SVG在线空间自相关分析方法及其应用

空间信息在线统计分析受数据格式和专业软件的限制,难以实现网络资源共享;W3C制定的可缩放矢量图形(SVG)标准,对WebGIS空间数据的可视化和空间分析提供了一个开放的解决方案.鉴于此,该文提出了一种基于SVG的在线空间自相关分析方法,将地图单元构建成二元邻接矩阵,再经空间权重矩阵计算方法将其转换为行标准化矩阵,以满足空间统计分析方法对数据的要求.该方法既可解决多种常用空间数据格式的通用性和标准化问题,又实现了网络在线空间自相关分析.实验方案采用B/S的结构模式,以2007-2009年中国各省区的经济能源消耗指标为研究对象,采用全局和局部Moran指数衡量各省区能源指标间的空间关联,分析中国经济能源消耗指标分布特征及发展不均衡状态,并指出改善方向.     

河南省经济发展的空间相关性及尺度效应

采用河南省126个县级空间单元、18个市级空间单元,利用改革开放以来8个年份的人均GDP数据,基于ArcGIS和GeoDa软件9种空间权重矩阵构建方式,研究了河南省经济发展全局Moran′s I指数的时空变化,以及县级和市级空间相关性的尺度效应。结果表明:1)河南省县级、市级经济发展具有显著的空间相关性,尤其是在1990年之后,县级、市级Moran′s I指数分别为0.5、0.4左右。2)各种空间权重矩阵构建方式下得到的县级、市级Moran′s I指数,随时间的总体变化趋势基本相同。另外,除了ArcGIS距离平方倒数方式得到的值均过小外,其他权重矩阵方式得到的县级、市级Moran′s I值差异相对较小。欧氏距离权重矩阵更适合于描述经济发展的空间相关性。3)空间相关性的尺度效应似乎有一个临界值,当超过该临界值以后,小尺度(县级)比大尺度(市级)的Moran′s I值大,之前则相反。所以,以县级尺度为基础对河南省经济发展的空间战略进行布局更好,能较好地描述经济发展的空间溢出效应。     

"时空接近"空间自相关模型构建及其应用——以长三角区域经济差异分析为例

地理学第一定律是空间自相关统计学的核心和基石,传统的空间自相关以邻接性或空间距离函数确定空间权重矩阵。但随着快速交通网络变得具有渗透性,空间距离内涵已发生质的变化,"接近"概念有必要从"空间接近"拓展为"时空接近"。基于这一新的内涵,提出"时空接近"空间自相关概念并构建相应计算模型,结合表征时间距离的可达性指标将该模型应用于长三角区域经济差异分析。通过计算全局Moran's I和局域Moran's I,结果表明:在全局空间自相关指标上,"时空接近"空间自相关能更好地揭示地理事物间的关联动态变化。在局域空间自相关指标上,当时间距离截取在合理范围时,邻接性表现出较强的稳健性,但"时空接近"与传统"空间接近"的空间相关性存在较大差异,两者结合能更客观揭示地理事物空间关联的现象和本质。     

基于ESDA的北京市乡镇农业经济空间特性分析

以北京市2005年乡镇人均农业总产值和第一产业人口所占比重为指标变量,乡镇为基本单元,采用ES-DA的全局和局部空间自相关分析方法,包括Moran’sI指数、Moran散点图和LISA等,通过构造空间权重矩阵,从空间相互作用角度对2005年的北京市乡镇农业经济的空间分布进行研究和分析,揭示其空间相关性和空间异质性。结果显示,北京市乡镇农业经济的指标总体存在正的空间相关性特性,表现出很强的空间集聚特征,同时,结合Mo-ran散点图和LISA图像分析,揭示出局部乡镇存在空间异质问题。     

南京市内部旅游客流空间测度与模拟

将传统分析方法与空间数据分析方法相结合,建立空间数据模型,采用Surfer动态图,实态模拟南京旅游客流空间分布格局。研究发现:①南京市内部旅游流位序—规模分布非常典型。流量规模参数|q|大于1,但一直趋于减小,说明极化作用、不均衡发展仍是旅游流空间格局演变中主要特征。②南京市旅游流呈现显著的空间集聚特征。1995~2005年间,全局Moran’sI指数有一定的波动,1995年Moran’sI最小,2001年后,全局Moran’sI快速扩大。城市内部旅游流空间关联程度逐渐增强,局域范围内具有强烈的空间自相关特征。Local Moran’sI显著性检验表明,南京旅游流在局域范围内具有强烈的空间自相关特征。“高高”象限由1995年4个增至2005年8个;“低高”象限由1995年2个增至2005年8个,而“高低”象限变化不明显。③通过R型和Q型因子分析,识别了4个重要的旅游集聚场和扩散场,但首级集聚场和扩散场强度非常大。首级核旅游吸引力具有较广的吸引范围,且吸引景区级别较高。其它3个核吸引范围呈现分片区特征。扩散场分布相对均衡且“大分散、小集聚”。④根据研究结果构建了南京城市内部旅游流空间变化模式。20世纪90年代中期以来,南京市内部旅游流空间变化模式呈现出空间层次性、动态变化性特征。旅游流空间分布呈现从少数旅游节点向多数旅游节点转变,旅游节点体系逐渐发育成熟。     

洞庭湖区生态承载力时空演化特征

利用探索性空间数据分析以及百分位数和变异系数,基于Arc GIS 和Geo DA软件支撑,对洞庭湖区生态承载力的空间格局特征、空间关联特征和相对差异演变特征进行分析。结果表明：① 空间格局上,洞庭湖区生态承载力从西南向东北大体上呈现“W”型（较高—低—高—低—较高）空间格局,倒“U”型的县域差异特征显著。② 空间关联上,洞庭湖区生态承载力的分布呈正的全局空间自相关,出现相似县域之间的空间集聚,全局Moran’s Ⅰ值相差不大,空间聚集程度比较稳定,趋于围绕某一偏低集聚度出现小范围内波动;局部空间自相关的LISA 集聚类型出现HH型、HL型和LH型3 种类型,依次集中分布在洞庭湖区的中部、西南部和东北部,局部空间格局保持相对稳定,但是聚类特征显现出稍微变化的迹象。③ 相对差异演变上,2001-2010 年洞庭湖区生态承载力相对差异演变整体上呈现一定的差异性。2001-2003 年相对差异较小,趋于稳定;2005 年前后相对差异较大;相比2001-2003 年,2005 年以来相对差异明显扩大且这种较大的空间相对差异随着时间的推移呈现小幅波动趋势。     

城市蔓延综合指数的评价与分析——以武汉市为例

城市蔓延是城市边界向外扩张、城市用地更为分散的现象,往往是人口增长、经济收入提高、交通便捷、土地利用变化等引起的。采用集成3S技术综合测度城市蔓延的程度,将城市蔓延的综合指数分解为人口指数(Ips)、社会经济指数(Ies)、交通指数(Its)和土地利用指数(Ils),并融合遥感、地理信息系统和空间分析技术进行多因素多因子评价,对武汉市1984—2013年城市蔓延程度进行度量。研究结果表明:Ips总体呈直线上升,Ies、Its和Ils总体呈指数型上升,Ils和Its近5年的增幅较大;路网密度空间自相关指数Moran’s I值最低,分布最为分散,Its权重值最高,建设用地比例权重值最低;城市蔓延度综合指数在2004年前的增长速度相对缓慢,之后呈显著上升趋势。     

基于空间自相关的湖北省耕地压力时空演变特征

借助耕地压力指数模型和空间自相关分析法定量测算了1999—2011年湖北省17个行政单元的耕地压力指数并分析了空间差异特征。结果表明:1999—2011年湖北省耕地压力呈弱倒"U"型,根据耕地压力指数的时序变化可将17个单元分为持续拉升区、和缓保持区、平稳下降区;1999—2011年的Moran’s I值表明湖北省耕地压力具有较明显的空间聚集特征,2001年Moran’s I值最高,2005年Moran’s I值最低;2011年17个单元的局部自相关指数表明湖北省各行政单元的耕地压力在空间上也具有一定的集聚或分异特征,尤其是以武汉市为中心形成了一个湖北省耕地压力的热点(高峰)地区。研究结果对制定湖北省区域空间发展战略、因地制宜地兼顾粮食安全和经济发展对土地的需求具有重要的参考意义。     

中原城市群空间结构与空间关联研究

从中原城市群的空间结构角度出发,计算了中原城市群的中心城市吸引力的分维数和空间结构的关联维数,分析了其分形结构特征;从空间关联的角度出发,通过威尔逊模型、空间关联模型对中原城市群的空间联系进行研究,计算了各城市的交通吸引强度、人口吸引强度;采用空间自相关模型的全局Moran I指数、局部G*统计分析各城市的空间关联程度、发展趋势和空间要素在各城市的集聚特征.研究得出中原城市群目前的空间结构和空间关联特征,对中原城市群进行内部资源整合、调整空间结构、提高整体竞争力具有重要意义.     

中国县域城镇化水平的综合评价及类型区划分

以县为基本单元,从人口、经济和社会三方面构建中国县域城镇化水平的综合评价体系;利用熵值法对县级单元的综合城镇化水平及其子系统水平进行评价,构建城镇化类型区;基于偏相关系数测度各类型区的城镇化驱动力;结合空间自相关方法对综合城镇化水平进行分区。结果表明:人口和经济是反映中国县域城镇化水平的两大子类型;综合城镇化水平的空间分布呈明显的行政等级性;划分全国为人口城镇化滞后型、经济社会城镇化滞后型、人口—经济社会城镇化滞后型和综合城镇化非滞后型四大城镇化类型区;不同类型区的驱动力不同,市场力和行政力是全国层面的两大驱动因素;采用空间自相关方法对人文地理领域进行分区研究,中国人口城镇化分区模式为北高南低,经济城镇化分区模式为东高西低。     

市域范围下商品住宅价格空间自相关分析——以抚州为例

基于2005～2009年抚州市域范围内普通商品住房价的数据资料,通过计算Moran’s,和LocalMoran＇s,系数值对抚州市域范围内普通住宅房价的时空分布格局进行空间自相关分析。分析结果表明,抚州市域范围下商品住宅房价在整体上未表现出空间自相关性;但在局部范围不同年度间少数城镇存在空间相关性。研究表明,房价空间自相关特性与研究区域的空间范围,经济整体发展水平、交通网络发达程度、区域内购房政策有关。     

不同地貌区耕地集约利用水平空间分异及驱动机制——以江西省为例

在构建衡量耕地集约利用水平的P-S-R模式指标体系基础上,以县域为基本空间单元,借助GIS空间分析软件,利用ESDA等方法,对江西省各地貌区耕地集约利用水平空间差异及其驱动机制进行了研究,针对各地貌区制约耕地集约利用因素,分别提出了今后耕地利用过程中应注意的问题。结果表明:两时段基于综合度的Global Moran’s I分别为0.16和0.30,在显著性水平α=0.05下呈空间正相关,耕地集约利用水平在地域上呈现出较明显的空间集聚特征与区域差异性,且有不断加强趋势。总体上平原区的集约水平高于丘陵与山区的,经济发展较快地区的相对较高;各研究实体Local Moran’s I及Grid图,反映了耕地集约利用水平在局域空间上的均质性,即水平高、低区域各自集聚;LISA显著集聚四种类型中,正空间自相关的"H-H"、"L-L"占主体部分,时段Ⅰ二者约占总数的73.33%,时段Ⅱ则提高到80.95%。其中,"H-H"关联的区域主要分布在北部平原区、经济实力较强的县(市),而赣东北、西北及南部的丘陵山区则表现出明显的"L-L"关联特征;平原、丘陵、山区三大地貌区影响耕地集约利用水平的因素各异。     

北京宜居城市满意度空间特征

利用近万份的实地调查问卷,采用空间插值、空间相关性分析等空间分析方法,研究了北京市区宜居城市满意度的总体特征和空间自相关特性。结果表明,北京市区宜居城市满意度总体水平尚可,存在明显的空间自相关特性,并且空间自相关性表现出较强的尺度变化特点,而反映满意度的不同子指标的尺度也各有特点。对宜居城市满意度的空间差异性研究表明,满意度总体由城市中心向郊区递减,在交通节点附近存在满意度的"洼地"区域,同时,一些特殊区域的存在,也使北京宜居城市满意度的空间分布更加复杂。     

川滇黔接壤地区城镇化空间特征及驱动力分析

川滇黔接壤地区经济落后,整体城镇化水平较低,采用川滇黔接壤地区2008年各区县(市)的城镇化率作为测度指标,运用探索性空间数据分析(ESDA)方法,分析了本区域的城镇化水平的空间分布特征。通过对城镇化率的空间自相关系数Moran’s I的计算,发现各区县城镇化率的空间分布并非表现出完全随机性,而是具有明显的空间自相关性,具体表现为低值空间聚集。利用空间计量模型研究了城镇化水平的驱动机制。结果表明:空间误差模型优于空间滞后模型和OLS模型;相邻地区各因素的空间扩散效应对城镇化水平存在显著的影响,其弹性系数为0.416 1;第三产业增加值是城镇化率的最主要驱动因子,其弹性系数为0.777 7。因此,未来川滇黔接壤地区在推进城镇化时,应考虑城镇化水平的空间相关性,建立区域一体化开发政策,并积极发展第三产业,提高第三产业在国民经济中的比重。     

苏南沿江城镇扩展的空间模式及其测度

定义了城镇边界的划分规则, 通过卫星遥感影像获取了苏南沿江地区1984 年、1991 年、2000 年和2005 年的城镇边界, 利用分形维数(半径维数、网格维数、相关维数、边界维数)、紧凑度指数以及空间自相关指数(Global Moran I、Local Moran I), 定量揭示了区域城镇扩展的空间模式。结果表明: 分形度量可以定量揭示区域城镇的空间分布特征以及空间组织 结构, 空间自相关可以定量揭示城镇的空间扩展过程、聚簇模式, 二者相互结合, 可以测度区域内城镇扩展的空间模式, 揭示城市群/ 城市连绵区的形成过程; 苏南沿江地区城镇扩展从改革开放初期自发的以大城市为中心的点状扩展模式, 经历了由政策驱动下以融合填充为主导的点- 轴延伸模式, 发展到以经济辐射联系为策动力基于区域产业空间组织的城镇连绵集聚模式, 一个大的城市群正在形成。特别自2000 年以来, 城市群的空间结构特征日益显现。区域内城市的多中心现象始终存在, 但空间极化作用逐渐削弱。     

基于ESDA的西北地区公路网分布空间差异分析

利用探索式空间数据分析（ESDA）方法分析了2004-2010年西北地区市域尺度的公路网空间分布差异及其变化特征,并结合定性分析和空间计量模型探讨了公路分布差异的驱动机制。结果表明:（1）西北地区公路网空间分布具有显著的全局正相关关系,存在明显的集聚特征,公路网空间差异趋势愈加明显,公路网集聚模式发生明显变化的区域集中在陕甘宁交界地带,“陕南-关中-陇东-青东”地区形成公路网“高-高”集聚类型分布的连绵区域,“低-低”集聚类型区域分布在河西走廊、新疆、青海地区;（2）公路网密度水平高于全国平均水平的区域规模数量呈增长态势,其中“西安-兰州-西宁”地区的公路网密度水平高于全国平均水平,该地区已形成具备向外扩张能力的交通带;（3）自然环境状况是约束公路交通基础设施建设运营的基本条件,而区域经济的非均衡发展格局及其空间溢出效应是形成公路网分布差异的重要驱动力。     

基于空间自相关的中国省际人口迁移模式与机制分析

人口迁移具有空间指向性,表现为迁入地和迁出地在地域上呈现一定的空间集聚特征。然而,大部分针对我国人口迁移进行分析和建模的研究忽视了这一空间指向性及其影响。该文利用全国第五次人口普查省际人口迁移数据和相关资料,以空间自相关分析为基础,对1995-2000年我国省际人口迁移的空间模式与动力机制进行了初步分析。首先,运用全局空间自相关统计量(Moran′s I)对人口迁移流中的空间自相关程度进行了测度,发现研究期间我国省际人口迁移的空间指向性明显:从一个区域出发(或抵达一个区域)的人口迁移流均受到周边地区人口迁移的影响。为了进一步研究这种空间指向性对人口迁移规模的影响,分别采用重力模型(仅用距离变量捕捉人口迁移过程中的距离衰减效应)和空间OD模型(采用因变量空间滞后的不同形式对迁移流的空间指向性加以考虑)研究中国省际人口迁移的动力机制,对比两种模型的估计结果发现:1)空间OD模型在参数估计和模型拟合等方面均优于传统的重力模型;在选取相同解释变量的情况下,空间OD模型的残差平方和仅为传统重力模型的47%,模型拟合指标AIC值也大大缩小。2)在对中国人口迁移动力机制的定量分析中,如果不考虑人口迁移流之间的空间自相关(空间指向性)现象,会导致对社会、经济等变量作用和距离衰减效应的过高估计。     

基于地理信息系统的2009-2013年甲型H1N1流感的时空分析

甲型H1N1流感作为一种人群普遍易感的急性传染病,自2009年爆发以来,不仅对人类健康造成了危害,也给全球经济造成了巨大损失。为研究中国大陆地区2009年来甲型H1N1流感疫情的时空分布特征,以中国大陆地区31个省级行政区2009-2013年甲型H1N1流感发病率的时空数据为研究对象,采用空间自相关分析技术和季节性分析方法进行了较为全面的空间和时间分析。结果表明：甲型H1N1流感的发病率在空间上和时间上都具有较强的聚集性。空间上,甲流发病高值热点有从新疆、青海和甘肃等西北部地区逐渐南移至中国东南部沿海省份的趋势,且高发聚集省份有增多的趋势;时间上,每年10月至次年4月是中国甲流的高发时段,且在此期间空间上也存在较强的聚集性。