空间尺度转换数据精度评价的准则和方法

空间尺度问题是地理学、生态学和水文学等多个学科的基础科学问题之一。空间数据尺度转换是将数据从一个空间尺度转换到另一个空间尺度的过程, 它是尺度科学研究的重要内容之一。对尺度转换后的成果数据深入分析, 提炼尺度转换成果数据精度评价的原则、指标以及模型方法, 这对正确选择和应用尺度转换成果数据具有重要意义。在详细评述尺度和尺度转换研究概念、内容和主要进展的基础上, 本文主要从数据处理、地图学角度出发, 提出了空间数据尺度转换精度评价的3 项基本准则, 即保持构成信息守恒、保持面积信息守恒、保持区域空间格局和形态信息守恒。继而据此将当前常见的指标进行了梳理和归并;根据上述准则和指标, 结合GIS 方法、常规统计方法、地统计方法等, 给出了上述评价指标的计算模型及其应用方法和典型案例。最后指出, 在实际应用中需结合研究目标, 针对性选择尺度转换效应函数, 通过开展模型模拟和对比分析, 最终确定合适的尺度转换方法。     

生态补偿的地理学特征及内涵研究

地理学以环境-社会-人类动态的综合思维,以区域综合、区域间的相互关系、尺度间的相互转换等系统研究地球表层的性质和运动规律,“人-地”地域系统是其研究核心。生态补偿是一个典型的地理学研究命题,具有“人-地”地域系统的半开放性、非稳定性以及或然性特征。本文分析了生态补偿作为地理学研究命题的一般特征及其内涵。对于生态补偿是一个地理学研究命题的判断,依据在于自然地域系统厘定了生态补偿参与主体的基本关系、经济地理格局决定了生态补偿的空间差异、地域人文环境影响了生态补偿政策的制定及其补偿形式、地理学方法为生态补偿提供了技术与平台。区域是解读生态补偿问题的突破口,区域结构是制定生态补偿政策的重要参考、区域发展外部性是开展生态补偿的科学依据、地理要素资源的区域权属是确定生态补偿主客体的依据,生态补偿研究具有“区域-差异-尺度”的地理学分析范式。生态补偿的地理学特征表现在区域性、差异性、综合性、动态性等方面。     

地理尺度问题中不确定性原理的假设探讨

尺度是广泛存在于地学、生态学、气象、遥感等领域中的一个重要概念.尺度研究可以避免 用错误的空间尺度观测问题和对因果关系的曲解.科学有效的尺度选择和尺度转换方法不可 或缺,而尺度转换问题是复杂的,在科学界一直未得到很好的解决.在进一步阐述尺度及尺 度转换概念的基础上,引入理论物理学中的不确定性原理（测不准原理）,以此为依据阐述 不确定因素存在于尺度问题中的必然性,同时提出“尺度态”的概念,并指出其本质就是尺 度转换问题中不确定性的表达,具体表现为不同操作尺度、不同研究结果的概率分布.试图对地理尺度及尺度转换问题在理论上有更进一步的认识.     

基于贝叶斯最大熵的甘肃省多年平均降水空间化研究

 贝叶斯最大熵方法可以对具有一定不确定性的“软数据”和认为没有误差的“硬数据”进行插值。对甘肃省1961—1990年52个气象站点的多年平均降水数据进行空间化研究。通过比较普通克里格、共协克里格、三元回归建模后残差插值以及基于贝叶斯最大熵的3种不同软硬数据参与情况下的插值结果,发现考虑降水30 a时间序列不完整性以及辅助变量经验模型不确定性的插值结果的MAE和RMSE,比直接使用多年平均降水数据直接插值的MAE和RMSE小,表明贝叶斯最大熵方法通过对不确定性的考虑可以有效降低预测结果的绝对误差。从降水的空间分布来看,考虑辅助变量DEM的插值结果能相对较好的体现高程对降水的地形影响,尤其分区将辅助变量转换为软数据可以有效体现不同区域高程对降水的不同影响问题。综合误差评价以及降水插值结果的空间分布,认为BME插值过程中可以考虑数据本身以及辅助数据利用的不确定性,使降水空间化的结果更加真实客观,同时为合理利用辅助信息提供了一个新思路。     

地理尺度转换若干问题的初步探讨

大量研究证实,地理学研究对象格局与过程及其时空特征均是尺度依存的,随着研究工作的不断深入,尺度问题越来越展示出其重要性。针对地理学各个分支学科都不同程度存在诸如概念模糊、转换模式不统一、转换效果评价缺乏客观标准等与尺度相关问题,本文对一些有关尺度转换的议题进行了探讨。在评述了尺度及其转换研究的地理学意义后,着重阐述了地理学尺度研究理论框架的内容和对象,提出了地理科学中需要解决的10个关键尺度问题,并给出了初步的解决方案。     

1980-2009 年国内外旅游研究比较

选取《地理学报》、《地理科学》、《地理研究》、《Annals of Tourism Research》、《Journal ofTravel Research》和《Tourism Management》6 种国内外权威核心刊物,从载文作者、研究领域、研究方法、研究区域4 个方面,对1980-2009 年国内外旅游研究现状进行比较分析。从1980-1989 年、1990-1999 年和2000-2009 年3 个阶段,比较国内外旅游研究演变特征,研究发现,国内外研究领域演变存在差异性,即国外研究领域演变特征主要表现为“四降四升”,国内则表现为“三降四升”的特征;而研究区域和研究方法的演变特征存在相似性：国内外旅游研究区域均表现为“沙漏型”演变规律,即从全球性的研究缩减到对单个区域的案例研究再扩展到跨区域性/全球性的研究;在研究方法上,国内外采用描述性的定性研究方法呈下降趋势,而采用数理统计和构造模型等定量研究方法呈上升趋势。最后,从研究领域、研究区域、研究方法以及研究挑战4 个方面展望国内旅游研究未来发展趋势。     

中国省际煤炭资源流动的时空演变及驱动力

根据1957-2005 年中国各省区煤炭调出和调入数据, 运用SPSS 和GIS 方法, 首先对 “一五”~ “十五”各省区的煤炭流动地域类型进行了判别, 然后在省域尺度研究了煤炭资源 区域流动的时空过程, 最后探讨了煤炭资源流动时空演变的驱动力。“一五”~ “十五”中国 省际间煤炭流动演变特征有: 中国省际间煤炭资源流动规模逐年增大, 省际间煤炭调出总量 年均增长5.9%, 煤炭调入总量年均增长5.6%。流动范围逐年扩展, 无流地由1957 年的10 个省区缩小至近年的1 个左右。流场呈集中输流、分散汇流的特征, 调出省区个数< 调入省 区个数, 调出首位度> 调入首位度。煤炭区域流动演变的主要驱动力有: ① 产消不平衡是煤 炭资源区域流动的基本动力。晋陕蒙、西部煤炭产消盈余, 华东、中南、东北煤炭产消亏缺, 决定了北煤南运、西煤东运的煤炭流动格局。② 运煤通道的改善促进了煤炭区域流动。2005 年交通密度指数在20 以上的省区, 煤炭外运条件较好, 交通密度指数20 以下的省区都不同 程度的存在煤炭外运困难。而且, 统筹交通设施布局与煤炭生产布局可极大地推动区域煤炭 流动。③ 煤炭区域价格差异是煤炭流动的信号, 对资源流动的方向和数量产生一定的影响。     

地缘文化战略与国家安全战略构想

本文通过对地缘政治理论与国家安全的评述发现,国家安全的内容从军事、政治安全向经济、社会、环境等安全议题转移。研究尺度从国家尺度拓展为全球与个体高低尺度兼容。同时随着批判地缘政治理论、流行地缘政治理论及反地缘政治理论日渐成熟,以及次文化区域冲突日益频繁、民族国家内部分裂和“虚拟国家”的诞生等地缘板块新动向出现,地缘政治理论正从地理实体空间出发主张的“领土扩张”,发展到注重“经济主导”的地缘政治与经济互动,再到当下强调“文化区域主权”转变。新时期基于文化区域的地缘文化战略理论将成为传统地缘理论的有力补充。我国需要重视以文化认同为基础,以“稳民心,争人心”为核心,以文化软实力提升为导向的国家安全战略构想,对提升中国在国际地缘格局中的地位和战略力量具有重要意义。     

基于水环境保护的流域景观格局 优化理念初探

流域范围内因水体的联系使得不同类型景观斑块之间的相互作用变得更为紧密, 因而景 观格局的变化会显著影响流域内水体质量。着眼于流域尺度上水环境保护的需要, 必须合理考虑 景观斑块的类型、格局和空间分异等特征, 尽可能地减少非点源污染输出量, 从而降低水体遭受 污染的威胁程度。本研究从水环境保护的角度出发, 以“源”“汇”景观在镶嵌组合和空间分异方面 利用的适宜性作为优化依据, 以“源”“汇”景观空间分布的关键地段作为研究战略点, 同时考虑 “源”“汇”景观在数量、空间和转换成本等方面的客观约束条件, 将景观数量结构优化和空间结构 优化进行有机结合, 最终确定了流域尺度上以调控非点源污染、保护水体质量为目标的景观格局 优化研究的概念框架。本研究不仅为解决流域尺度上非点源污染问题提供了一个全新的研究视 角, 而且为降低景观类型及其格局对水体质量的威胁程度提供了一个行之有效的优化方案。     

多尺度土地利用与土壤侵蚀

土地利用能够通过改变一系列的自然现象和生态过程影响土壤侵蚀,尺度不同,土地利用与土壤侵蚀的作用机制也会发生变化。本文针对坡面尺度、小流域／流域尺度和区域尺度,综述了不同尺度上土地利用对土壤侵蚀的影响研究。其中,在坡面尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要包括土地利用方式和土地管理措施对土壤侵蚀的影响,相应尺度上的模型有USLE／RUSLE、WEPP等;在小流域／流域尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要涉及土地利用结构和土地利用格局对土壤侵蚀的影响,相关的模型有LISEM、AGNPS、EUROSEM和SEDEM等;在区域尺度上土壤侵蚀评价研究主要是通过尺度上推和宏观因子评价的方法进行。多尺度土地利用与土壤侵蚀研究作为自然地理学研究中的热点问题,在进一步的研究中需要关注多尺度综合与尺度转换、土地利用政策效应、土地利用格局与土壤流失过程等方面的研究内容。     

基于特征的时间序列聚类方法研究进展

时间序列聚类可以根据相似性将对象集分为不同的组, 从而反映出同组对象的相似性特征和不同组对象之间的差异特征。当序列维度较高时, 传统的时间序列聚类方法容易受噪声影响, 难以定义合适的相似性度量, 聚类结果往往意义不明确。当数据有缺失或不等长时, 聚类方法也难以实施。基于上述问题, 一些学者提出了基于特征的时间序列聚类方法, 不仅可以解决上述问题, 还可以发现序列本质特征的相似性。本文根据时间序列的不同特征, 综述了基于特征的时间序列聚类方法的研究进展, 并进行了分析和评述;最后对未来研究进行了展望。     

多分辨率小波分析在线状要素简化中的应用

空间数据的多尺度表达问题已成为GIS研究的重点,也是地图自动综合的瓶颈。智能化的多尺度表达是亟须解决的问题。利用小波分析中的多分辨率分析原理,建立微分角度的线状要素简化模型,结合空间要素多尺度表达的特征,研究空间线状要素的简化方法,并对简化后的图形拓扑一致性做简单分析,实现线状要素的简化。     

多维统一GIS构建与实现的几何代数方法

针对时空GIS发展所面临的时空表达不统一,高维扩展困难等问题,基于以多维统一和坐标无关为特征的几何代数理论,建立多维统一GIS构建的层次体系与方法。利用几何代数对象构造中几何维度与Grassmann维度的一致性,实现整合维度结构与几何关系的多维地理对象自适应表达。利用几何代数算子的特征内蕴与结构明晰特性,构建多维统一计算模型以及可支撑复杂地理计算的多维统一分析框架,进而建立基于几何代数的多维统一GIS系统架构与实现方案。对上述关键技术加以实现并进行了相关应用案例分析。结果显示,基于几何代数构建的多维统一GIS有望突破现有时空GIS的不足,可为以多维统一表达与运算为特征GIS的发展提供新的数学工具与实现途径。     

A procedure for landslide susceptibility zonation by the conditional analysis method

Numerous methods have been proposed for landslide probability zonation of the landscape by means of a Geographic Information System (GIS). Among the multivariate methods, i.e. those methods which simultaneously take into account all the factors contributing to instability, the Conditional Analysis method applied to a subdivision of the territory into Unique Condition Units is particularly straightforward from a conceptual point of view and particularly suited to the use of a GIS. In fact, working on the principle that future landslides are more likely to occur under those conditions which led to past instability, landslide susceptibility is defined by computing the landslide density in correspondence with different combinations of instability factors. The conceptual simplicity of this method, however, does not necessarily imply that it is simple to implement, especially as it requires rather complex operations and a high number of GIS commands. Moreover, there is the possibility that, in order to achieve satisfactory results, the procedure has to be repeated a few times changing the factors or modifying the class subdivision. To solve this problem, we created a shell program which, by combining the shell commands, the GIS Geographical Research Analysis Support System (GRASS) commands and the gawk language commands, carries out the whole procedure automatically. This makes the construction of a Landslide Susceptibility Map easy and fast for large areas too, and even when a high spatial resolution is adopted, as shown by application of the procedure to the Parma River basin, in the Italian Northern Apennines.     

Justifying investment in GIS: a local government perspective

Abstract

Justifying GIS in local government is a complex task for two main reasons: first, a GIS implementation can range from a single, well-defined application in one department to a corporate multi-purpose GIS; and, second, local authorities are complex organizations currently facing major pressures for change, and considerable uncertainty about their future structure and role. The purpose of this paper is to review the potential use of cost-benefit analysis, to explore tangible and intangible benefits, to identify the costs involved, to explore the effect that a robust GIS strategy can have on the relationship between costs and benefits, and to review some of the published material on the cost-justification of GIS in local government.     

重建地方：人文地理与GIS结合研究的路径

地方是很重要的地理学概念。中外学界对地方的研究有丰富积累。围绕地方的理论与现实问题,探索人文地理与GIS结合研究的路径和方法对中国地理学尤为重要。“重建地方”旨在打破学科界限,重新发现学术研究的“地方”,并将学术与生活、思想与技术紧密结合起来,反思和重建生活中的“地方”。人文地理与GIS结合研究主要聚焦于流动性的大尺度城市空间与稳定性的小尺度社区空间。通过运用开放的街景地图、3D-VQGIS等新GIS工具和方法,整合大数据与小数据,将定量与定性结合,丰富了地方性研究的方法与理论,使人文地理与GIS结合有新的方法论与可操作的手段。以地方为主题,人文地理与GIS的结合还将重塑这2个子学科,进而促进地理学发展。未来应该大力探索人文地理与GIS结合的思想、理论与方法,实现学科内的交融互动,并将其应用于解释尺度交错的现实问题,进而在理论和实践上重建地方。     

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。     

综合省情地理信息系统地理数据库的数据组织

地理信息系统在政府机关的应用形成了GIS的专门研究领域,综合省情地理信息系统是其研究的重要内容之一,海量数据的组织与管理是这一领域走向成熟与应用的关键。文中采用的数据组织方法打破了图幅的界限,把数据按行政单元进行存储管理,对时态数据采用了一种改进的快照模型,对多比例尺采用分别建库的方法,对影像数据和DEM数据分别按块存储。这样对数据的查询检索可以按行政单元、比例尺、时间(时相)、地物类别以及按块进行,大大提高了查询检索的速度,满足为政府领导机关服务的目的     

韦伯型设施区位的可计算模型及其应用

设施布局是城市规划中的热点问题,其中具有代表性的韦伯型设施区位应用广泛,能够于离散的空间点区位中配置设施的最佳位置,可解决诸多类型设施的选址问题。以多设施重心模型、最大福利模型和p-中心模型为例,从地计算的角度出发研究其模型及可计算方法。运用可视化开发工具Delphi 7.0作为开发平台,使用建立在OCX技术基础上的专业GIS控件MapObjects进行集成二次开发,建立设施区位分析系统,实现模型的计算及地理分析功能,并以上海市松江区新桥镇社会事业发展规划为例,运用该系统解决其社会事业发展对应设施选址问题。结果表明具有合理性,能够作为设施规划布局的辅助决策依据。     

基于多架构混搭模式的极地海洋数据库建模技术研究

通过对极地海洋数据的特征及应用需求分析,基于"一种架构支持多类应用"的传统数据库模式已无法满足需求,本文提出采用"多种架构支持多类应用"模式的数据库设计理念,通过研究极地海洋数据分类分层管理体系,开展极地海洋原始数据层、基础数据层、综合数据层、成果数据层的存储管理机制、数据库体系架构设计、数据库模型设计等关键技术研究,开发数据库查询检索功能,满足用户对极地海洋数据的多样化查询检索、空间可视化展示、关联分析等需求,实现极地海洋数据的有效存储、高效应用和开放共享。