基于空间插值的风场模拟方法比较分析

计算流体动力学方法是目前风场空间格局模拟的主要方法之一,该方法由于受到软硬件局限,多应用于小尺度的风场模拟及分析。该方法精确程度极大地依赖于3D建模的精细程度和迭代计算模型的准确程度,与现实风场的发育过程存在明显差异。而随着物联网技术的发展,我们可通过大量的现场传感器进行风场数据的实时采集,为风场动态实时化模拟提供精确的参数。为了确定风场动态实时化模拟的最佳方法,本文以中国科学院城市环境研究所园区内32个风场传感器的月平均风速数据为研究案例,综合分析了反距离权重插值、全局多项式插值、局域多项式插值、径向基函数插值、最近邻域法插值、普通克里格插值6种空间插值方法,并采用交叉验证的方法对插值结果进行比较。结果表明,反距离权重插值在模拟的误差范围、模拟的准确度、反映极值的能力上优于其他5种方法,为1:500尺度的风场空间格局模拟提供了参考。     

基于信息熵的中国自然疫源性疾病分布特征研究

中国目前发现有43种自然疫源性疾病,其中鼠疫、人禽流感、疟疾、登革热等14种被列为国家法定传染病,对中国人民生命健康造成了很大的威胁。为了探讨中国自然疫源性疾病发病数量均衡/不均衡的区域分布规律,本文运用Shannon信息熵理论和空间自相关方法,基于2004-2015年14种自然疫源性疾病的发病数,对中国自然疫源性疾病进行了分析。研究结果表明：① 中国自然疫源性疾病发病数量均衡/不均衡的区域在空间上具有明显的西北-东南分异特征,并具有显著的空间自相关关系,高值聚集区和低值聚集区主要分布在以河北-云南连线上山脉分界线的两侧;② 自然因素是影响自然疫源性疾病发病均衡程度的主要因素,在温暖潮湿（即温度适宜、水分充足）的地区更容易发生多种疾病,疾病发病数量相近;在特定牲畜为主或特定蚊虫流行地区更容易发生单种疾病,疾病发病数量不均衡;③ 我国发病总数高的区域往往是因为单种疾病极其严重导致,而信息熵高的地区往往存在多种疾病发生,这两类地区在自然疫源性疾病防治上,需要根据地区特点采取不同措施。     

基于局地气候分区的济南市热环境空间分异及其 影响因素

城市地表覆被及空间结构不同,导致热岛效应不同,城市热环境存在空间差异。局地气候分区（LCZ）在城市热岛研究方面得到了广泛应用。合理划分LCZ、科学制定LCZ分类标准,是基于LCZ研究城市热岛的关键技术问题。本文基于济南市城市路网、DEM和建筑大数据划分LCZ,利用Landsat 8遥感影像反演地表温度,采用克里金法进行气温空间插值,以地表温度和气温综合表达城市热环境。在此基础上,采用方差分析方法研究了城市热环境的空间分异特征和LCZ类内热环境差异,采用相关分析方法研究了城市热环境的影响因素。结果表明：① 济南市地表温度和4:00、8:00、14:00的气温空间分布格局差异明显,存在较高温度异常值的LCZ数量分别占全市LCZ总数的0.25%、1.60%、4.05%和3.96%。建筑密集区域地表温度较高,同时包含分散的较高气温区,呈现热岛效应;② 不同类型LCZ的地表温度和不同时刻气温平均值存在明显差异。高层低密度、高层中密度、中层低密度等类型存在较高气温异常值的数量分别占较高异常值总数的47.37%和33.33%、9.65%,类内热岛效应明显;③ LCZ类型不同,类内热岛效应存在差异。低层低密度、中层低密度、高层低密度和高层中密度等类型所处位置高程不同,其方差分析的P值均小于0.05,热岛效应存在显著差异;④ LCZ所处位置高程不同,建筑空间分布指标对城市热环境的影响各异。总体而言,地表温度与建筑平均高度呈负相关,且达到了0.05以上的显著性水平,而气温与之呈正相关,且达到了0.001的显著性水平;城市热环境与建筑基底面积及建筑体积的平均值和标准差、建筑密度、容积率等指标的正相关性达到了0.001的显著性水平,这些指标对城市热环境的正向影响作用明显。     

电磁地理环境监测数据空间插值方法

电磁地理环境无所不在,电磁环境的“时间、空间、频率”特征进行监测与分析对于评估电磁地理环境对人类的日常生产生活的影响具有十分重要的现实意义。目前电磁辐射数据的获取方法和空间化表达的研究非常有限。电磁现象有着自身的空间传播与衰减特性,传统的空间插值方法并不适用于电磁现象的空间化表达。全频段车载电磁环境监测系统沿道路密集采集获取不同频段电磁辐射强度信息,需要对其进行空间插值才能刻画其二维空间的分布特征,本文根据电磁波空间传播规律,提出并实现了基于电磁辐射传播模型的电磁环境空间插值方法,对车载移动电磁环境监测系统获取的数据进行空间化处理,并将该方法与常用的IDW和Ordinary Kriging空间插值方法进行实验对比分析。实验结果表明,本文方法比其它空间插值方法更适合于电磁地理环境数据的空间化表达。     

坡谱信息熵尺度效应及空间分异

选取陕北黄土高原48个不同地貌类型区,以其对应的1∶10000及1∶50000数字高程模型(DEM)为数据源,运用比较分析与数理统计的方法,分析了坡谱信息熵在陕北黄土高原的空间分异特征及尺度效应。结果显示,坡谱的信息熵在一定程度上可以反映地表的复杂度,坡谱信息熵和沟壑密度间有较好的幂函数关系,随着坡谱信息熵的增大,样区沟壑密度也增大。坡谱信息熵的空间分异和陕北黄土高原的黄土地貌形态在空间上的变异是相关的,可将其作为地貌类型划分的判别因子之一。     

基于DEM修正的MODIS地表温度产品空间插值

地表温度是资源环境、气候变化、陆地生态系统等科学研究的重要参数之一。MODIS LST（Land Surface Temperature, LST）产品是地表温度相关研究的重要数据源。而现有MODIS LST产品均存在云覆盖区域,因此云覆盖区域地表温度估计已成为热红外遥感的前沿性研究难题。为解决MODIS LST产品云遮挡区域地表温度信息缺失,以秦岭地区为研究区,选用2001-2017年的MOD11A2数据,在传统的反距离权重（IDW）、规则样条函数（SPLINE）、普通克里金（OK）、趋势面（TREND）空间插值方法中引入高程因子,通过反复试验形成基于DEM修正的MODIS LST空间插值方法。分析空间插值结果表明： ① 空间插值精度由高到低为：OK>SPLINE>IDW>TREND,基于DEM修正后精度分别提高了约0.38、0.31、0.32和0.78℃; ② 空间插值结果的精度呈现季节差异,夏季6、7、8月的精度较高,1月的精度最低;③ 插值精度与云区的范围存在一定的关系,当云覆盖区域<1.1 km²时,DEM+OK方法的插值误差<0.55 ℃,当云覆盖区域<3.1 km²,插值误差<1 ℃;DEM+SPLINE方法在云覆盖区域<2.7 km²时,插值误差<0.55 ℃,云覆盖区域<10.4 km²,插值误差<1℃;当云覆盖为1.1~2.7 km²时,DEM+SPLINE方法的插值精度高于DEM+OK方法。     

深圳市住宅用地价格影响因素空间差异化规律分析

影响因素是地价评估的核心和基础,深圳市目前还没有一套完整的影响因素体系,现有体系主观性较强,因此,制定一套合理的影响因素体系及分析其影响规律显得十分重要和迫切。采用了空间分析方法及特尔斐法,确定了住宅用地影响因素体系。运用地理加权回归模型(GWR模型)对体系中的11个影响因素进行分析,研究结果表明深圳市不同区域对相同影响因素的敏感性不一样,即影响程度不一样,深圳市住宅用地价格影响因素具有明显的差异化特征,为深圳市地价评估中选择估价因素、确定因素权重提供定量支撑。     

北京市住宅价格空间分异特征及影响因素分析

住宅价格空间分异性能体现社会空间异质性,理解当前住宅价格空间格局分异特征及影响因素对北京这类超大城市进行相关规划有重要意义.利用空间插值方法分析北京二手房住宅价格空间格局,采用地理加权回归模型分析住宅价格空间分布影响因素.结果发现:北京市住宅价格的空间分布呈现圈层结构,高值区集中在四环路内,低值区集中在六环路外,但城市...     

基于模型和空间相关性的GPS时间序列插值方法

针对GPS时间序列的空缺,根据数据固有特性和空间特性,提出基于模型和噪声空间相关性的GPS时间序列插值方法,并以陕西省GPS连续站为例验证该方法对长空缺插值的优势。通过实验分析不同情况的空缺和插值对GPS时间序列速度、周期项以及噪声特性的影响。结果表明,空缺对速度影响较小,较少的观测也可以较好地反映地壳线性运动;空缺对周期项影响较大,利用GPS分析周期性运动时必须考虑空缺的影响;噪声频谱分析显示离散空缺比长空缺影响大,噪声特性分析时应注意。     

中国市级人口增长的多因素空间建模分析

本文以中国市域单元为研究对象,利用1990-2010年人口普查数据,采用探索性空间数据分析的方法,分析了过去20 年间中国市级人口增长率的空间分布特征和多变量的空间依赖关系。使用空间计量模型和空间滤波后的经典线性回归模型分别探究了经济、气候、地形、社会文化等因素对中国市级人口增长率的影响。模型对比结果显示,经过空间滤波后的经典线性回归模型能够更好的模拟中国市级人口增长率的变化。在该模型中,经济因素是影响中国城市人口增长率的主要因素,例如代表城市经济发展水平的城市夜光指数密度。气候因素对人口增长率也有着不可忽视的作用,如七月热指数随着等级的提升对人口增长率有着越来越强的负向影响。研究结果表明：人口的区域增长模式是多要素综合作用的结果,在相关建模研究和政策制定中需要重点考虑经济发展水平和气候条件因素对人口增长趋势的不同影响。     

空间分析中几种插值方法的比较研究

针对常用的空间插值方法在精度分析方面比较的不足,从地质统计学、数学函数和几何方法方面分别选取普通克里金插值法、三次样条函数法和距离权重倒数法进行插值精度的比较与分析。文章分析了各个方法的优缺点和局限性,选取疏密差异较大的均匀和不均匀离散点数据进行实验,利用三次趋势面模型和MATLAB,ArcGIS,GS+Version...     

基于信息熵的基础地理信息地形数据库中信息量度量方法初探

信息熵方法是建立在信息论基础上的信息量评价方法,目前多用于地图信息的量测,尚无针对地形库中的几大要素特征的综合性的信息量分析评价方法.本文在分析已有地图信息量测方法基础上,选择国家1:1 000 000地形数据库中9幅地图的居民地要素层,建立Voronoi图,全面分析评价了该要素层的统计信息量、几何信息量、拓扑信息量和专题(属性)信息量.实验表明,对地形数据库中的要素层采用全面评价的方法是可行和必要的,能更好地反映要素的分布特征和专题(属性)特征.     

空间信息网格SIG:新一代的空间信息基础设施和服务框架

空间信息数据量大、处理复杂、难以共享的问题对其研究和应用提出了挑战。空间信息网格(Spatial Information Grid,SIG)作为创新性的网络空间信息基础设施和技术体系,集成并拓展信息网格、空间信息系统、Web服务等前沿技术,以"服务"为中心,实现一体化、智能化的空间信息获取、存储、组织、分发、分析处理、集成与应用,实现基于网络的空间信息资源共享与空间信息服务。     

基于Oracle数据库的空间信息元数据管理系统

结合国家基础地理信息系统(NFGIS)元数据标准(草案),介绍了空间数据的元数据管理以及相应的Oracle数据库设计和建立。并以宁波市地理信息系统为例,说明其空间信息元数据管理系统的建立流程和构架,获得成功的应用。研究表明,通过空间信息元数据管理系统的建立,实现元数据快速高效管理,最大程度满足了社会各行业用户对空间地理数据的需求。