基于GIS的海洋环境质量评价及其可视化研究

利用GIS基础平台软件的空间数据拓扑操作优势,结合海洋环境质量评价数学模型,实现了海洋环境质量评价过程及结果表达的可视化。提高对海洋环境质量评价结果的科学性、现势性和直观化,为领导的决策提供有力的支持。     

河北省重点城市干湿季PM_(2.5)输送路径和来源分析

为深入研究河北省石家庄、邯郸、唐山以及邢台4座“退后十”重点城市干湿季PM_(2.5)的重污染传输潜在源区,结合GDAS数据,基于HYSPLIT后向轨迹,通过聚类分析、潜在污染源以及浓度权重的计算,对4座重点城市进行大气污染来源的分析。结果表明:1)PM_(2.5)质量浓度呈现为干季浓度较高、湿季浓度较低,同时地域差异较大;2)干季气团4个城市主要受山西省、陕西省、河南省和山东省重工业城市春冬季大量的燃煤、机动车尾气及二次反应携带高浓度气团的影响,该类气团轨迹传输路径较短,传输速度快,影响显著;3)湿季气团大多来源于沿海地区和北部内陆地区,由蒙古国传输至内蒙古地区,以自然源排放为主,受北部冷空气持续影响,使得大气污染物浓度稀释;4)PM_(2.5)较强潜在源区都集中在内蒙古西南部、陕西省东北部、山西省中南部、河南省北部,其中强潜在源区相似,主要集中在延安市、吕梁市、临汾市。     

空间信息服务管理机制研究

针对UDDI、CSW、Clearinghouse等空间信息服务注册与查找方式存在的不足,提出了空间信息服务管理机制,集成实现空间信息服务的搜索、描述、分类、组织、存储、发布、发现为一体的空间信息服务管理架构。基于此,实现了空间信息服务描述与注册、服务发现与调用等服务活动过程,为空间信息服务共享与增值应用奠定基础。     

基于复合指数模型的DMSP/OLS夜间灯光影像饱和校正方法

由于OLS传感器航行过程中增益记录和交叉定标的缺失,使得DMSP夜光影像在城市中心出现过度饱和等问题,因此探讨灯光数据去饱和方法在人类活动强度评估和城市时空演化分析等方面具有重要意义。为了解决这一难题,有学者提出使用NDVI修正饱和灯光数据的VANUI指数,为研究灯光数据去饱和提供了简单便捷的思路,然而该指数在部分城市中较难有明显的校正效果。本文在VANUI指数思想的基础上,顾及到人口密度随着郊区到城市中心距离的增加呈现指数型增长,提出了基于复合指数模型校正夜间灯光指数CEANI,为人类活动强度评价等研究提供更准确的结果。研究表明:① 与VANUI相比,CEANI在刻画城市内部饱和区域特征时具有更好的细节,较好地凸显城市内部空间异质性;② 在25组随机样本的相关对比中,CEANI（R²mean=0.79）与辐射定标产品比VANUI（R²mean=0.68）具有更高的相关性;③ 三大城市群中CEANI与常住人口的R²分别为0.767、0.676和0.841,比VANUI（R²分别为0.640、0.553和0.775）分别提高了0.127、0.123、0.066,相较于VANUI,CEANI与常住人口具有更强的相关性,对于人口指标的估算能力更强。     

基于遗传算法防重叠冲突的地图点标注方法研究

高质量地图点要素标注及自动配置问题是地图制图中的难点之一。为了解决地图点要素标注中的重叠问题,提出基于遗传算法的局部优化功能实现防重叠冲突的地图点要素标注。该文首先通过地图点要素标注的位置分配问题,建立基于点要素的八位置候选模型。其次,针对地图点的防重叠冲突问题,提出地图点标注的重叠数量评价函数和重叠面积评价函数,记录每一次迭代过程中点要素标注的重叠个数和重叠面积,得到标注重叠质量得分,进而得到适应度评分。最后基于3种评分结果建立新的终止条件,将数次迭代后满足该条件的标注设置为最终的配置方案。实验采用随机模拟数据和福州大学城实际数据进行验证,结果表明基于遗传算法和防重叠冲突的点标注配置与一般的标注配置相比,其重叠个数减少了89%。在迭代过程中最后一代相较于第一代的重叠面积减少了75%,标注的适应度提升54.5%。该算法能够有效地计算出群体点标注的近似最优解,显著提升地图标注的美观性和位置平衡性,适用于网络地图和专题地图点要素的自动化标注和配置。     

基于自组织映射的北京主体功能区识别研究

主体功能区的划分对于我国构建高效、协调、可持续发展的国土开发格局具有重要意义。本文利用自然环境(NDVI、坡度等)和人类社会活动(夜间灯光、POI点等)两类数据,构建了12个因子,采用Self-Organizing Map(SOM)神经网络和层次聚类法,对北京城市功能区进行分类,并结合经典功能区分类和Google Earth目视验证进行了主体功能区的划分。结果表明,由于SOM神经网络能够保持输入数据的拓扑关系及非线性的特征,基于SOM神经网络的层次聚类法具有较强的通用性及抗干扰能力,对于多源数据的城市用地分类有较大的应用潜力。同时表明,北京市主体功能区由中心城区向外呈优化开发、重点开发、限制开发的环形分布特征,各区之间呈"点-轴-面"协调发展的空间结构特征。     

利用MMS实现移动空间信息服务

讨论了MMS技术及其在空间信息服务领域中的应用。介绍了一个MMS DataBase网关系统，用于实现手机多媒体短信息与城市空间数据库、GIS应用服务器Map Server之间的连接以及MMS编程方法、基于规则的命令解析方法和基于查询脚本的空间查询方法。描述并分析了系统的设计方案。     

海域使用管理系统中宗海时空数据组织与查询研究

分析了海域使用的时态特性,扩展了基态修正时空数据模型,设计了一种适用于海域使用的宗海时空数据组织模式,实现了历史数据的恢复和海域使用实体的历史追踪。     

基于福州市交通违法数据的时空关联规则挖掘研究

在文明交通的时代背景下,公众对其文明出行、减少交通违法行为的关注度越来越高,研究交通违法行为规律既能减少城市交通违法行为的发生,也能从源头减少交通事故的发生。对福州市2018年交通违法数据按照福建省交通违法扣分相关标准进行分类,利用分类后的数据进行时空关联规则挖掘,得到数据中隐含的规律信息。通过FP-growth算法结合交通违法地址、时间、天气和违法种类进行时空多维数据关联规则挖掘。结果表明:福州市交通违法行为主要聚集在城区和福清市,且上午比下午和晚上更容易发生交通违法行为,受天气影响较小,大多数交通违法行为都是在多云天气下发生;关联规则挖掘在满足最小支持度和置信度下,共挖掘出福州市19处交通违法地址和11种交通违法行为。     

“一带一路”沿线地区城市扩张和形态变化分析

尽管越来越多的人认识到“一带一路”沿线各国的城市化进程对其经济、政治和环境系统所起的重要作用,但对监测区域范围内城市扩张和形态变化的比较研究却极为有限。基于欧空局气候变化倡议项目最新发布的1992—2015年300 m分辨率的全球土地覆盖数据集、1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据和2000—2015年LandScan人口数据,本文首先分析了1992—2015年“一带一路”陆域城市用地增长的空间格局和十大分区城市用地面积的动态。其次,通过分析3个时间点（1992年、2003年和2015年）上同心环内城市用地密度的时空变化,量化了“一带一路”沿线80个城市的扩张和形态变化。最后采用3种统计模型（线性、幂律和指数函数模型）来分析城市用地面积、加权灯光面积和城市人口之间的长期关系。结果显示,“一带一路”陆域城市用地面积占土地总面积的比例从1992年的0.24%上升至2015年的0.56%,并且非洲和亚洲的发展中国家是“一带一路”监测区域城市化的主要贡献者。同心环内城市用地密度从城市中心到城市边缘呈递减趋势,且城市间的空间分布完全不同。中国、欧洲、非洲、西亚、东南亚和印度6个分区人口数超过100万的城市间比较显示,除了中国城市形态变得分散,其他分区城市形态总体变得紧凑。分析结果也显示,夜间灯光信号所反映的城市经济活力和城市人口分布趋势在不同程度上影响城市空间扩张和形态变化。