多目标多测度数据空间抽样方法

社会问卷调查往往需要针对多目标测度不同类型的数据,而传统的抽样方法主要针对单目标对象,且数据类型为数值型数据。本研究以厦门岛出行调查为例,调查问卷包含了住区特征、居民社会经济状况、就业情况、出行方式、出行目的与时间等方面的指标,提出了以变异度模型为主的新方法。以厦门岛住区居民出行所带来的能耗问题收集的少量先验问卷信息以及历史数据为基础,通过模型表征测度不同类型变量的空间变异性,将其作为空间分层的依据从而完成抽样布点方案,评价精度通过抽样方差进行。结果表明：① 综合多种因素分层可以灵活地解决调查中涉及类别数据以及数值型数据的问题,将影响抽样问题的各类型因素体现到样点空间布点方案中,扩大三明治空间抽样的应用范围;② 三明治空间抽样各层样点的分布以及容量受层变异度值（相当于方差）的影响,但其样本容量并不是简单随着区域的层变异度值的增大而增大,空间抽样样本容量同时受到多个因素的影响,其地理空间的大小也是其中一个影响因素;③ 变异度模型成功地量化了各种类型数据,通过少量的预调查得到更详细的抽样方案,其抽样精度为0.0002,样本容量35,满足了问卷调查的目标需求并将抽样样本容量控制在合理的范围之内。     

采伐剩余物的线截抽样技术理论研究

研究了采伐剩余物调查的线截抽样原理和方法。在应用中既可使用单条样线进行估计,也可以使用多条样线进行估计。在计算机上应用线截抽样估计原理模拟了采伐剩余物的调查情况,结果表明在8次模拟中7次实际精度达到80％以上,有一半在90％以上。     

采伐剩余物的线截抽样技术理论研究

研究了采伐剩余物调查的线截抽样原理和方法。在应用中既可使用单条线进行估计,以便用多条样线进行估计。在计算机上应用线截抽样估计模拟了采伐剩余物的调查情况,结果表明在８次模拟中７次实际精度达到８０％以上,有一半在９０％以上。     

基于空间抽样的区域地表覆盖遥感制图产品精度评估——以中国陕西省为例

地表覆盖数据是研究气候变化、生态环境、地理国情和人文经济等方面不可或缺的基础信息,因此其质量的优劣将直接影响相关决策的可靠性。本文针对我国研制的首套30 m分辨率全球地表覆盖数据产品,通过分析其海量、多维、非均质等空间特点,对传统的制图产品精度评估方法提出了改进：以地表类型进行分层抽样,样本量的计算采用优化模型并以地类所占面积比为权重逐层分配,样本的布设则考虑层内对象之间的空间相关性,在地表数据自然分布的基础上,通过分析空间相关性指数来提高样本的代表性和精度评估结果的可靠性。因此,本文提出针对区域地表覆盖遥感制图产品的空间分层抽样方法,其将精度评估分成抽样方案（样本的定量估计）和布设方案（样本的空间布设）2个部分,并以中国陕西省地表覆盖产品为例进行区域精度评估实验分析,从全区7大类地表类型数据中抽取1467个样本,经过样本检验与精度计算,该区域产品的总体精度为79.96%,Kappa系数为0.74。实验结果表明,本文提出的基于空间抽样的精度评估方法可行可靠,实验区域产品质量较好,并为后续针对全球范围的地表覆盖产品精度评估方法提供了参考。     

庆安县农用地产能核算外业调查数据整理

一、外业调查（一）理论产能样点调查庆安县农用地抽样布置50个理论产能调查样点,占全县分等单元总数的12．7％,满足理论样点调查数量要求。位于七等地的样点有11个,占抽样总数的22．0％;位于八等地的样点有32个,占64．0％;位于九等地的有7个,占14％。在合理布置调查样点的基础上,邀请我县熟悉农业生产的专家组成专家组,填写全县指定作物品种区试产量（理论产量）专家咨询调查表,     

省域尺度耕地质量监测样点布控——以陕西省为例

耕地质量监测是新时代耕地保护的重要内容,是动态、实时掌握耕地质量变化趋势的重要举措。为切实保障国家粮食安全,精准化监测耕地生产力和改善耕地生态环境,以陕西省为研究对象,从省级、耕地监测区层面系统分析耕地质量监测样点布控。基于陕西省2005~2019年耕地质量等别评价成果,对耕地利用水平分区和经济水平分区进行空间叠加分析,采用分区组合法划分监测控制区,采用空间分层抽样法布控耕地质量监测样点,对比分析不同属性值情况下监测样点的耕地面积比例与数量比例分布趋势。结果表明:陕西省划分7个监测类型区、82个监测控制区,布设757个监测样点,样点代表性与所选取的因素类型分布趋势保持一致,样点分布合理,能够满足耕地质量监测的需要。本研究构建了陕西省耕地质量监测样点体系,以期为全国其他省域耕地质量监测体系构建提供参考,为实现国家粮食安全、耕地数量质量并重管理、耕地产能提升等提供技术支撑,助力乡村振兴、生态保护和高质量发展。     

克里格法的土壤水分遥感尺度转换

 尺度效应往往会制约着定量遥感反演的精度,对地学信息进行空间尺度转换是生产实践的必然要求,而常用的尺度转换模型多利用光谱数据进行差值计算,不适合升尺度和降尺度转换。由于土壤含水量数据具有区域变化量的随机性和结构性特点,本文以15m分辨率的ASTER图像像元为基本单元,采用点克里格法完成ASTER 15m至7.5m分辨率的土壤含水量数据降尺度转换,从分维数的相似程度上来看,转换结果是合理的;并利用块状克里格法对地面实测样点数据进行点到7.5m分辨率的面数据升尺度转换,将升尺度和降尺度转换结果与实测样点均值相比较,结果表明:7.5m分辨率的实测样点土壤水均值误差在1.5782-5.019之间,块状克里格法获取的升尺度土壤含水量数据与点克里格法获取的降尺度土壤含水量数据之间误差则为1.2825-5.0481,可见克里格法考虑了点与周边的关系,所获得的土壤含水量值要优于未考虑空间异质性的土壤含水量平均值。     

基岩露头采样密度对黄土古地形重建的影响

下伏古地形对黄土地貌的形成、演化与发育具有重要的控制作用。基于下伏地层露头的采样数据,通过空间插值方法进行古地形数字模型(DEM)重建是研究黄土地貌的重要方法。其中,采样点密度是下伏地形DEM重建精度的主要影响因子。本文以1:20万绥德幅地质图所涉及区域为实验样区,研究采样点密度及样条函数方法对下伏古地形重建精度的影响。实验结果表明,在高密度样本条件下,采用规则样条插值方法进行古地形重建时,插值结果呈现显著的“龙格现象”,即多项式插值结果出现剧烈波动现象,且随着样本密度增加,样条插值结果的误差呈逐步趋缓的降低趋势,并逐步趋于稳定。同时,基于古地形DEM提取的特征点,其局部最高点和局部最低点的数目呈直线上升趋势,说明在一定程度上基于有限数据采用样条函数进行地下三维建模并不一定能获得平滑曲面。研究结果对如何选择合理的空间采样密度进行古地形DEM重建具有重要的指导意义。     

几种土壤属性制图方法的稳定性与影响因素分析

 本文以土壤CEC和土壤全氮为研究对象,在河南省黄河以北6个地市选取870个样点,并随机均分为两个数据集,进行了制图对比分析;同时研究了Kriging法、IDW法和以点代面法制图结果的稳定性及其与精度的关系,以及影响因素。结果表明:采用实测数据与预测数据的交叉验证并不能用来衡量制图结果的稳定性,验证精度高低并不表示采用不同数据集制图结果可能会重现的概率;而且采用不同的方式进行精度检验,结论也会有所不同。采用不同抽样集合制图,Kriging法和IDW的结果较稳定,两者较接近,其相对误差>0.3的区域均不超过20%,且相对差异度高值区的空间分布格局相对分散;而以点代面法制图结果不稳定,相对误差>0.3的区域达到54.21%,且差异度较高的图斑相对集中,呈大片状分布。制图结果稳定性受到实测数据分布特征和局部地区土壤的高度变异性的影响,其中Kriging方法制图结果的不稳定性受样点分布格局的影响较另两种方法要大,而IDW法和以点代面法受实测数据自身变异性影响更明显。     

基于轨迹偏移算法的居民就医时空特征与空间格局分析

居民就医时空特征与空间格局反映了医疗设施的服务能力与布局合理性。本文以厦门岛为例,采用出租车轨迹数据,探讨了居民就医的时空特征和空间格局。论文提出了基于道路中心线的研究单元划分方法;提出OD轨迹偏移算法,更精细地提取出三级医院的就医OD数据,改善传统的缓冲区分析法中精确度较低的问题;对居民就医行为进行时空特征分析;基于就医意向与K-means聚类算法分析了居民的就医空间格局。结果表明：① 相对于传统的缓冲区分析,使用OD轨迹偏移算法提取医院的就医OD数据时,不要求OD数据具有较高的定位精度,仅通过偏移OD点坐标即可更加准确与完整地提取就医OD数据,精度提高约30%以上,并适用于所有浮动车轨迹数据;② 居民就医高峰期在7时与14时,休息日日均就医人次为工作日的2倍,当就医出行距离大于1 km时,就医出行人次随着出行距离的增加不断减少,整体符合韦伯分布函数;③ 居民就医时首要选择中山医院、第一医院或中医院,就医选择具有显著的区域性差异,反映居民临近就医的习惯,厦门岛西南部区域医疗资源十分充足,居民首要选择的就医最大出行距离在4 km以内,而西北部与东南部区域的居民首要选择的就医出行距离多在10 km左右,医疗资源较为匮乏,亟待加强;④ 厦门岛三级医院的吸引力具有明显的层次性,居民的强就医意向 （P_ij>33%）的医院皆为中山医院、第一医院与中医院中的1所,这3所医院的服务范围基本包括整个厦门岛,对居民有着较强的吸引力,居民对其余6所医院的就医意向值在0~33%之间,服务范围基本为医院临近的一些区域,吸引力与服务能力相对较弱。研究结果不仅为挖掘居民就医时空特征提供方法参考,还为后续医疗设施资源空间配置优化提供决策支持。     

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。     

自然灾害调查数据的多尺度异常检测方法研究及应用

大范围自然灾害调查,涉及区域环境差异大,数据获取方式多样,参与人员多,各级汇总成果中存在一些异常调查单元,需要人工判读其合理性,但单纯依靠人工从海量数据中有效识别异常是不现实的。本文设计了一种自然灾害调查数据的多尺度异常检测方法,综合运用离群检测方法和空间数据挖掘算法,分别进行异常值和异常空间分布模式检测,能够从海量调查数据中快速提取各级尺度的异常值和异常调查单元,支撑人工判读工作。将该方法应用于全国山洪灾害调查评价汇总数据的审核中,以全国历史山洪灾害点和防治区乡镇面积审核为例,分别快速提取了县乡两级区划中的山洪灾害点密度异常单元和面积值异常的乡镇单元,通过对检测结果进行分析,发现是填报口径不一致、单位错误、记录重复等原因造成的。最后分析了该方法在大范围自然灾害调查中的适用条件和方法。     

基于随机森林模型的环渤海地区人口空间化模拟

人口空间化数据能够将人口分布更精细地反映在地理空间中,可以为科学研究和政策制定提供更加精细的数据源。本文选取多源遥感数据和兴趣点作为影响环渤海地区人口分布的自变量因子,利用随机森林模型对环渤海地区进行分区密度制图,生成该地区2010年和2020年30 m人口空间化数据,并将结果与WorldPop数据集以及其他地区30 m研究成果进行对比。结果表明：① 本文模拟结果精度整体高于WorldPop数据集10%以上;② 相较于WorldPop数据集,本文人口数据能细致地描述环渤海人口分布的空间异质性;③ 与其他地区30 m研究成果相比,模拟精度也有所提升;④ 遥感建成区数据和兴趣点是环渤海地区人口分布的最重要指示性指标;⑤ 在环渤海地区人口估计方面,社会因素与人口分布有更高的相关性,映射人口分布的主要因素因地区而异。     

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。     

基于无人机遥感的村庄地理空间景观格局分析研究

对传统村庄景观格局进行准确检测和分析,由于人工调查费时费力,且导出的数据往往主观、定性且单调,在分析理解其社会文化环境和人与自然的关系时难以发挥关键作用。以河北某古村落为研究背景,探讨了基于低空无人机获取的遥感数据对其空间格局进行测量和分析的方法,建立了四级分层景观识别方案和相应的景观类别规制,使用面向对象的图像分析方法(OBIA)和机器学习分类器构建三级分类模型。经过交叉验证,该模型准确且稳定,最终提取了该村庄五个主要遗产景观元素,基于距离统计和聚类分析,揭示了目标景观的空间格局特征和分布差异。     

基于不确定性迭代优化的山地植被遥感制图

山地因其较高的异质性和特殊的环境特征给遥感科学及其应用带来了诸多问题和挑战。为实现山地植被信息的精准提取,本研究选择部分滇西北山地区域作为研究区开展方法实验,利用高分辨率遥感影像数据和数字高程模型,结合分区分层感知思想,提出一种基于不确定性理论的山地植被型组分类制图方法。首先结合地形对研究区影像进行多尺度分割制作图斑;然后根据图斑特征使用随机森林方法进行分类,将分类结果与对应类别样本间的相似性作为优化目标, 并构建混合熵模型定量计算图斑推测类型的不确定性,据此进行针对性的样本补充和分类模型的迭代优化。实验总体分类精度达90.8%,较迭代前提升了29.4%,Kappa系数达到0.875。在高不确定性区域,该方法相比使用一次性补样和随机补样方法的分类结果,精度分别提高了17%和13%。研究结果表明,通过人机交互的方式,基于不确定性理论为样本库融入增量信息的迭代优化方法能够有效提高植被型组分类的精度,相较于传统的样本选择方法具有更高的效率和更低的不确定性。     

基于手机数据的北京市城市与近郊交互模式挖掘

在城镇化进程中,城市与近郊之间通过职住、货运、游憩等活动产生越来越紧密的交互联系,对于这些交互联系的准确识别和定量刻画,是理解城乡空间关系的重要手段,也能为城市的资源有效配置与合理规划提供重要的现状信息。本文通过对全北京在一日之内的手机信令数据所反映的人群移动轨迹的深入分析,融合城市的POI信息形成顾及人类活动时空信息的空间交互类型推断。以北京市为例,对城市中心与近郊之间远距离的强交互进行定性、定量和定位的探索。本文发现了北京市多尺度下空间交互模式和距离衰减规律,判断了城乡异常交互类型,对比了城乡之间和城市内部的交互模式的异同,以及基于交互类型视角提取了城乡异常交互的空间特征。研究认为,基于手机信令数据,利用停留点提取和高斯核密度估计的空间交互类型推断有效地发现了北京市周末的远距离出行类型特点,提取了其空间交互强度和空间特征,揭示了基于人类活动的北京市周末城乡交互模式。     

基于SAR和AIS的角度最近邻数据关联方法

提升海上态势感知能力是构建智慧海洋的重要环节。针对目前海上目标研究单源传感器存在感知盲区,多源传感器数据关联易受杂波干扰、在密集区表现不佳等问题,本文基于合成孔径雷达(SAR)和船舶自动识别系统(AIS)数据,提出一种抗干扰性强的角度最近邻数据关联方法,充分利用SAR与AIS船舶目标的空间角度关系,提高船舶目标在密集区域点迹关联的准确性。首先,对AIS数据进行时空滤波,实现数据粗关联,构建关联分析的数据候选集;然后,从时空数据的空间关系角度出发,在灰狼优化和匈牙利算法的启发下,利用点迹对特征向量矩阵进行运算,实现对多源空间数据的优化关联;最后结合数据几何关系对结果进行置信度评估。本文选取5幅SAR影像与AIS数据进行实验,并基于SAR影像数据及船舶轨迹点分布密度设计仿真实验,结果表明,本文所提出的角度最近邻数据关联方法,在密集分布情况下,关联精度为传统NN、GNN算法的3.62和4.61倍,运行时间为1.69 s,相较于NN算法仅增长1.36 s,仅占GNN运行时间的0.49%,在运行时间增长不大的情况下具有更强的抗干扰能力,在密集区域仍能取得较好的关联效果。     

霍西煤矿区地表滑坡灾害敏感性数值建模与等级划分

本文以山西省霍西煤矿区为研究区,利用遥感和GIS方法对滑坡灾害的敏感性进行了数值建模与定量评价。利用交叉检验方法构建了径向基核函数支持向量机滑坡敏感性评价模型,并基于拟合精度对模型进行了定量评价;对各评价因子在模型中的重要性进行对比分析;基于空间分辨率为30m的评价因子,通过径向基核函数支持向量机模型获得了霍西煤矿区滑坡敏感性指数值,并利用分位数法将霍西煤矿区的滑坡敏感性分为极高、高、中和低4个等级。结果表明：拟合精度建模阶段和验证阶段分别为87.22%和70.12%;与滑坡敏感性关系最密切的5个评价因子依次是岩性、距道路距离、坡向、高程和土地利用类型;极高和高敏感区域分布了93.49%的滑坡点,面积占总面积的50.99%,是比较合理的分级方案。本研究不仅可以为研究区人工边坡调查和煤矿资源合理开采提供借鉴,对相似矿区的相关工作也具有参考价值。     

基于犯罪空间分异和建成环境的公共场所侵财犯罪热点预测

机器学习是当前犯罪热点预测的主流方法,随机森林算法因需要的数据量较小、有较好的预测能力和预测精确度、且有较高的可理解度,更是被广泛应用,代表地理环境和建成环境的多源数据也被广泛用于模型改进的尝试实践中,但这些实践都只考虑研究区整体的预测精度变化情况,并未区分不同区域犯罪热点预测结果的差异及其原因。因此,本文以公共场所侵财犯罪为例,根据历史犯罪分布情况及过往犯罪热点分布规律,将研究区分为稳定高发热点网格、较高发热点网格、偶发热点网格及非热点网格这4类,并依据社会失序理论、日常活动理论和犯罪模式理论,选取城中村范围、路网密度及POI（餐饮、娱乐、商场3类设施）密度这3个具有代表性的协变量加入到随机森林预测模型中,探讨预测结果精度的变化情况。根据2017年26个双周的犯罪热点预测实验的预测结果,得到以下结论：加入协变量后,研究区整体、稳定高发热点网格及较高发热点网格的预测精度都有不同程度的提高,分区模型的精度显著高于整体模型的精度,说明考虑空间分异对提高模型精度起重要作用。