关于事物存在的时空特性及其数学描述研究

根据事物存在的时空特性，给出了现实存在物、过去存在物和将来存在物的数学定义，揭示了其内在联系和变换条件；指出地图存在着现势性缺陷，提出缩减现势性缺陷的途径。     

地物质数特性与时空关系的数学表述研究

地物的质量和数量特征及其时空关系是地图表示的客观基础。本文对其相关概念给出了数学定义 ,并根据拓扑学原理 ,论证了从三维空间到地球椭球面 ,从地球椭球面到二维地图平面存在着同胚关系 ,从而为地图的空间认知提供了数学基础和理论解释     

IGS电离层产品的时空特性研究

电离层时空变化规律的研究对于卫星导航、航空航天等具有重要价值。本文利用国际GNSS服务(IGS)产品,分析了电离层的时空变化规律。在时间尺度上,对低阶球谐系数(0,0)、(1,0)、(1,1)、(1,-1)进行了功率谱分析,对北京地区的垂直方向总电子含量(VTEC)进行了短时傅里叶变换分析,对北京、阿克拉和墨尔本进行了季节性分析,结果表明,电离层变化具有明显的年周期和半年周期项。在空间方面,分析了零度子午线、赤道上的电离层延迟随纬度、经度的变化规律,结果表明,在纬度方向上具有明显的单峰效应,在经度方向上的峰值具有延迟变化规律。      

2016年四川省PM2.5浓度时空分布研究

PM2.5导致大气能见度下降,造成雾霾天气.本文基于2016年四川省89个空气质量监测站的PM2.5数据,对2016年四川省PM2.5浓度时空分布特征进行研究分析.结果表明,2016年四川省PM2.5浓度空间分布呈现出西北部PM2.5浓度较低、空气质量较好,东南部PM2.5浓度较高、空气质量较差的趋势;时间分布呈现夏季PM2.5浓度较低、空气质量较好,冬季PM2.5浓度较高、空气质量较差的趋势,从而得出四川省PM2.5浓度时间和空间分布规律及分布图.     

船载三维激光扫描数据时空配准方法研究

由于海洋测绘中存在滩涂测量、崩岸、潜堤测量和水边线测量等困难,船载三维激光扫描技术比传统测量手段更快且更安全,测量精度已经可以满足大部分水上测量的精度要求,因而得到广泛青睐。船载三维激光点云数据的时空配准对测量结果至关重要,对此,介绍了基于多传感器融合的船载三维激光测量系统组成与工作原理,阐述了数据的时空配准过程,获取了精确的扫描数据,为后续工作提供支撑。     

湖北省气溶胶光学厚度时空分布特征研究

利用MODIS遥感数据反演湖北省2003～2008年气溶胶光学厚度(AOD)数据,研究了AOD平均值的空间分布与时间变化特征;利用自组织映射(SOM)模型与线性模型,分析了湖北省AOD与人口密度、人均工业产值、森林覆盖率之间的关系。结果表明,在空间分布上,AOD高值区主要位于地势较低、人口密度较大、人均工业产值较高、森林覆盖率较低的湖北中南部;AOD次高值、低值区位于地势较高、人口密度较小、人均工业产值较低、森林覆盖率较高的湖北西部、东北部和东南部,对高值区呈环绕之势。在时间变化上,AOD年均值呈逐年增加的趋势;四季均值及细粒比分布存在明显差异;月平均值在冬春、春夏之交分别呈上升与下降趋势。在AOD时空分布的影响因素上,SOM模型与线性模型分析结论一致,AOD分布与人口密度、人均工业产值呈正相关,与森林覆盖率呈负相关。     

基于GWR的四川省医院床位数时空分布及其影响因素研究

合理配置医疗资源是加快医疗体系建设的重要基础和内在要求,研究自然和经济社会因素对医疗资源配置的影响,可为医疗服务体系科学规划和建设提供有力支持。本文以2000-2002年、2005-2007年、2010-2012年3个时期的四川省区县公立医院床位数为例,利用空间分析技术研究了区县床位的时空变化特征,并采用地理加权回归模型方法解释了经济、人口、交通、地形等因素对其时空异质性的影响。结果表明:2000-2012年,川东地区的床位数总体高于川西高原,在区县尺度呈现显著的空间聚集性分布特征(3个时期的漠然指数分别为0.16、0.15、0.18,p<0.01),其时空异质性与地形、人口、经济及交通等因素关系密切,且地形起伏度、人口、交通要素在川西高原影响尤为明显。因此,应依据四川省医疗水平的现状和驱动因子的效应机理,因地制宜规划和建设医疗卫生服务体系,促使其平衡发展,以提高医疗卫生基础设施对居民健康的保障能力。     

InSAR时空基线对DEM精度的影响分析

InSAR是获取全球DEM的重要手段。然而InSAR地形测绘过程中极易受各类干涉要素的影响,其中基线是重要的干涉要素之一。本文采用天津地区40景TerraSAR-X影像构成的780个干涉对,定量分析了时空基线对InSAR地形测绘的影响,试验结果表明,空间基线越大,高程精度越高,两者呈幂函数关系;时间基线越大,高程精度越低,两者呈线性函数关系。因此在地形测绘过程中,应在确保相干性的前提下采用尽量长的空间基线,同时确保足够短的时间基线,消除时间失相干的影响。本文为国产SAR卫星的构型设计提供了技术参考。     

融合空间尺度特征的时空序列预测建模方法

假定原始的时空数据由较大尺度下的全局趋势项与较小尺度下的局部偏差项构成,提出了融合空间尺度特性的时空序列建模方法。首先,将原始数据转换为较大尺度下的数据,此部分反映原始数据的趋势特征。然后,将趋势部分剔除,剩余部分反映原始数据的偏差特征。最后,用灰色系统模型和BP神经网络模型分别对趋势项和偏差项建模,它们的组合预测结果即为原始时空序列预测值。采用该方法对实际的年降水数据以及日平均PM2.5浓度数据进行预测建模分析,实验结果表明:融合空间尺度特性的时空序列预测模型可以用于多空间尺度预测,并且预测精度优于不考虑空间尺度特性的建模方法。     

基于加权图的地籍时空数据描述模型研究

以计算机通用的数据结构——图为基础，研究了基于加权图的时空数据组织策略，为表达时空语义提供了一种形式化的描述方法，并分析了以该模型为中间件实现不同时空模型转换的应用前景。     

地图数学定义的研究

在地图内容和形式数学表示的基础上研究了地图的数学定义。由于引入隐式地图和变换条件,故所有储存地图信息的载体均可属于地图的范围,从而使地图定义获得了广义的解释和精确的表达。     

地貌特征点的数学描述与分析

在用等高线表示3维空间地貌形态的科学性这一问题得到解决之后,自然想到如何用数学的方法来描述地貌的各种特征点。地图中的峰、谷、鞍点对应着二元函数的极大值点、极小值点以及马鞍点,首先从地貌函数的二阶方向导数入手给出了判别它们的一个基本条件,并且给出了判别它们的一个较强的充分性条件的简捷证明。然后从概念出发,用函数分析方法首次给出了地性线的宏观定义和微观定义,同时还给出了地性点的科学定义、性质以及与等高线曲率极值点的关系定理和证明。     

基于高分辨率影像的冲沟发育及其时空变化研究

选取栖霞小流域为例,以地理信息系统和遥感技术为平台,对近10 a来冲沟发育进行了定量研究,发现近10 a来冲沟面积增加了13.3%,冲沟数量基本保持不变。通过对冲沟在不同高程、坡度、坡向和土地利用等影响因子的分异特征研究发现,在不同的时空变化下,冲沟受人为和自然两方面的影响,但人类活动对冲沟的影响要大于自然过程,因此要特别注意采用合适的耕作方式并采取工程措施保持水土。     

MSCMO：基于数学形态学算子的尺度空间聚类方法

提出了一种基于数学形态学算子的多尺度聚类方法 :首先将数据进行二值图像化处理 ,利用一次闭开运算去除噪声干扰后再利用逐步增大结构元素的闭运算构建尺度空间 ,图像内的连通单元集随着尺度上升不断融合 ,最终全部归并。将连通集覆盖下的点集归为一类 ,以上步骤就对应了一个多尺度层次聚类过程。本算法的一个最大优点是聚类个数事先无需设定 ,而被确定为跨越最多尺度 (具有最长尺度生存期 )的类别个数。此外 ,参数少、能够提取任意形状的类别、具有较强的抗噪声能力也是算法的优点。对自构建数据与地震数据的聚类实验验证了方法的有效性和实用性     

中国西部地壳现今变形特征及其机制探讨

以中国大陆及周边10年来近400个GPS测站的复测资料为基础，获取并绘制了现今地壳水平运动与变形图像，结果表明：青藏块体内西半部南北向只存在微弱的缩短变化（5mm/a左右），东半部南北向则没有缩短的迹象，南北缩短的区域主要位于青藏块体南缘的喜马拉雅条带（约15mm/a），北缘中部的柴达木西区（约15mm/a）和青藏块体北面的天山块体及周围地区（约15mm/a）；青藏块体大约有10mm/a的东西拉张，但不均匀，自西向东经历了由弱到强再有所减弱的过程，整个西部地区东边缘的东向运动表现为南强北弱的左旋特征；川滇菱形块体不是逃逸块体而是变形块体；青藏块体东缘及附近地区是东向运动的消减区带，面应变结果显示，青藏块体周边以面收缩为主，内部则以面膨胀为主；其以北的地区以面收缩为主（但压中有张），面应变的量级为10^-8/a。这样的变形结果，若只靠来处于印度板块的北向挤压是无法解释的。由此并结合最新的地球物理研究成果可推断或证实，地壳下部来自南向的物质涌入是控制青藏块体乃至中国大陆形变的另一大动力源，甚至可能是主导动力源；或者具有深、浅立体活动的某种协同性。     

利用四元数描述线阵CCD影像的空间后方交会

将四元数理论引入高分辨率线阵CCD影像的空间后方交会解算中,提出了一种利用四元数描述线阵CCD影像的单片空间后方交会方法。该方法利用四元数描述角度旋转矩阵,对严格的共线条件方程进行线性化,并采用正则化的数学方法克服线阵CCD影像外方位元素的相关性。试验证明了本算法的正确性和可靠性。     

基于单位四元数描述的单像空间后方交会

在3维空间里,四元数可以非常方便地表示空间方位、空间向量间的旋转、平移和缩放等关系.将四元数理论引入到摄影测量领域,用单位四元数对坐标旋转矩阵进行描述,提出了一种采用单位四元数描述航摄像片位置与姿态的单张像片空间后方交会新方法.该方法与传统方法相比,在平差时避免了频繁的三角函数运算,不仅收敛速度快,而且精度高.     

基于单位四元数描述的单像空间后方交会

在3维空间里,四元数可以非常方便地表示空间方位、空间向量间的旋转、平移和缩放等关系。将四元数理论引入到摄影测量领域,用单位四元数对坐标旋转矩阵进行描述,提出了一种采用单位四元数描述航摄像片位置与姿态的单张像片空间后方交会新方法。该方法与传统方法相比,在平差时避免了频繁的三角函数运算,不仅收敛速度快,而且精度高。     

城市地理时空大数据管理与应用平台建设技术和方法研究

针对城市地理时空数据的专业类别多、数据格式多、数据分散等诸多特性,提出了栅格式数据、图形式数据、要素式数据、类GIS数据、ArcGIS数据5大类地理时空数据的管理方案。采用基于富客户端的地图增强技术、基于时间帧的时空数据动态表达技术和空间数据及平台功能自扩展定制技术,对城市地理时空大数据管理与应用平台进行了总体设计,开发了集管理与应用于一体的资源创建与管理系统、信息集成共享系统、数据交互应用系统,实现了城市地理时空大数据的管理与应用的高效性。本文提出的技术方法已在长沙市规划交通勘测信息集成管理与应用共享平台项目建设中得到验证,为城市地理时空大数据的集成管理和共享应用提供了技术经验。     

一种时空过程的梯形分级描述框架及其建模实例

以对象建模视图和事件模型为基础的自底向上的时空过程表达方法,缺少对地理时空现象的显式定义,在时空因果链的细化表达方面存在不足。本文设计一种时空过程的梯形分级描述框架STP-TRAP,对时空过程进行自顶向下的显式化建模和集成时空因果链的分级描述,并在事件模型基础上,通过引入约束关系描述扩展时空因果链的表达模式。土地利用变迁过程建模实例与土地利用管理信息系统的设计和实现证明,该框架对土地利用变迁时空过程表达效果较好,为土地利用变更数据管理提供了新的思路。