基于可调功效函数容量耦合生态经济协调发展评价模型

依据功效函数和熵值赋权法的原理,改进min-max功效函数和熵值赋权法的计算基础,提出可调可比可预测的功效函数与基于均值功效的熵值赋权法;讨论生态经济协调发展的等级标准,阐明容量耦合系数模型与生态经济协调发展的评价算法;以精简评价指标和鄱阳湖生态经济建设战略思想为指导,建立生态经济协调发展评价指标体系。将生态经济协调发展评价的等级标准、模型算法和指标体系在江西省九江市庐山区加以实际应用,验证模型的适用性。     

基于熵思想的民族区城市生态系统研究——以云南省16个市州为例

基于生态资源环境与社会协调发展的区域城镇化研究已成为我国现阶段地理学研究中的重要科学问题之一。应用熵思想对2010—2012年云南16个市州的支持型输入熵、压力型输出熵、还原代谢型熵和消费代谢型熵、熵流、熵产生及总熵变情况进行定量研究。结果表明:云南省各市州城市社会经济生态系统还处于发展阶段,主要以有序度下降为主;云南省各市州的支持型输入、压力型输出、还原代谢型和消费代谢型4种类型熵存在着显著的空间差异性与单一熵主导性并存现象;云南省各市州城市社会经济生态系统的熵流、熵产生、总熵变存在着显著的空间差异性;云南省各市州城市社会经济生态系统的综合发展得分总体上呈现出东部优于西部、南部优于北部的空间分异格局。     

基于语义和剖面特征匹配的地形粗糙度模型评价

针对地形粗糙度模型种类繁多、概念相近和模型混杂,以及难于针对具体研究样区恰当选取等问题,提出一种基于语义规则判别和剖面特征匹配的粗糙度模型评价算法.通过对面积比率模型、矢量粗糙度模型、表面粗糙度因子、基于标准差计算的统计模型等四类八种常用地形粗糙度模型的测试表明,该算法对粗糙度剖面的转折特征和局部地形变异特征敏感,能够...     

GIS技术支持下的洪水模型建模

在复杂区域建立洪水模型时,计算网格的手工生成方法容易出错甚至不可行,自动生成算法则可大大节省计算网格生成的工作量。洪水模型中的计算网格与GIS栅格数据及不规则三角网空间数据结构非常相似,因此,GIS中成熟的网格自动生成算法可用于生成洪水模型计算网格。文章详细讨论了GIS支持下的洪水模型自动建立步骤,并以黄河下游花园口～夹河滩河段为例,利用地形图、土地利用图、水利工程设施分布、水文站点图等资料,通过自动生成网格及其空间拓扑关系,建立了洪水过程数值模拟模型,并详细解释了计算网格数据格式。     

基于小波变换的栅格数据聚类

为了提高K均值聚类算法的质量与收敛速度,提出一种基于小波变换的栅格数据聚类新算法。该算法利用小波分析塔式算法得到的顶层栅格数据,既较好地保留原始数据的特征信息,又大幅减小了数据量,在保证聚类质量前提下,提高了算法的收敛速度;针对分解后的低频数据应用K均值算法,得到后续迭代所需的聚类中心初值,避免了初值选择的盲目性。试验表明,该算法具有计算效率高、稳定性好、聚类质量有保证等优点。     

新时代地理复杂性的内涵

20世纪以来,经地理学者不断探索和努力,地理学已经形成了其特有的学科特征。首先从认知方法和思维角度,阐述了新时代地理学所面临的困境;从新技术、新秩序、新数据、新方法以及新动因等方面,诠释了地理学的新时代特征。其次,针对地理区域性的新内涵和地理综合性研究所需的新方法,提出了复杂性研究是地理学成功的新路径,并认为复杂性是地理学研究的第三特征。再次,重点讨论了地理研究存在的空间复杂格局、时间复杂过程和时空复杂机制,进而解释了地理复杂系统的基本概念,并就地理复杂系统的核心问题提供了相应的研究方法。最后,提出了新时代地理学面临的新挑战和新要求。     

基于细胞自动机与多主体系统理论的城市模拟原型模型

文章从城市地理学模拟模型研究发展相对滞后的现实出发,分析了传统城市模型模拟存在的问题与不足,讨论了计算机科学、复杂性研究、地理信息科学与技术、新发展的地学计算方法等作为计算城市模型发展基础的可行性,提出了一个基于细胞自动机与多主体系统理论与方法、包容了多尺度(宏观、中观、微观)层次的综合可计算城市模拟原型模型框架,对以邻里社区为基础的居住区位微观模拟模型作了概念上的讨论,分析了地学计算方法在城市模拟模型研究中的发展前沿。     

基于判别空间条件熵加权的土地覆盖分类方法研究

针对遥感专题类别信息的机理问题,从土地覆盖参考数据的偏差程度对分类精度的影响角度,提出了一种基于判别空间条件熵加权的土地覆盖分类方法。引入判别空间模型概念,基于此模型生成土地覆盖数据类别,并分析了土地覆盖信息类别与数据类别的语义偏差出现的深层次原因;计算信息类别与数据类别的对应关系矩阵,据此得到二者的条件熵,实现对土地覆盖信息类别与数据类别的语义偏差的量化;根据信息类别与数据类别的条件熵计算修正判别变量的权重因子,实现基于判别空间条件熵加权的土地覆盖分类。采用一景SPOT-5影像进行分类实验,并利用同一地区的Landsat 5TM影像进行方法验证。实验表明,条件熵加权修正方法使土地覆盖分类精度有了显著提高,并对不同分辨率的遥感影像具有适用性。     

地理学多视角研究方法——Braess网络车流分配过程的理论分析与数值计算

对复杂的地理系统采用多种方法从不同的视角开展分析,可以降低错误结论的概率。本文以Braess交通网络为例,提出一个地理系统多视角分析的研究案例。首先借助La氏乘数法预测奇对称Braess网络的车流优化分配的结果。然后采用数值计算和模拟方法论证,在该网络中,车流会通过自组织过程自动向着优化分配的方向演化,并且利用Markov链预测各个阶段的车流分配数值。最后借助最大熵原理从理论上证明,上述最优化过程的本质是地理系统的熵最大化;运用对偶规划和对称思想揭示,熵最大化的实质是车流运行的耗时总量最小。不同的方法给出的结果殊途同归、互相印证。这一套研究方法可以推广到多维不对称的交通网络,进而推广应用于地理学其他方面的理论分析和应用研究。     

运用灾害熵浅析沙尘暴强度

以信息熵原理为基础，引入灾害熵概念，评价自然灾害的发生的不确定性和根据各致灾因子的强弱，确定灾害事件的重要性因子，构建灾害信息量计算模型。并以新疆境内达坂城、精河、哈密、吐鲁番、鄯善等五个地区的多年沙尘暴灾害统计数据为研究实例，计算分析了灾害次数、灾害熵。经过分析得出：哈密地区的沙尘暴灾害不仅灾害强度最烈，致灾因子亦最为活跃。通过应用灾害熵及其相应的修正模式，可以定量的确定灾害的影响强度，定性地说明致灾因子的多寡。     

地理计算及其前沿问题

地理计算是地理信息科学的核心内容之一， 主要研究地理信息科学的方法学问题， 内容 包括建模、算法、计算体系和一般方法学问题。本文介绍了地理计算的五个前沿问题: (1)地学数据 挖掘从地理学问题出发， 对各种数据作地理学的模型处理和结果计算以发现地理知识； (2)空间运 筹在地理学中的应用日益广泛， 它的算法更加简单严密、精度也更高； (3)多自主体系统模拟已经 成为地理学科学研究中除归纳和演绎之外的第三种重要研究方法； (4) 离散空间的定性计算是进 行地理空间计算的必要基础； (5)本体论的发展是地理信息科学乃至整个地理学发展的需要。     

空间尺度视角下的家庭能源消费研究进展与展望

能源是地理学研究的核心议题,家庭能源消费活动作为区域典型人地关系活动的形式,是能源地理精细化研究的一大趋势。论文基于地理学的空间尺度视角,回顾了能源地理研究的缘起、家庭能源消费的空间特征、形成机制及数据来源,对存在问题进行述评,并从当前家庭能源消费面临的机遇出发,对未来值得进一步深入研究的主题进行了展望和阐释。主要得到3个结论：① 构建全景式家庭能源数据调查框架,将地域类型与能源类型、数量、用途纳入调查的视域;② 中观尺度的研究有待加强,通过微观—中观—宏观尺度内关系的协调,从一个相互嵌套式的结构整体中去认识和把握家庭能源消费特征及规律;③ 构建家庭属性、地理因素、生活方式等多要素综合集成分析框架,剖析家庭能源消费空间特征的形成动因,实现对家庭能源消费空间分异过程的本质理解。研究有助于地理学能源领域的空间研究和实践的国际化,对中国家庭能源消费的理论视角补充具有积极的学科意义。     

并行空间分析算法研究进展及评述

作为GIS的核心功能之一,空间分析逐步向处理数据海量化及分析过程复杂化方向发展,以往的串行算法渐渐不能满足人们对空间分析在计算效率、性能等方面的需求,并行空间分析算法作为解决目前问题的有效途径受到越来越多的关注。该文在简要介绍空间分析方法和并行计算技术的基础上,着重从矢量算法与栅格算法两方面阐述了目前并行空间分析算法的研究进展,评述了在空间数据自身特殊性的影响下并行空间分析算法的发展方向及存在的问题,探讨了在计算机软硬件技术高速发展的新背景下并行空间分析算法设计面临的机遇与挑战。     

基于对象关系数据库的矢栅一体化查询与操作研究

在分析矢量栅格数据特点的基础上,提出一系列矢栅一体化查询函数,基于PostgreSQL/PostGIS数据库,实现了支持栅格数据存储与组织的扩展数据类型,并对栅格数据类型与PostGIS矢量数据一体化查询函数进行了扩展实现。最后,通过实例验证了矢栅一体化查询函数的表达能力和解决实际问题的应用前景。     

A strategy for raster-based geocomputation under different parallel computing platforms

The demand for parallel geocomputation based on raster data is constantly increasing with the increase of the volume of raster data for applications and the complexity of geocomputation processing. The difficulty of parallel programming and the poor portability of parallel programs between different parallel computing platforms greatly limit the development and application of parallel raster-based geocomputation algorithms. A strategy that hides the parallel details from the developer of raster-based geocomputation algorithms provides a promising way towards solving this problem. However, existing parallel raster-based libraries cannot solve the problem of the poor portability of parallel programs. This paper presents such a strategy to overcome the poor portability, along with a set of parallel raster-based geocomputation operators (PaRGO) designed and implemented under this strategy. The developed operators are compatible with three popular types of parallel computing platforms: graphics processing unit supported by compute unified device architecture, Beowulf cluster supported by message passing interface (MPI), and symmetrical multiprocessing cluster supported by MPI and open multiprocessing, which make the details of the parallel programming and the parallel hardware architecture transparent to users. By using PaRGO in a style similar to sequential program coding, geocomputation developers can quickly develop parallel raster-based geocomputation algorithms compatible with three popular parallel computing platforms. Practical applications in implementing two algorithms for digital terrain analysis show the effectiveness of PaRGO.     

基于P2P的空间数据操作分布技术研究

分布在不同节点的空间数据库通过P2P协作共同完成复杂的空间应用任务。提出一种基于P2P的空间数据操作分布的引擎设计:引擎根据空间应用任务的解析,在P2P网络中动态地选择最佳的执行引擎,通过P2P的消息和通信机制进行协作,共同完成复杂的空间计算和空间查询任务。P2P的执行机制避免了集中式执行引擎带来的网络拥塞和单点失效问题,提高了空间数据资源和计算资源协作的可靠性和可用性。     

市场潜力、空间溢出与制造业集聚

为深入分析国内外市场潜力对于中国制造业集聚发展的重要影响,首先引入一个新经济地理学模型,从理论上分析国内外市场潜力对于制造业区位选择的影响,进而结合跨省面板数据,采用空间杜宾模型对中国省域国内外市场潜力对制造业集聚的影响效应进行经验论证。参数估计结果很好地证实了省域内的国内外市场潜力对制造业集聚的显著的直接促进作用以及省域间的国内市场潜力和国外市场潜力对制造业集聚的空间溢出效应。此外,实证结果也证实了交通基础设施和市场化程度对制造业集聚的直接促进作用,劳动生产率对制造业集聚的直接促进作用和正向溢出效应,实际工资水平对制造业集聚的直接和间接阻滞（负溢出）作用。基于地理距离空间权重矩阵和0-1邻接空间权重矩阵的估计结果具有一致性。文章最后指明了上述结论的政策含义。     

中国城市物流创新的空间网络特征及驱动机制

创新要素高效流动的空间联系网络是物流高质量发展和区域物流协同发展研究的重要切入点。基于2003—2018年中国284个城市物流专利权利转移数据,运用大数据挖掘技术、GIS空间分析、社会网络分析和空间计量方法,研究了中国城市物流创新的空间网络特征及驱动机制,结果表明：① 网络规模扩张迅速,网络愈加稠密化,形成以深圳、北京、上海为中心的“多核心-边缘”格局,边缘区城市联结密度大幅提升,两极分化态势逐渐减弱。② 京津冀、长三角、珠三角和成渝城市群内的核心城市构筑了中国城市物流创新空间网络的菱形结构,形成邻近、等级和跳跃式混合聚类的四大凝聚子群,首位联系主要表现为五种空间扩散模式,呈现跳跃式和接触式联系态势。③ 城市物流创新联系在经济及信息联系通道中更易集聚,存在显著的内生交互效应;基于本地-邻近视角,功能基础和信息基础在经济、地理和信息权重下均对本地城市和邻近城市创新联系产生负向影响;政府扶持和众创氛围在经济、地理和信息权重下均对本地城市和邻近城市物流创新联系具有正向作用;经济基础、产业驱动、消费驱动和人才支撑在经济、地理和信息权重下分别对本地或邻近城市物流创新联系入强度或出强度产生显著影响。     

中国区域空间结构研究的回顾与展望

自古典区位论开创空间结构分析的先河 ,空间学派已成为现代地理学的四大学派之一。从理论上考察 ,归根到底是由地理学的特性 ,即区域性所决定的。区域性决定了地理学的学科地位 ,但区域性本身与理论模型的提炼确实存在着内在的逻辑冲突。因此 ,从区域性中剥离出空间性 ,就成为区域空间结构理论模型提炼的前提。然而 ,仅有空间性并不解决区域空间结构研究的全部问题。可以认为 ,正确协调空间与区域的关系是区域空间结构研究的基础性理论问题。改革开放以来 ,中国地理学界一方面已有数十年的实证分析积累 ,另一方面也充分意识到了理论研究的重要性 ,在空间结构模型的归纳与提炼方面取得了多方面的研究成果。本文在对此进行系统梳理的基础上 ,对今后空间结构研究的主要领域、研究方法等进行了初步探讨 ,认为空间结构模型、空间思维、分析技术、区域应用等 ,构成为区域空间结构研究的四大领域。参照自然地理学空间结构模型构建的思路与方法 ,本文认为区域空间结构模型的提炼可在水平至垂直谱系、空间至区域谱系等两个基本层面上展开。并在此基础上进一步探讨了形成有中国特色的空间学派的必要性和可能性。