基于几何代数的动态拓扑关系表达与自适应计算模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41601417
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0114.地理信息学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Traditional topology analysis methods are over generalized in representation of geometric objects, which leads to the separation of object expression and topological computation. As a result, the representation and analysis of topological relationship turns out to be much more complicated. Based on the geometric algebra (GA) theory system, this project tries to carry on the research of dynamic topological relationship representation and adaptive computing model. The multidimensional unified data representation is firstly constructed with hierarchical structures. And based on which, the topological relationship computing operators can be established with the dimensional adaptability. Then, the formal expression and algebraic calculation of topological relationships between geometric objects can be realized. Secondly, a dynamic topology relation model for the moving objects can be built based on the topological transformation sequences. The parametrization of spatio-temporal topological relationships will be discussed to construct the topological transformation sequences of moving objects based on the idea of solving spatial problems with functions. By using geometric algebra operator which can uniformly express the movements of rigid objects (like transformations and rotations), the expression and computation of dynamic topological relationship can be designed according to the spatio-temporal characteristics embedded in topological transformation sequences. At last, then, the mapping function between the critical state and the critical time of topological transformation sequences will be constructed to realize the evaluation of spatio-temporal topology based on the dynamic topological relationship. The GA-based reasoning and computing algorithms of dynamic topological relationship can then be designed based on the above theoretical study. The project will further promote the researches in reasoning and computing methods of spatio-temporal topological, and offer a new idea for the researches of GIS spatial analysis.
针对现有拓扑关系分析方法中几何对象过度抽象,对象表达和拓扑关系计算分离的问题,引入几何代数理论,进行动态拓扑关系表达与自适应计算模型研究。通过构建多维统一的几何对象层次表达和具有多维自适应性的几何代数拓扑关系算子,实现对几何对象间拓扑关系的形式化表达与代数化计算。进而研究基于拓扑变换序列的动态对象拓扑关系表达与计算模型,借鉴函数化的思想构建基于几何代数的拓扑关系参数化表达模型,进而构建基于几何代数算子的空间拓扑变换序列。利用几何代数算子对刚体对象运动的统一表达特性,并从在空间拓扑变化序列中对时态特征解析的视角,研究对象动态拓扑关系的推理与计算方法。研究拓扑变换序列中临界状态与临界时间的映射函数,实现动态拓扑关系中时空拓扑特征的解析,并设计基于几何代数的动态拓扑关系的推理与计算算法。本项目可进一步促进时空拓扑推理与计算方法研究,为GIS空间关系研究提供新的思路。

结项摘要

本项目针对现有拓扑关系分析中几何对象过度抽象、对象表达和拓扑关系计算分离等问题,从数学理论的本源出发,引入多维统一的几何代数对象层次表达和具有多维自适应性的几何代数拓扑关系算子,进行动态拓扑关系表达与自适应计算模型研究。项目研究获得了如下成果:1)研究了复杂地理对象多维统一表达,探究了地理对象之间的运动变化性质,构建了可支撑多维度运动对象间的通用运动变化映射函数模型;2)设计了基于MVTree数据结构的任意维度几何对象统一表达数据模型;3)构建了动态拓扑序列特征参数化分析模型,设计了拓扑变化序列临界参数计算模型;4)设计了室内行为轨迹的运动语义解析方法,构建了动态环境下基于拓扑约束的人体行为分析模型;5)最后将本项目方法推广应用于室内导航、最佳路线 、轨迹预测与分析等方面。项目研究成果在国内外权威刊物上已发表研究论文3篇,其中SCI/ESCI检索论文2篇,中文核心1篇,申请国家发明专利2项,已接收中文核心1篇,培养博士研究生2名,硕士研究生5名。研究显示利用几何代数对形体和运动过程的多维表达特性,可构建几何对象刚体运动变化模式表达,从而可实现动态拓扑关系的解析式表达。同时基于CNG模型的拓扑关系分层结构,构建了几何对象运动拓扑序列模型,可以更好的实现任意时刻运动地理对象之间拓扑关系的确定,有望推广到多维几何运动对象间拓扑关系表达与计算的统一。以此为基础构建的几何拓扑相统一的MVTree数据模型在基于GA的新一代GIS系统中得到运用,并可用于高动态环境下基于拓扑约束的人体行为分析与模拟,在非结构特征的泛在大数据挖掘应用中具有广阔的前景。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Towards the next-generation GIS: a geometric algebra approach
迈向下一代 GIS:几何代数方法
  • DOI:
    10.1080/19475683.2019.1612945
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Annals of GIS
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Linwang Yuan;Zhaoyuan Yu;Wen Luo
  • 通讯作者:
    Wen Luo
Template-based GIS computation: a geometric algebra approach
基于模板的 GIS 计算:几何代数方法
  • DOI:
    10.1080/13658816.2017.1346796
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Geographical Information Science
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Wen Luo;Zhaoyuan Yu;Linwang Yuan;Yong Hu;A-Xing Zhu;Guonian Lv
  • 通讯作者:
    Guonian Lv
PIR传感网数据的几何代数建模与行为分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地球信息科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁林旺;俞肇元;罗文;袁帅;周春烨
  • 通讯作者:
    周春烨

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其他文献

Determination of the stellar reaction rate for 12 C(ɑ, γ) 16 O: using a new expression with the reaction mechanism
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    2009-04-20
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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    王忠铭
三角网求交的共形几何代数算法
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    袁林旺;罗文;俞肇元;胡勇
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    胡勇
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  • 作者:
    罗文;徐望;卓红斌;马燕云
  • 通讯作者:
    马燕云
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    地理与地理信息科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易琳;袁林旺;俞肇元;罗文;闾国年
  • 通讯作者:
    闾国年

其他文献

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罗文的其他基金

面向海陆统筹的海岸带空间博弈模拟模型研究
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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