从地球空间信息学的角度对智慧地球的若干思考

从地球空间信息学的角度概括了智慧地球的概念内涵及其和数字地球的区别,建立了智慧地球的体系结构和解决方案,提出了智慧地球物理和逻辑框架,分析了智慧地球的技术构成,给出了智慧地球的建设建议,为智慧地球的理论体系和实现模式的建立提供参考。     

基于CNN海上钻井平台检测模型的构建及训练算法分析

卷积神经网络(CNN)是深度学习(DL)中最具代表性的一种网络结构。合成孔径雷达(SAR)图像具有位置结构关系,CNN模型可以利用图像的位置结构关系,能够更好地提取图像特征,因此更适合采用CNN模型检测海洋目标。本文首先基于CNN框架构建了海上钻井平台检测的DL模型Ocean TDAx,并对模型进行训练和测试。试验结果表明,Ocean TDA9模型精度最高。然后针对Ocean TDA9模型,采用Adam、RMSprop、Stochastic gradient descent (SGD)、Adagrad、Momentum等7种模型训练算法进行试验,比较不同算法的训练损失和精度与训练批次的相关性。最后基于渤海海域的极化SAR数据,对提出的Ocean TDA9模型、已有的CNN模型及VGG模型进行海上钻井平台检测对比。结果表明,构建的Ocean TDA9模型在钻井平台检测中整体性能优良。     

DMSP/OLS夜光数据的珠三角碳排放时空差异性分析

碳排放时空分布及其异质性是生态环境保护和气候变化监测研究的重要课题。本文针对珠三角城市群碳排放空间分布的精细分析,基于DMSP/OLS夜间灯光影像与土地利用数据,研究了2000年—2013年珠三角城市群碳排放时空差异性,揭示了不同地市不同用地类型的碳排放时空分布特征、碳排放增长趋势和强度趋势。结果表明：（1）2000年—2013年珠三角城市群碳排放总量一直处于增长阶段,但受2008年金融危机影响由高速增长转为缓慢增长阶段;（2）人均碳排放强度在2008年金融危机后增长速度减缓;（3）单位GDP碳排放强度在经历了2005年—2008年小幅增长阶段之后,整体呈现降低趋势;（4）地均碳排放强度方面,工矿用地的地均碳排放强度由2008年金融危机前的增长阶段过渡到危机后的降低阶段,而城镇用地的地均碳排放强度一直处于持续增长阶段。研究发现,珠三角城市群碳排放在2008年金融危机前后具有明显的时空差异性,城镇用地碳排放持续增长将成为碳减排的关键问题,本研究可为碳排放估算预测、节能减排及生态环境保护提供科学参考。     

涉毒人员日常活动对盗窃警情空间格局影响的时间差异

根据日常活动理论,犯罪时空格局与受害者、犯罪者日常活动规律均存在较强关系。但受限于数据获取难度,较缺乏有关犯罪者日常活动与实际警情时空格局的研究。已有文献表明涉毒人员与盗窃等财产犯罪存在较大相关性。基于此,本研究通过分析涉毒人员日常活动对盗窃警情时空格局的影响,验证犯罪者日常活动在塑造盗窃警情时空格局中的作用。本文以中国南部大城市ZG市XT派出所为例,以150 m×150 m的格网为分析单元,采用盗窃警情数据、涉毒人员日常活动数据、POI数据以及巡逻盘查数据,划分不同时间段分别建立泊松回归模型。研究发现：① 相对于传统静态的抓获或警情数据,动态的潜在犯罪者、受害者日常活动数据可更有效地提高盗窃模型的拟合优度;② 相对于全天汇总的总人数,动态近实时的涉毒人员活动与居民活动能更好地解释盗窃的空间分布;③ 静态的土地利用混合度在不同时段对盗窃具有不同的影响作用。以上结果验证了涉毒人员日常活动与盗窃警情的时空格局的关系,研究结论验证和丰富了日常活动理论,可为实际犯罪预测与警力布置提供一定的参考。     

基于标准时频变换的准勒夫波信号识别

利用意大利2个台站记录的2004-12-26苏门答腊M_W9.0大地震激发的面波分析准勒夫（Quasi-Love）波,同时尝试使用标准时频变换（NTFT）方法探测Quasi-Love波,结果发现,根据NTFT中频率随时间的变化可探测Quasi-Love波。另外,基于NTFT的时频谱提出估计信号相关性的相似度法,仿真实验表明,与经典的互相关法相比,相似度法具有很强的抗噪声能力,能够在极低的信噪比下估计信号的相关性。     

适用小样本情况的地震检测机器学习模型

针对已有的地震检测机器学习模型训练所需的有标注的地震数据难以获取、处理成本高等问题,提出一种适用于小样本情况的地震检测机器学习新模型CCLSN。该模型联合使用连续小波时频变换和重新设计的轻量化卷积神经网络,可大幅降低训练所需的有标注的地震数据量,提高模型的适用性。实验结果表明,CCLSN仅用包含数百个地震样本的小型数据集,就可实现稳定和高精度的识别功能,精度和召回率均在98%以上。CCLSN可为我国中东部等少震弱震地区实现地震自动检测提供新的技术方法。     

基于时空行为视角的犯罪地理创新研究框架

犯罪地理研究与时空行为领域的研究有着共同的理论基础,二者都强调时空间环境与人类行为的相互作用。犯罪行为是人类特殊行为的一种,相关实证前沿已开始重视不同犯罪相关主体（犯罪者、潜在受害者、警察等）时空行为规律的挖掘、日常活动的动态衡量及不同主体行为的交互等方面对犯罪发生的影响;时空行为研究中的活动空间、环境暴露、群体分异、活动交互等维度的成果可拓展至犯罪地理研究。近年来,两大领域的前沿成果不断涌现,但目前仍缺乏从时空行为视角对犯罪地理学研究进行系统梳理,并对两者的融合创新进行深入探讨。为此,本研究在梳理犯罪地理中时空行为的理论基础和评述犯罪者、潜在受害者、警察时空活动对犯罪时空格局的影响研究基础上,基于犯罪地理和时空行为领域的交叉维度构建犯罪时空行为创新研究的框架,尝试推进该交叉领域在理论、方法与应用等方面的发展。     

接触型与非接触型犯罪时空稳定性对比及其联合防控——以盗窃和电信网络诈骗为例

近年来,以盗窃为代表的接触型犯罪和以电信网络诈骗为代表的非接触型犯罪均呈多发态势,严重影响社会治安稳定。已有研究对不同类型犯罪分布模式的时空稳定性关注仍不够,且未能提出不同类型犯罪的空间联合防控策略。本文以ZG市HT区为例,以社区为分析单元,运用核密度估计、时空跃迁测度法等方法,对比分析2017年盗窃犯罪和电信网络诈骗犯罪的时空分布特征及其空间分布模式的月度稳定性,并从犯罪防控角度改进时空跃迁测度法,结合二阶聚类法识别两类犯罪联合防控空间类型。研究发现：① 两类犯罪时空稳定性差异大,盗窃犯罪的空间分布模式稳定,月度变化小;而电信网络诈骗犯罪空间稳定性整体波动起伏大,月度变化较大;② 识别出两类犯罪的四种联合防控空间类型,分别是“两类犯罪无需防控社区”“两类犯罪邻域防控社区”“盗窃犯罪热点防控、电信网络诈骗犯罪无需防控社区”“盗窃犯罪连片防控、电信网络诈骗综合防控社区”。该研究有助于了解接触型犯罪和非接触型犯罪时空特征的共性和差异性,给警务联合防控提供决策支持。     

日常活动地建成环境对老年人主观幸福感的影响

建成环境对老年人主观幸福感的影响是老龄化地理学的热点话题,仅从居住地视角探讨建成环境影响可能导致研究结果偏差。为更精确揭示老年人日常活动所处场所建成环境与主观幸福感的关系,利用问卷调查等数据,基于老年人日常活动的时空模式及活动地建成环境特征,采用逻辑回归模型对比不同日常活动地建成环境要素对广州市老年人主观幸福感的影响。研究发现：老年人的主观幸福感受到不同活动地建成环境的共同影响,其中,居住地与日常活动空间建成环境对老年人主观幸福感影响的模型伪R²最大,而维护性活动地与休闲性活动地能反映出仅考虑居住地视角下忽略的部分建成环境变量。由于老年人在不同活动地的停驻时长、频率和目的不同,日常活动地建成环境对老年人主观幸福感的影响机制也存在差异,主要通过影响不同活动地相应的活动机会和出行环境产生作用。结论从老年人群日常活动的角度补充了时空间行为研究,有助于为老年主动健康服务供给与老龄宜居城市建设提供科学支撑。     

基于犯罪空间分异和建成环境的公共场所侵财犯罪热点预测

机器学习是当前犯罪热点预测的主流方法,随机森林算法因需要的数据量较小、有较好的预测能力和预测精确度、且有较高的可理解度,更是被广泛应用,代表地理环境和建成环境的多源数据也被广泛用于模型改进的尝试实践中,但这些实践都只考虑研究区整体的预测精度变化情况,并未区分不同区域犯罪热点预测结果的差异及其原因。因此,本文以公共场所侵财犯罪为例,根据历史犯罪分布情况及过往犯罪热点分布规律,将研究区分为稳定高发热点网格、较高发热点网格、偶发热点网格及非热点网格这4类,并依据社会失序理论、日常活动理论和犯罪模式理论,选取城中村范围、路网密度及POI（餐饮、娱乐、商场3类设施）密度这3个具有代表性的协变量加入到随机森林预测模型中,探讨预测结果精度的变化情况。根据2017年26个双周的犯罪热点预测实验的预测结果,得到以下结论：加入协变量后,研究区整体、稳定高发热点网格及较高发热点网格的预测精度都有不同程度的提高,分区模型的精度显著高于整体模型的精度,说明考虑空间分异对提高模型精度起重要作用。