基于自组织映射法的时间序列土地利用变化的时空可视化

精细尺度下多时间序列土地利用时空演变分析是当前研究的一个趋势,本研究基于2005、2007、2009、2011、2013年5期土地利用数据采用自组织映射方法分析了北京市乡镇级多时间序列土地利用的时空演变规律,实现了乡镇尺度下多时间序列土地利用数据的时空一体化表达和对比分析。通过构建自组织映射神经网络,利用其聚类和降维可视化功能对5个监测时期的土地利用数据同时进行训练,在其输出面板可以发现不同土地利用类型的分布聚集模式以及相互之间的结构比例关系,并对输出神经元进行二次聚类以及土地利用变化轨迹分析,展示出北京市乡镇级5个监测时相的土地利用时空演变规律。结果揭示出北京市平原区、山区及二者过渡的山前结合带的各自不同的土地利用时空变化轨迹与模式：北京市平原区向高建设用地比例的土地利用结构方向演变,山区向高林地比例的土地利用结构方向演变,而山前结合带的土地利用时空演变较为复杂。     

20世纪90年代中国东西部土地利用变化时空特征分析

在覆盖全国的1km栅格土地利用本底与动态成分数据时空信息平台支持下,应用土地利用动态度模型,分别计算了全国及东西部地区土地利用一级类型的单一和综合动态度,并分析了土地利用动态度的空间格局。通过分析东西部土地利用类型变化特征和土地利用类型转换特征,对20世纪90年代中国东西部土地利用变化过程的时空特征进行了全面分析,揭示了东西部地区土地利用变化的时空规律。并对主要土地利用类型变化的原因进行了分析。     

县域尺度下湖南省碳排放空间分异特征与影响因素

开展县域尺度下的碳排放空间分异与影响因素研究,是助推实现县域等多尺度区域“双碳”目标的重要环节。以湖南省122个县(市、区)为研究对象,通过夜间灯光数据估算湖南省各区县的碳排放量,采用探索性空间数据分析方法刻画了县域碳排放时空格局,运用地理探测器和时空地理加权回归(GTWR)模型,从政策、经济、能源、社会和产业维度对县域碳排放空间分异与影响因素进行了定量研究。结果表明：(1)2012～2020年,湖南省县域碳排放总体呈减弱趋势,且差异较为明显,空间格局分布为北高南低,东西差距较小;(2)莫兰指数(Moran’s I)逐年下降,空间集聚特征较为显著,总体成正相关关系;(3)财政支出、人口规模、城镇化率、能源碳排放强度和农业发展水平是影响县域碳排放的主导因子;(4)通过时空地理加权回归模型对主导因子进行分析,发现同一指标对不同区县碳排放的影响存在显著的时空差异。     

导航电子地图增量更新服务及关键技术研究

以移动通讯数据传输技术、网络技术和时态数据库技术为基础,构建了导航地理信息的变化发现、分析甄别、采集、加工、处理、存储和发布服务一体化的增量式更新服务模式、技术、软件、质检和标准体系,论述了多源数据融合、时空模型及空间关系的动态实时维护、多尺度增量式导航电子地图综合处理、路径规划和质检方法等关键性技术,实现了导航电子地图近实时更新服务。     

基于Shapefile的基态修正模型设计与实现

 本文通过对Shapefile文件进行扩展,使用改进的基态修正模型,构建了一种ArcGIS的时空数据模型,支持对时空变化过程的存储、分析和模拟,同时支持传统的GIS空间分析功能。本研究还设计和实现了一种基于多时态矢量数据集的时空数据变化过程发现和时空数据转换算法,此算法可以自动提取多个时态之间的变化过程,将多时态数据转换成基于Shapefile的时空数据模型存储。鉴于该数据模型,设计和实现了时空数据的快照恢复、变化查询、历史演化分析和数据更新方法,验证了模型的可应用性。     

导航电子地图增量更新服务及关键技术研究

以移动通讯数据传输技术、网络技术和时态数据库技术为基础,构建了导航地理信息的变化发现、分析甄别、采集、加工、处理、存储和发布服务一体化的增量式更新服务模式、技术、软件、质检和标准体系,论述了多源数据融合、时空模型及空间关系的动态实时维护、多尺度增量式导航电子地图综合处理、路径规划和质检方法等关键性技术,实现了导航电子地...     

中国土地利用时空数据平台建设及其支持下的相关研究

20世纪 90年代中期 ,我们建立了国家资源环境动态信息服务运行系统。在土地利用数据库的建设过程中 ,其中 5 2 0 L andsat TM遥感影像经过地理配准和几何校正后 ,在全数字解译环境下 ,解译并绘制了 1∶ 10万的土地利用图。现已将其矢量数据转换为 1km的栅格数据 (包括所有高分辨率的、通过计算每个网格内各土地利用类型的面积百分比而获得的土地利用信息)。因此 ,国家资源环境动态服务系统可用来监测国家尺度的土地利用的变化。     

1980s-2005 年内蒙古地区土地利用/覆被变化分析

近几十年来, 由气候变化和人类活动共同驱动的内蒙古地区土地利用/覆被变化(LUCC)较为剧烈, 其引发了一系列的生态环境问题。本文基于3 期LUCC数据, 借助于变化率指数、动态度指数、转类矩阵, 在全区和地级市尺度上, 分析了内蒙古地区土地利用/覆被变化的时空特征及驱动因素。研究结果显示, 受地形因素的影响, 研究区土地利用/覆被变化表现出明显的区域差异及区域趋同性。在经济发展和人口增长的双重压力下:(1)平原耕作区深受国家宏观政策的影响, 2000 年之后的“林地、高覆盖草地开垦”总体速度下降了近35%;(2) 平原耕作区北部边缘条带状地区、山区草原区受制于降水不显著的波动呈减少态势, 2000 年之后的“草地退化及荒漠化”趋势加强了近85%。研究结果为内蒙古地区土地资源的可持续利用与科学管理提供了依据。     

土地利用变化智能体模型研究进展

土地利用/覆被变化是在自然、社会和人类决策者的时空多尺度综合作用下发生的,具有高度的复杂性。基于复杂系统理论并以土地使用决策者为核心的智能体模型对于描述人地关系中的"人本"思想和复杂交互具有重要的意义。文章在对基于智能体模型的内涵以及应用领域进行分析的基础上,指出目前智能体模型的发展主要面临三个方面的问题:数据可获得性、行为建模的制约以及模型校准和验证。综合目前研究的进展与面临的问题,提出了基于智能体模型的发展趋势:(1)大数据与数据价值挖掘;(2)多角度探索决策规则;(3)创新校准和验证方法。     

多边形统计数据空间分析的不确定性研究——以北京市海淀区人口普查数据为例

普查数据是地理学空间分析的重要数据源。由于受到数据与计算机处理能力的限制,以往的研究对普查数据空间分析的不确定性未给予足够重视,也未形成成熟的研究方法。在建筑物单元的人口普查数据支持下,本文基于多边形统计数据的可塑面积单元问题(Modifiable areal unit problem,MAUP)特征,设计了一种该类数据空间分析不确定性的研究方法,采用不同的尺度(Scale)及分区(Zoning)系统对多边形的统计数据空间分析的准确性进行了分析。实验引入尺度与形态指数,利用可视化分析和数据拟合的研究方法,对尺度及分区对空间分析结果的影响模式进行了模拟。研究结果表明:(1)以统计小区的空间分析,其结果受统计小区空间形态的影响较大,不确定性强,不能充分反映统计数据本身的空间特征;(2)规则格网能较好地保持原始统计数据的空间分布特征,但仍然受尺度及分区影响;(3)规则格网的空间分析结果及其准确性与尺度有较好的拟合关系,不同尺度下的分析结果不确定性是原始数据不同尺度特征的体现;(4)分区效应受空间分析方法的计算尺度影响,两者共同对空间分析结果产生影响。对于固定尺度的规则格网,其邻接多边形数目是分析结果不确定的主要原因。本文研究结果表明,在多边形统计数据空间分析时,应该对其使用规则格网重新聚合,并根据实际应用的需求选择多尺度分析方法,以达到实际应用目的。     

FARMLAND AND URBAN AREA DYNAMICS MONITORING INCHINA USING REMOTE SENSING AND SPATIALSTATISTICS METHODOLOGY

1 INTRODUCTIONGlobal change research involves much geo-objectsand geo-process, such as climate and environmentalchange, substance and energy cycling, land-use/land-cover change (LUCC), interactivity between human and nature, etc.. So it need cooperation frommany research communities including international research programs groups such as IGBP (InternationalGeosphere-Biosphere Programme IPCC (Intergovemmental Panel on Climate Change), IHDP (InternationalHuman Dimension Program o…     

耦合FLUS和Markov的快速发展城市土地利用空间格局模拟方法

模拟城市土地利用空间变化格局的研究,对未来区域规划以及实现可持续发展具有十分积极的作用。以往基于FLUS的研究栅格尺度较大,如何模拟快速发展中城市的复杂土地利用变化过程,挖掘土地利用变化驱动机制值得进一步探讨。本文构建了耦合FLUS和Markov的城市土地利用格局拟合框架,创新性地引入房价指标表征社会经济属性,以深圳为研究区,基于30 m空间分辨率小栅格尺度的土地利用分类数据和基础地理、路网河网、感兴趣点等多源空间变量,模拟不同发展情景下的未来城市土地利用空间格局,并通过随机森林进行土地利用变化驱动因素分析。研究结果表明:本文提出的耦合FLUS和Markov方法相较于传统CA模型（RFA-CA和Logistic-CA）精度更高（FoM=0.22）,能更准确地模拟快速发展中城市的土地利用变化过程;多情景土地利用格局制图结果验证了城市发展过程中生态控制线的重要性,进一步说明本文拟合框架在未来城市规划布局中的参考价值;医院、娱乐场所等的基础设施和公交、路网密度等的基础交通比自然因素（高程、坡度）对城市发展的影响更大,到海岸线距离会在一定程度上限制深圳内部土地利用变化过程。本研究所构建模型及精细制图结果,可为城市区域规划和空间格局模拟等相关研究提供参考依据和理论基础。     

黄河三角洲东营市土地利用“涨势图谱”的时空特征分析

本文在分析黄河三角洲环境生态特征的基础上 ,以 4 0年 (1 95 6～ 1 996年 )来 4期土地利用数据合成的土地利用系列图谱及其“涨势”变化图谱为基础 ,研究不同行政单元上“涨势图谱”的时空分布变化规律 ,并分析了耕地、盐碱地以及居民工矿用地在“涨势图谱”上的时空分布特征。     

武汉城市圈土地利用时空变化及政策驱动因素分析

武汉城市圈是全国首批“两型社会”改革试验区之一,而且是中部崛起战略和长江经济带发展战略的重点区域。为了正确认识武汉城市圈土地利用时空变化特征,以及政策因素对土地利用变化的影响,本文基于2000、2005、2010和2015年4期武汉城市圈土地利用现状数据,结合GIS空间分析、数理统计、单一土地利用动态度、土地利用转移矩阵和综合土地利用动态度方法,对武汉城市圈2000-2015年以及3个5年期土地利用变化的总体特征、转化方向和区域差异特征进行研究,并分析政策因素对土地利用变化的驱动作用。结果表明：① 总体特征上,2000-2015年耕地、草地、林地和未利用地面积持续减少,建设用地和水域面积不断增多。② 变化方向上,2000-2015年以耕地、林地转化为建设用地和水域为主要特征,2000-2005年以耕地向水域和建设用地转化为主,2005-2010年以耕地向建设用地、水域,林地向建设用地转化为主,2010-2015年以耕地、林地和水域向建设用地转化为主。③ 区域时空差异上,综合土地利用动态度最大的区域集中在武汉城市圈的中部;从单一土地利用动态度看,耕地主要分布在武汉城市圈周边地区;建设用地主要集中在武汉城市圈中部;水域集中在武汉城市圈的仙桃市;林地主要在潜江市、云梦县;草地主要为英山县。④ 政策驱动因素分析上,中部崛起、两型社会、长江经济带发展战略等政策对土地利用变化具有重要影响。     

Spatial patterns and driving forces of land change in Tibetan-inhabited Three Rivers Headwaters region,China

The Three Rivers Headwaters Region(TRHR) plays a key role in regulating water supply and climate of East Asia. A comprehensive understanding of the processes and driving forces of the long-term land use dynamics of the TRHR is needed to guide sustainable land resource management and regional ecological conservation strategies. This study examined long-term land change patterns in the TRHR and investigated the driving forces of the change. First, Landsat TM/ETM+ images covering TRHR of four time points from 1987 to 2016 were used to derive land use patterns, and statistical metrics were applied to quantify the spatial and temporal changes. Second, Principal Component Analysis and correlation analysis were employed to analyze environmental and social-economic data to identify the driving forces of land use change. Third, potential influences of the religion of Tibetan Buddhism on land use change were explored using GIS analysis, questionnaire survey and field observation. Results showed that areas of barren land, agricultural land, and built-up land largely increased, while areas of grassland and forest greatly decreased, with the highest change rate occurring in the most recent decade of analysis(from 2007 to 2016). Among the three headwater regions, the Yellow River Headwater Region showed an overall higher changing speed than the other two headwater regions. The regional driving forces of change in TRHR includedsocial-economic development, climatic condition, pressure of population growth, and environmental protection activities. It was also found that Tibetan Buddhism can help slow down the changes caused by human activities.     

国家尺度社会经济数据格网化原理和方法

空间信息获取和处理技术,可将传统关系型社会经济数据转变为空间化的矢量或者格网数据.首先,分析了传统关系型社会经济数据库的不足,并对社会经济数据格网化理论研究及格网数据库建设的历史做了回顾;在明确社会经济数据格网化基本概念的基础上,提出了社会经济数据格网化的3个基本要求,即时间可比、空间一致和逻辑自洽;同时提出了一个包括...     

Sensitivity analysis of the DeNitrification and Decomposition model for simulating regional carbon budget at the wetland-grassland area on the Zoige Plateau,china

Although mathematical models (e.g., DeNitrification and DeComposition (DNDC) provide a powerful tool to study regional carbon budget, it is still difficult to obtain accurate simulation results because there exists large uncertainties in modeling regional carbon budget. Through the investigation on the sensitivity of model output parameters to the input parameters, sensitivity analysis (SA) has been proved to be able to identify the key sources of uncertainties and be helpful to reduce the model uncertainties. However, some input parameters with discrete values (e.g., land use type and soil type) and the regional effect of the sensitive parameters were rarely examined in SA. In this paper, taking the Zoige Plateau as a case area, we combined the one-factor-at-a-time (OAT) with Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test (EFAST) to conduct a SA of DNDC for simulating the regional carbon budget, including Gross Primary Productivity (GPP), Net Primary Productivity (NPP), Net Ecosystem Productivity (NEP), autotrophic respiration (Ra), soil microbial heterotrophic respiration (Rh) and ecosystem respiration (Re). The result showed that the combination of OAT and EFAST could test the contribution of the input parameters with discrete values to the output parameters. In DNDC model, land use type and soil type had a significant impact on the regional carbon budget of the Zoige Plateau, and daily temperature was also confirmed to be one of the most important parameters for carbon budget. For the other input parameters, with the change of land use type or soil type at regional scale, the sensitive parameters of carbon budget would vary accordingly. The SA results would provide scientific evidence to optimize DNDC model and they suggested that we should pay attention to the spatial/temporal effect of SA and try to use the appropriate data in simulation of the regional carbon budget.     

基于社交媒体数据的城市人群分类与活动特征分析

空间信息技术已开始进入全空间信息系统发展阶段,即将空间信息系统的范畴从传统测绘空间扩展到宇宙空间、室内空间、微观空间等可量测空间。位置大数据不仅是全空间信息系统的重要研究对象之一,而且也成为了广域全空间中了解人们生活方式以及城市动态变化的一种有效途径。本文基于社交媒体数据中的位置签到数据,提出一种不同于传统以社会经济属性为依据的城市人群分类方法。首先利用签到数据的时间序列构造矩阵模型;然后,通过分析用户签到活动的时间特征,采用K-means聚类算法和K近邻算法（K-NN）识别出具有不同时空行为特征的城市人群（静态居民、动态居民、通勤者以及访问者）;最后,本文根据得到的人群分类结果,通过分析不同类型人群的时空间行为特征,发现不同类型人群时空间行为的差异性与潜在规律性,从而为表征城市人群的组成结构及特征,研究城市时空结构提供一种新的视角。     

基于夜间灯光与LUC数据的川渝地区人口空间化研究

高精度的人口空间分布数据是开展小尺度人口活动变化规律研究的关键数据。夜间遥感影像对于反映人类社会活动具有独特的能力,因而被广泛的应用于社会经济领域的空间数据挖掘。本研究以DMSP/OLS夜间灯光数据、NPP/VIIRS夜间灯光数据、常住人口统计数据、土地利用数据为数据源,在县级尺度上建立逐步回归模型,构建川渝地区人口空间分布数据;并随机抽取研究区内500个乡镇,以常住人口统计数据为真实数据,对人口空间化结果进行精度检验。结果表明：① 2种夜间灯光数据与人口均有较高的相关性,相关系数均在0.76以上,NPP/VIIRS夜间灯光数据与人口的相关性要高于DMSP/OLS,且受拟合模型的影响不大。② 与人口相关性较高的土地利用类型有多种,耕地、林地对人口空间分布也有影响,在建模时不应只考虑建成区。③ 在2种夜间灯光数据分别与土地利用与土地覆被数据（Land Use/ Land Cover, LUC）结合时,使用DMSP/OLS夜间灯光数据和NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的逐步回归模型的复相关系数R²分别为0.796、0.817,模型拟合率较高,而基于NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的人口空间化结果分辨率（500 m）相比DMSP/OLS提高了一倍（1 km）,中心城区与周边城区人口密度变化更加自然,更符合实际人口分布情况。④ 与LUC数据结合时,使用NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的人口空间化结果精度要高于DMSP/OLS夜间灯光数据,表明NPP/VIIRS夜间灯光数据相比DMSP/OLS更适用于人口数据空间化研究。