一种基于空间对象的缓冲区分析算法

在传统缓冲区分析基本思想的基础上,提出基于空间对象缓冲区分析定义,区别在于邻域半径:前者为常量,后者为变量。设计实现基于空间对象缓冲区分析算法,该算法以空间对象为计算粒度,分为计算缓冲区边界点、生成缓冲区多边形、筛选缓冲区多边形内空间对象3个步骤,并从算法执行机理的角度对其做定性与定量评估。结果表明,该算法解决了传统缓冲区分析难以处理图层内以空间实体为分析粒度的问题,时间和空间复杂度亦优于传统缓冲区分析算法。     

一种基于面积平衡约束的图斑化简算法

保持综合前后各地类土地面积平衡是土地利用数据综合的基本原则.地类图斑是面积统计的最小单元,用常规的线化简算法不但难以保证图斑的地理特性,而且会给面积统计带来不确定性.该文提出一种能够使图斑化简前后面积保持绝对平衡的化简算法,该算法给出了求取图斑群和岛图斑的地理特征点、几何特征点的相关方法,对被特征点分割的综合子弧段运用直线面积平衡和参数曲线面积平衡两种求取平衡线的方式进行化简,基本原理是综合前后弧段切割它们自身的包络矩形面积比相等,且综合后的弧段须落入综合前子弧段的误差缓冲区内.实验表明,该算法不但能保持图斑的形态特征,而且能保持图斑化简前后面积绝对相等.     

面向矢量数据叠加分析的拓扑一致性处理研究

在叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析等各种矢量数据分析过程中,首要面对的便是矢量数据拓扑一致性问题。拓扑一致性处理是对GIS矢量数据中由于采集、存储、压缩、转换导致的空间拓扑关系不一致问题进行的拓扑处理,其使得待处理数据在容限范围内具有拓扑一致性,从而便于后续相关分析功能的进行。该文在分析和总结已有拓扑一致性处理算法的基础上,提出了一种更为高效的拓扑一致性处理改进算法,包括弧段间拓扑处理、节点与弧段间拓扑处理、节点间邻近搜索等核心过程。对比实验表明,该算法在保证拓扑一致性处理效果的基础上具有较高的处理性能,是一种实用性较强的拓扑一致性处理算法。     

一种提高栅格成本距离分析准确性的改进算法

在栅格数据模型中进行成本距离分析,栅格单元间可移动方向受限于单元的邻域范围,导致到达目标单元的最短通行路径呈锯齿状,从而高估了到达目标单元的最小累计成本距离。该文引入光在介质中传播的思想,提出一种提高栅格成本距离分析准确性的改进算法:首先,基于单元的邻域关系将成本栅格转换为对应的加权网络模型;然后,采用Dijkstra算法计算源到其他所有单元的最短通行路径;计算过程中保留因单元成本改变而导致的路径偏折,对均质区域中通行路径上的不必要偏折进行及时校正,以减少被高估的行程成本。利用3种典型的成本栅格数据对算法进行验证,结果表明:与传统成本距离算法、细分移动方向方法、后处理校正方法相比,该文提出的改进算法能计算出更为合理和准确的结果。     

一种新的土地利用图斑边界一致化改正算法

针对边界一致化改正过程中存在的边界提取不准确以及未能自动维持图斑拓扑一致性的问题,该文提出了一种新的三角剖分算法,对共享边界不一致的图斑进行自动检测和改正。在最大最小角原则和非法边原则的基础上,采用基于四边形的方法进行三角剖分,自动提取并平滑图斑缓冲区域间的骨架线以代替共享边界,达到边界一致化的目的。应用该算法与Delaunay三角网算法分别对第三次全国国土调查中的土地利用数据进行边界改正,实验结果表明:该算法不仅能够有效解决Delaunay三角网中骨架线延伸方向无法确定的问题,而且生成的新边界能够近似拟合原边界的自然弯曲形态,保持图斑边界的拓扑一致性。     

整根内插等高线追踪算法优化研究

在传统等高线追踪算法基础上,从计算机地图制图角度出发,对基于整根内插的等高线追踪方法进行了改进;提出固定遍历方向值和左上角点统筹思想,优化格网单元遍历原则、等高线方向一致性处理;提出交点符号法,对等高线走向二义性问题进行了优化。使用C++语言在VC++6.0开发环境中实现了上述算法,实验结果与算法分析表明,该算法能有效简化等高线追踪算法的复杂度。     

基于UGIS的珠江三角洲城市群经济增长缓冲空间分析

应用城市地理信息系统(UGIS)中有关城市缓冲区分析理论,引入CIS技术方法.从宏观角度突破行政区划界线把珠江三角洲城市群作为一个整体,从促进经济增长的意义上对其内部的核轴地带(即发展轴和拓展画)做了实体线状和面状30km缓冲空间分析,达到了一定距离邻域空间可视化效果.结果显示:①以广州市为拓展面的缓冲空间涉及了东莞市、佛山市和中山市的主城区以及深圳市和珠海市的部分城区.②以广深铁路为发展轴的缓冲空间涉及到了整个东莞市、深圳市行政区范围,以广珠高速公路为发展轴的缓冲空间涉及到了佛山市区.整个中山市和澳门特别行政区,珠海市的部分行政区,波及到了江门市和东莞市小部分行政区.本文根据珠江三角洲城市群核轴地带一定距离缓冲空间内所能辐射和影响到的其他城市的地域范围.并从地缘经济学的角度说明珠江三角洲作为未来经济集聚地,只有通过实现空间上的优势组合及协调发展才能够实现区域经济空间分布的不均衡到区域经济空间分布相对均衡的转变,最后提出了技术应用、缓冲距离选择等方面存在的问题以及进一步研究的方向.     

不同主体特征的犯罪人空间出行行为分析

犯罪人的空间出行行为对描述和理解犯罪人的犯罪过程具有重要作用。目前已有的研究大多集中于犯罪人空间出行距离的一般性统计分析,缺少从犯罪人不同主体特征下的空间出行行为的精细化与个性化研究。论文以北京市盗窃电动自行车案件为例,对不同主体特征要素下的犯罪人空间出行距离分布差异性进行了实证研究,结果表明：具有不同性别、年龄、籍贯和犯罪经验属性的犯罪人空间出行距离分布存在明显差异,其中男性犯罪人的犯罪出行距离略高于女性犯罪人,但其空间缓冲距离却较女性犯罪人略小;中年犯罪人较青少年和老年犯罪人具有更大的犯罪出行距离和空间缓冲半径;外来犯罪人群体较本地犯罪人群体的犯罪出行距离和空间缓冲区更远;多次作案的犯罪人在出行距离和空间缓冲距离上要高于作案次数较少的犯罪人。随后,基于最小努力原则和理性抉择理论,从犯罪人主体的出行成本、邻里监护风险感知、犯罪收益等角度构建了犯罪人空间出行的决策模型,并对不同主体特征要素作用下的犯罪人空间出行行为的差异性进行了解释。研究结论可为犯罪预测及警务实践提供有效支撑。     

多源同名居民地面目标识别及其同名特征点匹配方法北大核心CSCD

同名目标匹配是空间数据融合、共享与集成的关键所在,针对多源居民地面目标空间数据融合问题,该文提出一种同名居民地面目标自动识别及其同名特征点自动匹配算法。该算法通过计算面目标质心重叠前后的匹配相似度实现同名居民地面目标多重匹配关系的自动识别;通过构建向量方向相似度、面积比相似度与距离邻近度等特征指标,并将其建模为最优化函数,进而采用基于编辑距离的串匹配算法,有效解决了不同匹配关系下同名居民地面目标特征点的匹配问题,进一步实现了居民地面目标的几何纠正。以实测的不同来源导航电子地图郑州市部分居民地面目标数据对算法进行验证,结果表明:该算法能稳健识别多源居民地面目标间各种匹配类型,且能自动匹配同名特征点,二者准确率均在95%以上,可为面目标位置的精确融合奠定重要基础。     

三维含拓扑地质剖面三角剖分可视化研究

三维剖面是地质对象表达和地质问题分析中最基本和最常用的数据。该文分析三维复杂地质折剖面可视化存在的问题,并提出展开剖分算法。该方法保证了各点之间的水平距离与剖面拓扑关系不变,能够对由"多边形-弧段-结点"矢量结构构成的三维折剖面进行有效剖分。在此基础上实现了三维剖面的可视化,尤其合理解决了纹理映射中的纹理变形与重复接缝等问题。     

A tile-based method for geodesic buffer generation in a virtual globe

Geometric buffers are important for spatial analysis in many applications of geographic information systems (GISs), such as environmental measurement and management, human health, urban planning, etc. Geometric buffer generation algorithms are well studied in the Euclidean space where the buffer distance is measured by Euclidean metrics; however, very few algorithms are available for generating geometric buffers on the terrain surface in a virtual globe where the buffer distance is measured by geodesic metrics. This paper proposes a tile-based method for geodesic buffer generation according to the characteristics of a virtual globe. It extends the vector tile model (VTM) to organize terrain and vector data, and the XYH algorithm is improved to build geodesic distance fields for terrain meshes. Based on the data organization and the improved XYH algorithm, a geodesic buffer is generated via three main steps: selecting and assembling tiles, updating geodesic distance fields and tracing the boundaries of buffer zones. This method is implemented with multi-scale terrain and vector data, and the experimental results show that it is valid and exact and can be applied in practical applications.     

Land use and landscape pattern change: a linkage to the construction of the Qinghai-Xizang Highway

Based on digital land use data from 1995 to 2000 and road data, the land use and landscape changes of Golmud, Qumaleb and Zhidoi are studied on a macro-scale. Land use and landscape changes in highway buffer zones and city expansion are special subjects. A new formula is used to define the exact degree of dynamic land use. To adequately define land use and landscape pattern changes, the buffer zones, illustrating the changes at different distances from the road, are recognized with ArcGIS 8.1 software. Prominent changes took place in land use and landscape patterns from 1995 to 2000, and the area of built-up land increased by 323.8%. The comprehensive degree of dynamic land use is 2.25, and the degree of dynamic land use of built-up land is the highest, followed by cultivated land. Woodland has the lowest value. The used degree index of land resources declined by 38.8 from 1995 to 2000. Landscape changed dramatically which influenced ecological processes immensely. Different from the corridor effect of other traffic routes, the corridor effect of this section of road is not obvious and its "point" radiation effect can be easily seen. The expanding range of Golmud City is confined to a 3 km buffer, while for Wudaoliang, it is 1 km. No land use change happened in the Nanshankou buffer.     

Land use and landscape pattern change: a linkage to the construction of the Qinghai-Xizang Highway

Based on digital land use data from 1995 to 2000 and road data, the land use and landscape changes of Golmud, Qumaleb and Zhidoi are studied on a macro-scale. Land use and landscape changes in highway buffer zones and city expansion are special subjects. A new formula is used to define the exact degree of dynamic land use. To adequately define land use and landscape pattern changes, the buffer zones, illustrating the changes at different distances from the road, are recognized with ArcGIS 8.1 software. Prominent changes took place in land use and landscape patterns from 1995 to 2000, and the area of built-up land increased by 323.8%. The comprehensive degree of dynamic land use is 2.25, and the degree of dynamic land use of built-up land is the highest, followed by cultivated land. Woodland has the lowest value. The used degree index of land resources declined by 38.8 from 1995 to 2000. Landscape changed dramatically which influenced ecological processes immensely. Different from the corridor effect of other traffic routes, the corridor effect of this section of road is not obvious and its “point” radiation effect can be easily seen. The expanding range of Golmud City is confined to a 3 km buffer, while for Wudaoliang, it is 1 km. No land use change happened in the Nanshankou buffer.     

Analysis of positional uncertainty of road networks in volunteered geographic information with a statistically defined buffer-zone method

Volunteered geographic information (VGI) is crowdsourced information that can enrich and enhance research and applications based on geo-referenced data. However, the quality of VGI is of great concern, and positional accuracy is a fundamental basis for the VGI quality assurance. A buffer-zone method can be used for its assessment, but the buffer radius in this technique is subjectively specified; as result, different selections of the buffer radius lead to different positional accuracies. To solve this problem, a statistically defined buffer zone for the positional accuracy assessment in VGI is proposed in this study. To facilitate practical applications, we have also developed an iterative method to obtain a theoretically defined buffer zone. In addition to the positional accuracy assessment, we have derived a measure of positional quality, which comprises the assessment of positional accuracy and the level of confidence in such assessment determined with respect to a statistically defined buffer zone. To illustrate and substantiate the theoretical arguments, both numerical simulations and real-life experiments are performed using OpenStreetMap. The experimental results confirm the high significance of the proposed statistical approach to the buffer zone-based assessment of the positional uncertainty in VGI.     

高原交通干线对土地利用和景观格局的影响——以兰州至格尔木段为例

运用景观生态学方法和Arc/Info软件，研究1995年至2000年兰州至格尔木铁路沿线的区域土地利用和景观格局变化，分析交通干线（公路和铁路）的影响程度与范围。主要结果如下：（1）东线土地利用和景观格局没有发生显著变化，西线土地利用和景观格局变化较大；（2）东线缓冲带土地利用程度综合指数没有显著变化，西线缓冲带土地利用程度综合指数明显升高。缓冲带综合土地利用动态度的变化反映了交通干线的轴向影响规律；兰州至西宁铁路对土地利用变化的显著影响范围是5km，青藏铁路对土地利用变化的显著影响范围是7km；（3）9个城市缓冲带的土地利用变化分析表明：城市扩展主要发生在1km缓冲带内。     

基于共享单车轨迹的精细路网更新方法

城市道路数据的完整性和实时性是保障位置服务和规划导航路径的关键支撑。该文提出一种基于共享单车轨迹数据的新增自行车骑行道路自动检测和更新方法:首先,结合缓冲区方法和轨迹—路网几何特征检测增量轨迹;其次,基于分段—聚类—聚合策略提取更新路段,利用多特征融合密度聚类算法与最小外包矩形骨架线法提取增量道路中心线;最后,基于拓扑规则完成道路更新。以广州市共享单车轨迹为例,将该方法与传统栅格细化法进行实验对比,结果表明:该方法能有效更新道路网络,且在2 m和5 m精细尺度范围内提取的新增道路覆盖精度提升14%左右;在7 m尺度下精度达90%以上,在10 m尺度下精度达96%以上。     

贵南铁路建设对荔波－环江喀斯特世界自然遗产地地貌价值的影响

基于“3S”技术，结合水文、地质地貌等野外考察，围绕喀斯特水动力效应、地貌响应及缓冲区的缓冲作用进行分析，探讨了贵南铁路对荔波－环江喀斯特世界自然遗产地地貌价值的影响。结果表明：1）贵南铁路线路穿过荔波－环江喀斯特的缓冲区，未穿过遗产地，对遗产地地貌价值无直接影响；2）线路以桥梁、隧道、路基的形式穿过缓冲区，以桥梁形式跨过遗产地上游地表河与地下河，河中不设桥墩，基本不影响遗产地上游水质水量；缓冲区的九万大山二号隧道可能使缓冲区隧区降深漏斗带内地下水位降低，但对遗产地的水文地质条件和喀斯特作用过程的影响极小；位于缓冲区的路基出露处均为非喀斯特地貌，不影响遗产地喀斯特地貌；3）遗产地大、小七孔与茂兰－环江2个片区分属不同的水文地质单元，无统一的地下水水力联系，贵南铁路对遗产地2个片区之间地下水水力联系及喀斯特作用过程无影响；4）线路将影响缓冲区的13个峰丛洼地共计面积5.32 km²，占缓冲区总面积的1.22%，基本不影响缓冲区的缓冲作用。     

1990 年以来广州市土地覆被景观的时空梯度分异

取1990 年、1995 年、2000 年和2005 年4 个时相覆盖广州市的TM 遥感影像为数据源, 经非监督分类及人工目视解译, 获得研究区各时相土地覆被类型图。以高速公路为轴线 应用缓冲区技术, 形成南北和东西两条样带, 同时以城市中心区域向外等距扩展而形成辐射状梯度圈。通过样带和梯度圈剪裁形成土地覆被类型图, 计算土地覆被类型图的景观指数, 分析广州市15 年间土地覆被动态过程, 揭示区域景观动态的方向和梯度分异特征。数量结构与样带研究结果表明: 广州市因经济发展而使土地覆被景观恶化的趋势已得到一定程度的遏制, 城市发展逐步进入理性控制阶段, 但是存在方向分异, 东西样带上的土地覆被景观的多样性持续下降, 斑块破碎化程度加剧; 辐射梯度圈研究结果显示, 向外围扩展的城市化过程使广州市呈现出多个次级中心的格局, 对城市土地覆被景观的干扰强度自中心城区向郊区递减, 方向分异不显著; 东南方向的辐射梯度圈内土地覆被景观的分维数和多样性指数变化特征表明, 自2000 年始, 经济发展已开始侵占南部海域。     

GIS支持下的澜沧江流域云南段土壤侵蚀空间分析

利用ArcView3.2和ARC/INF08.1软件,通过图层叠加、统计分析和缓冲区分析等,提取西南纵向岭谷区澜沧江流域云南段的不同类型和强度的土壤侵蚀与地形坡度、土地利用/土地覆盖现状、土壤类型和分布、大雨日数以及河流、道路两侧的缓冲区等的相应数据,计算出土壤侵蚀综合度。结果表明,研究区不同坡度等级中,15°²5°坡度上的土壤侵蚀最强,其次为8°¹5°坡地和4°⁸°坡地;>25°坡地上则较小;不同用地类型的土壤侵蚀程度不同,总体上,旱耕坡地的土壤侵蚀较草地严重,而草地又较林地严重;在各种土壤类型中,黄壤和石灰土的土壤侵蚀最为突出,其次为红壤、黄棕壤和南方水稻土等;河流两侧和道路两侧的土壤侵蚀都较整个流域要严重,而河流两侧又略重于道路两侧;当多年平均大雨日数小于20日时,土壤侵蚀程度基本上随大雨日数的增加而增加;当大雨日数大于20日时,土壤侵蚀程度反而较小,原因在于前期大雨冲刷侵蚀,带走了地表的疏松物质。研究结果可为有针对性地防治水土流失、减少河流泥沙和水库淤积提供依据。     

Esophageal cancer spatial and correlation analyses：Water pollution,mortality rates,and safe buffer distances in China

Esophageal cancer exhibits one of the highest incidence and mortality rates in China. Malignant tumors caused by esophageal cancer, and the relationship to environmental factors has been the focus of many public health studies. This study applied spatial analysis to ascertain the relationship between water pollution and esophageal cancer mortality rates nationwide. We employed two datasets, including a national investigation of esophageal cancer rates and distribution, and national water quality grades in China's primary rivers and lakes. Esophageal cancer data were grouped based on different water quality grades, which included a scaled buffer distance from rivers and lakes. Non-parametric correlation analyses were performed to examine the presence or absence of the following correlations: (i) esophageal cancer mortality and buffer distance from rivers and lakes; and (ii) esophageal cancer mortality and water quality grade values. The present study revealed a significant positive correlation between widespread water pollution and esophageal cancer mortality nationwide; and a significant negative correlation between esophageal cancer mortality, and buffer distance from rivers and lakes.