一种针对海洋GIS应用的建模方法研究

为提高海洋GIS分析效率,使系统分析模型更简洁、更具领域特性,在分析相关针对GIS建模研究的基础上,利用UML的扩展机制,定义针对海洋GIS的面向对象建模语言UML-M。描述UML-M的元模型,研究基于UML-M的空间对象和空间关系的模型表现方法,包括简单空间对象、覆盖对象、复杂空间对象、时空对象等。实例分析表明,UML-M可以很好地应用在海洋GIS中。     

GIS空间动态模型组件的设计与实现

组件重用技术为GIS与空间模型的集成提供了新的解决方案。该文设计的空间动态模型的GIS组件 -Dy namicGC ,它在传统GIS数据模型的基础上 ,增加了表达空间动态系统的过程和关系 (流 )的数据模型和对象接口 ,为GIS环境下创建复杂动态过程模型提供了新的工具和解决方案。该组件基于微软组件对象模型 (COM/DCOM)实现 ,充分考虑了互操作性、模型建模语言以及模型系统的可获取性需求 ,由一系列支持动态数据计算的OLE自动化对象集组成 ,可支持VB、Dephi、VisualC 等通用开发环境 ,也支持VBA、VBSCRIPT、JAVASCRIPT等脚本语言环境。使用VBA创建了经典的“生命游戏”的元胞自动机模型的实现 ,作为该组件创建动态过程模型的应用实例。     

GIS空间动态模型组件的设计与实现

组件重用技术为GIS与空间模型的集成提供了新的解决方案，该文设计的空间动态模型的GIS组件-Dy-namicGC，它在传统GIS数据模型的基础上，增加了表达空间动态系统的过程和关系（流）的数据模型和对象接口，为GIS环境下创建复杂动态过程模型提供了新的工具和解决方案，该组件基于微软组件对象模型（COM/DCOM）实现，充分考虑了互操作性，模型建模语言以及模型系统的可获取性需求，由一系列支持动态数据计算的OLE自动化对象集组成，可支持VB，Dephi,VisualC 等通用开发环境，也支持VBA，VBSCRIPT，JAVASCRIPT等脚本语言环境，使用VBA创建了经典的“生命游戏”的元胞自动机模型的实现，作为该组件创建动态过程模型的应用实例。     

CLUE-S模型的改进与土地利用变化动态模拟——以张家界市永定区为例

区域土地利用变化模拟是LUCC研究的核心内容之一。以地处湘西北岩溶山区的张家界市永定区为研究对象,针对目前国际上广泛使用的CLUE-S土地利用变化模型,通过在传统Logistic回归模型中引入空间自相关变量,对CLUE-S模型的空间分析模块进行了改进。实验与分析结果表明,改进的空间分析模块拟合优度、拟合精度都有较大的提高。耕地、林地及居民点工矿用地的拟合优度(ROC值)分别从0.784、0.821和0.741提高到0.827、0.875和0.838。在此基础之上,采用改进的CLUE-S模型,模拟和预测了研究地区2005~2020年的土地利用时空变化。研究结果说明对CLUE-S模型空间分析模块的改进在一定意义上是合理的,同时也可以为永定区及其相似地区的土地利用规划决策提供更为科学的依据。     

基于多目标决策和CA 模型的土地利用变化 预测模型及其应用

结合宏观用地总体需求与微观土地利用适宜性, 集成灰色预测模型、多目标决策模型、 元胞自动机模型、地理信息系统技术方法, 建立了GCMG 土地利用变化预测模型。GCMG 模型包括非空间和空间2 个模块, 非空间模块侧重依据宏观社会经济发展趋势预测研究区未 来的总体用地需求变化, 而空间模块集成多目标决策模型、元胞自动机、地理信息系统等技 术方法实现了基于土地适宜性的土地利用空间配置。运用该模型对龙海市2000-2010 年土地 利用变化进行了情景模拟, 结果表明园地和建设用地是该区域内变化最为显著的用地类型, 基本农田保护政策严格实施与否将对龙海市未来土地利用变化产生深远的影响。GCMG 模型 在龙海市的应用实例表明, 该模型将土地利用系统作为一个整体, 兼顾到区域宏观水平上的 土地利用需求与局部尺度上的土地利用适宜性, 能够较好地同时模拟不同土地利用类型以及 不同人类决策情景下的土地利用转换概率, 因而可为理解土地利用多尺度复杂系统提供一定 的帮助。     

基于空间模型和CA的城市用地扩展模拟研究——以大庆市为例

基于ArcGIS空间分析建模工具,将城市发展适宜性模块、邻域影响模块、约束影响模块、随机影响模块进行集成,实现CA模型的构建,并以大庆市为例对城市建设用地未来发展进行模拟。研究认为:(1) 将GIS空间分析和CA模型集成,模型结构清晰,避免二次程序开发;(2) 根据大庆市特点,考虑资源开发因素对城市发展的影响和人口增长对随机因素的影响;(3) 大庆市2015、2020年城市面积将继续扩展,城市重心将明显向北移动,并具有向东移动的趋势。     

基于凸凹理论的三维地质体空间关系模型研究

目前的三维地质体空间关系模型表达能力较弱,限制了其在空间分析、查询等方面的应用。三维模型的应用与发展迫切需要一种新的底层分解与理论建模解决此类问题。该文基于凸凹理论重新对地质体进行结构定义与空间关系建模,提出了内凸体、外凸体、内缘体、外缘体等构造,并在此基础上建立了三维地质体R7×7空间关系模型,将地质体间空间关系表达能力理论上扩充至249种,实际能够表达40余种空间关系;给出了包容、镶嵌、部分镶嵌等关系的定义并对其进行了模型表达;针对不同应用,给出了R7×7模型的变换模型R(5×5 3×3)等。为能够表达地质体交集的边界长度、交面面积、地质体体积、外缘体体积、镶嵌体积等地质空间重要关系,基于凸凹理论建立了地质体度量关系模型,是矿区地质体拓扑关系查询、空间分析推理等应用的基础模型。给出了模型与地质体模糊理论的相契性分析,二者模型能够相辅相成,相互借鉴使用。     

拓扑关系和方向关系的定性组合描述

空间关系理论研究是当前GIS界重点研究的前沿课题之一,但就目前研究成果看,空间关系理论中的拓扑关系和方向关系的理论研究多采用独立的描述模型,影响了空间推理和空间表达的精度。该文在分析拓扑关系和方向关系描述模型的基础上,提出将拓扑关系和方向关系定性表示相结合的TD模型,并用实例说明该模型能较全面地描述空间对象的空间关系。     

CLUE-S模型原理与结构及其应用进展

空间模型是土地利用/土地覆被变化研究的重要内容和方法,CLUE-S模型是这类模型中应用较多的一种.该文分析了CLUE-S模型的运行原理和结构组成,指出:CLUE-S模型运用系统论的方法处理不同土地利用类型间的竞争关系,在综合考虑诸多限制因素和转换规则的前提下,通过反复迭代运算,把土地利用变化类型逐步分配到一定的空间单元中,将模拟结果精确直观地反映到空间位置,是一个较好的土地利用变化空间模拟模型.在此基础上,系统阐述了模型5个组成模块的机理结构和6个参数文件的特征,并对参数内涵和设置规则进行了介绍.最后概述了CLUE-S模型在国内外的应用进展,分析了CLUE-S模型的应用前景和领域及模型的不足之处.     

厦门市热岛强度与相关地表因素的空间关系研究

以厦门市为例,基于遥感影像与建筑普查数据,分析了各局部气候区中相关地表因素与热岛强度之间的空间响应规律,以及厦门市各局部气候区中热岛强度与相关地表因素的空间关系。结果表明：研究区热岛强度有显著的空间自相关性,高值区集中于东南部的建设用地及耕地和裸地,低值区聚集于湖泊、河流等水体、湿地以及北部、西北部的林地;普通回归模型不能有效解释空间中相关地表因素与热岛强度之间的关系;空间误差模型的拟合效果优于空间滞后模型,可以更准确分析地表因素与热岛强度之间的空间关系;各局部气候区中可以作为回归模型自变量的地表因素有所不同。作为回归模型的自变量时,植被指数、水体指数、天空视域因子与热岛强度呈负相关关系,建筑密度、不透水面比例与热岛强度呈正相关关系,而建筑体积密度、建筑平均高度、建筑高度差与热岛强度的相关性在各气候区中并不一致。根据研究结论建议保护“补偿区”、分隔“作用区”,综合考虑规划实施策略的可行性,以有效缓解热岛效应。     

基于对象关系数据库的时空数据模型研究

一体化时空数据建模是新一代GIS理论与技术研究的重要基础。基于对象关系数据库探讨时空数据库的数据建模方法,提出综合考虑矢量和栅格数据一体化的时空数据模型。首先基于基本类型派生定义矢量和栅格抽象数据类型,在此基础上定义时空数据类型为一系列空间类型的时间片序列。该抽象数据类型的定义包括其数据对象和相关操作,将其嵌入对象关系数据库中,扩展其时空数据的存储和查询能力。利用该数据模型,可以统一考虑矢量和栅格数据,建立基于对象关系的时空数据库,并支持矢量—栅格一体化时空数据访问和操作,进而对新一代GIS技术的研究与实现起到重要支撑作用。     

基于WebMGIS的矿山安全实时监测集成系统及其应用

矿山安全实时监测对矿山安全与防灾减灾具有重要的意义。该文在分析当前国内矿山GIS(MGIS)、矿山安全监测系统(MSMS)研究与应用现状的基础上,指出MGIS与MSMS在企业网上进行集成的必要,提出了统一的时空框架下系统集成后的功能和总体结构,论述系统集成中的开发方法选择、时空数据组织、空间数据接口、数据库访问方法及页面更新等问题,最后对该系统在开滦林南仓的成功应用作了简要介绍。     

基于潜在活动空间的个体时空可达性特征与影响因素研究——以上海市郊区为例

可达性是人文地理学和相关学科研究的核心议题之一。在“以人为本”理念的影响下,以时间地理学理论为基础、基于人的研究范式的时空可达性测度方法受到学者关注,成为生活质量、社会公平等议题的重要切入点。论文通过刻画整日潜在活动空间对个体的时空可达性进行测度,并以上海市郊区为案例地区,基于2017年居民活动日志一手调查数据开展实证研究。首先利用路网分析、二次开发等方法,对个体工作日和休息日的潜在活动空间进行测度;其次以弹性时间、整日潜在活动空间面积和可达设施密度为测度指标,利用GIS三维可视化、方差分析等方法分析时空可达性的特征及其在空间和时间维度的分异;最后,利用多元回归分析方法,探讨区位因素、时间因素和社会经济属性对居民时空可达性的影响。研究结果表明,上海市郊区居民的时空可达性在空间和时间维度上均存在着明显的分异,其中远郊居民面临着更强的时空制约和更大的空间困境;区位因素和时间因素是影响居民时空可达性的重要因素。该研究是时空可达性的测度方法在郊区中的实证检验,揭示了时空可达性的动态特征和个体间差异,为设施的时空优化配置和郊区新城建设中居民生活质量的提高提供了实证依据。     

基于版本—增量的矿区地面沉降时空信息集成表达

通过地表移动盆地的动态发展规律分析矿区地面沉降的时空特征,改进基于版本—增量的时空数据模型,建立了沉降要素表、几何表和属性表,实现矿区地面沉降时空信息的集成表达,并分析该方式的主要优势。其中,特征属性在内容上包括矿区地面沉降的发育特征及其影响因素的变化信息,以辅助沉降时空分析、表达时空语义;鉴于不同属性变化的时间粒度及与几何变化的同步性存在差异,将属性字段分别放置在属性表和几何表中,以满足用户的查询需求,减小数据冗余。最后,通过试验集成管理山东省济北煤矿西北部地面沉降的时空数据,分析研究区地面沉降的动态发展规律,发现了该区沉降与采矿活动的相关性,验证了本文沉降时空数据组织方式的可行性。     

基于GIS空气质量模拟结果的表达方法研究

分析基于Surfer空气质量模拟结果等值线表达方法的优缺点,探讨基于GIS空气质量模拟结果可视化的技术与方法;借助ArcGIS Engine 9.3,集成Calpuff模型,对气象场、污染浓度时空分布特征与动态演变趋势等进行可视化试验。结果表明,基于GIS的空气质量模拟结果可视化能较好地表达研究区域的大气环境状况,对深入研究污染浓度的时空演变规律、污染影响范围与程度有很强的实际应用价值。     

区域土地利用变化信息图谱模型研究

信息图谱为区域土地利用变化提供了一种谱系化、定量化与定位化相结合的研究方法,借助信息图谱模型探讨区域土地利用变化及其时空过程的多维性与复杂性,为土地利用变化的驱动力诊断、机理模型与预测模型的构建提供科学依据。选取吉林省长岭县为研究区,在遥感与GIS技术支持下,以土地利用时空演变模式、空间扩展过程、景观特征等为框架,建立土地利用变化信息图谱模型,对图谱方法在土地利用变化研究中的应用进行实证分析。     

空间分析技术与地理信息系统的结合*

空间分析和地理信息系统是两种有效的空间信息分析和处理技术,二者的结合一方面可以大大拓展GIS的空间分析功能,另一方面也可使得迅速发展的空间分析得到GIS的有力支持,文中对此进行了探讨,并分析了二者结合的途径。     

东北三省区域经济差异的多尺度与多机制研究

基于多尺度与多机制分析框架,采用差异测度及尺度分解指数、ESDA及回归分析等方法,从省级、地级、县级3个尺度分析了2003-2016年东北三省经济差异的时空特征及驱动机制。研究表明：① 各尺度区域经济绝对和相对差异均较为明显,呈县级>地级>省级的尺度格局;经济差异总体呈下降趋势,各尺度差异及对总差异贡献率呈市间差异>市内差异>省间差异。② 各尺度区域经济发展呈显著空间集聚特征,关联类型以正相关为主且低-低（LL）型占主导地位,越小的尺度空间依赖性和异质性越明显。③ 区域经济发展空间上呈现“两核两带”的格局,即以辽中南和哈长城市群为核心,以哈大轴和东部沿边轴为发展轴带。④ 地理区位与要素禀赋、战略政策与财政扶持、行政分割与等级体制、开放带动与空间优化等诸多要素综合作用于区域经济差异时空格局的演化。     

The landscape factor in the formation of pollen records in lake sediments

Comprehensive paleobotanical and geochemical methods have been used to study the relationship between the spatial scale of landscape development and values of pollen influx to take the bog sediments. The spatial-temporal history of the four lakes and a bog was established in NE Estonia and pollen analyses of thier sediment were made. It was found that the influx of total arboreal pollen directly corresponds with the sizes of the sites studied, and varies with thier expansion or reduction.     

人文地理学科学化的总体目标与实现路径

当代人文地理学的发展呈现出多元化的发展态势,但无论如何,科学化应是人文地理学的基调,是中国人文地理学未来发展的基本选择和必由之路.无论是学科属性还是我国经济社会建设需求,人文地理学科学化不仅不是一个被动的目标而应该成为我们的主动追求.其基本目标有2 个:一是构建一个相对完整的区域空间结构理论体系,需要进一步发现新的区域空间结构模式、构建中心地等级体系演化模型,以及从类型学和发生学2 个角度梳理不同空间结构模式之间的内在逻辑关系等;二是构建一套相对成型的空间分析方法.将区域分为均质区域和功能区域,并进一步分解为点状、线状和面状3 大要素,寻找处理这3 大要素各自及相互之间内在空间耦合的表达技术,成为本文展开人文地理学空间分析理论框架的基本思路.其中,可达性分析技术的拓展、计量经济模型与空间分析技术的融合、综合性时空谱系空间分析方法体系的构建、依赖于空间概念拓展的新的空间分析技术的出现等,则是未来人文地理学空间分析的重要领域.为实现上述目标,需要树立科学的思维方式、融合资源环境基础、基于发生学视角的历史过程的长时段分析,以及充分利用现代分析技术等.