时空拓扑关系描述及其推理研究

空间目标处于一定的时间与空间中,时态拓扑关系和空间拓扑关系经常交织在一起,形成时空拓扑关系,因此有必要在统一框架下研究时空拓扑关系.基于Allen对时态拓扑关系和Egenhofer对空间拓扑关系的研究,对时态拓扑关系和空间拓扑关系分别采用3×3的矩阵进行描述,将时空拓扑关系表示为3×6的矩阵,并描述了简单面/面之间的104种时空拓扑关系.在研究时态拓扑关系推理和空间拓扑关系推理的基础上,提出了一种时空拓扑关系推理方法.该文提出的时空拓扑关系描述和推理方法对于拓展时空拓扑关系的研究具有重要意义.     

位置感知计算中定位信息的自然语言描述

讨论位置感知计算中定位信息表达存在的不足,引入自然语言描述作为补充,介绍自然语言中的空间概念,并分析了影响空间定位信息向自然语言转换的因素,归纳为尺度依赖、方向依赖和身份依赖,讨论制约因素影响下的参考框架、参考点和方位词的选择,并以地图作为空间转化媒介,给出一组人们日常使用的定位描述句式,最后以车辆监控系统和图书馆导航为测试平台,针对室外和室内两种不同应用环境进行了自然语言描述实验.     

土壤质量时空变异及其与环境因子的时空关系

土壤质量能体现自然因素与人类活动对土地的影响,深入认识土壤质量的时空变异与环境因子的关系对 土地质量改善与土地可持续利用具有重要意义。土壤质量的时空变异是指在一定的景观内,不同时间不同地点不 同土层的土壤特征存在明显的差异性和多样性,由确定性(Deterministic)和随机性(Stochastic)两大组分构成。土壤 质量时空变异是由多重尺度上的土地利用(植被)、气象(降雨)、地形、土壤、人为活动等多因子综合作用的结果,但 是就某一具体地区而言存在重点尺度和主控因子,土壤质量时空变异的重点尺度与主控因子的时空关系因时间、 空间和尺度而异。本文首先介绍了土壤质量时空变异的概念与内涵,重点综述了土壤理化特性(尤其是黄土高原地 区)的时空变异及其与环境因子时空关系的研究进展,探讨了土壤质量时空变异的发展趋势,以期对我国土壤质量 的时空变异研究有所启迪与帮助。     

地理学时空数据分析方法

随着地理空间观测数据的多年积累,地球环境、社会和健康数据监测能力的增强,地理信息系统和计算机网络的发展,时空数据集大量生成,时空数据分析实践呈现快速增长。本文对此进行了分析和归纳,总结了时空数据分析的7类主要方法,包括：时空数据可视化,目的是通过视觉启发假设和选择分析模型;空间统计指标的时序分析,反映空间格局随时间变化;时空变化指标,体现时空变化的综合统计量;时空格局和异常探测,揭示时空过程的不变和变化部分;时空插值,以获得未抽样点的数值;时空回归,建立因变量和解释变量之间的统计关系;时空过程建模,建立时空过程的机理数学模型;时空演化树,利用空间数据重建时空演化路径。通过简述这些方法的基本原理、输入输出、适用条件以及软件实现,为时空数据分析提供工具和方法手段。     

空间运动对象与时空数据类型研究

当前时空数据模型多以描述空间实体的离散变化为主。该文中对空间运动对象在抽象层次的无限连续空间、离散层次的有限离散空间上的数据类型进行分析和定义，将其分别划分为时间类型、空间类型和时态类型来研究，并提出支持空间运动对象的表示方法和操作方式。该方法既能表示空间实体的连续运动，也能表示其离散变化，为空间运动对象时空数据模型的建立奠定了基础。     

三峡地区城市与河流关系的时空演化研究

主要采用历史文献和城市沿革分析,对314BC-AD2013 年间三峡地区城市与河流关系的时空演变特征进行宏观分析,结果表明：从时间演变看,战国西汉时期,三峡地区城市主要沿长江干流缓慢增长;东汉隋唐时期,三峡地区城市由长江干流向支流迅速蔓延;宋元明清时期,三峡地区城市沿长江干流调整稳固;民国以来,三峡地区城市主要依托重庆、宜昌两市极化增长;唐代是三峡地区城市发展的分水岭,明清是三峡地区城市格局的成型期,现代则是三峡地区核心城市的极化期。从空间分布看,2300 年来,以城址论,三峡地区共出现过61 个城市,其中71%的城市分布于长江干流沿岸,73%的城市分布于两河交汇处,82%的城市分布于海拔300 m以下的河谷地带,小河流域城市多从河流下游向上游拓展。总体来看,三峡地区的城市发展体现了其由易到难、由低到高、溯江而上的区域开发时序。     

高速铁路通达度与城市驱动力的时空耦合关系研究

为了研究高速铁路与区域城市间的作用关系,根据高速铁路通达度与城市驱动力系统耦合作用的原理,以2008-2017年中国7个区域28个城市的高速铁路与经济数据为基础,通过耦合度计算模型分析了7个区域高铁通达度系统与城市驱动力系统的耦合协调关系,运用ArcGIS、GeoDa软件分析了二者的时空演变特征。研究结果显示:1)从时间尺度看,中国7个区域高铁通达度系统与城市驱动力系统的综合指数值逐年增长,但发展不均衡,城市驱动力系统在多因子作用下,综合指数值高于高铁通达度系统的综合指数值;2)从空间上看,中国7个区域的高铁通达度系统与城市驱动力系统的耦合协调等级空间极化现象明显,呈现东高西低的空间分异特征;3)华东地区为城市驱动力系统和高铁通达度系统协调发展的增长极,是高铁发展超前型地区,西北地区为两个系统的耦合协调低值区,华北地区两系统发展不均衡,华中地区为两系统发展同步型地区,西南地区为城市发展先导型地区,东北地区为两系统增长缓慢型地区,华南地区为高铁发展与城市发展协调互补型地区。基于此,提出了促进7个区域高铁通达度系统与城市驱动力系统协调发展的建议。     

对象关系数据库中的时空索引机制研究

时空数据库是近年来地理信息科学与数据库技术领域研究和应用的热点,其中时空数据模型和时空数据索引技术是时空数据库的关键。为了提高时空数据库查询处理的效率,在基于时间片的连续快照模型基础上,改进了PP-TPR树索引。该索引技术不仅可以处理普通的空间查询（点查询和范围查询）,在时间维度上还可以支持单纯时间维度的查询、历史状态查询、预期状态查询以及时空一体化的复杂查询。在实例研究中,采用对象关系数据库PostgreSQL作为时空数据类型和时空数据索引的实现平台,初步验证了上述时空索引技术的有效性和实用性。     

基于相似度理论的时空变化定量描述方法

考虑对变化的认知关系到时空模型驾驭变化信息的能力,而对于时空对象的变化采用定性的判断方法比较主观,不利于对时空变化信息的有效管理,该文提出了利用相似性理论对不同时期对象的变化程度进行定量描述的方法,通过计算不同时期对象间的相似度,判断对象属"量变"还是"质变".该方法能够通过对地理实体变化程度的判断选择为对象建立一个新版本还是生成一个新对象,并能判断地理实体的变化类型,为时空信息的存储和时空变化过程的跟踪提供依据.     

基于多粒度时空对象数据模型的高速公路智能监控系统建模

多粒度时空对象数据模型更注重现实世界复杂、动态现象的表达,能更好地应用于智能设施管理和智能决策支持系统。该文基于多粒度时空对象数据模型及其建模理论,对高速公路智能监控系统中实体对象的特征和关系进行概念建模,设计数据存储方案,开发高速公路智能监控多粒度时空对象建模原型系统,并验证数据模型的实用性。结果表明:多粒度时空对象数据模型可以很好地支撑高速公路智能监控系统中动态智能实体及实体间复杂关系的表达、管理和分析,实现对路情的智能分析与决策。     

东北地区暴雪天气的统计学划分方法及其时空分布特征

应用近49 a东北地区200个气象站冬半年降水资料和相对应的NCEP/NCAR 2.5o×2.5o温度场再分析资料,提出了基于降水相态变化特征的东北地区暴雪天气划分的统计学方法,将东北地区暴雪分为纯雪型暴雪(Ⅰ型暴雪)和雨雪混合型暴雪(Ⅱ型暴雪)两大类,并根据影响范围将其划分为大范围暴雪、区域暴雪和局地暴雪3类。在此基础上分析了不同类型东北区暴雪的时空分布特征。结果发现:两型暴雪出现频次基本相当,Ⅱ型大范围暴雪明显多于Ⅰ型,局地暴雪则相反;东北地区暴雪的年际变化较大且具有明显的年代际特征,20世纪70年代后期至80年代中期Ⅰ型暴雪明显多于Ⅱ型,21世纪初期Ⅱ型暴雪多于Ⅰ型,表明全球变暖在中国东北的区域响应显著;东北区暴雪主要集中在秋末和初春两季,但两型暴雪起止时间和峰值都不相同;两型暴雪出现频次都呈东多西少的分布,其中Ⅱ型暴雪频次自东南向西向北减小的梯度更大。从结果来看所提出的划分办法很好的反映了不同降水相态的东北地区暴雪的发生和变化规律具有很大差别,这种差异与以往东北地区暴雪个例的分析工作中反映的情况是一致的;证明了本划分方法是合理的,具有实际工作意义。     

西宁市居民工作日和休息日时空活动差异研究

以手机信令数据为数据源,研究西宁市居民在工作日和休息日的时空活动差异及POI设施空间分布对居民活动差异的影响。结果表明:1)西宁市为单中心空间结构,居民在工作日集中分布在市中心区域,而在休息日的分布较分散;2)在休息日,商业和交通设施对居民活动产生积极影响,居住用地在早上对居民活动产生较强的积极影响(下午影响强度减弱),工业用地和公共用地在大部分时段对居民活动强度产生消极影响;3)在工作日,商业设施对居民活动的影响明显减弱,居住用地仅在晚上和凌晨对居民活动产生积极影响,而白天大部分时段出现消极影响,工业用地和公共用地在白天大部分时段会促进居民停留。研究结果有助于明确工作日和休息日居民在城市空间的时空活动差异及影响机制,可为城市出行空间和基础设施规划提供参考。     

支持动态地理现象理解的运动要素地图表现

空间运动现象是动态地理现象的一种重要表现形式,该文从运动状态与历史过程的静态表现、运动过程生命期的顺序动态表现及目标运动过程的动态特征表现等方面,论述了运动系统中运动对象运动特征的地图表现问题。对于目标运动过程动态特征的地图表现,提出了运动实时动态特征中的方向关系、距离关系及拓扑关系表现问题与方法,并以船舶导航为对象给出了相应的实例。     

休息日与工作日居民购物时空间决策因素及差异比较

居民购物时空间决策及其影响机制的研究往往将时间与空间分裂开来单独进行考虑,忽略时间与空间自身的内在联系。利用2007年北京市居民活动日志调查获取的第一手数据,通过构建影响居民购物时空间决策的9个选项,利用多项Logit模型,探讨北京市居民购物行为的时空间决策因素,并对休息日与工作日之间的差异进行比较。结果表明,休息日居民购物时空间决策属于单因素主导影响模式,购物持续时间的影响最为显著;工作日居民购物时空间决策属于多因素综合影响模式,是否多目的购物和巡回次数的影响显著提升。说明工作日由于受到工作等生存性活动的影响,购物等非生存性活动的时空间选择受到较大制约。     

广州市登革热时空传播特征及影响因素

以广州市主城区为研究区,着眼于街道等微观尺度,首先通过实地调查分析法、核密度分析法、标准差椭圆法,探究登革热时空传播特征;其次结合交叉相关性分析法与地理探测器,分析温度、湿度、气压、用地类型对登革热传播的影响,讨论了不同用地类型交互作用与登革热扩散的关系。研究表明：1）登革热时空传播具明显的阶段性特征,多发生于居住环境较差、人口密度较高的区域,并快速向外扩散;2)登革热发展初期,以输入型病例为主;3）环境较差、老年人口众多、人员构成复杂、交通便捷的老城区是登革热高爆发风险区域;4）温度、湿度、气压对登革热传播存在显著滞后性影响关系,温度、湿度与登革热传播呈正相关关系,气压与登革热传播呈负相关关系;5）居民人口分布与登革热传播关系最为密切,池塘、农田、草地、公共绿地交互地区会增加登革热传播风险。     

1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征

基于京津冀及周边34个气象站点逐日气温、相对湿度和降水数据,辅以Mann-Kendall趋势分析、SatScan时空重排扫描等数理统计方法,对1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪灾害时空聚类特征进行分析。结果表明：① 1960~2013年京津冀地区干旱-暴雨-热浪变化具有阶段性,2000年之前干旱-热浪频次多为负距平,暴雨频次相对较多;2000年后干旱和热浪频次呈上升趋势,暴雨频次呈下降趋势;② 综合考虑多种致灾因子,京津冀地区高致灾因子区集中于东部沿海区和西部太行山地区,低致灾因子区分布于中部平原区;③ 1960~2013年京津冀地区干旱和热浪空间分布具有明显的重叠性,两者空间叠加区主要分布于5个区域：北部沿海区、北部燕山山区、西部太行山区、南部平原区。对于北京、天津、保定等中部平原区的城市而言,其为多灾种叠加的“平静区”,干旱-暴雨-热浪灾害时空群集事件相对较少。     

Spatio-temporal evolution and the influencing factors of PM2.5 in China between 2000 and 2015

High concentrations of PM_2.5 are universally considered as a main cause for haze formation. Therefore, it is important to identify the spatial heterogeneity and influencing factors of PM_2.5 concentrations for regional air quality control and management. In this study, PM_2.5 data from 2000 to 2015 was determined from an inversion of NASA atmospheric remote sensing images. Using geo-statistics, geographic detectors, and geo-spatial analysis methods, the spatio-temporal evolution patterns and driving factors of PM_2.5 concentration in China were evaluated. The main results are as follows. (1) In general, the average concentration of PM_2.5 in China increased quickly and reached its peak value in 2006; subsequently, concentrations remained between 21.84 and 35.08 μg/m³. (2) PM_2.5 is strikingly heterogeneous in China, with higher concentrations in the north and east than in the south and west. In particular, areas with relatively high PM_2.5 concentrations are primarily in four regions, the Huang-Huai-Hai Plain, Lower Yangtze River Delta Plain, Sichuan Basin, and Taklimakan Desert. Among them, Beijing-Tianjin-Hebei Region has the highest concentration of PM_2.5. (3) The center of gravity of PM_2.5 has generally moved northeastward, which indicates an increasingly serious haze in eastern China. High-value PM_2.5 concentrations have moved eastward, while low-value PM_2.5 has moved westward. (4) Spatial autocorrelation analysis indicates a significantly positive spatial correlation. The “High-High” PM_2.5 agglomeration areas are distributed in the Huang-Huai-Hai Plain, Fenhe-Weihe River Basin, Sichuan Basin, and Jianghan Plain regions. The “Low-Low” PM_2.5 agglomeration areas include Inner Mongolia and Heilongjiang, north of the Great Wall, Qinghai-Tibet Plateau, and Taiwan, Hainan, and Fujian and other southeast coastal cities and islands. (5) Geographic detection analysis indicates that both natural and anthropogenic factors account for spatial variations in PM_2.5 concentration. Geographical location, population density, automobile quantity, industrial discharge, and straw burning are the main driving forces of PM_2.5 concentration in China.

     

北京市甲型H1N1早期流行的特征与时空演变模式

甲型H1N1 正在全球快速传播,中国因人口众多而成为受甲型H1N1 潜在威胁最严重的地区之一。基于流行病学调查得到的8 月15 日以前的北京市甲型H1N1 病例数据,论文分析了甲型H1N1 的流行病学特征,并探讨了94 起聚集爆发事件的时空演变模式。论文还对比了北京市的甲型H1N1 与2003 年SARS的空间传播网络,结果表明,两次流行事件的空间传播模式具有类似模式,朝阳区-海淀区-城市中心区(东城、西城、崇文、宣武) 是影响北京市疫情发展的关键。在资源有限情况下,重点关注这个三角地带的人群防控对缓减北京市甲型H1N1 疫情会产生更积极的作用。北京市甲型H1N1 的早期防控是有效和及时的。