突发河流污染事件应急资源调度动态规划模型研究

突发事件的突然性和发展过程的不确定性,要求在限定的时间内,将足够的应急资源配送到合适的应急处置空间位置。本文构建了一个多源点多目标应急资源调度模型,该模型以最短应急处置时间为规划目标,以应急资源运输和应急工程构建时间之和必须小于污染物扩散到应急处置空间位置的时间、多个应急资源仓库综合调度资源数量必须满足处置需求为约束条件;在应急资源出库和装卸时间一定的情况下,根据污染物沿河流扩散的动态过程,运用Dijkstra算法实时选择应急资源配送的最优路径,计算各个仓库所需调度各类资源数量以及资源到达应急处置空间位置所需的时间;最终导出一个策略方案,并根据应急资源到达处置位置所用的时间与污染物扩散到该点的时间之比,评估该方案的决策风险。以突发六价铬污染为研究案例的实验结果表明：该模型能够验证各个应急处置空间位置能否作为应急处置点,获得应急处置空间位置最合理的应急资源调度方案、应急车辆动态的最优路线以及各应急处置点资源调度方案的决策风险评估结果,从而提高应急管理的决策效率,降低决策风险,该模型在救灾、溃坝等其他类似领域也具有一定适用性。     

利用双重索引快速构建道路网络连通拓扑

路网拓扑关系的生成是进行最优路径规划的基础。本文针对ISO GDF4.0模型对道路连通拓扑的定义,结合最优路径规划对道路网络连通拓扑的要求,提出一种使用R-tree空间索引和B-tree索引双重索引方式快速生成道路连通拓扑的算法。连通拓扑快速构建算法包括新道路生成和网络拓扑提取两部分,新道路生成过程中,首先,自上而下地打断道路形成直线段集并求交点,然后,自下而上地重构直线段集以生成新道路。在打断道路求交点过程中,对道路建立R-tree空间索引,显著提高了几何要素的查找速度。在网络拓扑提取过程中对序列化数据建立B-tree索引,使得其查找速度大大加快。通过对双重索引算法的时间复杂度分析与验证表明,本文提出的拓扑生成算法具有较高的执行效率。     

机载多光谱影像语义分割模型在农田防护林提取中的应用

农田防护林是农田生态系统的屏障,其健康状况的监测与评估在我国北方农田林网管理中尤为重要。本文以新疆生产建设兵团第三师51团为研究区,使用复合翼无人机CW-20搭载Micro MCA12 Snap多光谱相机获取农田防护林的多光谱影像,经辐射校正、裁剪等预处理,通过优选有效特征和模型比较,提出农田防护林提取的有效方法。首先,基于原始12波段,依据相关性系数矩阵和最佳指数因子（Optimum Index Factor,OIF）选取最优3波段和植被指数特征进行组合,构建8种农田防护林提取方案;然后,通过建立语义分割Deeplabv3+模型进行精度评价,得到最优3波段组合6（波长710 nm）、8（波长800 nm）、 11（波长900 nm）波段为最佳特征组合;最后,以最优3波段为基础,将Deeplabv3+模型与U-Net、ENVINet5模型进行对比分析。结果表明：Deeplabv3+模型能够更深层次的挖掘光谱中潜在的信息,相比其他模型,能够较好地处理正负样本不均衡问题,获得最高MIoU值85.54%,比U-Net、ENVINet5的MIoU值则分别高出21.21%、27.19%。该研究结果可为基于多光谱遥感影像的语义分割在农田防护林提取及健康状况监测的应用提供借鉴和参考。     

县市级义务教育学校区位配置优化设计与实验

 合理规划学校布局是实现义务教育均衡发展和落实就近入学政策的一个重要途径。为满足县市级中小学校空间布局规划需求,本文以区位配置优化方法解决学校区位选址问题。以平均入学距离为目标,以学校总数、学校学额为约束条件,分别构建P中值指派规划和整型规划数学模型。根据学校与居民地之间的空间分布特征进行模型简化,使模型计算效率大幅度提升。因指派规划模型约束矩阵每列非零元素不超过2个,分枝切割算法能获得近似最优解(与最优目标之差小于0.01%);整型规划模型约束矩阵近似于完全单位模矩阵,分枝切割算法通常能获得最优解。在ArcGIS 10 Geoprocessing框架中,整合ArcGIS网络分析、Coin-or Python线性规划建模工具PuLP 1.4.7和线性规划软件Cplex 12,实现模型建模、模型解算和优化结果可视化。在配置Intel 酷睿2双核2.44GHz CPU和2GB内存的计算机环境中,对于有1276个居民点和50所学校的县域进行网络分析、模型建模、模型结算和结果输出。优化结果表明:学校布局调整后学生平均入学距离明显降低,本文构建的优化模型在县市级较大规模的学校选址规划中具有实用价值。     

面向智能导游的双加权图模型及其路径规划

景区游览线路是游客游览不同景点的有效选择路径。在导航系统中通常结合各景点POI(Point of Interest)和景区路网的路径规划而生成,但是,针对具有一定范围与多出入口的景点(如建筑物类景点),单一的POI坐标描述机制规划产生的游览路径,往往与智能导游应用中实际可行的最优游览路径存在明显差异。本文分析了景点大小、多出入口等特征对景区游览路径规划的影响,提出了顶点和边的权重均可动态选择的景区双加权图模型,突破了单一POI描述机制的限制。同时,讨论了景区双加权图模型的化简、构建方法,并以Dijkstra算法和Prim算法为基础,给出了其最优路径规划求解算法。实验表明,本文模型及其最优路径规划算法所得结果更为优化与合理,具有较少的游览规划距离和更为紧凑的游览过程安排。     

洪灾应急疏散路径规划算法优化

应急疏散是救灾工作的重要环节,合理的路径规划能有效缩短疏散时间,减少人员伤亡.本文以疏散总时间最短为目标,考虑需求控制,容量限制,交通延误,公平分配和资源节约等约束条件,对经典Dijkstra算法进行改进;并采用混合拆分疏散方法,构建洪灾避难应急疏散路径规划模型.运用C#语言编写算法,求解最佳路径,基于自主开发的应急疏散分析工具MiniGIS,对规划路径进行动态模拟,依据反馈逐次优化算法.结果表明:理想算法,延时-改进算法,逆行-改进算法均能为县域尺度的洪灾避难疏散路径选择提供参考,但理想算法适用于组织简单,高度有序的疏散情景,延时-改进算法考虑了除交通拥堵之外的延误,与真实情况更为接近,逆行-改进算法避免了因中途路径调整而出现的"回头路",在时间最短次优的条件下,更有利于疏散过程管理与资源节约,其结果被认为是此次应急疏散路径规划的最优解.     

基于改进熵权DEA-TOPSIS模型的乡村国土综合整治格局优化

针对国土综合整治时空格局优化的多目标量化问题,以空间脆弱性和时间迫切性为切入点,构建以目标功能为主线的乡村社会-生态系统脆弱性和迫切性评价指标体系,采用改进熵权DEA模型开展脆弱性效率评价和改进熵权多因素综合模型进行迫切性评价;在此基础上,采用层次目标分解法和主导问题归因法构建“业态兴旺、形态优化、生态宜居和综合复兴”4种国土综合整治多目标格局优化方案,采用改进熵权TOPSIS分析法开展多目标最优决策定量分析,以期从有限多目标系统优选和排序视角识别和划分国土综合整治多目标时空格局类型,实现对乡村国土综合整治多目标格局优化体系构建的目的。研究以上海市青浦区184个行政村为例进行实证,研究结果表明：改进熵权DEA模型能有效克服多行政村高度关联造成的结果偏大问题,提高了空间适宜性的应用精度;改进熵权TOPSIS模型能较为准确地划分国土综合整治的多目标格局优化方案,细化各最优方案间的异质性;2018年青浦区社会-生态系统脆弱性均值表现为社会子系统脆弱性（0.605）>经济子系统脆弱性（0.577）>生态子系统脆弱性（0.549）,社会子系统脆弱成为影响该区脆弱性的重要原因;行政村社会-生态系统脆弱性空间上呈现由中部向南北递增变化趋势;而村域国土综合整治迫切性空间团聚状分异显著,其值域范围为[0.435, 0.785],农业产业整治迫切性最大;针对脆弱性-迫切性多目标构建的4种多目标方案决策评价结果,将该区国土综合整治时空格局优化类型划分为16种。该研究结果丰富了乡村地理学理论,可为乡村区域治理、乡村振兴和区域可持续发展提供决策依据。     

新疆土地耕作适宜性的多自然地理要素评价方法

新疆维吾尔族自治区地处中国西北边陲,研究该区宜耕土地资源的空间分布,对促进其土地资源合理开发,确保国家耕地安全和粮食安全具有重大现实意义。本文基于多源自然地理要素,对新疆土地资源的耕作适宜性进行GIS多级评价。首先,选取地形、气候、土壤和生态4要素共10个宜耕因子,采用综合指数法与极限条件法相结合的评价方法,构建了新疆宜耕土地资源评价模型;然后,将模型结果与基于地貌数据获得的宜耕区域叠加对比,确定对模型结果的分级标准,得到新疆宜耕土地资源的数量、质量及空间分布格局;最后,利用2000、2005和2013年3期土地利用数据,验证了模型的合理性和科学性,同时,通过统计分析找出模型中需进一步完善之处。     

用层次分析法评价济南市生活垃圾处理方案

以济南市生活垃圾处理技术为研究对象,根据济南市生活垃圾的特性,以选择科学合理的处理方案为目标层,构建层次结构模型。运用两两比较的方法,对指标进行归一化处理,对各个判断矩阵进行一致性检验以确定各准则层对目标层的权重以及各方案层对准则层的权重,并进行综合评价,对拟选用的4种生活垃圾的处理方案进行了比较。结果表明,采用经过分选后,对热值高的可燃烧物进行焚烧处理,对不可燃物以及焚烧残渣进行卫生填理的方案为最优的方案。     

城市总体规划环境影响的GIS模拟与评价分析

城市环境影响评价是城市规划与可持续发展中的一个重要问题.从规划部门对设计方案进行分析比较、定量评估的实际需求出发,采用地理信息数据处理与模拟等技术,归纳了GIs的评估指标体系.针对城市总体规划方案,将GIs数据引人气象模型,建立城市规划气象GIs论证评价技术路线;对规划方案进行空间概化、划分并识别单元特征,通过土地利用...     

城镇-农业-生态空间划定的多情景模拟

城镇-农业-生态空间划定(简称"三区"划定)是国土空间规划的核心内容,对于科学合理地规划、利用有限的国土资源具有重要的意义。已有研究主要根据区域内土地利用与社会经济发展现状构建指标体系进行"三区"划定,较少将未来土地利用变化纳入"三区"划定过程中,使得划定结果在指导实践过程中缺乏前瞻性。针对这一问题,本文提出一种基于土地利用情景模拟,结合指标体系评价与决策树特征挖掘的"三区"划定方法,并以武汉市2015年土地利用现状为基础,在土地利用变化情景模拟的基础上进行"三区"划定。通过对比,验证了本文提出方法的合理性。研究发现:①不同情景下的"三区"空间在规模、空间分布上具有明显差异,将未来土地利用变化纳入"三区"划定过程中确有必要;②不同土地利用情景下"三区"空间的差异主要出现在三类空间的交界区域,这些区域是国土空间规划应该关注的重点区域。     

土地质量地球化学评价数据库建库方法探讨——以章丘市刁镇和辛寨镇为例

土地质量地球化学评价数据库是以土壤地球化学调查为主,同时开展大气干(湿)沉降物、灌溉水、化肥及农作物等介质的地球化学调查数据和分析数据资料为基础,利用MapGIS软件管理编制成果图件;利用Access数据库管理规范成果数据;利用中国地调局发展研究中心下发的《土地质量地球化学调查与评价数据录入子系统》将数据资料数字化,从而建立评价数据库。数据库内容包括区域地理地质、地形地貌、土壤类型及土地利用等基础空间数据库;包括采样介质的工作区采样布置、单元素地球化学图、土壤元素分级图及大气环境、灌溉水环境、土壤质量、土地质量综合等级图为核心的空间评价数据库;包括土地规划图、特色农产品种植规划建议图、施肥建议图等各种成果图件。数据库实现了对样品及相应的众多的化验分析数据的科学有效的管理,便于数据的统一保存、分析和使用,为评价区土地质量地球化学调查评价和总体综合研究提供了基础资料,为促进农业经济规划调整,现代绿色农业发展和优化、特色土地资源开发与利用提供重要依据。     

Change of Cultivated Land and Its Implications on Food Security in China

1 Introduction FAO defined food security not only in terms of access to and availability of food, but also in terms of resources distribution to produce food and the purchasing power on food where it is not produced (Shi et al., 1996; Ning, 2004). Obviously, to guarantee everyone adequate food is the primary aim and most important content of food security (Xie et al., 1999). Thus, to increase food supply is a precondition for food security by domestic food production and international food t…     

Application of multi-agent models to urban expansion in medium and small cities: A case study in Fuyang City, Zhejiang Province, China

In this study, three-phase satellite images were used to define rules for the allocation of time and space in construction land resources based on a complex adaptive system and game theory. The decision behavior and rules of government agent, enterprise agent and resident agent in construction land growth were explored. A distinctive and dynamic simulation model of construction land growth was built, which integrated multi-agent, GIS technology and RS data and described the interaction among influencing agents, Taking Fuyang City in the Changjiang River Delta as an example, an assessment process for the remote sensing data in construction land and scenario planning was constructed. Repast and ArcGIS were used as simulation platforms. A simulation of the spatial pattern in land-use planning and the setting of scenario planning were conducted by using the incomplete active game, which was based on different natural, social and economic levels. Through this model, a simulation of urban planning space and decision-making for Fuyang City was created. Relevant non-structured problems arising from urban planning management could be identified, and the process and logic of urban planning spatial decision-making could thus be improved. Cell-by-cell comparison showed that the simulation accuracy was over 72%. This model has great potential for use by government and town planners in decision support and technique support in the policy-making process.     

城市交通与土地利用一体化模型的核心算法进展及技术创新

交通与土地利用的协调发展是缓解城市交通拥堵、提升交通水平的关键。城市交通与土地利用一体化模型则是分析和模拟城市交通与土地利用相互作用过程的重要科学支撑。多年来不同国家学者已研发出一些操作模型,并用于城市空间政策的制定研究,但这些模型的核心算法仍需进一步升级完善。本文首先梳理了当前已有主流模型的理论特征,解析了这些模型的核心算法发展及其优缺点;然后针对关键算法的不足,提出新的综合均衡模型,就区位可达性、用地混合度与强度、出行成本3个关键变量的核心算法展开讨论;最后,进一步形成模型各子模块的算法创新,包括考虑增量离散选择过程的居住与就业区位决策模块、细分房地产类型并将土地开发结果动态反馈至城市用地演变的房地产开发模块、采用改进的阻抗函数、小汽车拥有情况和动态出行成本的交通综合模型。本文对于定量化分析模拟城市复杂系统、研发我国城市交通与土地利用一体化模型具有一定的参考价值。     

基于遥感和景观分类的北京市裸露农田分析和治理对策

基于遥感影像的决策树分类,结合土地利用图,将北京市农业地表覆盖划分为春玉米、冬小麦、果园、林木苗圃、牧草地、设施农业和畜禽饲养地。考虑海拔、坡度和土壤质地三个因子将北京市分成10个景观区,在景观分区和不同农业用地基础上划分出39类农业景观单元。利用基于遥感影像计算的归一化差异植被指数,结合实地调查验证,分类出北京市冬春季裸露农田。结合景观分类,分析了不同景观单元冬春季地表裸露情况。结果表明:2007—2008年冬春季裸露农田共8.05×104 hm2,主要分布在延庆盆地、密云水库北岸和城区边缘的近郊农业区;海拔和土地利用方式对裸露情况影响较大,其中山区春玉米和平原果园裸露情况绝对面积较大,分别占到总裸露农田面积的40%和17%,牧草地、林木苗圃与设施农业地裸露程度较高。基于不同景观单元裸露程度,结合绿肥种植、保护性耕作、生草覆盖等裸露农田治理方法,探讨了北京市农业产业和景观一体化建设策略。     

北京市摩拜共享单车源汇时空特征分析及空间调度

共享单车是解决城市出行最后一公里的重要工具。然而,共享单车在使用过程中出现了供需时空失衡的现象,导致部分区域无车可用,而另一些区域却车满为患。这一现象不仅给用户带来不便,同时也降低了单车周转效率。解决供需失衡问题,关键在于探究共享单车供需失衡的时空分布特征。本文定义了共享单车的“源”、“汇”点,采用2017年5月10日至2017年5月16日北京市摩拜单车数据以及土地利用分类等多源数据,分析了共享单车工作日与周末,以及早、晚高峰期间强源、强汇点的分布特征,并结合土地类型信息分析了不同用地类型的单车使用模式,从而进一步提出了共享单车的空间调度模型。结果显示,在考虑不同土地利用类型的影响下,摩拜共享单车强源汇点分布模式具有明显的时空异质性：① 工作日单车使用量明显高于周末,且不同土地利用类型的源汇分布显著不同,如居住用地、商业金融用地等地净流入、流出密度更大,绿地等地区则相对较小;② 对比早晚高峰期间,同一地区的单车使用源汇模式极可能相反,如教育科研用地、商业金融用地等带有办公性质的地区会有“早汇晚源”的特征,而居住用地则是“早源晚汇”;③ 同一类土地利用在工作日与周末的早晚高峰期间,单车使用的源汇特征亦存在差异,如办公性质的地区在周末时源汇比例会明显产下降。基于上述结果,本文提出了一种局部优化的调度模型,并通过实际数据进行了检验。该模型在一定程度上可以解决车辆空间分配不均衡的问题,提高城市共享资源使用率,增加人们出行的方便程度。     

低丘缓坡土地综合开发利用规划编制方法探讨——以山东省青州市为例

当前,我国处于城市化、工业化快速发展阶段,建设用地需求较大,土地供需矛盾十分突出。妥善处理发展与保护的关系,是实现可持续发展的重要课题。开展低丘缓坡土地开发利用,有利于有效减少对优质耕地的占用,拓展发展空间,缓解用地供需矛盾。该文结合低丘缓坡土地综合开发利用试点,对规划编制的基本思路和方法进行了探讨,以期为规划编制实践提供有益借鉴。     

Changes in demand and supply of ecosystem services under scenarios of future land use in Vorarlberg,Austria

Ecosystem services(ES) are highly impacted by human-induced land-use change.Progressive urbanization and agricultural land abandonment in Western Europe necessitate assessments of future land-change impacts on ES to ensure sustainable service management. The present study aims at evaluating future demand and supply of three key services(flood protection, nearby recreation and biodiversity) in the mountainous region of Vorarlberg, Austria. We mapped the ES for the referenced time step 2016 and two scenarios for 2050,assuming the continuation of current land-change trends and pressure on landscape development.Results for the referenced landscape in 2016 show the highest ES supply for intermediate levels, while ES supply was low in the lowlands and valley bottoms and in high-elevation areas. We found a high positive correlation of ES with the distribution of forested areas. In contrast, service demand was highest in lowelevation areas and decreased with increasing elevation. This indicates that densely settled and intensively used agricultural areas currently suffer from ES undersupply. The projected future development of land use showed an increase in both supply and demand of the selected ES. The overall service supply increased more than the respective demand due to some reforestation of open land. As forests were found to be important synergistic areas for overall service provision, we expect decreasing demand on related services. Locally, demand was found to exceed the supply of ES, especially in the densely populated Rhine valley-requiring further policy interventions. Such ES-related information may contribute to regional policy making and ensure the long-term provision of ESs for future generations.     

SOIL SPATIAL ANALYSIS AND AGRICULTURAL LAND USE OPTIMIZATION BY USING GIS

This paper discusses the methods and process of Geographic Information System(GIS) applied in soil spatial analysis ,involving the collection of soil spatial data that GIS required ,spatial analysis method of soil nutrient,land use,slope and exposure of geography,crop yield and other factors,and also including acquiring soil spatial information and creating thematic map,and so on .Taking Hengjing Town in Wuxian County of Jiangsu Province as a case study and the maximum income as a principle,and applying the GIS methods and their interrelated models,we have calculated the most optimized agricultural land and the possible maximum income of Hengjing Town.According to the method,we can rationally regulate local agricultural production,and put forward some scenarios for optimizing agricultural structure of Hengjing Town .The paper puts forward an evaluation method of land adaptability based on soil spatial analysis,and offers some research clews to optimize agricultural land use constitutions.so the paper will be have important reference value for soil study.