空间关系及其应用

GIS中的空间关系主要描述空间对象之间的各种关系,为GIS的分析提供基本的理论和方法支持。空间关系主要包括距离关系、方向关系、拓扑关系及空间关系相似性等。从空间关系的内涵来讲,空间关系模型应该能够反映目标尺度、人类认知、目标层次、现象的不确定以及随时间变化等特性对空间关系的影响;从数学角度来看,空间关系模型必须是可形式化和可推理的,以方便操作和实现;空间关系从人们认知的角度对空间现象和目标间的关系进行建模,因而在空间数据查询、检索、空间数据挖掘、空间场景相似性评价以及图像理解等应用领域得到了广泛应用。现有GIS模型主要针对二维平面的简单对象、确定的现象进行建模,因而大多数空间关系模型只描述和推理二维平面对象和确定现象的空间关系,三维空间关系、不确定空间关系、复杂目标间的多层次空间关系推理、遥感图像空间关系的抽取、描述与推理将是未来空间关系研究和发展的重要方向。     

长三角城市群能源碳排放空间关联及其影响因素研究

长三角城市群作为中国能源消费规模最大和环境污染问题最突出的地区之一,其城市间碳排放的空间关联及其驱动机制研究对于建成碳中和城市群有示范作用。基于社会网络分析法和地理探测器在长三角地区城市能源碳排放数据的基础上,分析其碳排放空间关联网络及影响因素。结果表明：长三角各城市能源碳排放空间联系逐渐增强,网络结构趋于复杂,空间排放溢出具有较高等级;实际利用外资和固定资产投资是大型城市早期碳排放首位度高的主要原因,后期居民收入对长三角碳排放格局的影响力增强;长三角碳排放空间关联受各维度分项因子的制约。由此认为：发挥政府在减排中的引导作用,实现区域城市间的能源流动与产业转移,促进协同减排是长三角城市群实现碳中和的方向。     

四川芦山余震序列空间格局分析

以芦山3级以上余震数据为基础,运用GIS等方法对余震空间格局进行了研究。结果表明：1.点格局的最邻近指数为0.72,偏离随机分布,暗示余震分布具有一定聚集性：芦山、宝兴、天全是余震分布的中心区域,占总余震的87%,高震级余震也多发于此;2.距离关联维分析表明,余震在2.5~10.5km、17~22km区间内关联程度显著;32~35.5km、36~40km区间也存在关联特征,该结果与地震烈度区长短半轴、地震破裂面长度较为吻合。研究探索了余震空间点格局,对分析、判断余震特征和灾害预防具有借鉴意义。     

国土空间类型划分与主要特征分析

国土空间类型的综合划分是其后续规划、开发利用与保护的基石。首先,基于现有国土空间的主要类型及其深入划分的现实需求,选取空间维度、空间性质、使用用途、矿产资源价值/矿业空间规模和地下工程/空间规模作为文中对国土空间类型进行进一步划分的主要依据;其次,基于上述主要依据提出了较为完善的国土空间类型划分方案与体系,其涵盖了包括二维平面视角和三维立体视角的29类和45亚类陆域和海域国土空间;最后,简要分析了以上提出的不同类型国土空间的主要特征和规划开发要点,为其实现良性四维规划开发利用与保护提供了重要依据。     

贵州喀斯特高原土地系统变化空间尺度综合的一个研究方案

"尺度"是认识世界和管理世界的一个重要视角,多尺度之间的相互关联是当前重要的学术前沿论题.尺度关联研究面临的主要问题是:①对scaling的理解不能局限于"尺度转换"或"尺度耦合",而需要对不同尺度的多种复杂关系("连通性")有综合的认识;②要正确认识尺度综合的目标,据此明确综合什么,如何综合;③解决尺度综合的方法不能仅从数学模型着手.以贵州喀斯特高原土地系统变化为研究案例,设计一个对贵州省域、乌江流域、猫跳河流域和若干小流域等多空间尺度土地变化进行综合的研究方案,力图为解决上述问题作出贡献.该案例研究针对土地管理可持续性决策多尺度协调的实际需求,以不同尺度之间"连通性"的判定为基础,重新厘定尺度综合在土地变化科学中的意义和内涵;以定性和定量相结合的途径,建立尺度综合的方法体系,包括基于尺度综合目标的土地变化及其驱动力和效应多尺度表征与数据协调方法,各尺度土地变化及其驱动力和效应之间"连通性"的发现与论证,土地变化及其驱动力和效应的多尺度综合集成;提供喀斯特地区土地变化格局、过程及其驱动力和效应的尺度综合研究案例,提供省域、省内大流域、中流域、小流域土地管理可持续性决策多尺度协调的依据和参数标准.     

基于腹地划分的中国城市群空间影响范围识别

城市群空间影响范围的界定是认清城市群内中心城市与腹地、城市与城市间相互关联的基础。采用主成分分析法计算中国287个地级及以上城市的结节性指数,利用累积耗费距离法和k阶数据场,综合测度了交通可达性与空间场能,根据场强"取大"原则对城市腹地进行了划分,依据城市腹地范围界定了城市群的空间影响范围。结果表明:①中国地级以上城市最大和最小结节性指数相差157.53倍,城市平均可达时间为193.43 min,场能平均值为5 412,最大和最小城市腹地相差3 751倍;②23个城市群中,空间影响范围最大的是北疆城市群,空间平均场强最大的是中原城市群;③城市群在空间上呈现为发育程度不同的"11+9+3"的分布格局和逆时针90°旋转的"β"型城市群连绵带发展格局;④基于腹地划分的城市群空间影响范围充分考虑了现实的交通网络和地形地貌特点,实现了对广域空间范围内城市腹地范围和城市群空间影响范围的定量测度。     

人类活动影响下的青海湖流域生态系统服务空间格局

人类活动改变生态格局和变化,进而影响生态系统服务。因此,探讨人类活动影响下的生态系统服务空间格局,对于区域生态安全、可持续发展和人类福祉等至关重要。以青海湖流域为研究区,基于InVEST模型计算了流域2018年产水量、水质净化、生境质量、土壤保持和碳储量五种生态系统服务,并分析了不同生态系统服务的空间自相关性、相互关系以及人类活动影响下的空间格局。结果表明：流域生境质量整体较好,土壤流失整体较小。碳储量受植被覆盖的影响存在明显空间差异。农业生态系统和城镇生态系统氮、磷负荷较高。产水量环湖区和山区差异明显;产水量、碳储量和生境质量的Moran's I分别为0.786、0.742和0.705,空间聚集性最强,氮负荷最弱;协同关系主要表现在氮负荷与磷负荷、碳储量与生境质量、产水量与土壤流失之间。权衡关系主要是生境质量与产水量和氮负荷,碳储量与产水量和土壤流失之间;碳储量、生境质量和土壤流失随人类活动的增强呈现递减趋势。氮、磷负荷随人类活动的增强呈现递增趋势。人类活动通过改变不透水表面进而影响产水量。通过高分辨率遥感影像精细化定量描述人类活动以及详细探讨人类活动影响下各生态系统服务空间格局、聚集程度,可为流域科学评价生态系统服务、生态环境保护及可持续发展提供依据。     

基于微博平台的中国城市网络信息不对称关系研究

网络信息空间的空间关系及信息流研究为信息化影响下的地理空间演变研究奠定基础。借助微博这一新兴网络信息传播平台获取中国城市间网络信息联系数据,采用流分析方法呈现城市间网络信息联系的空间格局。研究发现:中国城市网络信息关系呈现出"一超多强"的空间极化不对称格局。网络空间不对称格局与地理距离、经济社会发展水平存在密切关联性,表现为:城市对外网络信息总不对称度与其经济社会发展水平的相对一致性;经济社会发展差距对城市间网络信息不对称程度影响的距离衰减性;城市间网络信息不对称程度与经济社会发展差距的相对一致性;东、中、西部三大地区间网络信息不对称关系与经济发展梯度的相对一致性。     

1:25万赤布张错幅区域地质图空间数据库建设方法与意义

1:25万赤布张错幅区域地质图空间数据库建设是依据《数字地质图空间数据库标准》,将传统填图方法完成的1:25万区调图幅在当前空间数据库模型的典型代表地理数据库模型上建立的。该模型以研究实体为对象,把对象分为基本要素类、综合要素类和对象类,通过组成地质图基本要素类和对象类出发,处理和把握存储与组织的关系,采用关联、依赖、组合和继承来描述对象之间的关系规则来构成新的关联集合的技术,增强了数据库服务能力。     

基于多重近似索引的空间距离半连接

为了更有效地解决基于外部近似索引空间距离半连接效率较低问题,提出一种基于多重近似索引的空间距离半连接处理方法.该方法在充分利用多重近似索引结构特征基础上,推导出在半连接处理中的距离和空间对象数量约束关系,并在距离半连接算法中利用这些约束关系进行连接处理,从而减少了进行精过滤处理空间对象的数量.通过实验分析表明,基于多重近似索引的距离半连接算法有效,并且基于多重近似索引比基于外部近似索引的距离半连接效率要高.      

城市污水处理设施空间格局优化研究——以江苏省淮安市为例

城镇污水处理设施的建设和维护,对现代城市的可持续发展、确保水环境不受污染具有重要意义。以江苏省淮安市为例,以乡镇为评价单元,分析污染源的空间格局、变化趋势及其环境影响、污水处理设施需求,研究城镇污水处理能力与废污水排放的空间匹配格局。综合考虑废污水排放特征、污水处理厂的实际能力与设计能力,利用ArcGIS空间分析工具,将研究区划分为治污潜力释放类型区、治污增强类型区和维持现状类型区,对比分析废污水排放与治理能力缺口,提出污水处理设施建设与运营导向,为城镇污水处理厂建设选址与布局优化提供科学依据。     

干旱区内陆河流域农户生态补偿支付意愿的空间异质性分析

深入开展支付意愿的空间差异和空间效应分析, 对于分区定策、 精准实施生态治理工程、 提高生态补偿实践绩效、 提升治理与保护效果等方面, 有着重要的现实指导意义。在确定影响流域农户支付意愿的主要因素的基础上, 借助多分类Logistic模型分析各因素对农户支付意愿的影响作用, 并通过引入通达距离、 距河道距离分别比较流域农户支付意愿的空间效应, 得到的主要结论包括： 在不考虑距离因素的情况下, 教育程度、 农户类型对于农户支付意愿的影响显著; 在考虑距离因素的情况下, 受教育程度对支付意愿的影响存在“脱钩”现象, 模型3模拟结果显示, 高中群体处于更高支付意愿的发生比为1.044, 而大专群体处于更高支付意愿水平的发生比仅为0.363, 即支付意愿并不会伴随受教育程度的提高而增强; 通达距离与支付意愿表现为先负相关（“距离衰减”现象）、 之后呈正相关（“距离递增”现象）的关系; 距河道距离远近对流域农户的支付意愿呈现明显的“距离衰减”规律。     

基于空间统计分析与GIS研究江西省县域经济

利用空间统计分析方法能够扩展和加强GIS的空间分析功能,从而更深入地探索、分析、处理和解释经济发展的空间模式与空间关联。将空间统计分析与GIS相结合,探索了江西省各县域经济的空间分布格局与规律。结果表明,江西省各县域经济存在显著的空间自相关和聚集模式,经济发展在空间上具有明显的规律。     

国土空间规划编制视角下的国土空间用途管制体系研究

为明确国土空间用途管制体系,解决国土空间用途管制对象错位、行政部门间管控范围越位、规划落地实施缺位等问题,本研究构建了由指标、分区、地类和控制线等管控方式组成的国土空间用途管制体系。结合浙江省国土空间规划编制经验,系统梳理了适合当下国土空间规划编制的土地用途管控理论体系,深化了浙江省国土空间用途管制传导细则,并图示化各管制措施之间的编制逻辑关系,演绎了管控体系的实践操作逻辑,以期为国土空间规划编制提供技术依据。     

河西地区城镇体系特征及未来发展构想

河西地区城镇体系在空间地域结构上,表现出绿洲城镇的特点;在职能类型结构上,以综合性城镇为主;在规模等级结构上,具有经济不发达地区城镇体系的共性. 未来城镇体系建设,必须从区域整体发展的宏观思路出发,统一构建与绿洲环境相协调的城镇体系格局,使水资源能够支持重点城镇的发展,围绕酒泉市、张掖市、武威市和敦煌市4个区域中心城市,有意识地利用"点-轴"结构,积极培育次级中心,形成空间分布合理、职能类型多样、规模等级协调的城镇体系网络,促进河西地区社会经济的持续发展.     

一种面向对象的三维地下空间矢量数据模型

针对地下空间的真三维连续特性以及建模过程的动态交互编辑与分析要求,提出了一种新的三维地下空间矢量数据模型。该模型采用面向对象思想对地下各种空间对象进行抽象描述;利用模型中的线段要素增强几何元素之间拓扑连接关系的维持,为地质体的切割和地下工程体的开挖等分析提供了算法上的便利;引入拓扑面更好地表达了地下空间对象之间的拓扑邻接关系。该模型在三维地下空间数据的存储管理、查询分析以及实时逼真绘制等方面都表现出较好的性能,适用于地下勘探工程的建模与分析。     

贵州喀斯特山区“三生空间”格局变化特征分析

探究贵州喀斯特山区“三生空间”格局演变特征,有助于该区国土空间优化和区域协调发展。基于1980—2018年贵州省土地利用遥感监测数据,应用动态度、转移矩阵、重心迁移模型分析其38a间“三生空间”演变特征,探寻贵州喀斯特山区土地利用结构演化的过程和规律。结果表明:(1)1980—2018年,贵州喀斯特山区绿色生态空间与农业生产空间缩减,工矿生产空间、城镇生活空间和农村生活空间迅速扩张;(2)贵州喀斯特山区用地优势功能空间是绿地生态空间,平均占比为71%;(3)各功能空间转移方向主要是农业生产空间转入城镇生活空间与工矿生产空间,绿色生态空间转入城镇生活空间与工矿生产空间;(4)贵州喀斯特山区“三生空间”用地类型在不同时期的重心迁移差异较大。     

1:25万区域地质图空间数据库建设——以1:25万都兰县幅建库为例

1:25万区域地质图空间数据库建设是首次依据新的<数字地质图空间数据库标准>,在当前空间数据库模型的典型代表地理数据库模型上建立的.该模型以研究实体为对象,把对象分为要素类和对象类,并通过关系类定义要素类与要素类、对象类与对象类、要素类与对象类的关系,同时采用关联、依赖、组合和继承来描述对象之间的关系规则来构成新的关联集合的技术,增强了数据库服务能力.通过空间粒度、描述粒度、语义粒度、存储粒度的相互关系与分割技术的研究,实现了与比例尺无关的地质图数据模型.     

空间递推平均法在估计土性指标自相关距离中的应用

像许多土层一样,黏性土层的土性参数也具有空间变异性。土性参数的空间变异性主要是由沉积和成岩等地质作用和环境因素导致的,而相关距离的确定是分析土性参数空间变异性的关键。为了分析天津南疆港地区土层参数的空间变异性,对确定土性参数相关距离的空间递推平均法及其改进方法进行了汇总分析,并结合地质勘查资料,运用改进的空间递推平均法对天津港地区典型土层的垂直相关距离进行了统计分析,得到了典型土层地区性代表值,对该地区岩土工程的可靠度分析及勘探点位的选取具有重要的指导意义。此外,还结合工程实例讨论了相关距离的贝叶斯估值法,贝叶斯估值法比直接取平均值确定自相关距离的方法更为可靠、合理,应用贝叶斯定理对天津港南疆石化码头淤泥及淤泥质黏土层的自相关距离进行估值,为今后该地区的取样间距选择提供参考,也为可靠度理论在该地区岩土工程中的应用提供有价值的参数。     

基于分形理论和Kohonen网络的城镇体系的非线性研究——以长江三角洲地区为例

结合长江三角洲地区，探讨分形理论、人工神经网络（Kohonen网络）在城镇体系研究中的应用问题：运用分形理论，计算长江三角洲地区城镇体系规模结构分形分布的分维数和城镇体系空间结构的关联维数，并分析其规模结构和空间结构的分形结构特征；运用Kohonen神经网络模型，对长江三角洲地区的城市进行城市职能分类，分析其职能结构；提出长江三角洲地区城镇体系的发展对策，同时分别评述分形理论和Kohonen网络方法在城镇体系研究中存在的优势与不足，并提出其改进方法。