基于耦合地理模拟优化系统GeoSOS的农田保护区预警

依据农田保护区规划与城市发展模拟相耦合的新思路,开展农田保护区预警研究。以广东番禺为实验区,首先利用基于多智能体的空间优化配置模型(AgentLA) 自动生成农田保护区范围。AgentLA模型能避免产生分散、破碎的空间格局,有利于保护区的管理和维护。通过地理模拟优化系统GeoSOS中的神经网络CA模型对研究区2025 年的城市发展格局进行三个情景的模拟：低速增长情景、基准情景和高速增长情景。最后利用GIS空间分析方法将预测结果与农田保护区相结合,提取农田保护与城市扩张产生冲突的区域。总体上,冲突的严重程度随着空间上城市扩张强度的增大而加剧,高速增长情景中冲突区域的面积较大。冲突区域的存在一方面说明了农田保护区需要相应的法律、法规支持,否则可能会因城市扩张而被侵占;另一方面也反映了农田保护与地区发展之间的冲突。因此,可以根据所提取的冲突区域面积大小、空间位置等特征,采取某种形式补偿,以此取得农田保护与地方利益之间的平衡。     

基于CA-ABM模型的福州城市用地扩张研究

以中国海西地区重要门户福州市为研究区,结合其地理位置多层次约束性条件,以地理加权回归模型作为元胞自动机(CA)层的转换规则,同时以2000-2015年多期LandsatTM/ETM+影像的城市用地情况为参照,借助GIS空间分析技术,对CA和多智能体(ABM)相耦合的城市用地扩张模型进行改进。然后利用传统的和改进后的CA-ABM模型,多角度、多层次地模拟福州市2000年、2005年、2010年、2015年城市用地扩张在微观格局上的变化。结果表明,传统的和改进后的CA-ABM模型的整体精度均在80%以上,模拟结果具有较强的可信度;改进的 CA-ABM模型模拟的点对点总体精度和Kappa系数均高于传统的CA-ABM模型,而且模拟结果更加接近实际的城市用地扩张分布情况。结论可为平衡城市化进程和合理规划城市用地提供重要的理论技术支撑。     

政府规划约束下的城市空间增长多智能体模拟模型

构建政府规划约束下的包含多种类型智能体和环境因素的城市空间增长多智能体模拟模型,通过居民、开发商和政府三类智能体之间以及智能体与环境之间的相互作用模拟了城市空间增长情况。模型将城市建设用地规划区纳入政府的土地利用政策,探讨了政府规划因素对城市建设用地增长的影响,并根据土地集约利用的原则对模拟结果进行了优化。在Repast和ArcGIS的实验环境下,以南京市中心城区(长江以南)为研究区设置了四组土地利用情景,模拟了2001-2007年研究区的城市建设用地增长情况,对比不同情景下模型的模拟精度,说明正确合理的政府规划引导对城市空间增长的重要作用以及对模拟结果进行优化的必要性。该模型有助于揭示城市空间增长机制,为政府宏观调控政策和规划制定提供参考。     

基于多智能体的居住空间格局演变的真实场景模拟

多智能体建模方法为城市研究提供了一种新的研究思路.采用自下而上的多智能体方法构建真实场景的居住决策模型,并研究城市居住格局的形成和演变具有重要的理论意义和应用价值.但目前的多智能体模型通常把空间抽象为均质空间.无法反映真实的地理空间.通过对居住环境的"宜居性"评价,作为居民智能体对居住环境评价的影响因子.将多智能体模型与GIS相结合.为智能体模型提供一个异质的、动态变化的模拟环境.由此居民智能体根据自身的经济状况以及对居住环境的偏好不断地调整其在城市中的居住地,模拟出城市居住空间格局的演变过程.将模型应用于广州市海珠区,其模拟的住宅价格空间分布与实际情况相关系数在0.6以上,说明模拟结果与实际的情况比较吻合.模拟结果在一定程度上为理解和探讨居住空间格局的成因和动态变化提供帮助,为发展和验证城市理论提供一种重要的分析手段和模拟方法.     

GIS开发平台在多媒体地理教学中的应用

地理信息系统(Geographic Information System，以下简称GIS)是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并利用地理模拟分析方法，适时提供多种空间的动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。作为地理科学和信息科学综合发展的产物，GIS凭借其强大的空间分析、决策能力已广泛应用于科学研究、经济建设和社会服务的诸多领域。GIS作为一项具有广阔发展前景的信息技术将会对地理多媒体教学起巨大的推动作用。     

基于GIS的地理元胞自动机模拟框架及其应用

提出了一种基于GIS的地理元胞自动机模型框架:SimUrban,用于城市发展和演化的模拟与预测。该框架基于面向对象技术,在GIS环境下利用VS.NET开发而成,可以集成遥感和GIS数据以及新的转换规则和地理CA模型,从而模拟城市演化并进行精度评定。以上海市嘉定区为例,在SimUrban环境下利用基于主成分分析(PCA)的地理CA模型模拟了该区域1989-2006年城市发展和演化过程。     

社会感知与地理空间智能的研究动态与展望——“社会感知与地理空间智能”专栏导读

地理大数据及其提供的社会感知手段为信息地理学、人文地理学带来了全新的研究范式,在“人—地”关系研究中发挥了重要价值。地理空间智能(GeoAI)作为地理空间科学与人工智能相结合的交叉研究方向,有力提升了对于地理现象和地球科学过程的动态感知、智能推理和知识发现的能力。该文系统综述了社会感知与地理空间智能研究的发展动态,在此基础上,对大数据时代社会感知研究面临的挑战和发展趋势进行了展望。     

利用场模型拓扑表达GIS中的地理目标

该文阐述为了实现在GIS中描述自然界里带有模糊不确定性的地理目标 ,扩充GIS的模糊查询功能 ,首先基于集合论思想探讨了确定性地理目标的代数解析表达与其拓扑表达 ,指出了确定性点、线、面之间拓扑表达的构成机理 ;然后 ,基于场模型建立了模糊地理目标的空间表达 ,分析了模糊地理目标的位置不确定性 ,进而建立了模糊地理目标的拓扑表达模型 ,即点集拓扑内部、边界和外部。分析表明 ,公认的Egenhofer模型是该文模型在地理目标不带有误差或不确定性情况下的特例。最后 ,与Clementini(1996 )提出的模型做了比较分析 ,表明了该文模型的合理性。     

利用场模型拓扑表达GIS中的地理目标

该文阐述为了实现在GIS中描述自然界里带有模糊不确定性的地理目标，扩充GIS的模糊查询功能，首先基于集合论思想探讨了确定性地理目标的代数解析表达与其拓扑表达，指出了确定性点、线、面之间拓扑表达的构成机理；然后，基于场模型建立了模糊地理目标的空间表达，分析了模糊地理目标的位置不确定性，进而建立了模糊地理目标的拓扑表达模型，即点集拓扑内部、边界和外部。分析表明，公认的Egenhofer模型是该文模型在地理目标不带有误差或不确定性情况下的特例。最后，与Clementini(1996)提出的模型做了比较分析，表明了该文模型的合理性。     

地理信息系统与中学地理教学

地理信息系统简称GIS(Geographical Information System),是六十年代开始迅速发展起来的地理学研究新技术,是多种学科交叉的产物。地理信息系统是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法．适时提供多种空间的和动态的地理信息。即,采集编辑、存储管理、处理分析、传输地理数据,以多种形式输出数据和图形产品,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其具有以下三方面特征：     

A Simplified Basin Model For Simulating Runoff: The Struma River GIS

A GIS‐based distributed‐parameter runoff simulation model for the Struma River Basin in southwestern Bulgaria calculates the monthly snow/rain proportion, direct or surface runoff, snow cover and snowmelt, soil moisture, evapotranspiration, and total runoff. Simulation during the Bulgarian hydrologic year from November to October was compared with observed runoff data. The model closely replicates mean monthly runoff from climate conditions during the years 1961 –1990 as well as specific years. The simplified GIS model simulates hydrologic processes under limited data availability.     

A Simplified Basin Model For Simulating Runoff: The Struma River GIS

A GIS-based distributed-parameter runoff simulation model for the Struma River Basin in southwestern Bulgaria calculates the monthly snow/rain proportion, direct or surface runoff, snow cover and snowmelt, soil moisture, evapotranspiration, and total runoff. Simulation during the Bulgarian hydrologic year from November to October was compared with observed runoff data. The model closely replicates mean monthly runoff from climate conditions during the years 1961 –1990 as well as specific years. The simplified GIS model simulates hydrologic processes under limited data availability.     

论地理信息系统在考古学中的应用

回顾了地理信息系统(GIS)在考古学中应用的发展历程和实例,分析了GIS与考古学之间的内在关系.GIS的各种功能可以用于考古研究的各个环节和许多分支,在考古学中应用GIS不仅具有可能性,而且具有必要性或必然性,这有利于提高考古学的工作效率和研究水平.因此,应当给GIS在考古学中以适当的定位,不应该看作是可有可无的.此外,作者讨论了应用中存在的限制和问题,对GIS在考古学中的应用提出了一些看法和建议:应当结合中国的特点,把GIS应用于解决中国考古研究中的具体问题;为了把GIS的空间分析功能应用于考古学,非常需要培养既懂考古也懂GIS的复合型人才.     

Evaluating the effects of land‐use development policies on ex‐urban forest cover: An integrated agent‐based GIS approach

We use a GIS‐based agent‐based model (ABM), named dynamic ecological exurban development (DEED), with spatial data in hypothetical scenarios to evaluate the individual and interacting effects of lot‐size zoning and municipal land‐acquisition strategies on possible forest‐cover outcomes in Scio Township, a municipality in Southeastern Michigan. Agent types, characteristics, behavioural methods, and landscape perceptions (i.e. landscape aesthetics) are empirically informed using survey data, spatial analyses, and a USDA methodology for mapping landscape aesthetic quality. Results from our scenario experiments computationally verified literature that show large lot‐size zoning policies lead to greater sprawl, and large lot‐size zoning policies can lead to increased forest cover, although we found this effect to be small relative to municipal land acquisition. The return on land acquisition for forest conservation was strongly affected by the location strategy used to select parcels for conservation. Furthermore, the location strategy for forest conservation land acquisition was more effective at increasing aggregate forest levels than the independent zoning policies, the quantity of area acquired for forest conservation, and any combination of the two. The results using an integrated GIS and ABM framework for evaluating land‐use development policies on forest cover provide additional insight into how these types of policies may act out over time and what aspects of the policies were more influential towards the goal of maximising forest cover.     

基于场模型的空间动态数据建模及空间动态模型语言设计

目前空间数据库的研究集中于基于对象 (Object)空间数据模型的研究 ,而基于场 (Field)空间数据模型的研究相对进展较慢 ,将来的需求要求空间数据库增加基于场模型的功能 ,特别是考虑到空间动态过程模拟的需要。该文的目的是设计一种能镶嵌在GIS系统里的空间动态模型语言 ,为模拟复杂时空过程提供数据库管理和算法优化支持 ,并支持逻辑清晰的模型框架结构。该语言可为自然资源管理和生态环境应用提供定量和模拟工具 ,扩展了空间数据库基于场模型的应用。     

基于GIS数据库的田野考古地层剖面空间数据挖掘 --以陕西临潼姜寨遗址为例

介绍一种基于地理信息系统(GIS)数据库进行田野考古地层剖面空间数据挖掘的方法。即利用虚拟钻孔扫描剖面地层获得相关信息,从中提取田野考古中所需的各文化层及遗迹的厚度、顶界和底界深度等空间数据。实验结果表明,该方法能自动获取地层信息且数据可信度较高。     

基于粗集的知识发现与地理模拟——以深圳市土地利用变化为例

为了更有效地模拟地理现象的复杂演变过程,提出了用粗集理论来确定元胞自动机 (CA)不确定性转换规则的新方法。CA可以通过局部规则来有效地模拟许多地理现象的演变过程。但目前缺乏很好定义CA转换规则的方法。往往采用启发式的方法来定义CA的转换规则,这些转换规则是静态的,而且其参数值多是确定的。在反映诸如城市扩张、疾病扩散等不确定性复杂现象时,具有一定的局限性。利用粗集从GIS和遥感数据中发现知识,自动寻找CA的不确定性转换规则,基于粗集的CA在缩短建模时间的同时,能提取非确定性的转换规则,更好地反映复杂系统的特点。采用所提出的方法模拟了深圳市的城市发展过程,取得了比传统MCE方法更好的模拟效果。     

Paper-Based GIS: A Practical Answer to the Implementation of GIS Education into Resource-Poor Schools in South Africa

Abstract

Geographical information systems (GIS) were phased into the geography curriculum of South African schools from 2006–2008 as part of the National Curriculum Statement (NCS) for grades 10–12. Since its introduction, GIS education in schools across the country has been met with a number of challenges including the cost of purchasing the hardware and software required to elucidate the basic concepts of GIS to learners. This article examines the introduction of GIS education in schools in South Africa. The development and distribution of a paper-based GIS educational package for resource-poor schools in the country is also highlighted. Preliminary educator and learner evaluations of the paper-based GIS package are discussed and the broader learning opportunities and benefits associated with flexible teaching mechanisms are examined.     

GIS互操作及其体系结构

数据转换方法仅仅是从数据角度考虑互操作,是数据的集成,而没有考虑数据处理方面。实现GIS互操作意味着将具有不同数据结构和数据格式的系统集成在一起共同工作。对数据和处理资源的相互访问是互操作性的基本特征。GIS互操作强调语义及含义上的互操作,客户对数据和处理资源的访问是实时的,并且所获得的结果是可以预测的。该文在客户/服务器、面向对象思想,以及构件、驱动器(driver)技术的基础上,对OGDI进行改进,提出了GIS互操作的体系结构,并分析了实现互操作的几个重要环节——规程的制定、请求、应用函数集及驱动器在实现中应注意的问题。为了实现语义互操作,在规程中强调语义的正确表达和实现。     

基于GIS的细胞自动机模型与人地关系的复杂性探讨

探讨人地非线性关系可以揭示地理系统空间复杂性的许多简单本质 ,具有重要的理论意义和实践价值。以地理信息系统 (GIS)为技术支持 ,建立以细胞自动机 (CA)为核心的综合集成模型 ,将成为人地关系复杂性研究的主要方向。建议在CA GIS集成技术的基础上 ,一方面引入人工神经网络、进化算法、多重智能体系 (MAS)以及后现代数学分析方法 ,另一方面面向具体研究对象开发包括自然、人文地理要素在内的集成区域动力学模型 ,据此发展智能化综合集成模型体系 ,形成人地关系复杂性的模拟研究实验室。本文提出了开发智能化CA GIS模拟方法的初步设想。