历史地理信息时空定位规则，建立了知识规则库，实现了科学高效的历史地理信息时空协同定位方法，研发了历史地名定位原型系统，可有效支撑历史地理信息的时空化。.发表了相关期刊论文11篇，其中SCI收录6篇，申请软件著作权2项。项目主持人参加了全国历史地理信息系统学术沙龙、中国地理信息科学理论与方法学术年会等会议，组织了历史GIS专题分会场，作学术报告20余人次，其中大会主题报告1人次，主持大会闭幕式圆桌讨论1次，主持分会场多次。培养了博士研究生2名，硕士研究生5名。项目主持人获得地理信息科技进步奖一等奖（排名10/14），参与制订国家标准1项。. 项目研究在历史地理时空数据模型和时空定位方法方面取得了突破和创新，丰富和发展了时空数据模型、拓展了GIS分析能力与应用范围，推动了历史GIS的发展。研究成果在多个研究项目中得到了成功应用，未来5-10年可在历史文化领域推广应用。