地理大数据支持下的城市功能区识别研究

准确识别城市功能区有助于精细化城市管理、合理化资源配置。传统的城市功能区识别方法在很大程度上依赖实地调研及统计年鉴数据,不可避免地存在较大的主观性,且受限于数据获取的繁琐性,导致识别过程耗时耗力且效率低下。地理大数据的广泛应用为城市研究提供了一种新的方法和途径,已被用于辅助城市规划建设与管理相关工作。为推广和普及地理大数据在城市功能区识别中的应用,以特大城市为研究对象,基于OSM(OpenStreetMap)路网与互联网位置信息等地理大数据,准确识别了研究区内多种类型的主要功能区,并将识别结果与城市实景予以比较和验证。实验结果表明,基于地理大数据结合区域活跃度指标的空间与时间尺度分析,可以较为准确地识别出符合特大城市规划现状的主要功能区,证明了地理大数据支持下的城市功能区识别的有效性,有助于为城市规划和建设管理等相关工作的高效开展提供参考。     

一种地名地理实体数据自动获取方法

以提高地名地理实体数据自动化生产程度为切入点,充分利用矢量基础地理框架数据成果,提出了一种地名地理实体数据自动获取方法。首先结合矢量基础地理框架数据的数据分布特点,制定了合理的地名地理实体数据自动提取策略;在此基础上,针对所提取的数据集存在重复地名、同一地名的地理实体数据存储分散或被动分割等问题,通过设计有效的地名匹配策略,对同一地名进行去除重复处理,在此基础上将对应的地名地理实体数据进行归并处理;最后,结合实体数据的组织特点,建立了适合于点、线、面、多点、多线、多面、几何集合等不同类型的地名地理实体数据重组方法,实现对地名地理实体数据的空间重组。实验表明,采用所提出的方法,不仅能有效地获取地名地理实体数据,满足地名工程建设需求;而且改变了传统的数据生产模式,充分利用了现有数据成果,避免了地名地理实体数据的重复建设。该方法的提出为地名相关工程建设中地名地理实体数据的生产、更新提供了一种新思路和新方法。     

大数据视角的城市规划编制方法研究

大数据时代的来临,为城市规划编制方法带来新的突破契机,为实时动态获取城市居民生活和行为特征信息,评估和预测城市规划编制成果提供方法和技术支持。本文从大数据视角的城市规划思维方式出发,梳理了城市规划编制各阶段采用的大数据研究方法和技术,最后指出当前城市规划编制中存在的问题,以期促进大数据助推城市精准规划。     

海陆岸线多尺度矢量数据获取方法及其尺度效应评估

地理空间数据的多尺度表征是制图学的基石,是支撑地理数据多尺度建模分析的前提。通过对从遥感影像获取的一定尺度的地理要素矢量数据进行选择、化简、聚合或其他处理,以获取多尺度矢量数据,但多种综合处理模型和方法会导致多尺度矢量数据存在着不同程度的信息损失。本文基于地理信息系统（ArcGIS 10.6）的矢量数据制图综合功能模块,通过整合多种内嵌的自动算法和模型,结合人机协同的辅助处理方法,构建了一套系统的海陆岸线空间尺度上推方法体系,并将其应用于南美洲大陆海陆岸线矢量数据从m级空间尺度上推到30 m、250 m和1 km。基于分形理论,首次提出线矢量数据复杂度指数概念,用以表征海陆岸线地理要素特征和对比其信息精细化程度。在此基础上,对获取的30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据进行信息损失评估,结果显示制图综合引起陆地和水域空间属性的改变,不同尺度表征的地理要素信息精细度存在显著差异：相比m级基础数据,30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据陆地图斑数量损失分别为32.07%、90.46%和98.61%,岛屿线矢量长度信息损失分别为6.32%、49.26%和75.47%;南美洲大陆海岸线矢量数据信息精细度分别降低1.97%、25.33%和45.39%。本文构建的计算机自动综合模型和人工处理相结合的海陆岸线矢量数据空间尺度上推方法,可以实现海陆岸线矢量数据空间尺度上推获取不同尺度的线矢量数据,并描述了不同空间尺度矢量数据的信息损失状况。     

多源空间数据融合技术探讨

地理信息系统的迅速发展和广泛应用导致了空间多源数据的产生,给数据的集成和信息共享带来不便。不同数据源,不同数据精度和不同数据模型的地理数据融合理论与方法的研究,对于降低地理数据的生产成本,加快现有地理信息更新速度,提高地理数据质量有着重要的现实意义。本文对多种空间数据融合的原理与方法进行了讨论,给出了空间数据融合的多种应用,并对数据融合的发展方向进行了展望。     

大数据环境下地理信息产业发展的几点思考

大数据背景下地理信息产业的发展有了新的驱动力,通过思考这种驱动力对产业发展可能产生的影响,分析指出了大数据在地理信息产业中的中心地位和重要价值,综述了大数据给地理信息产业的涵盖范围、关键技术和服务模式所带来的重大变革,探讨了大数据技术对于GIS传统技术优化升级的几个着力点,并剖析了大数据技术在地理信息产业的相关应用中所面临的制约因素。     

图像地理定位研究进展

图像地理定位是将没有地理位置的图像,通过一系列方法获得对应地理位置,使其与现实地理空间建立关联映射的技术。该技术对进一步挖掘图像信息有着重要的作用,在网络空间测绘、情报获取、用户室外定位、增强现实等方面具有较高的应用价值。尽管计算机视觉领域取得了巨大的进展,但是由于图像地理定位涉及到图像特征提取、大规模数据检索、大规模点云处理、深度学习、地理信息特征提取、几何建模与推理、语义场景理解、基于上下文的推理、多数据融合应用等多个领域,所以对图像的高精度自动地理定位仍是需要进一步解决的难题。本文对图像地理定位研究进展进行了梳理,主要包括图像地理定位方法、图像地理定位数据集、图像地理定位评价方法和图像地理定位总结与展望4个方面。首先按照研究内容相关性将图像地理定位方法分为了图像检索、2D-3D匹配和跨模态检索3类方法,并详细介绍了每一类方法的最新研究进展;其次对图像地理定位研究所用的数据集和评价方法进行了归类与总结;最后分析了图像地理定位的研究现状,并从全球地理定位、自然区域地理定位、多方法融合地理定位、基于POI数据的地理定位和预选位置的精细化定位等方面对图像地理定位的未来研究方向进行了展望。     

城区基础地理信息管理系统建设的实践--以潍坊市为例

近年来,随着全国地理信息产业的高速发展,国土部门主持开展的基本比例尺基础地理信息数据采集及数据库建设工作在全国各地相继展开。结合潍坊市实际,对城区基础地理信息数据库建设进行了有益实践,从地理信息数据获取、处理,到数据库建设,总结提出了可行的技术路线和方法,具有实用与借鉴价值。城区基础地理信息数据库的建设,对于提升城市基础地理信息的管理水平,为城市规划、建设与管理提供信息保障服务,可以取得良好的经济与社会效益。     

大数据时代的人类移动性研究

人类个体/群体移动特征是多学科共同关注的研究主题。移动定位、无线通讯和移动互联网技术的快速发展使得获取大规模、长时间序列、精细时空粒度的个体移动轨迹和相互作用定量化成为可能。同时,地理信息科学、统计物理学、复杂网络科学和计算机科学等多学科交叉也为人类移动性研究的定量化提供了有力支撑。本文首先系统总结了大数据时代开展人类移动性研究的多源异构数据基础和多学科研究方法,然后将人类移动性研究归纳为面向人和面向地理空间两大方向。面向人的研究侧重探索人类移动特性的统计规律,并建立模型解释相应的动力学机制,或分析人类活动模式,并预测出行或活动;面向地理空间的研究侧重从地理视角分析人类群体在地理空间中的移动,探索宏观活动和地理空间的交互特征。围绕这两大方向,本文评述了人类移动性的研究进展和存在问题,认为人类移动性研究在数据稀疏性、数据偏斜影响与处理、多源异构数据挖掘、机器学习方法等方面依然面临挑战,对多学科研究方法的交叉与融合提出了更高要求。     

地理数据空间本体构建及其在数据检索中的应用

随着新地理信息时代的来临,地理数据已经呈现出爆炸式增长的趋势。如何在海量的地理数据中准确、及时地找到人们所需要的数据,并把相关联的数据智能地推荐给用户,成为亟待解决的一大难题。针对传统以关键词、主题词等字符串匹配为核心的数据发现方法存在的查不全、查不准的问题,本文通过对地理空间中的概念、属性、关系、规则,以及相应实例的详细表达,初步提出了地理空间本体构建框架,并在此基础上构建了较为完整的地理数据空间本体,以实现地理数据的智能关联,最后在地球系统科学数据共享平台中进行应用实践。结果表明,引入地理数据空间本体后,检索的结果在数据的查全和查准方面显著提高,而且还能智能推荐相关联的数据信息。本文构建的地理数据空间本体对于大数据时代背景下地理数据的精确发现和共享有重要意义。     

我国主要城市群基础研究人才的时空分布研究

揭示基础研究人才在我国主要城市群的时空分布规律,通过收集2006年至2015年度中国科技核心引文数据库,利用论文作者数量表征城市基础研究人才,选择我国三大城市群(京津冀、长三角、珠三角),通过空间密度,均匀指数,首位度等分析方法,对基础研究人才在主要城市群内的时序变化及空间分布进行研究。结果表明:①我国三大城市群基础研究人才分布均呈现出多中心性;②长三角城市群基础研究人才分布较为均衡,而京津冀城市群和珠三角城市群则分布相对集中;③三大城市群中的首位城市相较于其他城市在人才聚焦方面有明显优势。三大城市群特别是京津冀和珠三角城市群需要注重区内城市的协同发展,促进基础研究人才的均衡分布,以加快区域研究和创新的协同发展。     

面向多源数据集成的城市地下综合管廊安全运营与智慧管控研究

针对地下综合管廊智能化涉及感知、传输、数据、平台与应用以及展现等内容,提出了城市地下综合管廊安全运营与智慧管控的分层架构体系,研究了面向时空信息的多源异构数据集成联动与融合构架、地下综合管廊安全运营与智慧管控体系、基于GIS的管廊运营隐患预警与突发事件应急联动处置等关键问题,基于上述研究构建了城市地下综合管廊安全运营与智慧管控服务平台,并在连云港市徐圩新区地下综合管廊取得了示范应用,效果明显。     

政务管理服务平台数据建设方案研究

随着科技的进步和社会的发展,地理空间数据的行业交叉性使用更加频繁。在“多规合一、一张蓝图”的战略背景下,研究解决跨行业基础地理空间信息政务平台建设中出现的基础数据地理空间矛盾的问题十分迫切。从数据结构整合、行业管理协调、数据组织模式创新、数据更新方式改进等方面进行深入研究,解决长期以来缺少行业协调和沟通而产生的技术性数据混乱的问题。该研究方法能够科学地完成历史数据的统一整合并彻底杜绝行业间数据生产的技术壁垒。提出了从数据的框架体系设计、采集、更新、应用与管理等全流程的数据建设方案,为跨行业的政务管理服务平台的建设提供了富有探索意义的借鉴。     

面向数字化城市设计的三维GIS关键技术

城市设计是三维GIS应用的一个重要方向。随着BIM、CIM等概念的提出,三维GIS的发展赋予了城市设计新的含义,“以城市的形体环境为研究对象,通过对城市环境三维的空间设计,来贯彻城市规划思想,指导城市环境元素的进一步设计。”面向城市设计的三维GIS包含许多新的技术,包括能够表达城市现实和抽象空间的三维实体数据模型,面向不同尺度的多源三维数据融合,真三维空间分析与计算,以及三维交互与输出新技术。在三维GIS关键技术的基础上,建立了城市设计规则库。总结了面向数字化城市设计的三维GIS最新技术成果,以期推动城市设计的发展。     

大数据在城市规划中的应用研究综述

大数据具有的多源、人本、时空等属性特征与城市规划决策的本质属性具有紧密的耦合性,为城市规划决策提供数据基础和技术支撑,推动着城市规划精准化以及城市治理高效化发展。通过对大数据作用于城市规划的相关文献梳理,大数据推动了城市规划在4个方面发生明显转型:从"小样本静态"向"多源时空"数据转变;从单一空间尺度向全域空间尺度转变;从"物质空间"向"以人为本"转变;从"人工化"向"智能化"转变;在此基础上,本文主要从居民时空行为分析、城市交通路网布局优化、城市功能区划分、区域联系和城市等级分析、城市生态环境治理以及城市边界划定等方面梳理城市规划领域中的大数据应用进展。     

一种基于地理格网的三维模型数据统一表达方法

针对三维地理场景中异构三维模型数据统一表达问题,提出了一种基于地理格网的三维模型数据统一表达方法。该方法首先构建覆盖测区的地理格网模型,以此作为异构三维模型数据统一组织的空间基准。其次,建立三维模型数据与地理格网单元的映射关系。在此基础上,设计了一种基于XML的三维模型数据统一描述规则,从数据属性、空间范围、空间关系等方面对异构三维模型数据进行统一描述,将异构三维模型数据规划在地理格网的统一管理中。最后,采用山西省某体育馆数据进行试验分析,验证了本文方法的有效性。     

基于开源框架的生态环境要素遥感定量反演平台构建

为及时、准确地获取大范围环境影响因子,避免商业软件平台昂贵的价格和难以扩展的开发环境,结合地理信息系统和遥感技术进行生态环境要素遥感定量反演平台构建。以MapWindow作为底层框架,对其Dotspatial组件库的功能模块进行抽取和修改,完成平台的系统设计以及各功能模块的实现。其中,反演算法经过封装编译处理生成动态链接库,然后在平台中对动态链接库进行调用,最终以插件的形式将反演功能模块加载至平台。平台实现了遥感数据的气溶胶光学厚度、悬浮泥沙浓度、叶绿素浓度反演和显示等功能,可为环境管理部门提供大范围、快速的决策支持,具有较好的可扩展性。     

基于GF-1和Hyperion影像的新增建设用地占用地类信息提取

新增建设用地及其占用地类是年度土地利用动态遥感监测的重点关注信息,综合利用多源数据是提高占地信息提取精度的主要手段之一。现有研究基于光学与高光谱特征波段的像素级融合影像开展分析,不可避免地导致了高光谱影像光谱信息的损失。为了尽量避免信息损失,提出一种光学和高光谱影像独立分析、结果集成的新增建设用地占用地类信息提取方法。该方法首先结合土地利用动态遥感监测所定义的3种主要新增建设用地形态,利用前后两个时相GF-1光学影像的光谱和纹理特征提取新增建设用地,其次利用前时相Hyperion高光谱影像的精细光谱成像能力进行详细土地利用分类,最后通过新增建设用地与土地利用分类图的叠置分析提取新增建设用地占用地类。在北京市丰台区典型区域开展的验证实验取得了86.71%的新增建设用地占用地类属性精度,表明本方法可为土地利用动态遥感监测提供较为准确的地类变化信息。     

基于工作流技术的应急测绘项目管理系统设计与实现

针对国家应急测绘保障能力建设项目管理信息交互和操作协同需求,将Web Service和工作流技术引入系统研发过程,根据各阶段工作实际,创建了能够动态实现不同任务环节自动组合的工作流模型,研发了基于四层架构的项目管理系统,实现了工作流驱动的计划制定、招投标管理、合同管理等管理任务的高效管理。本文提出的方法和系统,可为同类项目管理的研发提供思路和借鉴。     

基于套件技术的一站式GIS系统框架结构研究

传统GIS平台在集成应用方面,体量大、费用高、功能大而全,尤其对于非专业用户缺乏性价比,缺乏直接面向用户的专题性解决方案。在开发方面,模块可复用性低、系统扩展性差。针对这些问题,分析服务架构的特点及其模块之间的协作方式,采用套件、总线技术,提出一种基于套件技术的一站式GIS系统框架结构,该框架的套件设计赋予套件层高灵活性,能够在GIS系统中灵活组装以达到设计目的。总线的设计支持功能服务的分散组合,提升系统的可扩展性、伸缩性。总体上实现了一种松散的系统体系结构,支持功能服务的分散组合及可复用,并在实际中得到应用,验证了该框架结构的可行性与科学性。