利用贝叶斯时空模型分析山东省手足口病时空变化及影响因素

手足口病是一种常见的传染病,多见于5岁以下儿童。近年来,中国手足口病发病人数逐年上升,疾病疫情也越来越受到公共卫生部门与社会大众的关注。虽然已有不少手足口病相关的研究,但对其时空变化及影响因素驱动效应的研究仍然较少。本文采用贝叶斯时空模型,对2008年山东省手足口病高发时间段（5-8月）的发病时空演变特征进行系统分析,并探究影响手足口病发病风险的气象因素。结果表明：① 空间上不同区县的手足口病发病风险存在一定差异,且区县间的发病风险随时间变化趋势也各不相同;② 5月和6月手足口病发病风险明显高于整个研究阶段（5-8月）平均发病风险;③ 对手足口病发病风险影响较大的气象因素依次是：周平均温度、平均风速和平均气压。本文针对山东省手足口病时空演化特征及气象影响因素的研究,能为高发时间段内手足口病的区域化防控提供科学依据。     

基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法

从高维度、大数据量的时空数据中有效选择变量是时空数据领域的重要问题之一,现有的时空数据变量选择的方法在变量选择的过程中未充分考虑时空相关性,时空变量选择阶段与预测阶段分开进行,且往往需要人为设定时空点个数阈值判定变量的取舍,从而无法较为准确的选择对因变量影响最大的变量子集,导致后续预测效果较差。本文针对上述不足,提出了一种基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法,称为分层贝叶斯时空组Lasso变量选择模型（Hierarchical Bayesian Spatio-temporal Group Lasso Variable Selection Method,HBST-GLVS),该方法首先利用时空组Lasso进行变量选择,通过引入最大时间滞后和最大空间邻域充分考虑时空相关性,并根据时空数据连续性,将同一时空变量的时空点进行整体惩罚,避免人为设定时空点个数引起局部片面性。然后,利用分层贝叶斯时空模型对变量选择的效果进行验证,将变量选择过程与模型验证过程置于同一框架下进行参数的调整,从而得到最优的变量子集。实验结果表明,与现有方法相比,本文方法在北京空气质量数据集、波特兰交通流...     

改进基于事件的时空数据模型

本文回顾了基于状态的时空数据模型和基于事件的时空数据模型。为了完整记录下时空的变化过程,有利于时空过程的查询,论文针对栅格数据提出了一种改进基于事件的时空数据模型。该模型完整地记录下地理现象的变化过程,并将地图数据的当前状态作为基图。由于大多应用中对现状图调用的最多,所以将现状图作为基图改进了系统的运行效率。最后,为了体现模型查询变化信息的优势,文章分析了一些时空查询实例。     

基于事件树的地理要素时空回溯

地理对象的时空回溯是时态GIS关注的热点,并在GIS应用领域有着迫切需求.时空回溯能够蓖现历史状态、跟踪变化、预测未来,有助于展现和分析整个地理变化过程.基于现实世界中的事件是引起地理要素变更的根本原因,本文从要素和事件两方面着手,以基础地理数据为例,归纳常见的地理要素变更类型,同时,建立蕴含事件关联及约束的事件树索引体系.在此基础上,剖析事件与要素变更的关联机制,设计时空回溯路线"事件--变更操作--要素状态",提出基于事件树的地理要素时空回溯方法,实现任意范围地理要素和单要素全生命周期的回溯.探讨了任意范同回溯中重叠区域内要素的回溯判别条件,并给出示例反演了跨范围单要素的全生命周期的时空回溯过程.     

基于土地利用格局变化的胶东半岛生境质量时空演变特征研究

生境质量受人类活动引起的土地利用变化影响日益严重,因此,对于生境质量的监测与评估具有重要意义。基于2000、2005、2010、2015和2020年土地利用数据,利用GIS空间分析技术和InVEST-Habitat Quality模型,对胶东半岛土地利用和生境质量时空特征进行定量化描述,甄别生境质量变化的热点区域,探究胶东半岛土地利用格局变化对生境质量的影响。结果表明：耕地一直是胶东半岛的主要土地利用类型,该地区整体土地转移的速率呈缓慢上升趋势,建设用地的转入和耕地的转出尤为突出;胶东半岛5个年份的生境质量平均值分别为0.565、0.560、0.552、0.548、0.545,总体上呈下降趋势;不同等级区域的面积占比大小依次为：中等、高、低、较高、较低;中等生境质量区域面积减少最多,而低等生境质量区域面积增加最多,内陆区域生境质量高值区面积小且分散,而生境质量低值区分布相对集中且呈块状、片状;生境质量指数变化速率在减缓;不同区域中,生境质量对于土地利用变化的响应不同,建设用地增加是胶东半岛地区生境质量整体下降的主要原因,而滨海湿地增加提高了局部区域的生境质量。本研究将为胶东半岛地区土地的规划管理和生态环境保护提供相关科学参考。     

全球恐怖袭击事件时空演变与态势分析

恐怖主义具有极大的破坏性与杀伤力,已成为世界和平与安全的最大威胁之一。本文以全球恐怖主义数据库（GTD）为基础,采用伤亡人数的热点分析以及各区域事件频次的层次聚类方法,对全球恐怖主义袭击事件的时空演变特征与态势进行分析研究,探讨了2013-2017年内全球高伤亡率热点区域的空间分布与变化,并对不同地区的袭击频次进行统计并划分了事发率严重等级。研究表明：① 5年内,伤亡人数在2014年为最高达103 134人,而后逐年递减的趋势;袭击频次呈现一种锯齿状为“猖狂-治理-收敛-不治理-再次猖狂”的模式;② 中东及北非地区是恐怖主义袭击的严重区与策源地,也是高伤亡率的热点区域,平均每年伤亡人数约占全球的49%,事件发生频次约占40%,而南亚伤亡人数约占22.8%,袭击频次约31.1%,撒哈拉以南的非洲地区次之,东南亚及西欧、东欧、南美地区也为恐怖主义的暴动区域;③ 全球恐怖主义的时空演变趋势已形成以中东及北非地区以及与撒哈拉以南的非洲交界区域为爆发中心,逐渐向南亚、东南亚、西欧地区扩散的趋势,为新的恐怖主义活跃区。通过对5年内全球恐怖主义的时空演变和态势,以及造成恐怖主义发生的原因进行分析,可为反恐组织以及避免袭击事件的发生提供有效的参考和决策辅助。     

基于最邻近时空距离的土地变化过程时空模式分析

土地利用/土地覆盖受人类活动和城市的快速扩张的影响发生了巨大的变化,这种变化对生态环境和地表景观的影响极大。土地利用/土地覆盖的变化过程既受自然、经济等多种因素的影响,也是人类活动规律和自然因素制约的外部表征。因此研究土地利用/土地覆盖的变化过程具有重要的意义。土地利用/覆盖变化的监测和分析,在传统的方法中侧重于分别对各个时空快照上土地利用结构的整体差异的研究,割裂了不同快照间土地利用单元在演化过程上的有机联系。本文以序列土地利用数据构成的土地变化过程为核心研究对象,在土地变化过程的最邻近时空距离度量的基础上,开展基于蒙特卡洛随机模拟的土地变化过程的时空聚集性度量,量化分析土地利用变化过程时空聚集模式的显著性。使用淮南市市辖区2008-2017年土地利用数据,选取典型的时空演化类型(任意2年间从"耕地"演变为"草地")进行实证研究,结果表明此类土地变化过程在过去10年呈现出时空聚集模式,但统计上并不显著。本文的研究有利于把握土地利用单元在时空上的演变过程,探查土地利用变化过程中潜在的时空演化模式。     

基于贝叶斯统计的黄河流域生态文明与共同富裕的时空协同演进研究

鉴于目前关于时空数据的综合评价未能充分考虑时空交互信息,本文提出一种时空动态熵值法,可同时考虑空间、时间和时空交互3个维度的信息熵,采用该方法综合测度了2000—2020年黄河流域地级市尺度的生态文明指数（Ec CI）和共同富裕指数（CoPI）;采用贝叶斯自适应多阶段时空演化模型精细研究了黄河流域EcCI和CoPI时空演进规律,有效识别了二者在研究期内的非线性局部变化趋势;为了能够定量测度黄河流域EcCI和CoPI的时空协同状态,本文提出一种贝叶斯时空协同模型,实现了二者在四类变化组合场景下时空协同状态的有效测度。研究发现,黄河流域EcCI和CoPI的时空演进过程可分为3个时期：2000—2007年（前期）、2008—2015年（中期）和2016—2020年（后期）;EcCI的总体空间格局在后期发生了一定转变,而CoPI则在3期保持了基本稳定,表明CoPI的区域协调难度要高于EcCI;在前期和中期,有少数区域的Ec CI和CoPI出现了降低趋势,但在后期,绝大部分区域的EcCI和CoPI都呈现出增长趋势,相较于EcCI而言,CoPI的增长趋势表现出区域极化特征;在时空协同方面,EcCI...     

基于零膨胀贝叶斯时空建模的精细尺度伪基站垃圾短信分析方法

伪基站垃圾短信活动存在显著的时空自相关和异质性现象,采用时空分析方法可以精准把握伪基站的移动规律和行为模式,为相关部门综合施策、探索长效管理机制提供科学的依据。然而,精细尺度下垃圾短信数据集中过多零数据导致的零膨胀问题,使当前的时空分析方法并不适用。为此,本文以2017年2月23日至2017年4月26日北京市色情服务类垃圾短信数据为例,构建零膨胀贝叶斯时空模型,不仅可以解决零膨胀问题,而且可以综合分析伪基站的空间、时间、时空效应以及外部影响因素,以识别伪基站活动的相对风险高值区、探究城市建成环境对其的影响。结果发现：在数据集中零值占比高达83.46%的情况下,基于零膨胀泊松分布的贝叶斯时空模型具有更好的拟合精度;色情服务类垃圾短信空间上的高风险区域主要聚集在北京市主城区的东部,风险值最高的区域属于朝阳区;周四、五、六风险趋势会相对增加,且18:00至次日02:00为高发时期;伪基站一般18:00从主城区的西南部开始向东北方向移动,凌晨01:00聚集在朝阳区西北部区域;商务住宅与住宿服务类城市环境与垃圾短信呈正相关,餐饮服务与派出所类城市环境呈负相关。研究表明,零膨胀贝叶斯时空模型为精细...     

山西省原平市神经管畸形时空分析

神经管畸形是发生于中枢神经系统的一种先天性异常,在所有的新生儿出生缺陷中所占比例较高。在我国,作为矿业大省的山西,神经管畸形最为严重,原平市又是山西省出生缺陷的高发市之一。本文利用山西省原平市2007-2012年的神经管畸形病例资料,基于贝叶斯理论的时空建模方法,综合考虑时间组分和时空交互组分,对神经管畸形的时空规律进行研究。研究识别了研究区内疾病发生的热点区域、冷点区域、温点区域,并对这些区域随时间的变化趋势进行了分析。研究发现,原平市18个乡镇中有1个热点区域、17个温点区域,整体发病率较高;原平市神经管畸形整体上随时间变化呈缓慢下降趋势,但该趋势并不明显;1个热点区域疾病风险下降趋势慢于整体趋势,4个温点区域疾病风险下降趋势快于整体趋势,13个温点区域疾病风险时间变化趋势与整体趋势趋同。本文识别了山西省原平市神经管畸形发病的时间趋势和空间趋势,可以揭示神经管畸形潜在的风险因子或控制措施供进一步流行病学研究,也可以为公共卫生部门制定及时有效的防治控制措施提供一定的科学参考。     

基于多粒度时空对象数据模型的城市基础设施建模与管理

城市基础设施的全方位描述与信息化管理是建设新型智慧城市的重要基础。目前在城市基础设施建模与管理方面,以地图为模板的空间数据模型、传统的面向对象空间数据模型以及实时GIS数据模型不支持对时空对象组成结构、行为能力等要素的描述,无法全面、精细地表达设施对象信息,而计算机、物联网和地理信息系统（Geographic Information System,GIS）领域已有的城市基础设施管理方案忽略了对设施自身信息的管理,无法较好地支持设施对象及其产生数据的一体化管理。针对上述问题,首先通过扩展GBT30428.2-2013标准,完成了城市基础设施的分类与编码;然后基于多粒度时空对象数据模型（Multi-granularity Spatiotemporal Object Data Model, MGSTODM）,提出了一种城市基础设施对象化描述模型,支持对城市基础设施信息的全方位描述与表达;在此基础上,提出一种城市基础设施对象化管理方法,设计了相应的技术架构,并研制了基于云存储的百万级城市基础设施对象化管理原型系统。试验结果表明,所提出的城市基础设施对象化描述模型与管理方法具备可行性、有效性和高效性。     

时空大数据在城市群建设与管理中的应用研究进展

伴随新型城镇化进程的不断推进,城市群已经成为地区社会经济发展的重要核心。大数据时代的到来促使新兴时空大数据在城市/城市群建设与管理中发挥着重要作用,并成为当前学术界的研究热点。大数据挖掘技术与融合分析技术将成为未来研究城市群的重要方法。本研究总结归纳了时空大数据在城市群建设与管理中的应用研究进展,对常见城市群时空大数据类型、获取方法和分析技术进行分类整理,并对基于资源调查和多源时空数据分析的城市/城市群研究进展进行分析,特别是对时空大数据及其技术在城市群建设与管理中的主要研究展开归类分析,认为目前时空大数据在城市群建设与管理应用领域主要涉及5大方向：城市群空间界定与发展监测、交通网络监测、关联性分析与功能布局评价、产业协同分析和环境监测与评估。最后,本文分析了现阶段时空大数据在城市群建设与管理应用中的发展瓶颈,提出了相关对策建议,并对未来研究发展趋势提出了展望。     

不同人口流动模式下城市传染病时空传播模型适用性研究

空间显式传染病传播模型由于能够较好地模拟城市内部的传染病传播过程,在城市疫情防控中得到了广泛应用。但现有的空间显式模型大多按照人口随机流动模式来模拟城市人口流动行为,未考虑城市中以通勤为主的人口流动模式。本文以长沙市的2014年第1～49周手足口病传播过程为例,将4、8、24邻域扩散以及重力模型、辐射模型共5种不同的人口流动模式与周期SEIR动力学模型结合建立起五种传染病传播模型,并通过比较模型时间和空间精度来明确不同人口流动模式应用在城市内传染病时空传播模拟中的各自优势和适用范围。实验结果表明：每种人口流动模式在城市内传染病时空传播模拟中都有其使用前提和适用范围。基于24邻域扩散的传播模型对手足口病病例数拟合精度最高(RMSE_spatial＿ts=0.58,RMSE_spatial＿st=0.95),基于重力模型的传播模型对城市内部传染病时空传播模拟中的传播趋势的模拟精度最高(r_spatial＿ts=0.46,r_spatial＿st=0.39),且对长沙市人口相对稠密区域(格网常住人口数大于第三四分...     

基于FLUS模型与动能定理的城镇用地增长边界划定

城镇用地增长边界能够有效控制城市的无序蔓延,对城市健康持续发展具有重要意义。当前针对城镇用地增长边界划定的研究多采用较为成熟的元胞自动机(CA)模型对城市未来格局进行模拟,且研究多集中于单一的城镇用地增长边界划定,尚无对城镇用地增长的惯性边界进行定量划定,而划定惯性边界不仅能够为城市发展预留一定的用地空间,也能提高城市规划的实施效率。对此,本文以2000、2009和2015年福州中心城区土地利用数据为基础,采用FLUS模型进行土地利用模拟,并对模型精度进行了验证(2015年土地利用模拟总体精度达到0.9389,Kappa系数达0.9165),据此预测了2027年的土地利用格局,从中提取城镇用地采取形态学的膨胀与腐蚀法(MED)进行增长边界的划定。在此基础上,本文提出了一种借鉴力学动能定理划定城镇用地增长惯性边界的方法,以坡度和地类作为摩擦力参数,对福州中心城区城镇用地增长惯性边界进行了研究。结果表明,FLUS模型和MED能够有效地对土地利用进行模拟且能较好的对城镇用地增长边界进行拟合;借鉴动能定理的方法能够根据城市不同方向的扩展阻力和各个方向的扩展强度较好地划定其惯性边界,具有现实可操作性和实际参考价值。     

纳入动态数据的改进FLUS模型在城市增长边界划定中的应用

城市增长边界是管控城市建设用地无序扩张的有效手段,科学合理划定城市增长边界是当前研究关注的重要课题。本研究试图引入百度动态交通时间和POI数据改进FLUS模型,以长沙市中心城区为例,采用2000、2010和2018年3期土地利用数据对比验证改进FLUS模型模拟精度,并利用改进FLUS模型设置2种情景,模拟2030年长沙市中心城区土地利用变化,结合用地适宜性评价划定城市增长边界。结果显示：① 纳入动态数据的改进FLUS模型模拟2010年和2018年土地利用相比原模型KAPPA系数提高了2.90%和2.74%,总体精度提高了1.79%和1.83%,表明改进模型具有更高模拟精度;② 利用改进FLUS模型模拟的2030年长沙市中心城区土地利用变化,基准情景和生态保护情景建设用地规模分别为930.06 km²和881.36 km²,均以耕地转为建设用地比例最大;③ 长沙市中心城区刚性增长边界范围为1479.59 km²,占中心城区总面积的37.38%,边界内包含了芙蓉区、天心区、雨花区、岳麓区和开福区的大部分区域;④ 基准情景和生态保护情景下,长沙市中心城区弹性增长边界面积分别为799.35 km²和742.92 km²,建设用地扩张空间主要为长沙县和望城区,结果与2010版长沙市城市总体规划拓展方向一致。纳入动态数据的改进FLUS模型多情景模拟划定城市增长边界,能更高精度的为规划决策提供科学依据。     

德州市城乡一体化地籍管理系统建设初探

以山东省德州市为例,系统阐述了不动产统一登记背景下的城乡一体化地籍管理信息系统建设,基于ArcGIS图形平台和Oracle数据库平台,对已有农村集体土地所有权、集体土地使用权和城镇国有建设用地使用权登记信息数据等进行整合,设计开发了城乡一体化土地登记管理子系统、地籍图形变更子系统、地籍信息系统社会化应用系统,初步建成了不动产登记中的地籍信息数据中心。     

整合DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光遥感数据的长江三角洲城市格局时空演化研究

本文基于1992-2012年DMSP/OLS和2012-2018年NPP/VIIRS夜间灯光遥感数据,对长江三角洲城市群时空演化格局进行监测.考虑到不同卫星夜间灯光遥感数据之间的不一致性以及城市核心区亮度过饱和问题,对DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据进行连续性校正、去饱和处理和一致性校正,构建长江三角洲区域19...     

犯罪防控警务策略及其时空效益评估研究进展

犯罪防控警务策略是犯罪地理研究的重要话题之一,西方国家在此方面展开了大量研究,而我国的相关研究仍较缺乏。本文从不同类型犯罪防控警务策略特点、犯罪防控实验及其防控效益评估3个方面出发,综述国内外研究进展。研究结论包括以下4个方面：① 社区警务、问题导向警务、热点警务和智能警务为4大主要犯罪防控警务策略。社区警务以社区为单位,通过警民合作以减少犯罪;问题导向警务通过SARA（Scanning, Analysis, Response, Assessment）找出并解决社会中存在的问题;热点警务基于犯罪热点制定警务方案,对犯罪热点地区加以干预以降低犯罪率;智能警务利用大数据,人工智能等先进技术开展警务防控;② 国外的犯罪防控实验大多是通过划分实验组和对照组的方式,对比警务策略干预前后的犯罪变化。大部分警务实验以热点警务为主,且在试验区能有效降低犯罪,但同时存在犯罪转移或效益扩散现象;国内犯罪防控实验的研究仍有待开展;③ 传统的警务防控评估主要从破案率、公众安全感和社会经济效益评估3方面出发。鉴于犯罪转移或效益扩散的存在,国内外学者提出了加权位移商（WDQ）、时空加权位移商（STWDQ）、双重差分（DID）、倾向评分匹配（PSM）、双重差分倾向评分匹配（PSM-DID）和基于双重差分（DID）的象限法评估警务时空效益,丰富了警务防控评估体系。整体而言,国外对犯罪防控警务策略与时空效益评估研究得较充分但仍存在不足,而国内尚处于起步阶段。本文在最后探讨了中国警务策略可深入研究的方向。