“地理大数据时空模式挖掘的方法与应用研究”专辑导言

当今地理学研究进入大数据时代,以记录人类行为信息为主的时空定位、社交媒体等地理大数据蕴藏着多源、多粒度和多模态的时空信息,突破了传统研究中数据源的局限,为地理尤其是人文地理现象的多尺度精准理解与时空动态模式发现提供了更为成熟的条件。正因为此,面向地理大数据理论与方法的探索,将为地理学研究提供有力的方法和技术支撑,而针对地理大数据中地理现象时空模式的挖掘,将有助于揭示地理要素相互作用与协同机制,以及地理系统的动态演化规律。     

Luojia-01夜光数据和“点轴发育”理论支持下的夜间经济集聚区定量识别与分类方法

“夜间经济”蕴含巨大的消费潜能和市场空间,夜间经济集聚区作为其载体,其准确识别、合理分类和科学布局是发展夜间经济的切入点和主要抓手,更是夜间经济可持续发展的保障。本文在“点轴发育、定量识别”的认知框架下,在定量表达夜间经济活力测度的基础上,利用焦点统计和ISO聚类分析方法提取和识别夜间经济集聚中心和集聚区,并根据区位熵及其变异系数对识别结果进行类型划分,克服了目前夜间经济实践中存在的集聚区范围划定主观随意、类型标准不一的问题,为夜间经济定量化研究开辟了新的思路。研究表明：① 相较于DMPS/OLS及NPP-VIIRS等夜光遥感数据,Luojia1-01数据的空间分辨率高,溢出效应低,更适合于“夜间经济区”这种小尺度的精细化研究。② 夜间灯光和兴趣点数据是夜间社会活力和功能活力的良好表征,其综合影响可通过夜间经济活力测度来定量表达;③ 上海推出的12个地标性夜生活集聚区中,有11个被识别,识别率达91.7%;④ 根据集聚区的功能结构差异,可将其划分为非平衡发展-起步型、平衡发展-起步型、非平衡发展-成熟型、平衡发展-成熟型4种类型,该分类方式具有普适性;⑤ 在起步阶段,上海中心城区夜间经济集聚区主导功能为购物、餐饮;在成熟阶段,其特色发展方向为住宿、科教文化和体育休闲功能。四大集聚区类型在空间分布上形成明显的圈层结构。     

林业数据挖掘与可视化的应用分析

面对海量的林业空间与非空间数据,提取隐含的信息是"数字林业"急需解决的关键问题之一。数据挖掘和可视化是处理和分析海量空间数据的有力工具,利用它们可以有效地剖析隐藏在数据背后的信息与知识,为我林业规划与决策提供服务。本文将空间数据挖掘和可视化技术整合为一个有机的整体,集成两者的优势,阐述了可视化技术在空间数据挖掘研究中的意义。并讨论了空间数据可视化表达模式和可视化与空间数据挖掘的整合。针对林业资源数据的特点,提出在可视化表达空间数据的基础上对林业数据的多维信息进行综合分析。最后,开发了原型系统,初步实现了林业数据可视化挖掘。     

面向轨迹起止特征点数据的多比例尺可视化方法

本研究以北京市出租车GPS轨迹数据为例,建立了一种面向轨迹起止特征点(Origin-Destination, OD)的多比例尺可视化表达方法。首先,依据轨迹点描述信息提取OD特征点,并进行无效点清理与排除;然后,利用分布密度指标和辅助行政区划数据实施聚类分析,对OD数据分布空间进行区域划分;最后,定义参量统计各区域间OD数据隐含的流向特征,并设计专门符号进行可视化。其中,通过调整最小区域面积控制参数建立与街区、商圈、城区等不同层次地理单元相对应的区域划分,从而获得涵盖3种不同级别的OD数据多比例尺表达结果。试验结果表明,本文提出的方法能够对轨迹OD数据进行有效降维,获取不同尺度下区域间的车辆移动关系,对揭示车流人流时空交互模式及辅助决策有参考意义。     

电子地图的信息组织及可视化机制

对多媒体电子地图的信息组织及可视化机制进行了研究,提出了多媒体电子地图的空间信息和多媒体信息的组织方法,结合电子地图的特点,论文还提出将数字制图模型与数字景观模型相结合、矢量栅格数据混合的空间数据组织方法。在研究空间数据与非空间数据组织的基础上,论文又对多媒体电子地图的信息可视化机制进行了研究。最后,论文以多媒体电子地图著作工具软件Atlas2005为例对论文的研究内容进行了说明。     

基于众包的古琴名人时空信息采集与移动轨迹时空分析

古琴是中华民族的古老乐器,知名的古琴名人流传至今,但是由于古代历史书籍匮乏、记录不完整性以及古今地名歧义性等原因,导致无法收集完整的古琴名人移动轨迹数据。本文基于众包思想,构建基于WebGIS的古琴名人时空信息采集系统,着重解决古琴名人轨迹数据库和知识数据库的构建。基于众包数据,古琴名人时空信息采集系统对古琴名人轨迹进行可视化查询,动态展示古琴名人的二维与三维轨迹,并结合古琴知识图谱,实现古琴名人相关信息的智能化查询。古琴名人轨迹点时空核密度分析结果显示古琴名人移动轨迹与中国历史人口迁移趋势一致,且古琴名人倾向于停留在具有浓厚文化气息的历史名城与山水之地,从而有利于古琴文化的传承与发展。本文所采用的方法不仅可用于古琴名人,同样适用于其他历史名人或移动物体的轨迹采集。     

遥感大数据实时渲染与交互可视化研究

数据可视化是遥感应用的重要服务出口。针对静态的预生成瓦片地图难以满足数据查看、地图配置、空间分析等专业应用问题,本文提出了一套面向遥感大数据的实时渲染与交互可视化的解决方案。在渲染节点构建影像的渲染瓦片结构,以提高数据的读取速度;在可视化服务上,提出“数据-计算”相一致的负载均衡策略,优化地图的渲染效率;在可视化服务方面,设计交互的地图服务接口。与传统技术的对比分析表明,该解决方案不但实现了遥感大数据的实时渲染与交互可视化,并且达到了与预生成瓦片地图服务相当的服务性能。基于这一解决方案,研发了遥感大数据的动态可视化原型,并在影像数据实时查看、可视化计算、可视化分析等方面开展了示范应用。     

面向遥感大数据的地学知识图谱构想

由于地球表面的时空异质性与复杂性,传统从遥感影像具有的信息特征出发,构建智能解译算法解决遥感地学认知的思路在应对面向全球的海量遥感大数据分析时,其精度和地学实用性已触及瓶颈.为此,本文从地学知识为核心的角度出发,结合当前知识图谱理论的发展,提出一种新的面向遥感大数据分析的地学思维构想——地学知识图谱.本构想将地学知识的...     

三维海量点云数据的组织与索引方法

三维点云是三维GIS重要的数据来源,也是三维GIS对地学空间对象、现象进行表达、描述以及建模的重要手段。点云数据的高效组织是对其进行各种分析处理的基础,为此本文在对三维坐标点按照一定的规则进行排序的基础上,采用规则空间八叉树与平衡二叉树相结合的嵌套复合结构进行组织,大大加速了三维点数据基于坐标的查询检索,为海量点云数据的进一步分析操作奠定了基础。最后,文中对该复合组织结构进行了内外存相统一的设计与实现,并验证了该方法的正确性及有效性。     

一种基于地球物理数据格网的三维地质填图方法及其实现

地球物理方法（重力、地震、电法等）是地质调查及填图工作中的重要手段。相对于二维地质填图,三维地质填图/建模更迫切地需要借助地球物理数据来获取大量与深度有关的地质信息,因此本文提出了一种基于地球物理数据的地质体三维填图方法。首先,将不同地球物理手段所获取到的数据格网进行可视化建模综合;然后,在有限的地质采样约束下进行解释并直接映射为地质三维模型。实践证明,该方法自动化程度较高,并能在地质调查工作中针对性地解决一些地球物理资料较丰富而地质采样相对匮乏的三维地质填图问题。此外,它也可应用于传统三维地质填图工作中,以极大地提高地球物理数据处理效率。     

村镇规划国土GIS数据的组织方法研究

村镇规划国土GIS数据是村镇规划国土信息系统的数据基础,因为其涉及规划、国土、建设等多个行业,数据来源多样、结构复杂,凶此不能简单地照搬城市领域的相关建设经验,而需对其数据组织方法进行深入的研究.本文首先分析了村镇规划国土GIS数据的特点,然后从数据分类编码、数据集成、异构数据融合和数据的专题化管理等几个方面对其进行了探讨研究.其对我国新农村建设中村镇信息的规范化组织有一定的借鉴作用.     

整合多源异构的城市规划数据进行认知交流的研究

针对整个城市规划过程的参与者对规划数据的不同种类、不同层次认知需求,本文利用本体思想对包括GIS数据、规划文档、规划图件等多源异构的规划数据进行关系重构,设计本体模型要素的数据语义关系,定义数据间的关联关系,实现基于本体方法的规划领域语义表达算法,方便了各类规划参与者对规划方案认识的交流:同时根据用户特征分类,进行本体关系的逻辑推理,过滤冗余信息,进行多源异构规划数据的可视化。