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1、2019 ESRI 用户大会-教育与科研论坛GIS科研与学习中的地理空间思维主要内容1 空间数据模型思维2 时空建模模型的理解与应用3 时空交互方法的提出与构建4 数字场形理论的创新与探索5 新书与大学慕课推荐1 空间数据模型思维1.1 基本空间数据模型GIS中最为基本的两大概念数据模型 对象数据模型（单个地理对象可捕捉）场数据模型（变化连续，边界模糊）对象模型对象模型场模型场模型1 空间数据模型思维场所区域网络场流时空对象模型网络模型场模型时空模型1.2 常用空间数据模型GIS中最为常用的几大概念数据模型 对象数据模型 场数据模型 网络数据模型 时空数据模型传统模型传统模型新的模型新的模型1

2、 空间数据模型思维场所区域网络流时空对象模型网络模型时空模型1.2 常用空间数据模型GIS中最为常用的几大概念数据模型 对象数据模型 场数据模型 网络数据模型 时空数据模型传统模型传统模型新型模型新型模型场场模型1.1 时空数据分析与建模Part1时空转向(Spatiotemporal turn)从空间分析到时空分析Part2交互转向(Interaction turn)从场所的空间到流动的空间Part 3场形分析(Field-Form analysis)从数字地形分析到数字场形分析三大典型案例：（空间认知 模型构建 应用分析）当前内容1 空间数据模型思维2 时空建模模型的理解与应用3 时空交互

3、方法的提出与构建4 数字场形理论的创新与探索5 新书与大学慕课推荐2 时空思维模型的理解与应用2.1 时空转向(Spatiotemporal turn)从空间分析到时空分析人类居于天地之间，必定处于时空之中。空可呈地理物象之形态，时可现地理物象之变化。这也是地理学研究的“道”之所在1。1 张海平等 从空间统计分析到时空统计分析图图1 1 庐山旅游风景区庐山旅游风景区图图2 2 庐山庐山(10 x10m)(10 x10m)人口时空快照数据人口时空快照数据图图3 3 庐山全天人流时序数据庐山全天人流时序数据随着遥感、社会感知能力的增强，获取高时间分辨率的空间数据变得越来越容易，这些通过感知获取的大

4、数据，大多都包含空间位置属性和完整的时间序列信息2。2 刘瑜等 基于时空大数据的社会感知地理学者们逐步将目光从传统的空间分析转向时空分析！注：数据来源于腾讯位置大数据2.2 时空立方体(Space-time Cube)建模数据结构基于时空立方体的时空统计建模，不仅提供了时空数据模型的物理表达形式及其具体实现方式，而且其表达形式深刻影响了分析算法的实现及其在可视化方面所表现出来的优势和局限性。二维模型三维模型时空模型离散型表达连续型表达(a)(b)(c)(d)(e)(f)表达类型轴模型维度轴二维对象二维对象像元像元三维对象三维对象体元体元时空对象时空对象时空立方体时空立方体2 时空思维模型的理解

5、与应用2.2 时空立方体(Space-time Cube)建模时空演化模型基于时空立方体模型的时空演化模式分析与建模：可以模拟和预测地理现象随时间变化的过程和趋势。2 时空思维模型的理解与应用2.2 时空立方体(Space-time Cube)建模时空热点探测基于时空立方体模型的时空自相关分析及其热点探测：将Local Morans I、Ord and Getis等方法空间自相关模型扩展到了时空数据分析中。2 时空思维模型的理解与应用基于时空立方体模型的时空自相关分析及其热点探测2 时空思维模型的理解与应用Spatial Patterns of beach trash and Aggravat

6、ed Pollution in UK,200020162.2 时空立方体(Space-time Cube)建模应用分析基于时空立方体模型的时空自相关分析及其热点探测Trash pollution in UK,200020162 时空思维模型的理解与应用2.2 时空立方体(Space-time Cube)建模应用分析2 时空思维模型的理解与应用基于时空立方体模型的时空自相关分析及其热点探测Trash pollution in UK,200020162.2 时空立方体(Space-time Cube)建模应用分析2.3 时空棱柱(Space-time Prism)建模数据模型日常生活中的每个个体均

7、占据时空：或静止停留并存在于某一空间进行活动而持续消耗时间；或在时空间中穿梭，在移动中不断变换空间与消耗时间。时间地理学从本体论来看承认和强调世界的本源是物质的。人们每时每刻都准备着在时空中不断变化其位置来竞争资源以维持生存2 时空思维模型的理解与应用时空轨迹点同时具有空间属性和时间属性，将此时空事件抽象到欧式空间中，以xy轴表示二维空间，以t轴表示时间维度，便构成了三个维度的时空维，从而可以采用时空制约模型分析框架提取微观个体的行为特征，并进一步汇总宏观群体的时空秩序。2 时空思维模型的理解与应用2.3 时空棱柱(Space-time Prism)建模数据结构2 时空思维模型的理解与应用2.

8、3 时空棱柱(Space-time Prism)建模理论阐述哈格斯特朗所创立的“地方的秩序嵌套”理论，源于其对日常生活所形成的规律化、秩序化的人类活动模式的思考。如果将现实生活比喻为戏剧，那么，可以将这一理论生动形象地称之为人生如戏2 时空思维模型的理解与应用2.3 时空棱柱(Space-time Prism)建模应用分析The forgotten people in the era of sharing economyA case study of Shanghai Taxi Drivers2.4 时空立方体模型&时空交互棱柱对比与总结2 时空思维模型的理解与应用时空立方体（Space-ti

9、me Cube）时空棱柱（Space-time Prism）当前内容1 空间数据模型思维2 时空建模模型的理解与应用3 时空交互方法的提出与构建4 数字场形理论的创新与探索5 新书与大学慕课推荐3 时空交互方法的构建与提出3.1 交互转向(Interaction turn)从场所的空间到流动的空间连接性(linkage)弱化物理邻近性关系(relationship)论更新区位论图图4 4 两个城市之间的时空收敛两个城市之间的时空收敛地理学家越来越关注流动的空间及其交互关系！我们的社会是围绕着流动而构建起来的，如人群的流动、货物的流动、信息技术的流动。这些流动的要素构成了流空间1。相比传统的地方

10、空间，流动的空间更加强调要素的相互作用和交互关系2-3从过去到现在，人类交通、通信等技术的发展，一直都在促进流空间的形成与强化，并且，未来将得到进一步的强化。流空间的两个基本特征是：1.Marty,P.F.Libr.Quart.2010,80,15.2.Andris,C.;Liu,X.;Ferreira,J.2018,70,197207.3.Andris,C.2016,30,20092031.3.1 交互转向(Interaction turn)从场所的空间到流动的空间3 时空交互方法的构建与提出3.2 时空交互建模数据结构基本空间流单元（Flow unit）.(a)无属性值的流单元;(b)有属

11、性值的流单元(c)区域中的流单元;(d)基于区域的流单元;(e)能形成区域协同流模式的流单元和不能形成协同模式的流单元.(f)区域协同流模式.3 时空交互方法的构建与提出3.3 时空交互建模时空区域协同概念模型时空区域协同流模式时空区域协同模式示意图(a)无时空约束的区域协同流模式.(b)有时空约束的区域协同时空流模式.3 时空交互方法的构建与提出Analysis results(Many self-co-location flow patterns are detected)3 时空交互方法的构建与提出3.4 时空交互建模时空区域协同应用分析Space-time self-co-locati

12、on flow pattern and its space-time interaction prism:(a)Spatiotemporal flow units;(b)Extracting space-time self-co-location pattern form flow units;(c)Spatiotemporal self-co-location flow pattern and its origin prism and destination prism;(d)Space-time interaction prism and its characteristic variab

13、les;3 时空交互方法的构建与提出3.5 时空交互可视化建模时空交互棱柱时空交互棱柱(Space-time Interacting Prism,STIP)Figure 1.Space-time Interactive Prism(STIP)model时间特征变量O_t1,O_t2,D_t1,D_t2,O_t,D_t,OD_t空间特征变量:O_core,D_core,OD_distance,O_major,D_major,O_minor,D_minor时空特征变量:OD_slope1,OD_slope2OD_slope3Space-Time Interacting Prism(STIP)3 时

14、空交互方法的构建与提出3.5 时空交互可视化建模时空交互棱柱3.6 时空交互统计建模流数据的全局空间自相关我们的社会是围绕着流动而构建起来的，如人群的流动、货物的流动、信息技术的3 时空交互方法的构建与提出我们的社会是围绕着流动而构建起来的，如人群的流动、货物的流动、信息技术的研究区域中所有人口迁徙流数据研究区域中所有人口迁徙流数据研究区域中流量阈值大于研究区域中流量阈值大于1000010000的所有人口迁徙流数据的所有人口迁徙流数据3 时空交互方法的构建与提出3.6 时空交互统计建模交通流数据的全局空间自相关分析3 时空交互方法的构建与提出3.6 时空交互建模面向流数据的空间关联模式方法体系

15、构建面向社会流数据的区位论应该被提出！Location theory of social flow should be proposed!Model Software Theory空间区域协同模式分析方法时空区域协同模式分析方法空间区域协同模式可视化方法时空区域协同模式可视化方法非均匀空间时空流区域协同方法体系实时流区域协同方法体系基于聚类方法的区域流协同模式分析基于空间统计方法的区域流协同模式分析全局流模式局部流模式实时全局局部流模式同位流模式分析方法空间同位流模式时空同位流模式实时同位流模式当前内容1 空间数据模型思维2 时空建模模型的理解与应用3 时空交互方法的提出与构建4 数字场形理论

16、的创新与探索5 新书与大学慕课推荐4.1 场形(Field-Form)理论从数字地形分析到数字场形分析数字场形分析：变化连续、边界模糊的现象普遍存在于地理事物的形态特征和空间属性之中，从信息论和空间认知论出发，借助GIS场模型的建模优势及其数字地形在构建、提取、分析和可视化表达方面的优势，将其推广至更为广泛的空间场分析中，称为数字场形分析。汤国安4 数字场形理论的创新与探索4.2 场形(Field-Form)应用分析城市设施热点探测与结构分析4 数字场形理论的创新与探索4 数字场形理论的创新与探索4.2 场形(Field-Form)应用分析城市设施热点探测与结构分析4 数字场形理论的创新与探索

17、4.3 场形(Field-Form)应用分析地名文化扩散建模4 数字场形理论的创新与探索4.3 场形(Field-Form)应用分析地名文化扩散建模4 数字场形理论的创新与探索4.4 场形(Field-Form)方法创新时空热点探测4 数字场形理论的创新与探索4.4 场形(Field-Form)方法创新时空热点探测当前内容1 空间数据模型思维2 时空建模模型的理解与应用3 时空交互方法的提出与构建4 数字场形理论的创新与探索5 新书与大学慕课推荐5 新书与大学慕课推荐地理信息系统原理新书推荐编著:汤国安 刘学军 闾国年盛业华 王春 张海平主编:汤国安等包含：课件PPT配套实验教程即将上线课程PPT，链接：https:/ 提取码：cfne5 新书与大学慕课推荐地理信息系统实验大学慕课推荐2019 ESRI 用户大会-教育与科研论坛结束！Email: