高性能计算机在世界的发展 闾国年：地理学视角下测绘地理信息再透视(5)

3.3 非结构化时空数据的组织与存储技术

时空数据的组织与存储也是新一代GIS构建的重要需求。由于地理数据多具有显著的非结构特征，导致高维的空间数据与计算机一维线性寻址和存储方式间的矛盾、非结构化空间数据与结构化内外存单元间的矛盾以及非均匀地理空间分布与匀质的内外分布之间的矛盾成为难以调和的矛盾。非关系摒弃了关系的ACID模型，利用松散的、非结构化的方式进行数据的组织与存储，这种数据存储不需要事先设计好表的结构，也不会出现表之间的连接操作和水平分割，因而具有高可用性、高可靠性和高性能。

基于非关系和空间数据的特点，充分应用云计算的软硬件技术，突破多模式海量空间数据的一体化表达、并行组织、分布式存储和快速访问等技术瓶颈，可以有效提升海量时空数据组织的表达的效率与水平。对面向大数据应用的Hadoop、BigTable、MongonDB、Memcached等新兴数据组织与管理技术进行改造与扩展，针对不同类型地理时空数据的内蕴特征与新兴技术进行适应性分析、适配与改造，构建基于非关系型的空间数据分布式存储方法。从探测空间数据内蕴的空间分布和分异规律出发，综合使用空间填充曲线、半变异函数、QA、KDE等定量分析方法构建Pattern List空间索引，解决了内外存一体化的快速空间索引[25]。在数据更新中，通过引入“量变”与“质变”策略，避免空间索引频繁重构，优化批量插入效率，采用能够适用于各种分布数据类型的空间分布模式进行驱动，初步形成了一种全新的GIS数据模型、数据结构，以及新型的数据压缩、数据传输方法，极大地提高了数据存储、数据传输、数据分析的效率(图 4)。

4 地理学视角下的地理信息全息地图表达

数字空间、电子载体的出现，使得地图正向着三维空间、实时动态、虚实融合的方向发展，物理全息或计算机全息技术得到广泛应用，地图语言正实现从地理学语言到大众交流的普适性语言的转变。以地图模型为基础的GIS对地理信息的表达主要集中在地理空间格局上，对地理过程、要素相互作用以及地理规律的表达相对薄弱。基于地理学视角的地理信息表达不仅需要综合考虑不同层次、不同尺度、动静耦合、全局和局部嵌套的地理场景的整体表达，更要强调在地理场景中各种地理规律的表达，既能对地理与社会的全方位、多模式三维动态可视化提供支撑，又具有各类地图、场景GIS分析与应用功能。地理学视角下的地理信息再透视及相关信息表达、建模与分析技术为以全视角、全要素、全信息、全内容，以及地理规律表达为基本特征的基于场景的地理信息全息地图表达提供基础。

全息地图需要对场景中的全地理、全社会信息进行“地图”表达，是数字化世界的全方位解读，从而实现地理或社会现象及其规律的地图表达或地理场景表达。以地理六要素为基础建立统一的场景数据模型，将地理空间的连续性与离散性，时间与空间，地理空间关联性与分异性特征进行集成，构建全息地图数据表达和统一的球体空间网格框架，为开展地理格局分析、过程模拟和要素相互作用提供重要基础。此外，在全息地图表达中，需要以地理规律为基础，设计多维度场景中兼顾时空分布、演化过程和要素相互作用的场景自适应综合与多模式展示方法。高性能计算机在世界的发展在六要素表达模型基础上研究以地理语义为基础，地理规律为驱动的全息地图三维符号、动态符号等符号表达方法与理论，建立虚/实、静/动、连续/离散、低维/高维场景融合的全息地图融合表达模型，是进行全息地图地理时空格局、演化过程和要素关系表达的重要基础。最后利用数字地图、虚拟现实和全息成像等多种形式对地理过程、要素相互作用以及地理规律加以综合呈现，实现地理学视角下的地理信息全息表达

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