协同空间模拟与优化及其在快速城市化地区的应用

空间过程分析和模拟是当前的研究热点之一,而以往的空间优化多是以静态的城市空间进行的,没有考虑城市的动态变化情况。本文在此基础上将模拟和优化同时进行,提出了协同空间模拟与优化的概念。以公共设施空间选址、路径覆盖优化、自然保护区规划及城市能源消耗情景模拟为例,证实了协同空间模拟与优化在快速城市化地区应用的可行性与实用性。     

多目标土地用途分区空间优化方法

土地用途分区既是空间分类问题更是空间优化问题。针对传统分区方法规划目标单一、空间关系破碎、图数不同步方面的不足,基于空间优化配置的思想构建科学合理的土地用途分区模型,剖析了影响土地利用空间布局的主要因素,构建了土地用途分区空间优化的目标和约束体系,为将复杂地理计算运用到土地用途分区领域提供了基础和可行性。     

空间约束对概念的提出与实现

等价类对数据库查询计划的生成与优化有重要作用。为了减少查询计划的搜索空间,空间数据库管理系统（Ingres）,将空间拓扑关系视为等价关系,并将空间拓扑关系沉入查询树底端先执行。由于非等值空间关系谓词不具备等价类的传递性,常常导致一些空间查询不能正确执行。本文提出了空间约束对的概念,即将非等值空间谓词连接的2个空间列、或某表的空间列与其空间索引表中的KEY列（记录了MBR）视为空间约束对。空间约束对除不具备等价关系的自反性、对称性和传递性外,其启发式策略仍可沿用等价类的相关规则。此外,本文还探讨了空间约束对在Ingres中的实现,并开展了相关的实证研究。实验表明：将空间拓扑谓词两端的属性视为空间约束对后,原本不能正确执行的查询语句,在改后的Ingres中能正确地找到较优执行计划。     

分布式空间拓扑连接查询优化处理算法

针对传统分布式数据库查询应用于分布式空间数据库查询带来的传输和处理代价高的问题,本文结合已有分布式跨边界片段连接优化方法,深入研究了分布式空间拓扑连接查询处理,提出跨边界连接优化的空间查询优化算法,丰富了传统的分布式查询的关系代数等价变换规则。同时,针对不同片段连接类型的分布式空间查询全局优化策略,实现了分布式空间查询分解与数据本地化,从而优化分布式查询中的数据传输所付出的高昂代价。最后,提出了结点归并、连接归并树、执行结点、执行计划树等分布式查询优化方法,利用相应归并和优化算法将全局空间查询转化为各个场地局部空间数据库的具体执行计划,消除分布式查询中的冗余计算,优化查询计算策略,从而解决分布式空间查询中的处理代价高的问题。通过分布式空间查询实验表明,本文的算法能够较好地提高分布式空间查询的性能。     

面向城市更新的地理空间信息技术研究现状与展望

我国城镇化处于后期增速放缓及质量提升阶段,城市增长方式逐步从“增量发展”向“存量提质”过渡,进入城市更新的城镇化新模式。城市更新作为城市国土空间全域范围内持续完善功能、优化空间布局、提升环境品质、激发经济社会活力的空间治理活动,地理空间信息正在其中发挥重要的技术和思维支撑作用。本文在“生产空间”、“生活空间”、“生态空间”（简称“三生空间”）视角下,重新审视了城市更新的内涵,指出城市更新本质上是对“三生空间”的统筹优化。基于“城市认知”中的感知、评估和优化等全过程,构建了“三生空间”视角下的城市更新逻辑架构,并基于此架构梳理了地理空间信息技术在“三生空间”中要素感知、效益评估和空间优化方面的应用与研究现状。立足城市更新实际需求,基于现代地理空间信息技术,通过对城市的综合感知、综合评估和综合优化,提出构建涵盖“感知-评估-优化”城市认知全过程的全空间城市更新技术体系,以提高城市适应未来发展的自我调控能力,实现国土空间治理体系和治理能力现代化。     

城市派出所空间位置优化及警力分配

提高公安派出所的治安防控能力是解决我国城市治安问题的有效途径之一。本文从公安派出所空间位置优化和警力分配两个角度出发,针对当前公安派出所空间位置布局较为随意及警力资源紧缺的现状,以及多目标优化的需求,结合新兴空间大数据和犯罪数据,进行派出所多目标空间优化研究,包括派出所空间布局的数学期望、量化指标以及多目标空间优化模型,并在相关理论模型的基础上利用犯罪热点和房屋建筑分布的空间异质性开展派出所警力（治安和户籍分类）的空间分配研究。以兰州市中心城区为分析区域开展公安派出所空间位置优化和警力分配实验,结果表明：① 在不增加派出所数量、最大维持原有空间布局的前提下,本文提出的方法能有效降低派出所服务区重叠度（17.2%）和平均响应时间（6.67 s）,提高面积覆盖度（12.01%）和需求点覆盖度（7.25%）,并有效提高研究区内各区域应急响应时间的公平性（基尼系数由0.382降低到0.268）;② 数据分析发现,城市犯罪热点以及房屋建筑空间分布均存在空间分异现象。理解并量化分析空间分异特征,有助于优化派出所治安和户籍警力的配置。     

厘清国土“家底” 优化国土空间——山西国土空间现状分析及进一步优化的思考

十八大报告提出了"优化国土空间开发格局"的战略部署,这无疑也是建设富强美丽三晋的题中之义。优化山西国土空间开发格局,必须首先厘清国土空间的"家底":空间开发格局现状如何?与全国横向比较位次如何?与往年纵向比较变化如何?各区域空间分布如何?人均占有空间如何?开发格局如何进一步优化?本文将从国土总体空间、农用地空间、建设用地空间及生态空间等角度分别对此进行分析。一、国土空间总体情况分析从整体空间情况看,我省在全国及中部地区基本居于下游。资料显示,我省国土空间为1567万公顷,在31个省市中排第20位,约占全国的1.63%;在中部六省中排第5位,低于湖南、湖北、江西及河南,仅     

基于国土空间开发适宜性评价的工业园区选址优化比较分析 ——以南宁现代工业园为例

在国土空间开发三条红线的控制下,如何对已有的工业园区的建设规划,特别是选址进行调整优化,以适应国土空间开发的需要,是目前摆在园区建设部门面前的一项紧迫任务。本研究通过对评价区域进行生态保护重要性评价、优质农用地评价和建设开发适宜性评价,在评价的基础上,综合考虑耕地保护等原则,对工业园区现有选址进行了调整优化,优化后的选址方案更加符合生态保护、耕地保护和节约用地的要求。     

基于InVEST与CARS的生态空间分区与未来预测研究

生态空间现状数量配比与模拟是新时期地理信息服务于国土空间优化的重要应用.以常州市武进区为研究区,利用InVEST模型与多类随机种子CA模型(CARS),对2015年研究区生态空间进行分区并模拟了2025年的生态空间分布演变情况.结果表明:2015年生态评价极重要区主要分布于滆湖(西太湖)湿地公园及其周边地区、雪堰镇竺山周边生态开敞空间和横林镇、武进高新区的一些留白用地区域;2025年的预测生态用地分布多围绕已有生态斑块呈现边缘式增长;综合现状评价与未来模拟结果得出,生态冲突区面积约为5992hm2,占区域总面积的5.62％.研究结果可为快速城镇化地区缓解生态保护与城市发展矛盾提供参考,为区域生态环境优化布局决策提供科学依据.     

对主体功能区战略下的差别化土地政策的探讨——以广西为例

正加快实施主体功能区战略,是贯彻落实党的十八大精神的具体体现,也是规范空间开发秩序、优化空间开发结构、促进区域协调发展的重要途径。《广西壮族自治区主体功能区规划》(于2012年11月经自治区人民政府颁布实施)将全区国土空间划分为重点开发区、重点生态功能区、农产品主产区和禁止开发区四类地区。土地是一切空间开发活动的承载体,国土空间格局的形成和优化,最终要通过土地利用方式来实现。因此,按照不同主体功能区的功能定位和发展方     

优化增量促转型 盘活存量拓空间

近年来,杭州市萧山区高度重视节约集约用地工作,尤其是今年以来,萧山区进一步完善节约集约用地政策体系,全面实施“亩产倍增”计划。大力推进土地要素市场化配套综合改革。     

内蒙古自治区人居环境综合适宜性评价及空间优化

科学评价区域人居环境适宜性,是开展国土空间开发适宜性评价的前提,对提高区域资源环境承载能力,促进人与自然和谐发展至关重要。本文以内蒙古自治区为案例,基于栅格尺度从自然与人文2个方面对人居环境适宜性进行评价;将适宜性因子作为城乡建设用地扩展的限制条件,采用MCR模型对城乡建设用地进行模拟,提出区域人居环境空间优化方案,主要结论有：水文与气候条件对内蒙古自治区人居环境的整体限制作用较强;内蒙古自治区人居环境临界适宜与不适宜区占比最高,达到52.8%;高度适宜区占比最低为9%,主要分布在前套平原及西辽河平原,全区人居环境适宜性水平整体偏低。内蒙古自治区城乡建设用地人居环境比较适宜与高度适宜区占绝对优势,适宜比例超过73%,从适宜性空间分布来看,南部整体优于北部,东部整体优于西部,地带性特征明显。内蒙古自治区城乡人居环境不适宜与临界适宜主要表现为自然条件不适宜及对自然保护区的不合理占用。内蒙古自治区城乡建设用地模拟结果显示远期呼包地区一体化连片趋势明显,内蒙古自治区可逐步形成以呼包鄂都市区、赤通都市区为主体,以文化特色鲜明、公共设施完善的中心城镇及中心乡村为依托,以人居环境不适宜区为间隔,城乡融合的人居环境空间格局。     

基于坡位-地块单元的流域最佳管理措施空间优化配置方法

最佳管理措施（BMP）是治理流域土壤侵蚀、非点源污染等环境问题的有效途径,基于流域过程模拟的情景优化方法可得到综合效益近似最优的BMP空间配置方案集。目前用于配置BMP的空间单元（如子流域、水文响应单元、地块、坡位）均不能有效地综合体现BMP与地形部位间的空间关系以及同一地形部位内不同土地利用斑块上的BMP差异。本文提出将坡位单元与地块单元叠加生成的坡位-地块单元作为BMP空间配置单元,结合分布式流域建模框架SEIMS和多目标优化算法NSGA-II建立一套流域BMP空间优化配置方法。以江苏省溧阳市中田舍流域的非点源污染治理为例,选取减量施肥、退耕还林、封山育林和生态林草4种典型BMP,以最大化总氮削减率、最小化经济成本为优化目标,分别采用坡位单元、地块单元、坡位-地块单元进行情景优化。结果表明：相比坡位单元和地块单元,采用坡位-地块单元可获得最多具有近似最优综合效益的BMP情景,定量评价解集分布性和收敛性的Hypervolume指数分别提升了7%和4%,且BMP在空间上分布更加精细、配置更加灵活。本文方法可有效、合理地优化流域最佳管理措施的空间配置,为流域治理提供决策支持。     

空间认知模式研究

从对不同空间模型的对比与分析入手,结合空间认知行为、神经系统科学和认知心理学的有关研究成果,对空间认知模式进行了研究。研究表明,“空间”的一般表现形式分为感知空间、认知空间和符号空间3种,不同的空间表现形式具有不同的空间认知方式;根据空间认知方式的差异,空间认知模式包括空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知3个层次,而空间特征、空间对象则是空间认知模式构成的2个基本单位。     

耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型的城市不透水面空间格局优化

近年来,中国城市暴雨内涝频繁发生,已经发展成为一类严重的“城市病”。城市不透水面密度及其空间格局是形成暴雨内涝的一个重要影响因素。本文提出一种耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型优化不透水面空间格局的方法,从而实现通过增加地面雨水渗透量达到减缓城市内涝发生的目的。首先应用Williams公式计算基于坡度修正的CN值,在此基础上计算地表径流量;然后设定径流系数最小化目标,耦合水文模型和蚁群算法对径流小区尺度的不透水面空间格局进行优化配置;最后应用景观格局指数对不透水面空间格局进行分析。研究结果表明：面对1年、5年、10年、20年、50年以及100年一遇重现期的1 h持续降雨事件,研究区优化后的不透水面空间格局可以分别减少径流系数21.19%、19.58%、19.38%、18.93%、18.41%和17.25%,在一定程度上缓解城市暴雨内涝的发生。在此基础上,提出面向暴雨内涝防治的城市更新优化措施建议：① 通过增加草地、花园、树木等植被绿化减少高不透水面类型的面积,并划分成更多中高不透水面类型的斑块;② 集聚低、中低等不透水面类型,从而加大连通性,形成更多的中高不透水面类型;③ 增加每个径流小区内斑块数量,增大斑块密度,减少其蔓延度和聚集度。     

专家细读“十一五”四类功能区政策大不同

“十一五”规划纲要草案，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。     

空间数据挖掘技术与发展趋势

试从空间数据挖掘方法的角度,探讨了空间关联规则的挖掘方法以及它与传统的关联规则挖掘方法之间的区别,介绍了空间聚类挖掘方法的分类和几种典型算法,概述了空间数据挖掘的发展趋势。     

Optimal spatial allocation of initial attack resources for firefighting in the republic of Korea using a scenario optimization model

【Title】

This study explores the optimal spatial allocation of initial attack resources for firefighting in the Republic of Korea. To improve the effectiveness of Korean initial attack resources with a range of policy goals, we create a scenario optimization model that minimizes the expected number of fires not receiving a predefined response. In this study, the predefined response indicates the number of firefighting resources that must arrive at a fire before the fire escapes and becomes a large fire. We use spatially explicit GIS-based information on the ecology, fire behavior, and economic characterizations important in Korea. The data include historical fire events in the Republic of Korea from 1991 to 2007, suppression costs, and spatial information on forest fire extent. Interviews with forest managers inform the range of we address in the decision model. Based on the geographic data, we conduct a sensitivity analysis by varying the parameters systematically. Information on the relative importance of the components of the settings helps us to identify “rules of thumb” for initial attack resource allocations in particular ecological and policy settings.     

M2T多源知识图谱融合的空间场景描述文本自动生成框架

面向自然语言的地理空间场景描述一直是地理信息科学的重要研究方向，传统方法更注重空间关系的遍历性描述，难以融合人类空间认知，与人类自然语言有较大的差距。地理空间场景自然语言描述的本质是地理空间二维向量转换词空间一维向量的过程。本文提出M2T空间场景自然语言表达框架，通过空间场景理解、语言合成和注意力感知3个知识图谱，在多源知识图谱的融合机制下，生成自然语言空间场景描述文本。其中空间场景描述知识图谱解决遍历空间关系剪枝难题，同时通过建立空间关系图谱建立空间场景之间关联，支持空间场景连续表达；自然语言风格知识图谱建立空间表达与语言风格的关联，实现了贴切于空间自然语言表达的多样化语言风格；空间关注度知识图谱根据空间场景主体和客体交互状态，建立注意力矩阵捕捉自然语言空间表达的细微之处。以北京故宫为例设计的原型系统，实验表明系统生成结果与人类游记接近，且内容覆盖更完整，风格更多样，验证了M2T框架的有效性，并展现了空间场景自然语言描述应用的潜在价值。     

空间数据库引擎及其解决方案分析

解决用户应用系统与空间数据库间的数据传输成为空间数据库能否得以充分利用的关键问题。在众多解决方案中,空间数据库引擎备受关注。本文对几种常见的空间数据引擎ArcSDE、OracleSpatial、SpatialWare、DB2SpatialExtender和ImformixSpatialDataBlade以及SuperMapSDX ,从存储模型、进程管理、空间查询与索引、数据缓存技术以及二次开发等方面进行了分析。