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“GIS拓扑关系广义欧拉公式理论”的确立---张树清

内容
    张树清,男,1963年12月出生于吉林省白山市。1990年毕业于吉林大学计算机系;1995年毕业于中国科学院长春地理研究所地图与遥感专业,获理学硕士学位;2001年毕业于中国科学院长春地理研究所地理信息系统专业,获理学博士学位。现主要从事湿地遥感与信息系统、GIS理论模型及软件的相关研究工作。他因作为课题骨干参加并完成的“八五玉米遥感估产项目”荣获科学院科技进步一等奖和国家科技进步二等奖,而被选为吉林省科技拔尖人才。在开拓GIS 空间关系和空间分析理论方面取得了突出的成绩,由他首创的GIS拓扑关系广义欧拉公式理论,拓展了著名的欧拉公式,阐明了GIS中拓扑要素中,点、线、面和群的定量关系与性质,为GIS拓扑理论从平面发展到球面、甚至于到三维体奠定了重要的理论基础。
    在中国科学院的科研人员群体中,张树清研究员只是一名普通科研工作者,倘若不是与他深入的接触,是无论如何也难以把他与“伟大”这样的词联系在一起的。然而他所推导出来的“GIS拓扑关系广义欧拉公式理论”的事实,着实让我们真切地感受到了那种看似平凡的工作中所蕴含的伟大能量。
    张树清研究员从读研究生时便开始接触到GIS拓扑形成与检验的数学理论及软件的相关研究,他在实际应用过程中,敏锐地觉察到传统GIS拓扑关系中所经常用到的Euler(欧拉)公式,在计算机制图过程中存在着明显的不足。由于传统的Euler(欧拉)公式中函数关系的不确定性,使得真节点-链-岛-群这些图形概念在拓扑关系的生成中界限十分含混;特别是在传统的Euler(欧拉)公式中,在进行赤平极射和准赤平极射的变换中因为缺少“海”的定义,一遇到这种情况就必须进行预处理生成“海”,这就使得具体的图形处理过程变得异常繁琐。
    为了从根本上解决传统Euler(欧拉)定理的局限性,张树清研究员在近两年的时间里把大部分的时间都用在了这上面。整天只顾埋头于那些复杂的公式和数据中而难以自拔,不断地求证、反复地运算、推导。他从引进全球平极射变换的概念入手,结合GIS专业先解决‘无穷远点’的问题,然后通过引入包含‘复连通’区域的‘群’的概念,借助数学方法进行推导,证明出了GIS拓扑关系中的广义Euler(欧拉)公式及其性质,揭示出了利用Euler公式和广义Euler 公式在进行多边形图拓扑信息自动生成的数学原理及拓扑信息正确性检验方法的先进性。在给出真节点-链-岛-群之间的定量关系之后,同时还把全球赤平极射投影引入到了地理信息系统之中,定义了“海”的概念,以赤平极射投影中球面的极射点取替了以往GIS拓扑关系中平面上的无穷点的方法,在广义下重新建立了球面与平面的一一对应关系。广义Euler(欧拉)公式的导出使得图形拓扑关系的形成较比从前变得异常简便。尤其在具体操作过程中,使“群”、“环”、 “岛”等图形的数据生成变得异常简捷、方便。
    张树清研究员的GIS拓扑关系中广义Euler(欧拉)公式的推出和全球GIS赤平极射投影的引入,不仅解决了以往GIS拓扑关系中Euler公式在复杂图形生成中的局限性,而且还为GIS拓扑模型的描述从平面推广到球面,甚至于三维立体拓扑模型的建立开辟了广阔的发展空间。





 

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