基于自然资源管理的新型基础测绘研究

新一轮的职能改革赋予自然资源部门新的职责,文章在分析了现有自然资源业务数据和基础测绘数据的基础上结合自然资源管理需求,提出了新型基础测绘的相关技术要求、应用方向和地理实体数据的技术路线,为新型基础测绘的开展提供了有益探索,为基础测绘服务自然资源管理提供了理论依据。     

长江经济带城市土地利用效率的影响因素及其空间溢出效应研究

在人多地少的基本国情下,提高城市土地利用效率是促进区域可持续发展和建设生态文明的内在要求。本文在对2009-2016年长江经济带108个地级及以上城市土地利用效率的研究基础上,采用空间相关性研究方法分析了时空分布格局,通过构建空间杜宾模型(SDM)对其空间溢出效应进行分析。研究结果表明:1)2009-2016年长江经济带城市土地利用效率整体呈现稳定上升趋势;基本呈现以上海、南京、武汉等不同城市群中心城市向外逐步降低的“中心-外围”的分布格局。2)通过构建空间杜宾模型分析发现,经济发展水平、产业结构有显著为正的直接效应和溢出效应;土地市场化水平有显著为正的溢出效应;城市固定资产投资对城市土地利用效率具有正的直接效应和负的溢出效应;政府财政支出水平则对城市土地利用效率的直接效应和溢出效应均不明显。3)不同影响因素对经济带上中下游城市土地利用效率的空间效应存在一定差异性。     

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

Peaks of People: Using Topographic Prominence as a Method for Determining the Ranked Significance of Population Centers

This article borrows a statistical method from physical geography—topographical prominence—to suggest a new technique for measuring the relative significance or rank of population centers. Unlike raw population measures, prominence gives consideration to both the spatial intensity of concentrated population areas as well as the spatial dependence or independence of neighboring settlement clusters in relation to one another. We explain how to apply the topographic prominence calculation method to gridded population data and examine its practical utility through case studies of several U.S. states. We then discuss some ways in which parametric choices about point-to-surface transformations can result in considerably different outcomes and offer further suggestions for conceptualizing and measuring population center significance.     

Determination of subcatchment and watershed boundaries in a complex and highly urbanized landscape

Urban development significantly alters the landscape by introducing widespread impervious surfaces, which quickly convey surface run‐off to streams via stormwater sewer networks, resulting in “flashy” hydrological responses. Here, we present the inadequacies of using raster‐based digital elevation models and flow‐direction algorithms to delineate large and highly urbanized watersheds and propose an alternative approach that accounts for the influence of anthropogenically modified land cover. We use a semi‐automated approach that incorporates conventional drainage networks into overland flow paths and define the maximal run‐off contributing area. In this approach, stormwater pipes are clustered according to their slope attributes, which define flow direction. Land areas drained by each cluster and contributing (or exporting) flow to a topographically delineated catchment were determined. These land masses were subsequently added or removed from the catchment, modifying both the shape and the size. Our results in a highly urbanized Toronto, Canada, area watershed indicate a moderate net increase in the directly connected watershed area by 3% relative to a topographically forced method; however, differences across three smaller scale subcatchments are greater. Compared to topographic delineation, the directly connected watershed areas of both the upper and middle subcatchments decrease by 5% and 8%, respectively, whereas the lower subcatchment area increases by 15%. This is directly related to subsurface storm sewer pipes that cross topographic boundaries. When directly connected subcatchment area is plotted against total streamflow and flashiness indices using this method, the coefficients of variation are greater (0.93 to 0.97) compared to the use of digital elevation model‐derived subcatchment areas (0.78 to 0.85). The accurate identification of watershed and subcatchment boundaries should incorporate ancillary data such as stormwater sewer networks and retention basin drainage areas to reduce water budget errors in urban systems.     

基于灯光数据的京津冀城市多标度异速分析

城镇体系的时空演化是一个复杂的动力学过程,具有无尺度性,其特征可以采用异速标度指数定量描述。论文以京津冀为例,基于1992—2013年夜间灯光数据的校正结果,提取城镇夜间灯光信息,采用多标度异速分析方法,分析京津冀城镇体系的相对发展特征及其空间分异格局。研究发现：①京津冀大城市的增长空间局限日益显著。虽然大城市如京津唐的绝对发展水平高,但接近环境承载量的极限,22 a间增长快速的是大城市交接地带的小城市(如三河、迁安、廊坊等)。②相对增长速度快的城市从东北到西南呈现带状分布——政府选择发展的“雄安新区”就在这个轴带上。由此可以得出两个结论：其一,京津冀城市演化的趋势相对均衡化,空间结构异质性逐步减弱,整个城镇体系的发展趋于相对平衡状态;其二,大、小城市“两极”贯通或许是增强城镇体系功能的有效途径。京津冀的空间格局优化不能仅仅考虑主要的、规模大的中心城市,而应该基于等级结构协调整个城镇网络体系。     

基于高斯两步移动搜寻法的村镇避难场所可达性研究

避难场所可达性是指避难场所与受灾居民之间的通达性,即灾害发生时,避难人员通过避难疏散通道到达避难场所的难易程度,是评价避难场所布局合理性的重要指标。本研究结合高斯两步移动搜寻法和网络分析法,从供需双向出发对村镇地区避难场所进行可达性分析。2种方法的结合,既充分考虑了需求点与设施点的相互作用,又充分考虑了设施点的吸引力随距离的衰减关系,并基于实际道路,以步行疏散时间作为搜索半径,降低了传统研究中因忽略供需间相互作用及实际距离而引起的可达性结果的误差。最后,以神农架松柏镇区为例,验证该方法的实际应用价值。结果表明,该方法能够有效测定村镇地区避难场所的空间可达性,同时,基于GIS软件可以直观地揭示研究区域内避难场所可达性空间分布差异。该方法可为制定科学的村镇防灾减灾规划提供方法支持。     

基于GIS的石家庄市雾霾分析

为了得出雾霾气象成因机制、影响因素和时空分布特征,以石家庄市区与郊县为研究区域,将2013年9月至2016年12月石家庄市各市区、郊县的PM2.5历史监测数据中的有效数据进行了数据分析处理得到雾霾浓度数据,还有温度、降水、风速、地形和人口密度等数据,运用GIS分析的方法,模拟绘制石家庄雾霾的时空分布图、雾霾与各影响因子的专题对比图,得到雾霾形成机制的因子、雾霾的时空分布规律、雾霾季节变化特征、雾霾与地形间的关系等;运用数据分析软件OriginPro8.SR3分析雾霾浓度与风速数据、降雨数据、温度数据间的相关性。     

环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系，对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-2017年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况，构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型，以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明：2004-2017年，（1）环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势，经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式；（2）环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势，水环境质量形势严峻；（3）环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势，但总体上两者的协调度较低，城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。     

“地理素养与测绘技能”双驱动的GIS专业大学生创新能力培养模式的探索

在信息技术快速发展和万众创新、大众创业的时代背景下，创新与创新人才已成为国家发展的重要推动力，创新教育和创新人才培养成为高校的重要任务。本文以武汉大学地理信息科学（GIS）专业为例，结合专业特点和优势，探索了"地理素养、测绘技能"驱动下的GIS专业大学生创新能力的培养模式和"厚基础、重知识、强技能"的贯通式培养途径。围绕创新人才培养和成长的内在因素和外部条件，从人才培养方案与课程体系、创新型教师团队与新型教学方法、教学科研创新平台与创新条件、创新人才发展评价与激励机制等4个方面开展了创新型发展探索。结合实践表明，本模式取得了显著的创新成果，产生了良好的示范辐射作用。