GIS数据尺度变换中的信息熵变化

基于Shannon信息熵原理的GIS数据信息量表达属于语言学信息体系中的语法层次,描述了空间目标分布结构上的不确定性特征。该文将该信息量测度方法应用于空间数据的尺度变换中,考察尺度变换中空间数据语法结构在统计意义上的变化特点,进而通过信息熵的变化发掘尺度变化中空间数据信息量的变化规律。基于空间目标群的Voronoi图剖分建立信息熵度量,以空间尺度变换中的移位、合并两种典型操作为案例,研究了面状目标群尺度变换中信息量衰减的初步规律,并尝试将其结论用于地图综合方法质量评价。     

顾及障碍物的一般图形Voronoi图及其加权图的ArcGIS栅格实现

Voronoi图作为计算几何的重要分支,广泛应用于地学领域。一般图形Voronoi图是对普通Voronoi图的扩充,经普通Voronoi图生成元扩展为点、线、面而成。当前算法均难以嵌入主流GIS软件,限制了其在地学领域的应用。该文结合C#和ArcEngine,以栅格结晶方式生成了顾及障碍物的一般图形Voronoi图及其加权图。算法实现灵活,实验效果良好,为研究和发展GIS空间数据结构和空间模型提供了重要方法。     

一种构建任意发生元Voronoi图的实用算法

针对GIS中线状、面状等复杂形态地理要素,提出一种构建任意发生元Voronoi图的实用算法.主要步骤包括:将复杂发生元离散为点集;对点集采用扫描线算法构建Voronoi图,构建过程中对所生成的Voronoi多边形以其发生点所在要素的序号赋属性值;根据拟定的规则进行Voronoi多边形的合并,得到面向复杂发生元的广义Voronoi多边形,每个复杂发生元有且仅有一个Voronoi多边形与之对应.论述了算法实现的关键过程,并结合实例验证了该方法的可行性,算法的执行效率相对较高.     

环境制图中数据量特征的表示方法研究

对环境制图中反映数量特征的定点符号法，包括几种连续和分级比率符号、非比率分级符号以及相关内容数量特征的表示进行了具体分析比较。对表示要素数量特征面状分布的网格法和等值线法，也结合实例进行了评述。     

基于带权Voronoi图与地标的空间位置描述

地标是最基本的空间知识,在空间知识的表达和推理中具有重要作用,常被用来作为空间位置描述的参照物.在实际中,不同地标在空间位置描述中的权重不同,如何考虑地标权重建立符合人类空间认知的形式化方法是空间知识表达的重要研究内容.该文从视觉、语义和空间结构等方面总结影响地标权重的因素,通过认知实验获取北京大学校园内10个地标的权重.在此基础上,基于带权Voronoi图提出生成指定目标对象空间位置描述的形式化方法,并采用认知实验中的数据,以北京大学为例,生成校园内4个指定目标对象的空间位置描述.最后分析了引起基于带权Voronoi图与地标空间位置描述不准确的因素,并提出下一步的研究方向.     

基于多源地图信息重组的土壤侵蚀背景值图编制

对土地利用图进行信息的挖掘,结合岛状地的界定,提取了其中的岛状地信息;与天然性程度的信息源进行融合,得到了天然岛状地信息;再与土壤侵蚀图、地貌图信息重组,最终得到了土壤侵蚀背景值信息,生成土壤侵蚀背景值图。通过在内蒙古农牧交错带内的试验研究,说明基于土地利用图、土壤侵蚀图和地貌图的多源地图信息重组,编制土壤侵蚀背景值图的方法是可行的。     

基于互联网信息的城市商业游憩网点空间竞争域划分研究

提出了一种基于互联网信息的空间竞争域划分方法。在Voronoi图的模型中尝试以网络平台数据作加权因子,使空间竞争域体现互联网中的消费者偏好差异,通过对加权Voronoi图的类型划分和地理学解释,描述竞争环境的空间特征。以北京市健身俱乐部为例,选择大众点评网、爱帮等网络平台信息作为权重因子,构建样本网点的传统Voronoi、互联网信息加权Voronoi计算模型并对比边界线、面积等空间特征分析的结果表明:互联网信息对城市商业游憩网点的空间竞争力产生着不同的影响强度,对Voronoi图空间特征的分类和地理解释可以指示商业网点跨越距离阻碍的消费吸引力及竞争差异,弥补传统加权方法未考虑消费者偏好和购物习惯而对竞争域划分表达不足的缺点。     

基于GIS的任意发生元Voronoi图逼近方法

许多地理问题的空间分析中需要采用Voronoi图,但是目前我们尚缺乏一些简单的易于实现的构建任意发生元Voronoi图的方法,也缺乏一个能直接生成任意发生元Voronoi图的软件,为此我们提出了一种基于GIS的构建任意发生元的未加权Voronoi图的逼近方法。首先用有限点来逼近原始发生元,然后构建这些点发生元Voronoi图,最后消除那些属于同一发生元的顶点和边,即得到原始发生元的逼近的Voronoi图。在该算法的具体实现过程中,充分利用了现有GIS软件可以生成点发生元Voronoi图的特性和处理空间数据的能力。试验结果表明,这种方法可以生成未加权的任意形状发生元的逼近Voronoi图,能满足地理问题空间分析的需要。如地理客体可以是点状地理客体(城市、县城、交通枢纽、商业中心和金融中心等)、线状地理客体(交通运输线、经济地带和河系等)、面状地理客体(经济区、公园和绿地等)或者它们的组合,它们的空间影响范围或空间服务范围都可以采用Voronoi图来界定。     

中国森林乡村的多尺度分异特征与分区优化

国家森林乡村建设是实施乡村振兴战略和改善农村人居环境的重要措施,但森林乡村在不同尺度的分异特征及优化方向尚不明晰。本文综合运用探索性空间数据分析、耦合度模型和Voronoi图分析等研究方法,从全国、区域和行政尺度分析了国家森林乡村空间格局、数量规模和内部分异特征,并基于森林乡村与人口耦合关系及乡村可达类型识别,分析了全国森林乡村的分区格局及其优化方向。结果表明：全国森林乡村密度具有明显的东高西低分异特征,长江三角洲地区是森林乡村高密度集中分布最大的连片区。基于县域单元的省域森林乡村泰尔指数差异较大,东南区域森林乡村分布相对均衡,西南和东北区域内部差异显著。森林乡村空间可达性呈现自东向西的梯度递减,森林乡村与人口密度的耦合类型分布具有较强的内部分异性。文章基于森林乡村可达类型与耦合分区的组合分析,将全国划分为重点发展区、特色挖掘区、集聚提升区、适度引导区和功能转型区五类,明确了不同类型区森林乡村建设的重点方向,将为面向乡村振兴的全国森林乡村建设与分区优化提供决策依据。     

城市空间相互作用理论模型的演进与机理

城市空间相互作用理论是城市地理学的重要基础理论。由于城市空间相互作用模型发端于西方,我国这方面的研究相对较晚,主要是引进和实证,在理论研究上还有待深入。本文分析了几种主要城市空间相互作用理论模型的机制和原理,考虑到断裂点模型应用较广,经过了较多的实践验证,重点探讨了该模型的缺陷、演进和扩展形式,从理论上论证了将空间分割原理和断裂点模型结合的扩展模型的科学性和合理性。对城市空间相互作用理论模型的研究,不仅可以为城市规划、城市影响空间和城市经济区的划分以及行政区划调整提供理论基础,而且对物流分析、设施选址、市场影响力的分析等也具有重要的指导作用。从分析城市空间相互作用理论模型演进的过程中还可以得到深刻的启发：地理学以复杂的自然、人文现象为研究对象,是一门边缘学科,又是一门实践性很强的学科。地理学应积极借鉴其他学科最新的理论、技术与方法是十分必要的,是推动其自身发展的关键所在。     

基于网络加权Voronoi图分析的南京市商业中心辐射域研究

道路网络在城市社会和经济活动中发挥重要作用.它是联系商业中心与需求间的桥梁.道路系统的更新与变化必然会对它们的关联产生影响Voronoi图足划分势力空间的有效工具,基于道路网络分析构建的加权Voronoi图可以模拟城市商业中心功能辐射的实际情形.本文给出了基于道路网络分析的Voronoi图和加权Voronoi图构建方法.通过对各种Voronoi图的比较分析,认为基于网络路径时间分析构建的加权Voronoi面域图在商业中心辐射域模拟中最为有效.将空间相互作用和断裂点理论与网络加权Voronoi面域图相结合.模拟不同交通条件下南京市商业中心辐射域空间格局及其需求覆盖变化,并提取了辐射域的覆盖面积、覆盖人口、最远辐射路径距离和平均辐射路径距离等信息.对商业中心的地铁邻近度与其辐射域的扩张面积进行相关分析.采用域邻接矩阵描述空间划分平衡与不平衡之间的相互转变过程,可分析道路系统变更后商业中心之间空间竞争的变化趋势.分析结果表明商业中心的地铁邻近度与辐射域的扩张具有较大的相关性,快速轨道交通在商业中心空间竞争中发挥关键作用.     

一种用于界定经济客体空间影响范围的方法——Voronoi图

经济客体的空间影响范围界定十分复杂,但在区域规划和城市规划中有着重要的理论和实际意义。该文提出可采用Voronoi图方法用于经济客体的空间影响范围界定,介绍了Voronoi图的基本原理和其若干扩展,编写了生成Voronoi图的程序,最后以城市为例探讨了Voronoi图在经济客体空间影响范围界定中的应用。     

非均质栅格Voronoi图生成方法研究

提出一个非均质栅格Voronoi图的生成方法.假定在Voronoi领域扩张中,经过每个栅格的距离权值不相等.由于非均质栅格Voronoi图生成复杂,提出了一种基于A*启发式空间搜索确定每个栅格的归属来产生Voronoi区域的方法.讨论了非均质栅格Voronoi图的基本定义、启发式函数确定、具体生成方法等.利用C#语言实现了所提出的方法,并分析了该方法的时间复杂度.但该方法仅适合于简单点发生元情况,在面向复杂发生元的情况下,需进一步研究更有效的方法.     

黄土丘陵沟壑区农村居民点空间重构——以榆中县为例

农村居民点空间优化研究是进行农村居民点用地空间重构的依据。以兰州市榆中县为例,运用GIS 空间分析能力,计算农村居民点的影响力来划分居民点类型,应用加权Voronoi图的空间分割功能实现宏观上农村居民点的空间重构,确定各搬迁居民点的安置去向,同时计算各个加权Voronoi 图之中的居民点的相对“居住场势”的大小,实现微观上搬迁农户的空间效用增加。结果表明：榆中县共有中心居民点面积6082.60 hm² （1107 个居民点） 占61.25%;Ⅰ类保留型居民点面积2707.55 hm² （4083 个居民点） 占27.26%;Ⅱ类保留型居民点面积235.68 hm² （679 个居民点） 占2.37%;零星居民点面积905.26 hm² （2854 个居民点） 占9.12%。通过加权Voronoi 图的宏观空间分割结合微观的“居住场势”测算,使得居民点空间重构的方案更加合理。     

基于局部聚类的网络Voronoi图生成方法研究

提出一种将网络约束下的Voronoi和空间聚类相结合的方法,通过构造局部的聚类分析方法对网络边进行加权,根据实际的点过程性质可以把权重定义为加权或者乘权,进行标准化后与道路段本身长度融合进行计算,依此生成网络Voronoi图,以期理解城市街道的空间特性。以武汉市江汉区为例,对城市网格管理系统产生的城市事件进行算法验证,结果表明,该方法提供了一种灵活的网络约束下的服务区域划分工具,可用于基于网络空间点过程影响下的服务区划分,也可用于系统性地定量刻画城市管理的动态特性。     

Accuracy of quantized Voronoi diagrams

Quantization of spatial objects, which usually means vector‐to‐raster conversion in GIS and remote sensing, is a basic operation used for handling spatial data from data creation to visualization. Since quantization is an approximation of spatial objects, it inevitably yields errors in measuring their properties such as area, perimeter, diameter, and so forth. This paper discusses the accuracy of a quantized Voronoi diagram, a spatial tessellation generated from a set of points. A measure is proposed to evaluate the accuracy of the area of Voronoi regions calculated after quantization. In one‐dimensional space the measure is expressed as an explicit function of the expected number of generators in a cell. In two‐dimensional space, on the other hand, the measure is defined by an implicit function, whose approximation is derived in an explicit form. These functions permit us to evaluate the accuracy of quantization in relation to the size of lattice cells and the density of Voronoi generators. This leads to an appropriate choice of a lattice to keep the quality of a quantized Voronoi diagram at a desirable level.     

新疆城市经济区划分及影响范围

明确且合理的城市经济区和空间组织是区域内各城市实现功能整合的前提,也是实现城乡统筹、有序协调发展的基础。通过因子分析方法来计算城市的中心性指数,在GIS软件的支持下,利用Voronoi图对地理空间进行分割,逐层递归,确定不同等级的中心城市,并构建城市断裂点理论与倍增加权Voronoi图相融合的GIS空间分析方法,划分城市经济影响范围。结果表明:第一,采用简单Voronoi的递归算法,依据城市的中心性指数,选出不同等级的中心城镇,很好地体现了中心职能在地域空间上的分布;第二,基于城市断裂点理论的倍增加权Voronoi图,不仅考虑了城市的实力,而且考虑了城市之间的空间邻近关系,并且很好地反映城市之间的空间竞争关系。第三,这种技术方法结合自然地理条件和行政区划等人文要素的定性分析,具有一定的科学性和现实意义。本文结合新疆独特的地理环境,探讨了新疆各级中心城镇和影响范围,旨在运用新技术和定量化的方法更科学地划分城市经济区,结合现有的城镇现状和发展战略,为未来新疆的城市与区域规划科学决策提供参考。     

Revisiting John Snow's map: network-based spatial demarcation of cholera area

Dr. John Snow's cholera map is known as one of the pioneering examples of an epidemiology map, illustrating the spatial distribution of the victims from the cholera outbreak. This article revisits his map and expands on his attempt at visualizing the distribution of the victims by focusing on spatial demarcation using the sphere of influence along the street network by applying two analytical methods that are designed for analysis of network space. First, the article generates a network-based Voronoi diagram of the water pumps in the map that encompasses Snow's original version of the equidistance line that was drawn around a single pump. The article then presents a new, revised equidistance line that better reflects the circumstances around the time of the outbreak. This is followed by the construction of another set of boundaries derived by the application of a network-based clumping method. Comparing the demarcation lines produced with the two methods shows a sphere of influence which was unclear when using the network Voronoi diagram alone. Results from the analysis using the clumping method also confirm some of Snow's observations on the spatial distribution of the victims.