空间认知模式研究

从对不同空间模型的对比与分析入手,结合空间认知行为、神经系统科学和认知心理学的有关研究成果,对空间认知模式进行了研究。研究表明,“空间”的一般表现形式分为感知空间、认知空间和符号空间3种,不同的空间表现形式具有不同的空间认知方式;根据空间认知方式的差异,空间认知模式包括空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知3个层次,而空间特征、空间对象则是空间认知模式构成的2个基本单位。     

尺度对人口地图空间分异规律认知的影响

人口地图是人们认知人口分布规律的重要工具,而不同尺度的人口地图造成了读图者对于人口空间分布规律的认知差异。本文通过眼动跟踪的省、县（市）不同尺度下人口地图认知实验,选取注视点数、注视时间、正确个数等眼动参数,进行差异性显著检验,并结合热点透视图,从空间分异规律的角度进行分析。结果表明,不同尺度的人口地图对于读图者的认知影响显著,读图者对人口空间分布特征及人口数量进行认知时,县（市）级尺度人口地图提供了更丰富、直观的空间分布信息,利于读图者对于人口空间分异规律的把握,平均注视点数更小,平均注视时间更短,每道题回答正确的被试个数更多,认知效率更高。本研究揭示了尺度对人口地图的认知影响规律,为多尺度人口地图制图设计与表达提供理论实验参考。     

增强现实地图载体的空间认知负荷特征研究

本文依据增强现实数字地图与地理场景在时空、尺度和语义等的上下文关联性,研究并划分了包括存在上下文关联的地理实体空间载体、模型实体空间载体,以及不存在上下文关联的虚位空间载体三类AR地图载体。选取二维纸质地形晕渲图、三维打印地形实体模型、以及桌面虚位空间3种不同类型载体的AR地图为研究对象,以目标搜索和路径规划为任务目标,开展不同载体AR地图空间认知实验研究。结果表明,在2组实验中三维实体模型载体AR地图的认知负荷指数(CLI)分别为2.53和4.84均显著低于二维地图和虚位载体,具有认知负荷低、沉浸在场感强的认知特征;二维地图载体的认知负荷指数略低于虚位空间载体,但两者并无显著差异;同时,两组实验对比分析结果显示,随着任务难度提升,二维地图载体和虚位空间载体AR地图的认知负荷显著增加,但三维实体模型载体AR地图的认知负荷未显著增加,表明实体模型载体在面向复杂空间认知任务时具有较低认知负荷的优势。此外CLI和任务难度的同步变化也表明脑电数据对空间认知实验敏感,能有效反映空间认知实验过程中的认知特征变化。     

遥感土地覆被分类的空间尺度响应研究

不同空间分辨率遥感影像对区域土地覆被类型识别精度的影响是目前土地资源遥感研究中的热点议题。本文基于准同步的卫星传感器影像,以福建省长汀县河田盆地为研究区,结合野外调查的实验样本,依次采用最大似然法（MLC）、支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）3种分类器,分析土地覆被分类结果在中高空间尺度序列（1~50 m）下的变化响应特征。结果表明：不同空间尺度下的地物分类结果存在显著差异（P<0.05）,其中总分类精度和Kappa系数均随影像分辨率的降低而先升高后降低,并于4 m分辨率处达到峰值,该结果与各类地物光谱反射率的空间尺度变化特征密切相关;而不同分类器对各空间尺度影像分类结果的影响程度差异较大（P<0.05）,其中SVM的分类精度最优,MLC次之,ANN的结果较差。此外,伴随影像空间分辨率的降低,不同土地覆被类型面积提取结果的变化规律不同,导致同类地物在不同空间尺度下的提取结果出现较大差异,表明在使用多源分辨率遥感数据进行土地监测等相关研究时,其伴随的结果误差不容忽视。     

面向疾病的空间聚集性与影响因素分析方法

疾病的发生与自然环境、社会环境和人群特点密切相关,其发生与流行通常具有一定的空间分布特征。针对目前在疾病空间聚集特征与影响因素的已有研究中,缺少两者关联关系的探讨,以及空间尺度多集中于省、市和县域,因此,本研究提出一种面向疾病空间聚集性与影响因素分析的方法。以武汉市的历史肺结核数据为例,进行基于乡镇尺度的肺结核发病率数据及影响因素数据的处理与整合,基于空间自相关方法分析2011年、2013年和2015年肺结核空间聚集情况;并运用地理探测器探测肺结核发病率空间分布的影响因素及交互作用,探究肺结核空间聚集的成因。结果表明：肺结核热点聚集乡镇主要分布在新洲区、江夏区和蔡甸区,冷点聚集乡镇主要分布在洪山区;植被指数、人口密度、人均GDP及五类兴趣点密度（医疗保健类、生活服务类、餐饮类、住宅类和农林牧渔类）为肺结核发病率空间分布的主要影响因素,其交互作用对肺结核发病率影响显著增强。研究成果可为武汉市肺结核防治提供科学参考。     

空间认知能力评价及其与场景草图面要素方位特征间关系的研究

场景草图是人们对周围环境认知结果的概括性表达,研究人们空间认知能力和场景草图不同特征之间的关系是实现场景草图与地图匹配的重要基础之一。然而,现有研究中仍然缺少空间认知与面要素间方向关系相互影响的研究。本文使用基于锥形模型的四方向模型和八方向模型以及基于投影的MBR模型描述场景草图中面要素间的方位关系,将空间认知能力划分为心理旋转能力（MRT）、方位能力和复杂图形记忆能力（CFT）,设计认知能力实验,分析在社区级尺度下多类型场景中人们空间认知能力差异和场景草图面要素方位关系之间的相关性。研究表明：在居民区、商业区等等面要素类型丰富且分布复杂的区域：(1)心理旋转能力和场景草图面要素方位关系呈正相关;(2)方位能力和面要素方位关系呈显著正相关;(3)复杂图形记忆能力和面要素方位关系则没有明显关联,而在面要素类型单一分布规整的区域,3种空间认知能力和面要素方位关系则关联不明显。本文研究结果可以为场景草图在数据库中匹配寻址提供支持,也表明草图中地物间的方位关系是一个合适的匹配因子。     

以土地整治视角的联合都市区农村居民点空间格局分析

随着“增减挂钩”和“人地挂钩”等政策的实施,农村居民点的合理布局对缓解建设用地供需矛盾意义重大。本研究以吉林省2010年土地利用变更调查数据和2011年统计年鉴数据,运用ArcGIS空间分析和景观指数定量分析相结合的方法,研究了长吉都市区农村居民点空间格局现状特征及其影响因素。同时,用多因子综合评价法确定农村居民点的区位适宜性,将农村居民点划分为不同的整治规划类型,为该区域国土综合开发整治提供理论支持和参考。研究表明：（1）长吉都市区内农村居民点在区内分布不均衡,数量和密集度差异大;（2）地形条件（坡度）、水源条件（河流）、交通状况（公路和铁路）,对研究区农村居民点的空间格局均有影响,另外,不同等级的公路（干线和支线）、不同形式的铁路（铁路线和站点）,对居民点的作用程度也不同;（3）在此基础上,评价农村居民点图斑的区位适宜性,将农村居民点分为优先发展型、保留发展型和限制发展型,以确定不同类型农村居民点的整治规划方向。     

深圳市都市型滨水空间活力影响因素分析

城市滨水空间作为重要的城市公共空间,是体现城市活力与形象的重要载体。然而,目前研究主要侧重于单一类型的滨水空间活力的影响因素研究,缺乏对不同类型滨水空间活力的差异影响因素及各影响因素间的交互作用研究,难以对城市不同类型滨水空间的精细化管理提供指导。基于此现状,本文拟以深圳市为例,以百度热力图人口数据作为滨水空间活力的表征,整合多源地理数据,利用地理探测器模型,探寻不同类型下滨水建成环境与活力之间的交互关系,结合地理加权回归分析进一步识别活力的驱动因素。研究结果表明：(1)各类滨水空间活力驱动因素存在较大差异,滨河空间中区位及可达性因子为主要驱动因子,q值高达0.757、0.720,滨湖空间区位、人口密度、滨水绿地率以及交通可达性因子活力的解释力更强,其中区位q值为0.807,海滨空间活力的驱动因子包括：区位、道路可达性以及建筑与水面的高宽比因子,q值分别为0.774、0.694和0.499;(2)任意2个影响因子共同作用的解释力并非均大于单独作用结果,与以往研究不同,研究显示功能混合度因子及滨水绿地率因子与其他因子的交互作用,对于滨水空间影响力提升最为显著;(3)活力影响因素空间差异大...     

OSDS注册用户空间分布特征及影响因素分析

本文以2005年以来中国科学院遥感与数字地球研究所开放式空间数据共享网站（OSDS）平台的注册用户为研究对象,利用最近邻层次空间聚类方法和地理探测器模型,对各省注册用户量的空间分布特征和差异影响因素进行了分析。分析结果表明,整体上用户空间分布很不均衡,主要集中在东部发达地区和几个在测绘和地理信息科学领域卓有建树的地区,信息、科研和教育是主要影响因素,经济、网络和测绘的单因素影响力较低,而与主要影响因素结合的交互影响得到了提升。因此,多因素共同制约着用户群的空间分布格局和区域不均衡性。应用地理探测器能从宏观上把握遥感学者群体的空间分布特征及其影响因素,其分析结果能够指导数据提供者更有针对性地为用户提供服务,也可为遥感产业调整和空间布局优化提供依据。     

对于线状地理特征空间关系的自然语言理解

人们通常用定性的词汇描述空间关系,而地理信息系统都采用定量的方法,这就限制了地理信息系统表达地理空间信息的能力。为了建立自然语言表达的空间关系和空间关系计算模型之间的桥梁,开发能更容易被广大的非专业人士使用掌握的自然语言的地理信息系统界面,充分理解自然语言所表达的空间关系和物体是十分必要的。本文通过认知实验的方法研究了英语自然语言对两个线状地物的空间关系的理解,发现地理特征之间的几何关系和拓扑关系是影响人们对空间关系的描述的主要影响因子,并且在不同的情况下,它们的影响程度不同。研究还发现,在有些情况下上下文的语境也对空间关系的描述有一定的影响。     

基于空间插值的风场模拟方法比较分析

计算流体动力学方法是目前风场空间格局模拟的主要方法之一,该方法由于受到软硬件局限,多应用于小尺度的风场模拟及分析。该方法精确程度极大地依赖于3D建模的精细程度和迭代计算模型的准确程度,与现实风场的发育过程存在明显差异。而随着物联网技术的发展,我们可通过大量的现场传感器进行风场数据的实时采集,为风场动态实时化模拟提供精确的参数。为了确定风场动态实时化模拟的最佳方法,本文以中国科学院城市环境研究所园区内32个风场传感器的月平均风速数据为研究案例,综合分析了反距离权重插值、全局多项式插值、局域多项式插值、径向基函数插值、最近邻域法插值、普通克里格插值6种空间插值方法,并采用交叉验证的方法对插值结果进行比较。结果表明,反距离权重插值在模拟的误差范围、模拟的准确度、反映极值的能力上优于其他5种方法,为1:500尺度的风场空间格局模拟提供了参考。     

基于多源空间数据和随机森林模型的长沙市茶颜悦色门店选址与预测研究

茶颜悦色作为中国本土奶茶品牌,将中国传统茶文化与时尚元素相结合,融入浓郁中国风,成为来长旅游者打卡必喝的一种奶茶饮品。探索其空间分布并对其门店选址适宜性进行评估对于优化门店布局、促进经济发展和提升旅游服务水平等具有重要的实际意义。本文基于高德地图API爬取长沙市茶颜悦色POI,运用平均最近邻指数、地理集中指数、不平衡指数、标准差椭圆、核密度估计等方法分析其空间格局,在此基础上融合多源异构空间数据选取一系列影响其空间分布的指示因子并运用随机森林模型对其门店布局适宜性开展实证研究。分析结果表明：① 长沙市茶颜悦色空间分布整体上为集聚型(ANN=0.354,G=40.283),围绕城市核心商圈集聚分布,形成了“一超多核”的空间格局;② 随机森林模型优化后的平均测试精度为92.18%,OOB测试精度为93.45%,其评价结果能够准确反映长沙市茶颜悦色门店选址适宜性与空间分布的异质性;③ 茶颜悦色选址适宜性结果表明,长沙市核心商圈内适宜性概率整体较高,存在明显的高值集聚现象,符合弗里德曼“中心-外围”理论。若将各商圈抽象为不同等级的中心地,其所提供的服务职能和影响范围受到空间距离衰减作用的影响,在空间分布上符合地理学第一定律;④ 特征重要性排序结果显示竞争环境、交通区位和社会经济发展因素对模型的贡献率较大,这与最小差异化准则强调集聚效应和传统商业选址强调区位选择相得益彰,因此在进行门店选址时可以重点考虑此类因素。本研究融合多源空间数据运用数据挖掘技术解决选址问题的方法和结论可以为茶颜悦色门店选址和空间布局提供参考和借鉴。     

基于Geodatabase模型的空间数据库设计方法

近年来,利用空间数据库存储和管理空间数据,成为GIS领域研究的热点问题,其关键是空间数据库的设计。针对这方面研究相对较少的现状,作者以Geodatabase空间数据库设计为例,对空间数据库设计过程中所涉及到的关键技术和疑难问题进行了论述,提出了分析数据、选择模型、划分实体、确定关联、映射转换等设计步骤中需要遵循的设计原则,强调了CASE工具与UML建模在空间数据库设计中的重要作用。     

LBS中多尺度空间方位的自然语言描述

位置服务是地理信息系统(GIS)应用的重要领域,GIS提供关于空间位置的坐标描述,但这不符合人们的认知和日常习惯。地理空间中人们日常的交流通常使用方位描述。基于自然语言的空间方位的描述对移动目标(如驾驶员)是十分重要的,通过规范的地点描述语言进行快速的地理定位,可提高人的空间反应和处理能力。本文依据人的多尺度空间认知,分析空间参考和定位习惯,结合自然语言描述知识,利用GIS分析功能,给出多尺度环境下空间方位的自然语言描述。     

基于自然语言空间关系描述的地图近似表达方法

自然语言和地图都具备表达地理实体空间关系的能力,自然语言使用方便、抽象化程度高,而地图更为直观,从自然语言转换到地图,有助于人们更深入地了解自然语言描述的地理实体空间关系。然而,如何让计算机具有从自然语言构建图形信息的能力,使计算机具有智能化空间认知思维是当前研究的难点。本文总结了自然语言空间关系描述的类型及特点,提出了基于自然语言描述的地理实体抽象表达方法以及空间关系近似转换方法,建立了一种基于自然语言空间关系描述的地图近似表达策略。实验结果表明,本文方法有效可行,能够实现定性描述的自然语言空间关系向定量（或近似定量）的图形空间关系的转换,为自然语言到地图的转换研究奠定了基础。     

电磁地理环境监测数据空间插值方法

电磁地理环境无所不在,电磁环境的“时间、空间、频率”特征进行监测与分析对于评估电磁地理环境对人类的日常生产生活的影响具有十分重要的现实意义。目前电磁辐射数据的获取方法和空间化表达的研究非常有限。电磁现象有着自身的空间传播与衰减特性,传统的空间插值方法并不适用于电磁现象的空间化表达。全频段车载电磁环境监测系统沿道路密集采集获取不同频段电磁辐射强度信息,需要对其进行空间插值才能刻画其二维空间的分布特征,本文根据电磁波空间传播规律,提出并实现了基于电磁辐射传播模型的电磁环境空间插值方法,对车载移动电磁环境监测系统获取的数据进行空间化处理,并将该方法与常用的IDW和Ordinary Kriging空间插值方法进行实验对比分析。实验结果表明,本文方法比其它空间插值方法更适合于电磁地理环境数据的空间化表达。     

空间分辨率与纹理特征对多光谱遥感分类的影响

多光谱遥感分类与影像空间分辨率有着密切的关系,在适宜空间分辨率影像上进行地物分类能够获得更高的精度。随着遥感影像空间分辨率的提高,纹理特征被广泛用于遥感分类,但由于不同地类空间尺度不同,纹理对不同地物分类的影响程度也有所差异。本文基于高分一号2 m全色和8 m多光谱影像融合后的高空间分辨率多光谱数据构建反射率空间序列,选用3种分类方法对序列分类,并分别计算2 m融合数据及8 m多光谱影像的纹理特征,选择特征波段与相应多光谱波段组合用以分类研究,最后计算混淆矩阵评价分类精度。研究结果表明,通过回归分析得到多光谱分类的最佳空间分辨率为5 m,与其他研究中利用全色波段分类的结论一致,这说明最佳空间分辨率的选择不受光谱信息影响;对多光谱分类精度随空间分辨率变化的变化趋势分析发现,分类精度在20~30 m分辨率范围区间内快速降低,这为多光谱遥感分类数据空间分辨率的选择提供了重要参考;此外,对光谱与纹理特征结合后不同地类分类精度的变化分析显示,加入纹理特征后,冬小麦、人工建筑、有林地和水体的分类精度在2 m分辨率下分别提高了1.49%、1.51%、4.94%、1.54%,8 m分辨率下分别提高了2.95%、10.95%、5.91%、5.14%,说明引入纹理特征有利于提高分类精度,但其对不同地物类型、不同分辨率影像的影响程度不同。