不同空间权重定义下中国人口分布空间自相关特征分析

人口分布的研究对实现人口、环境、资源可持续管理具有深刻意义。相对于洛伦斯曲线、基尼系数等传统度量指标,运用空间自相关分析可以较好地表达人口分布的集聚现象,揭示人口格局的空间结构和空间相互作用。空间自相关测度的关键因素之一为空间权重矩阵。当前人口空间自相关特征测度多采用单一邻近关系定义空间权重矩阵,忽视了不同空间邻近关系对自相关特征分析结果的影响。本文根据距离阈值和邻接关系定义了八种空间权重,包括新定义的高铁两小时可达性空间权重。基于2010年《中国人口年鉴》统计资料,结合GeoDa软件测度了中国人口空间分布自相关特征并分析空间权重定义对自相关特征分析结果的影响。发现:(1)在不同空间邻近关系下,中国省域人口密度分布在全局自相关上均呈现空间正自相关,但其显著性水平有差异;(2)局部自相关分析结果Moran's I表现出明显的区域差异。     

土地利用格局空间关联分析--以浙江省桐庐县为例

空间关联是地理空间现象和空间过程的本质特征。土地利用数据存在空间依赖关系,研究土地利用空间关联特征,对于理解区域土地利用格局的形成具有重要意义,也可为加强土地规划管理和促进土地可持续发展提供参考依据。本文以浙江省桐庐县为研究区,以空间统计学理论为支撑,结合GIS技术方法,通过构建距离标准和邻接标准的空间权重矩阵,从全局空间自相关和基于空间不平稳性的局部空间自相关两个角度对桐庐县土地利用格局进行多尺度空间关联分析。结果表明,桐庐县各种土地利用类型均存在不同程度的空间自相关性,且空间自相关性与空间尺度密切相关,同时,桐庐县土地利用表现出空间不平稳性,既有局部的空间集聚,也因存在少量空间异质性而呈现局部离散格局。     

室内多区域气载颗粒物动态行为研究Ⅰ:定性分析

采用状态空间法预测多区域室内环境中颗粒物的动态传输过程;在状态空间模型里,通过矢量、矩阵等概念,刻画颗粒物演化规律的微分方程组以状态方程的形式紧凑地表示;基于状态空间法的解析解,对气载颗粒物的动态传输特性进行了详细的定性分析。通过定性分析表明系统的原点平衡状态是渐进(李亚普诺夫意义下)稳定的;导出了计算系统最小衰减率的公式,该公式将系统矩阵的特征值与最小衰减率直接联系起来;进一步分析了系统参数对衰减率的影响,分析表明可以定义一个新的综合去除系数。     

匿名集序列规则与转移概率矩阵的空间预测和实验

随着位置服务（Location Based Service,LBS）的广泛应用,隐私保护成为LBS进一步深入发展亟待解决的问题,时空K-匿名成为一个主流方向。LBS应用服务器存储用户执行连续查询生成的历史匿名数据集,分析大时空尺度历史的匿名数据集,空间预测可以实现LBS应用的个性化服务。本文提出了一种融合概率统计与数据挖掘2种典型技术——马尔科夫链与序列规则,对匿名数据集中包含的特定空间区域进行预测的方法。方法包括4个过程：（1）分析序列规则、马尔科夫过程进行预测的特点;（2）以匿名数据集序列规则的均一化置信度为初始转移概率,构建n步转移概率矩阵;（3）设计以n步转移概率矩阵进行概略空间预测的方法,以及改进的指定精确路径的空间预测方法;（4）实验验证方法的性能。结果证明,该方法具有模型结构建立速度快、精确空间预测概率与真实概率的近似度可灵活调节等优点,具有可用性。     

基于四叉树的景观指数分析方法

景观指数法作为景观格局分析的重要研究方法和度量手段,也是景观生态学研究的重要组成部分。由于景观指数在空间格局表达时信息高度浓缩,其在应用中普遍地存在"一值多形"问题。文中根据景观水平上聚集度指数和多样性指数对景观空间整体复杂性和异质性的描述,采用二维空间地理现象的四叉树编码表达对四个不同模拟景观格局进行空间划分,形成多层次的四叉树结构,并通过Fragstats软件对不同子区域景观指数计算,以及采用数值矩阵和对应的3D模型来表达不同景观空间格局。该方法明确展现了不同景观格局相对应的空间位置在景观聚集性特征和多样性特征上的不同,并且用同一景观格局中各子区域的景观指数描述自身子区域特征,也从景观空间局部表现了景观空间格局的异质性。研究过程证明了基于四叉树的景观指数分析方法可以区分景观格局在指数计算中的"一值多形"。同时文章展望了该方法对于不同景观空间格局进行聚类划分的应用。     

三体量子系统态的可分离性判据

给出三体量子系统密度矩阵所在线性空间的Hamel基,以及三体量子系统密度矩阵表示形式,若三体量子系统密度矩阵可分离,则其表示系数所构成的矩阵的Forbenius范数不超过,并举例证明.     

基于状态转移矩阵的Hilbert码快速生成算法

空间填充曲线的空间排列码可实现多维空间到一维空间的线性映射,广泛应用于空间查询、空间索引、空间划分及影像编码等领域。Hilbert是一种优秀的空间填充曲线,具有非常好的空间聚集性。传统的Hilbert排列二进制循环位操作算法的算法复杂度为O(n²)。本文首先分析了Hilbert的分形自相似特性,推导并归纳出Hilbert状态转移矩阵,按位编码顺序定义了空间划分中的象限顺序,将Hilbert状态转移矩阵转换为C++中的数组运算,减少了Hilbert码计算过程中的嵌套循环及迭代处理,将算法复杂度降为O(n)。其次,采用位域共用体以数值计算替代了传统计算过程中的数值与字符串间类型转换,提高了Hilbert码生成算法的性能。最后,在C++环境下实现了Hilbert码快速生成算法的相关代码,并完成算法的正确性验证实验和性能对比实验。实验结果表明,本文提出的算法计算结果与二进制循环位算法的结果一致,在性能上本文算法与二进制循环位算法及空间层次分解算法相比有明显的优势。     

城市创伤中心空间选址的层次分析模型

针对城市创伤中心空间选址问题,建立包含四大类、八小类影响因素的层次分析模型,邀请不同领域的专家对构造出的判断矩阵综合打分,得出各因素的相应权重后运用到深圳市创伤中心空间选址的实例研究上。模型中所涉及的空间数据均基于网络分析,更贴合实际情况。同时,考虑到深圳市创伤中心的依托医院相对集中这一特殊情况,通过聚类分析划分区域后再使用层次分析模型选址。优化后的结果将改善深圳市创伤医疗救治资源配置、提高创伤救治效率,为创伤救治机构规划部门提供参考意见。     

多维可视化技术在地理空间元数据检索中的应用研究

基于信息可视化技术的数据检索是一个新的研究领域。在地理空间元数据检索过程中,多维可视化技术将有助于显示检索过程,改进检索结果,提供数据间隐含信息来提高检索精度。本文基于地理空间元数据的特点,对三种可用的多维可视化技术:平行坐标、星状图和散点图矩阵的形式和特点进行了分析。同时研究了地理空间元数据检索的关键技术:可视化技术、交互浏览、数据组织和检索算法。最后探讨了可视化检索的评估理论和方法。     

空间直线拟合的PEIV模型的构建与解法

针对空间直线拟合不宜直接采用总体最小二乘算法和混合总体最小二乘算法的问题,提出一种基于PEIV模型的总体最小二乘法的空间直线拟合算法。首先将空间直线的标准方程进行变换,改写为总体最小二乘的EIV模型;然后针对系数矩阵的特点,将模型转换为更加合理的PEIV模型,线性化成类似于最小二乘间接平差形式,采用迭代的方法求解拟合参数。平差过程保证了系数矩阵重复元素的改正数一致,常数元素的改正数为零,符合实际理论;最后,通过算例比较验证了该方法的可行性和优越性。     

地理时空等级组织体系初步研究

本文从地理学的基本研究方法-综合自然区划入手,针对区域地理系统模型的建立过程,通过研究地理空间尺度-空间比例尺以及地理时间尺度-地理事件发生变化的频度,来探讨建立地理事件的时空变化动态表述模式-地理时空等级组织体系,对于体系所提供的地理区域内部地理数据流的组织模式以及体系所表达的区域内发生地理事件过程的动力学作用机制进行了初步探讨,并进一步讨论了该体系对于建立数字地球的作用和意义。     

广州-佛山都市区城乡聚落时空演变

分析了广州 -佛山都市区城乡聚落时空演变的区域历史背景。利用地形图与卫星遥感影像数据 ,采用定性与定量相结合的数据挖掘方法 ,在空间信息技术的支持下 ,探讨了广州 -佛山都市区城乡聚落近一个世纪的时空演变规律 ;初步总结出聚落演变时空信息图谱的双核心、生命节律、跳跃 -填充 (Jum p- Fill)、TOD模式等特征 ,并进一步研究了其方向与应用前景。     

基于时变网络的多粒度时空对象关系演化过程表达与建模

对空间事物的表达与研究模型主要针对多粒度时空数据本身的描述,而不是描述多粒度时空对象的相关性。多粒度时空对象是一种新的时空对象表达方法,其中时空对象关系的演化过程是一种抽象的复杂的网络的过程。本文在多粒度时空对象表达的基础上,对其演化过程进行形式化定义,提出以时变网络的方法构建初步的关系演化过程模型。通过对基于时间切片的退耕还林演化过程关系的描述与表达,形成动态实时变化的网络模型,从而抽象表达退耕还林过程中的对象关系的演化过程。应用时变网络明确多粒度时空对象关系的演化过程,并对演化过程进行初步的表达和建模,可以使对象关系变化更加清晰化,提高其层次性和效率性,为今后研究多粒度时空对象关系变化规律奠定基础。     

局部最优形态参数的RBF分块地形插值方法与实验

径向基函数（Radial Basis Function,RBF）是一种不需对数据做任何假设,能准确逼近任意维度数据的空间插值方法。其特别适合于复杂地形的数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）插值重建,但随着已知点数量的增加会导致插值模型求解困难或缓慢。针对这个问题,本文基于二叉树自适应递归分块原理,采用局部最优形态参数的RBF分块插值方法进行DEM插值重建。首先,设定子区域最小点数阈值和相邻子区域的重叠率,自顶向下,对研究区域进行递归分块,构建区域分块二叉树,对二叉树叶子节点区域,采用逐点交叉验证（Leave One Out Cross Validation,LOOCV）方法求解其最优形态参数,建立局部RBF最优插值模型;然后,根据单元分解原理,采用加权平均方法对相应叶子节点区域内的待插值点高程进行加权求和,自底向上递归求解,得到待插值点最终高程值。以云南某地区DEM进行插值实验表明,采用本文方法进行DEM插值重建,稳定性较好,插值精度高。     

区域人口迁移时空溢出效应与动力机制分析

区域人口迁移流的规模不仅取决于迁出地与目的地的“双边”要素,也与前期迁移流和周边迁移流息息相关。传统重力模型揭示了区域人口迁移过程的“推-拉”机制,但受制于对时空维度的忽视,无法有效表达迁移流之间的时空依赖关系,因而难以度量区域要素变化对迁移流产生的时空溢出效应。本文引入多种形式的时空依赖结构,构建迁移流时空重力模型,并采用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法进行估计。在此基础上,结合时空效应框架量化区域要素对迁移流的影响,定量分析人口迁移过程的时空溢出效应与动力机制。本文以1985-2015年中国省际人口迁移为例,通过与非空间的动态重力模型估计结果比较,初步表明时间依赖、空间依赖以及时空扩散依赖在区域人口迁移过程中不容忽视;时空维度上,区域要素变化在初期对迁移网络的溢出效应超过对该区域迁移流的直接影响;逐渐衰减的时空溢出效应维持了区域人口迁移规模发展的相对稳定,与动态重力模型估计结果形成了鲜明对比。区域人口规模、人均GDP水平及其时空溢出效应共同驱动中国省际人口迁移系统的发展。耦合时空维度依赖关系的时空重力模型能更好地理解区域人口迁移过程的演化特征,为促进区域人口均衡发展提供科学的决策依据。     

区域地质图空间数据建库质量控制的MapGIS分析

空间数据库质量的优劣直接影响到GIS应用分析结果的准确性与可靠性.因此,质量控制是区域地质图数据库建设的内在要求,而由于所有的空间基础信息在产生时都存在误差,所以,空间数据库的质量控制必须严格贯彻在数据库建设流程的每一个环节.本文以1∶5万山东省区域地质图空间数据库的建设流程为例,通过对基于MAPGIS建设区域地质图空...     

Modeling of spatial distributions of farmland density and its temporal change using geographically weighted regression model

This study used spatial autoregression（SAR） model and geographically weighted regression（GWR） model to model the spatial patterns of farmland density and its temporal change in Gucheng County,Hubei Province,China in 1999 and 2009,and discussed the difference between global and local spatial autocorrelations in terms of spatial heterogeneity and non-stationarity. Results showed that strong spatial positive correlations existed in the spatial distributions of farmland density,its temporal change and the driving factors,and the coefficients of spatial autocorrelations decreased as the spatial lag distance increased. SAR models revealed the global spatial relations between dependent and independent variables,while the GWR model showed the spatially varying fitting degree and local weighting coefficients of driving factors and farmland indices（i.e.,farmland density and temporal change）. The GWR model has smooth process when constructing the farmland spatial model. The coefficients of GWR model can show the accurate influence degrees of different driving factors on the farmland at different geographical locations. The performance indices of GWR model showed that GWR model produced more accurate simulation results than other models at different times,and the improvement precision of GWR model was obvious. The global and local farmland models used in this study showed different characteristics in the spatial distributions of farmland indices at different scales,which may provide the theoretical basis for farmland protection from the influence of different driving factors.     

“5·12”汶川地震前后四川省主要地质灾害时空发育规律

区域地质灾害时空发育规律是内外地质营力共同作用的结果,大区域范围内外地质营力相对稳定,因此,地震的震源、震级、发生时间是影响大区域地质灾害时空发育规律的主要因素。为研究"5·12"汶川地震对四川省地质灾害时空发育的影响,以1998-2018年滑坡、崩塌、泥石流、地震、降雨等数据为基础,采用数理统计与空间分析方法对比分析了汶川地震前后四川省主要地质灾害时空特征,结果表明:①四川省主要地质灾害的活跃性呈周期变化,正常情况下呈现3 a左右的小周期,"5·12"地震后地质灾害逐年增强,4 a达到峰值,之后逐年减弱,8 a后其影响不明显;②主要地质灾害发生的相对强度地震后变化不大,但较震前在各类型分区所表现的地质灾害活力与强度不对应,地貌分区中地灾数量最多的为四川盆地,而地灾活力最强的为川西北高原;岩性分区上震后地灾易发性与震前相比较第四系高于坚硬岩区;构造分区上地质灾害具有明显的分区特征,地震前后扬子准地台发生的地灾强度均远远大于松潘-甘孜地槽褶皱系,但地灾活力明显弱于松潘-甘孜地槽褶皱系,基本构造单元也有类似的特点。