基于复杂网络的道路网拓扑结构信息度量

地图是空间信息传输的重要工具,地图拓扑结构信息的有效度量对地图更新、多尺度表达、制图综合等十分重要。信息熵已被用于描述地图信息,但对地图拓扑结构信息熵的研究多局限于单一层次或尺度,缺乏系统、多层次、多尺度刻画地图结构复杂性的方法。该文以道路网为例,基于复杂网络理论,从整体与局部两个层次,考虑网络的集聚性、连通性、可达性及邻域完整性特征,构建地图拓扑结构信息熵指标,将其用于不同模式道路网及其对应同等规模的随机网络的结构特征定量描述。结果表明该方法能揭示道路网内在的小世界与无标度网络结构特征,并可有效刻画不同模式道路网的结构差异,可用于制图综合、多尺度表达、地图更新设计等。     

中国国土面积究竟有多大?——标度对称与中国陆地面积的分形分析

海岸线的长度依赖于测量尺度,因此没有确定的测量结果:尺度越小,测量的长度值越大。国境线的测量也具有类似的尺度依赖性。这种性质与分形性质有关。分形的本质是标度对称性,而对称性意味着某种不可观测量。由于标度对称性的存在,一些地理现象的基本测度(如长度、面积)无法准确计算。中国、美国等国家的国土面积大小都没有确切的数据:在版图没有任何变动的情况下,不同时期、不同机构的测量结果不一致,有时甚至大相径庭。本文借助分形模型和标度对称思想探讨这一问题。假定一个国家包括漫长的海岸线,则其国土可以分解两部分:主体部分可以用Koch岛模型刻画,岛屿部分则可以用Pareto分布描述。这两部分叠加的结果是,国土总面积随着测量尺度的减少而逐步增加。因此,中国政府可以正式公布国土面积的最新测量数据,而不必继续担心由此引发的国际政治争端。     

地理学的一般问题

地理学的理论和方法K902006020980地理尺度问题中不确定性原理的假设探讨=A hypotheticinvestigation about the uncertainty principle in the geographyscale/孟宝,张勃…∥地理与地理信息科学.—2005,21(6).—29~32阐述了尺度的概念,尺度转换的内容和方法,分析了尺度问题中的不确定性,初步探讨了尺度问题中不确定原理.指出,现实世界中客观事物或现象的不确定性,导致人们在各认识领域中的信息和知识多是不精确的,而将不精确的信息和知识用于研究时,使得原本不确定的事物和现象更加模糊.图1参15(白世英)HBK9012006020981西方生产性服务业…     

海冰离散元模型的研究回顾及展望

为描述极区及副极区海冰在不同尺度下的离散分布特性,以及海冰与海洋结构相互作用过程中的破碎性能,海冰的离散单元模型从上世纪80年代发展起来并不断完善。本文将海冰离散单元模型分为地球物理尺度( ~100km)、浮冰块尺度(10m ~ 10km)和海洋结构尺度(1m ~ 100m)等三种不同尺度,讨论了不同尺度下海冰的离散分布规律或海冰由连续状态向离散状态转化的动力过程。通过对块体、圆盘和颗粒不同形态的海冰离散单元模型的介绍,对其在极区海冰的动力特性、海冰重叠堆积及其与波浪的作用过程、海冰与海洋结构的相互作用中的应用进行了分析,对海冰强度的尺度效应进行了讨论。最后,讨论了海冰离散单元模型中存在的问题和重点研究内容。     

地图与遥感

地图学的一般问题P2082006021893空间拓扑关系定量描述与抽象方法研究=Research on quan-titative representation and abstraction of spatial topological rela-tion between two regions/郭庆胜,杜晓初…∥测绘学报.—2005,34(2).—123~128具有复杂形状的空间区域之间拓扑关系的表示与抽象是空间信息多尺度表达和可视化中必须解决的问题.本文讨论区域之间拓扑关系边界交集成分的定性描述方法,并在此基础上提出度量化边界交集成分描述方法,运用这种详细的描述方法,探讨空间区域之间拓扑关系抽象的规律,可为地图自动综合中空间关系的维护…     

西北干旱区内陆河年径流过程的非线性特征——塔里木盆地三源河的实证分析

以塔里木盆地三源河为例,基于1957-2002年的时间序列,运用小波分析方法从不同的时间尺度上分析了年径流过程的非线性变化趋势,并运用关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征.主要结论如下:(1) 西北干旱区内陆河年径流过程,是复杂的非线性系统,它们具有波动性以及分形和混沌特征.(2) 从大的时间尺度,即16(24)年的时间尺度上来看,阿克苏河、叶尔羌河的年径流量,在整体上基本呈上升趋势,而和田河在整体上却基本呈轻微的下降趋势.如果把时间尺度缩小到8 (23)或4 (22)年,则各河流的年径流量就不再是上升或下降趋势,而是呈明显的波动变化,而且4(22)年尺度上的波动比8(23)年尺度上的波动更加明显.(3)和田河、叶尔羌河与阿克苏河的关联维数分别为3.222 7、3.211 8与 3.209 2,均为非整数,是分形,这说明三源河的年径流过程具有混沌特征.由于每一个关联维数都大于3,这就意味着,要从动力学角度描述三源河的径流过程,至少需要4个独立变量.(4) 从1989-2002年期间的Hurst指数可以判断,在2002年以后的14年里,阿克苏河与叶尔羌河的年径流量基本上将呈增加趋势,而和田河基本上将呈轻微的减少趋势.     

天津地区表土PAHs含量的多尺度空间相关性

本文应用因子克立格分析方法,分析了天津表土16种PAHs之间多尺度空间结构特征。分析结果显示,天津表土PAHs在空间上可以划分三种尺度:块金尺度(0～5km),小空间尺度(5～10km)和大空间尺度(10～50km)。在不同的空间尺度上,16种PAHs之间表现出不同的空间相关性,具有空间尺度相关性。这种空间尺度相关性,是由于不同的空间污染过程造成的,有助于下一步的多尺度空间污染源的判断和污染物迁移转化规律的识别。     

三江平原湿地生态风险评价的尺度依存性及区域生态风险评价方案制定

通过识别三江平原湿地主要生态风险源(气候变化、沟渠建设、农业非点源污染、湿地旅游活动的开展)与风险受体(植物群落退化演替、生物多样性下降、固碳水平降低),发现风险源主要来自于湿地系统外部,而风险受体则依存于单一的湿地生态系统。为了解决尺度矛盾问题,提出尺度上推(将风险受体扩展到区域或流域上,以匹配风险源的空间尺度)与尺度下推(将风险源尺度缩小到局地甚至点上,通过实验设置,模拟风险源发生水平,以匹配风险受体的空间尺度)两种解决方案。在此基础上,探讨了三江平原湿地区域生态风险评价方案和流程的合理构建过程,包括风险源空间化方案(气候变化情景降尺度、沟渠密度制图、农业非点源输出模拟和湿地旅游活动强度的缓冲区表达等)、表征生态系统内在属性的生态资产指数和生态脆弱性指数构建、风险值表征问题。     

土地变化驱动力研究的尺度问题

尺度问题是土地变化驱动力研究中的热点和难点.统计方法在土地变化驱动力研究中应用广泛,而目前对此类研究所需考虑的尺度问题尚未有针对性的论述.本文通过总结目前土地变化驱动力分析中主要的统计方法,识别出其中亟待处理的5种尺度问题,即研究区空间幅度、空间粒度、时间幅度、时间粒度和土地分类精度5个因素变化对分析结果的影响.并且认为此5种尺度问题的本质都是数据在空间或时间上聚合对统计分析结果的影响,若缺乏妥善处理,土地变化驱动力分析的结果将表现出不真实性,可能带来2方面的风险:一是土地变化驱动力分析结果无意义;二是引导出错误的对策.土地变化驱动力研究中有3种思路可处理该问题:①研究基本实体的明确界定;②敏感性分析或变化速率分析;③寻找回避尺度问题的恰当方法.3种思路均可借鉴,但仍有待进一步探讨.     

基于压力-状态-响应模型和多尺度管理的珠海市城市生物多样性恢复指标体系研究（英文）

生物多样性是一个系统性、整体性的概念,存在跨界、多尺度的管理问题。一方面,城市生态系统不是孤立的,而是与相邻城市、行政区相连的生态系统。城市生物多样性研究需要考虑生态系统的连续性。另一方面,城市生物多样性的主动保护和被动恢复策略不应仅由研究人员或市政府机构制定。更重要的是,有必要考虑多级管理部门的真实的生态系统管理问题,并将其纳入压力–状态–响应（PSR）模型。本文以多尺度现场调研和部门座谈的形式,结合遥感数据、土地利用数据、规划文本和图则等,对比分析珠海市生态系统现状、面临压力和应对生态问题的解决方案进行分析并总结出珠海市生态系统恢复的关键指标,以形成完整和更有效的城市生物多样性战略。本文发现,城市生态系统保护的实施效果和不同尺度的管理问题、资金需求等是否得到回应和满足,是否鼓励各利益相关者参与密切相关。不同尺度、不同地区的生态系统是否采取相同的生物多样性战略取决于该地区在全球或区域生态系统中是否具有同等重要性,生态元素是否与其他城市、地区的生态系统相连或者相邻,以及不同尺度多方利益相关者的关切问题是否相同等。     

“海水的盐度”教学中的图像运用

一、“海洋表面平均盐度按纬度分布曲线图”的运用（图略)。在“海水的盐度”教学中,我在两处运用了该图像。第一,在讲授“海洋表面盐度的分布规律”时,向学生出示该图像．并提出了下面三个问题：(1)哪几十纬度带盐度最高?(2)哪几十纬度带盐度较低?(3)整十盐度曲线呈什么形状?在引导学生逐一分析这些问题的基础上．再向学生提出下面的问题：世界大洋表面盐度的分布特点,如果要用一句话概括性地表达出来,那么．这句话应该怎样说呢?这样．学生就会顺利地总结出盐度的分布规律。     

地球冷热话水期

冰期指冰川的扩展时期。人们喻“冰川是挂在地球胸膛上的温度表”。冰川是人们推断过去、观察现在、预测未来气候变化的主要标志之一。冰川扩展意味着气候寒冷，冰川消退则意味着气候温暖。在地球气候史中，全球平均温度经历着周期性的冷热变化。冰朝和间冰期的更替就是地球长时间尺度周期性变化的突出表征。关于这种变化的原因，     

温度影响了微生物对新输入碳的使用:基于快速测定δ~(13)C新技术（英文）

降雨事件使土壤水分快速变化从而引起土壤微生物会产生强烈而又快速的脉冲效应,是自然界中普遍存在的现象,该过程对土壤有机质周围具有很重要的作用。然而,由于传统测定技术的限制,土壤微生物如何快速利用新输入的有机质,以及温度是否影响其过程,依然不甚了解。本研究运用自主研发的全自动变温土壤微生物呼吸δ~(13)C连续测定装置,以中国北方暖温带针阔混交林样地土壤为对象,通过设置了7、10、15、20、25℃五个温度梯度,探讨了模拟降水脉冲事件中,在分钟尺度上和不同温度状况下土壤呼吸速率和δ~(13)C值。实验结果表明,葡萄糖呼吸速率(Rg)、土壤有机质呼吸(Rs)、土壤总呼吸速率(Rt)均为呈现出单峰曲线,而且这些曲线的特征值,例如呼吸速率最大值、到达最大值的时间,以及最大值到1/2最大值的持续时间,都与培养温度密切相关,意味着温度直接控制着降水脉冲事件中微生物对新输入碳的使用策略。温度会影响了土壤微生物对不同碳源的利用策略,将对评价土地利用变化或季节温度变化对土壤有机质分解的影响具有重要意义,甚至在未来生态模型中也应考虑这种温度效应。     

土地利用与土地覆盖变化的尺度问题

要了解局部的、地区性的以至全球性的土地利用/覆盖的动态,显然需要涉及空间的和等级的(也包括时间的)尺度。目前,我们对尺度之间的联系的了解还相当少,尽管我们都知道改变分析问题的空间尺度可以使分析结果改变(例如Meyer等,1992)。很多全球性的或接近全球性的大尺度分析特征,也就是所谓PAT变量(人口、技术等)与环境变化具有非常强的统计学上的伴随关系(Bilsborrow and Okoth—Ogeudo 1992;Rudel 1989)。     

太行山区遥感卫星反演降雨产品降尺度研究

高时空分辨率降雨数据的获取对陆地水循环研究至关重要。遥感卫星反演降水产品虽然能有效再现降雨的空间格局,但存在空间分辨率较低的问题。以植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)和海拔高度为自变量,通过构建太行山区GPM降水(Global Precipitation Measurement Mission)的时滞地理加权回归模型,得到了2014—2016年研究区1 km分辨率GPM降水数据。研究结果表明：利用植被指数和海拔高度构建的时滞地理加权回归模型能够有效地对太行山月尺度GPM降雨数据进行尺度下延,在提高GPM数据空间分辨率的同时保留了原始数据的观测精度。考虑NDVI的时滞性提高了地理加权回归模型的降尺度效果,相对于多元线性回归模型和不考虑NDVI时滞效应的地理加权回归模型,时滞地理加权回归模型的降尺度结果与站点实测数据的确定性系数更高,RMSE更低。冬季降雨与第二年春季植被NDVI的关系较为密切,虽然采用第二年春季的NDVI作为解释变量构建降尺度模型能有效地提高冬季降雨的降尺度效果,但基于植被指数和海拔高度构建的时滞地理加权回归模型更加适用于植被生长季GPM降雨数据的降尺度研究。     

结合多尺度纹理的高分辨率遥感影像决策树分类

地物具有多尺度特点,遥感影像包含的地物纹理信息很难用单一尺度来描述。通过选择最佳纹理尺度组合,利用光谱数据结合多尺度纹理对高分辨率影像进行决策树分类。研究结果表明:结合多尺度纹理的高分辨遥感影像决策树分类,能够更好地描述地物并有效解决光谱数据分类中存在的地物破碎问题,其分类精度为81.7%,kap-pa系数为0.78;与光谱数据分类和结合单尺度纹理数据分类结果比较,分类精度分别提高了11.2%和6%,该方法有助于提高高分辨率影像的分类精度。     

基于水陆交通可达性分析的多地形省份5A景区区域共享研究——以湖北省为例

可达性是评价区域(或节点)获得发展机会和控制市场能力的有效因素之一,是国内外研究的热点内容.地区交通可达是景区共享的一个重要指标.目前活动空间共享的相关研究主要集中在城市内部或居民区等小尺度空间上,而对于景区这种活动空间需要更大尺度的测算.衡量景区共享水平对于让全体人民更加公平地享有旅游发展成果具有重要意义.本文在共享...     

尺度政治视角下南海冲突分析.

长期以来南海问题是影响中国与周边国家关系的重要问题,南海冲突涉及冲突方多、尺度变化大,这种特点适合尺度政治分析。基于尺度政治理论和尺度重构分析方法,对二战后南海冲突进行分析,探讨在不同阶段的南海冲突中,不同国家利用尺度政治和尺度重构,谋求南海争端中的优势,维护自身利益的途径。研究表明:①在不同时期的南海冲突中,各方都有意或无意地运用了尺度政治的方法手段,核心目的是通过对尺度的控制,实现权力和利益的最大化。②在地区冲突中,各主体往往根据自身在权力关系中的强弱地位采取相反的尺度重构手段,弱势主体多采用尺度上推手段,强势主体倾向于尺度下推或尺度锁定。③但在地区的地缘合作中,情况相反,弱势主体多采用尺度下移手段,吸引有利的资源要素,强势主体则积极推动尺度上推和重构,促进更大范围、更广领域的合作。因此,在南海周边国家与中国发生冲突时,采用引入域外大国等手段推动尺度上推;而在与中国开展"一带一路"建设等地缘合作时,则突出各自地缘优势,推动尺度下移,争取获得更多的资金、项目等支持,发展本国经济。     

中国东部沿海滩涂资源不同空间尺度下的生态开发模式

沿海滩涂资源生态开发研究,是近年我国沿海滩涂研究的热点之一,但现有研究均很少考虑尺度问题。作者在探讨沿海滩涂资源开发利用的尺度问题的基础上,分析了我国当前不同空间尺度下沿海滩涂资源开发利用面临的主要问题,初步探讨了区域、农场与地块尺度下我国沿海滩涂资源生态开发模式的主要特征,并对沿海滩涂梯级开发、基塘系统、盐田综合利用和虾池立体养殖等主要生态开发模式进行了具体分析。     

土地利用变化的多尺度空间自相关分析——以内蒙古翁牛特旗为例

用传统统计学方法模拟和解释土地利用变化的前提条件是研究分析的数据在统计上必须独立且均匀分布。但是空间数据相互之间通常具有依赖性 (即空间自相关),某一变量的值随着测定距离的缩小而变得更相似或更为不同。由于经典线性回归方法未能抓住数据的空间自相关特征,而空间自相关包含一些有用的信息,为了克服这一缺点,利用Moran的I系数自相关图来描述研究区土地利用变化的空间自相关,并且建立了不仅考虑回归而且又考虑空间自相关的混合回归-空间自相关回归模型 (即空间滞后模型)。研究得到：① 研究区土地利用变化模型中不但自变量之间而且因变量之间存在空间正自相关,这表明土地利用变化数据的空间自相关很强;② Moran的I系数随着尺度的变粗而减小,这是由于数据平均时的滤波特性和Moran的I系数对距离的非线性特征造成的;③ 经典线性回归模型的残差也表现出正相关,这表明标准的多元线性回归模型未能考虑土地利用数据所存在的空间依赖性;④ 混合回归-空间自相关回归模型 (即空间滞后模型) 的残差未存在空间自相关,并且有更好的拟合度;⑤ 相对于经典线性回归模型,混合回归-空间自相关回归模型 (即空间滞后模型) 对于存在空间自相关性的数据来说有着统计上的合理性,而经典线性回归模型未能考虑这些因素。