城市时空大数据驱动的新型冠状病毒传播风险评估——以粤港澳大湾区为例

2019年末至2020年初新型冠状病毒(COVID-19)的快速传播对中国与世界的公共卫生带来巨大的挑战。如何科学合理地评估新型冠状病毒传播风险并制定相应防疫管控措施,是各国所面临的难题,也是科学防治与精准施策的重要依据之一。作为我国最重要的城市群之一,粤港澳大湾区受本次新型冠状病毒影响较大,且春节假期后大量的复工回流人口进一步带来潜在的传播风险。本文面向粤港澳大湾区新型冠状病毒传播风险评估的紧迫需求,结合大湾区多源城市时空大数据与流行病动力学模型,构建适宜大湾区的改进模型,并对新型冠状病毒在大湾区的传播风险和各类防疫管控措施效果进行评估与模拟。首先,引入动态复工回流人口和聚集热点改进现有动力学模型(SEIR模型),对现有动力学模型在不同空间评估单元的传播参数进行纠偏,加强模型在大湾区评估中的适宜性;利用手机信令等多源城市大数据,构建更精细化的人口、疾病流动矩阵和相应的传染病动力学模型,以满足各级防疫部门精细化(如村(社区)级)风险评估的迫切需求。模拟结果表明,相对经典SEIR模型,改进模型在大湾区的传播风险评估中具有更强的适宜性;大湾区高强度的人口流动为病毒的传播带来较高的风险;防疫部门所采取各类管控措施对病毒在大湾区的传播具有较强的抑制作用。     

A space-time analysis of knowledge production

Regional growth models often emphasize the importance of research and development activities leading to technological progress. The role of knowledge production and spatiotemporal spillover effects is investigated using a space-time panel data set covering 49 US states over the period 1994–2005. The aim is to test for the existence of regional knowledge spillovers in the context of a space-time dynamic suggested by the knowledge production function. A space-time specification is set forth that can be applied to panel data models that include random effects. We compare alternative models that have been proposed in the panel data literature to provide a better understanding of how new ideas diffuse across space and time. The results indicate that the space-time panel data set is consistent with the presence of strong spatiotemporal regional spillovers of knowledge. The empirical findings are interpreted in light of the existing theoretical and empirical literature on endogenous growth.     

中国地区水平地壳形变模型的建立

我国大陆板块是欧亚大陆板块的重要组成部分,其板块运动剧烈,地质构造复杂,是全球研究板块运动的重要地区。本文通过对各个块体分别建模和解算,得出结论:中国地区除东北块体相对于欧亚板块不动外,其他块体均有不同程度的形变运动,东部形变较小,西部形变较大;华北块体总体上以大约6mm/a的速率向东运动;华南块体以约5~8mm/a的速率向东南方向运动;新疆块体以约10~15mm/a的速率向北东方向运动;西藏块体也向北东方向运动,但运动速率从南到北逐步减少。     

Investigating factors in indoor transmission of respiratory disease through agent-based modeling

The transmission of respiratory diseases such as COVID-19 is exacerbated in densely populated urban areas and crowded indoor settings. Despite the majority of transmissions occurring in such settings, controlling viral spread through individual-level contacts indoors remains challenging. Experimental studies have investigated the transmission patterns of respiratory behaviors such as coughing or sneezing in controlled spatial environments. However, the effects of dynamic movement and spatial structures have been ignored, making it difficult to apply findings to urban policy and planning. To address this gap, we developed agent-based simulations to investigate individual virus inhalation patterns across multiple scenarios in a symmetrical and formulaic indoor space. We conducted sensitivity analysis using regression emulator models to identify significant factors for viral transmission. Our results indicate positive associations with viral transmission in descending order of: (1) stay time; (2) encounter frequency; and (3) initial infected population; while negative associations are: (4) mask wearing; (5) distance to infected people; (6) nearest infected people's mask wearing; and (7) distance to entrance. We also found that narrow passages between obstacles increase virus transmission from breathing. Furthermore, we conducted a case study to investigate the potential of reducing the amount of individually inhaled virus by controlling behaviors and spatial environments. Our findings suggest that mask wearing and reduced stay time can substantially reduce transmission risk, while a large number of contacts and high grouping time result in the growth of the infected population at a certain threshold. These results provide guidance for decision makers to formulate guidelines for curbing the spread of respiratory diseases in indoor spaces.     

经济空间场与ESDA结合的公共卫生事件应急策略制定

新型冠状病毒肺炎疫情引起了人们对国家公共卫生事件应对能力的广泛关注。基于波及效应梯度场提出了生产诱发梯度,进一步完善了经济空间场理论,并将其与探索性空间数据分析(exploratory spatial data analysis,ESDA)相结合,对医药制造业波及效应及空间布局进行了研究,制定了有效的公共卫生事件应急策略。经济空间场理论分析结果揭示了产业经济空间中医药制造业与各产业部门之间的波及效应,并由此得到了医药密切相关产业。同时,经济空间场理论与ESDA方法的结合能在区分中国大陆各省空间聚集类型的基础上,评估各省公共卫生事件的应对能力,从而为各省提出相应的应急策略和医药制造业发展建议。该方法综合考虑了产业波及效应和产业空间布局现状,不仅能够促进各省医药制造业的健康合理发展,也有助于增强各省突发公共卫生事件的应对能力。     

温州市新型冠状病毒肺炎时空分布格局演化分析

本文首先结合社交媒体信息和温州市新型冠状病毒肺炎（COVID-19）发展态势,获取疫情传播先验知识,进一步采用DBSCAN自适应聚类算法,分析温州市COVID-19时空分布格局与演化规律。结果表明：①温州市COVID-19易在20~59岁的青壮年人群,以及商业服务人员、农民和工人人群间传播;②我国针对人口流动采取的系列措施能够有效遏制疫情进一步蔓延,使得温州市聚类空间簇数量在时间上呈现先增加后减小的趋势;③温州市鹿城区银泰商贸附近、乐清市南部和瑞安市西部具有疫情扩散高风险,后期需增强防控力度。本文细粒度地分析了温州市疫情时空演化过程,能够更好地辅助温州市政府部门更精细地部署疫情防控措施。     

SARS沿交通线的“飞点”传播模型

2003年春SARS在中国部分地区暴发与蔓延,情况非常危急。全国集中力量对SARS病原学、实验室诊断和临床治疗以及传播模型、应急反应系统等展开研究。综观此次SARS的传播,除有以往流行性疾病传播的一些共同特点外,还有一个很明显的特点：远距离跳跃式传播。这是以往以及目前针对SARS建立的点源扩散模型无法单独解决的。因此提出建立沿交通线的“飞点”传播模型,以交通工具为一尺度,建立相对封闭的交通工具内的SARS传播模型,另以此为基础,建立沿交通线这一尺度上的有人员流动的空间传播模型,建立二尺度的“飞点”传播模型,模拟交通工具内SARS传播的主要影响因子,SARS疫区对非疫区疫情的影响效果,为SARS防治提供决策支持。     

SARS沿交通线的“飞点”传播模型

2003年春SARS在中国部分地区暴发与蔓延,情况非常危急。全国集中力量对SARS病原学、实验室诊断和临床治疗以及传播模型、应急反应系统等展开研究。综观此次SARS的传播,除有以往流行性疾病传播的一些共同特点外,还有一个很明显的特点：远距离跳跃式传播。这是以往以及目前针对SARS建立的点源扩散模型无法单独解决的。因此提出建立沿交通线的“飞点”传播模型,以交通工具为一尺度,建立相对封闭的交通工具内的SARS传播模型,另以此为基础,建立沿交通线这一尺度上的有人员流动的空间传播模型,建立二尺度的“飞点”传播模型     

顾及有色噪声影响的CGCS2000下我国CORS站速度估计

研究基于计算获取的CGCS2000(中国大地坐标系统2000)下我国国家CORS(全球导航卫星系统连续运行参考站)网1999年至2009年坐标时间序列,首先采用主成分空间滤波方法(PCA)提取CGCS2000框架下国家CORS网坐标时间序列中公共误差(common mode errors,CME)的时空特性;其次,采用功率谱分析方法分析空间滤波后的国家CORS站坐标残差时间序列的噪声性质,采用最大似然法定量估计坐标残差时间序列中的有色噪声分量;最后,采用加权最小二乘法评定顾及不同噪声影响的CGCS2000框架下的国家CORS网年速度估值和实际精度.研究结果表明:采用空间滤波可提高CGCS2000框架下国家CORS网成果的精确性和可靠性,空间滤波后北、东和高方向的平均坐标重复性相对于滤波前分别减小了26%、22%和46%,滤波后国家CORS站高度方向平均振幅减少近64%.在CGCS2000框架下我国CORS站坐标时间序列中白噪声不是噪声的主要成分,白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声的噪声性质是国家CORS站坐标时间序列的基本特征;我国CORS站有色噪声在水平方向和高度方向表现出一定的规律性,顾及有色噪声的速度误差估值比只考虑白噪声的速度误差估值一般大2～6倍,速度估值偏差一般在2%～10%.     

中国大陆现今地壳垂直运动研究

报告了利用中华人民共和国成立以来，国家3期高精度水准测量资料，研究中国大陆近50年来垂直运动的方法与结果。论衣了净化数据源与使用复测资料的方案。分析了除按大陆整体推求垂直运动速率外，按地分区推求地壳垂直运动速率，地壳、地地表垂直运动分离的必要性。提出了与地质构造相结合的数据处理方法和所采用的单点动态垂直基准。对使用多面函数逼近速率面，在全国范围的实用性实验作了说明。介绍了研究获得的中国大陆垂直运动的最新成果，并就运动的特征和趋势进行了论述。     

海潮负荷效应对我国及周边IGS站的影响

针对近海区域海潮变化复杂且海潮负荷效应显著,而全球海潮模型在近海区域精度较低的问题,该文提出了将全球海潮模型NAO.99b和区域模型osu.chinasea.2010相结合,分析海潮对中国大陆及周边地区IGS站的影响。使用GAMIT软件解算IGS站实测数据,通过海潮负荷计算软件SPOTL对解算结果进行改正,并对改正效果进行对比和分析。结果表明,海潮负荷对中国及周边区域站点的影响主要体现在垂直方向,对一些站点的影响可以达到厘米级;海潮负荷对站点坐标的改正效果明显,特别是日本的种子岛站改正效果接近30%;站点改正效果从沿海到内陆逐渐减弱。     

应用Slepian局部谱方法解算中国大陆重力场球谐模型

根据经典的球谐函数方法,为满足正交化要求,观测数据需要覆盖整个球面,而对于地表局部测量数据,则无法应用球谐方法解算重力场模型。针对此问题,采用Slepian局部谱分析方法解算中国大陆范围内的实测重力场变化数据,并以GOCE卫星球谐函数解作为已知模型,评估由于实际陆地重力测点的非均匀分布对球谐函数解的误差影响。通过计算多个阶次中国大陆局部范围的Slepian基函数分布;采用GOCE卫星获得重力场模型的前72阶球谐系数作为已知结果,评价实际测点非均匀分布的解算有效性,并针对中国大陆地区采用Slepian基函数进行解算,通过模型对比选择最优截段项数;针对2005—2008年中国大陆地区流动重力测量获得的重力场变化信号进行解算,获得了72阶重力场变化模型。     

中国大陆GNSS连续站观测噪声的时空分布

为了全面分析我国大陆及其周边GNSS连续站噪声的空间分布规律,该文基于陆态网络260个GNSS连续站和周边区域10个IGS站的观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件进行解算,得到各站的坐标值及其N、E、U 3分量误差值,制定筛选标准,依据该标准剔除质量差的测站,剔除异常值;利用Matlab软件,按照东向(E分量)、北向(N分量)、垂向(U分量)3个方向进行拟合,并提取各测站单日解的最大误差值出现的年积日,绘制其在我国大陆的空间分布图,得到中国大陆GNSS连续站最大单日误差值的时空分布特性图。发现大部分GNSS连续站单日最大误差值集中在夏季(7月居多)并分析了原因。     

温度变化对中国大陆三维周年位移的影响

除了地表质量重新分布外,地表温度变化是影响地表周年变化的另一重要成因。本文利用全球温度变化数据,基于三维全空间热弹性形变模型,计算温度变化在中国大陆引起的地表热弹性形变,并讨论它对中国大陆三维周年位移的影响。结果表明,温度变化引起的地表周年变化振幅在毫米量级。中国大陆构造环境监测网络(简称:陆态网络)GPS台站受地表温度变化影响最大的台站是HLAR(海拉尔),东向、北向以及垂向的周年振幅矢量和为~2.293mm;影响最小的台站是HIYS(永暑礁),东向、北向以及垂向的周年振幅矢量和为~0.177mm。为了说明温度变化对地表周年形变的影响,本文联合GRACE以及物质负荷模型(MODEL)研究中国大陆地表三维周年位移。考虑温度变化后的MODEL、GRACE获取的地表周年形变在东向、北向、垂向的周年信号分别改进了6%、6%、2%;16%、5%、15%。结果表明,温度变化是物质负荷以外引起大陆地表形变的重要因素。     

基于CGCS2000的中国地壳水平运动速度场模型研究

首先介绍通过数据处理获取CGCS 2000(中国大地坐标系统2000)下点位坐标和速度场的方法,其次研究分析在CGCS 2000下建立满足中国大陆区域无整体旋转条件的中国大陆板块位移基准方法,计算得到的CGCS 2000下中国大陆区域的欧拉角速度是0.2997(°)/Ma,旋转极的位置为(64.77°N,94.093°E),最后利用计算获取的CGCS 2000下的国家高精度GPS网的坐标和速度值,采用有限元插值方法建立中国大陆区域地壳运动速度场模型,并初步分析CGCS2000下的中国大陆地壳运动整体趋势.通过本文的研究可以进一步维护和精化中国CGCS 2000的稳定性、动态性和精确性,也可对CGCS 2000坐标参考框架下的中国区域地壳运动特征的研究提供科学方法和高时空分辨率的基础数据.

Abstract：

Firstly, the processing strategy of obtaining the coordinate and velocity based on the CGCS 2000 (Chinese geocentric 3D coordinate system)is introduced. Secondly, a new plates displacement reference frame of Chinese mainland subjected to the regional No-Net-Rotation (NNR) conditions is researched, The results inferred the position of the Euler rotation pole of the Chinese mainland plates is (64, 77°N,94.093°E) and its rate is 0. 299 7(°)/Ma based on the CGCS 2000. Finally, Crustal movement velocity field of Chinese mainland are inferred through the precise result of CORS and national GPS network, and the model of crustal deformation velocity field has been established based on the adoptions of finite element interpolation method. On which, the regional crustal deformation characters of China mainland have been proximately analyzed. Based on the study of this paper, the precision, dynamics and reliability of CGCS 2000 would be further renewed and maintained, further more the basic data with high spatial-temporal resolution and scientific methods are referred to study characteristics of Chinese mainland crustal movement.     

A power-law-based approach to mapping COVID-19 cases in the United States

This paper examines the spatial and temporal distribution of all COVID-19 cases from January to June 2020 against the underlying distribution of population in the United States. It is found that, as time passes, COVID-19 cases become a power law with cutoff, resembling the underlying spatial distribution of populations. The power law implies that many states and counties have a low number of cases, while only a few highly populated states and counties have a high number of cases. To further differentiate patterns between the underlying populations and COVID-19 cases, we derived their inherent hierarchy or spatial heterogeneity characterized by the ht-index. We found that the ht-index of COVID-19 cases persistently approaches that of the populations; that is, 5 and 7 at the state and county levels, respectively. Mapping the ht-index of COVID-19 cases against that of populations shows that the pandemic is largely shaped by the underlying population with the R-square value between infection and population up to 0.82.     

地铁站点有害气体扩散三维可视化研究

本文运用高斯烟羽模型对地铁站点有害气体扩散事故进行三维模拟,计算出了有害气体在各个方向上的扩散距离和任意特定点的的气体浓度,并在三维场景中显示出了等浓度有害气体的扩散范围,以及有害气体扩散事故的三维影响范围。研究结果表明,运用高斯烟羽模型和GIS技术,能够在三维场景中更加直观地表示出有害气体在三维空间上的扩散范围。同时,论文实现并扩展了高斯烟羽模型在三维中的应用。     

中美页岩气开发合作途径初探

中国作为世界页岩气开发的后来者,开采的资源情况、理论研究、技术开发应用、评价测试等尚处于探索起步阶段,需要借鉴国外页岩气开发的经验。美国页岩气商业化的成功,让我国看到了增加天然气自给能力的可行性,使得我国在页岩气研究与开采上有可借鉴的经验。本文根据美国页岩气开发历程与我国页岩气开发现状,列举了美国页岩气的开采技术、政策法规,并根据我国的具体现状对中美页岩气的开采技术领域、投资领域以及政策法规领域的合作模式分别进行了分析与探讨。     

美国近年来矿业发展与矿产资源管理基本情况

美国是世界矿产品生产大国,也是矿产品消费大国,其矿产资源政策与措施对世界矿产品市场有重要影响。本文简要介绍和讨论了美国主要矿产资源储量、主要矿产品产量、主要矿产品消费量、矿产品贸易、重要矿产品的对外依存度、矿业管理体制与基本制度、主要矿业管理机构与矿产资源管理的指导原则、主要矿业法律、矿业政策基本走向等。最后,笔者对美国矿产资源政策的战略核心进行了初步分析。     

面向重大公共卫生事件的位置服务技术——以COVID-19疫情为例

2020年初暴发的新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)疫情给全球人民生命安全和经济发展带来了严重影响。位置服务以庞大的地理空间信息数据库为依托,能向服务对象提供与地理信息相关的便捷、实时、精准的综合性服务,可很好地运用于紧急救灾、大流量人员追踪、复杂环境下的现场人员管控等事件中。事实证明,位置服务的优势特性在2020年春中国COVID-19疫情防控中起到了非常重要的作用。从北斗车联网平台、基于泛在定位的基础服务、时空大数据分析与疫情防控、智能导航机器人参与抗疫等多个方面阐述了中国COVID-19疫情下的位置服务应用。通过对这些应用及技术手段的分析总结,深化位置服务技术的内涵,可以为今后重大公共卫生事件的应急处置提供解决方案。