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...     

黄河流域山东段县域绿色发展效率时空分异及影响因素研究

基于DEASBM模型,运用空间自相关分析和地理探测器软件研究黄河流域山东段县域绿色发展效率的时空分异特征及影响因素。结果表明：2010—2020年黄河流域山东段整体绿色发展效率呈现下降趋势,从最优下降至中等。从时序特征来看,黄河流域山东段县域绿色发展效率变化差异显著,可分为持续降低、持续增长、稳定不变、先升后降、先降后升5种变化类型。从空间分布来看,2010年县域绿色发展效率空间分布呈随机态势,2015年和2020年空间集聚特征较为显著。高—高集聚区与热点区分布具有一致性,低—低集聚区与冷点区分布具有一致性,均主要分布在济南都市圈,且面积不断增大,济南市都市圈县域间绿色发展效率高低分化显著。黄河流域山东段县域绿色发展效率影响因子交互作用呈非线性增强效应。     

基于贝叶斯时空模型的城管事件时空变化分析

城市管理事件具有显著的地域特征和周期性特征,挖掘城管事件中隐含的时空规律和潜在影响因子对城市管理具有重要指导意义。然而,目前针对城管事件时空变化及影响因素驱动效应的研究仍较为少见。本文基于贝叶斯时空模型,针对西北某地H市P区的街面秩序类、市容环境类以及宣传广告类城管事件在一周之中的时空演变特征进行建模分析,并探究了影响城管事件案发风险的潜在影响因子。研究发现：① 在空间上,3类城管事件的相对风险分布存在差异,街面秩序类事件集中在城市的居住功能区和商业功能区,而市容环境类集中在城市的居住功能区,宣传广告类主要集中在城市的商业功能区,空间风险后验概率估计表明,以上2个区域是城管事件的热点区域。② 在时间上,每逢周二、周五以及周六,城管事件的相对风险较为突出,但总体上没有明显的单调性。每天的8—10时和14—15时是城管事件高发的时段,其相对风险远高于其他时段。③ 城市建成环境对城管事件的潜在影响存在差异。研究区域内餐饮、交通、生活服务等城市基础设施与城管事件的关联最为紧密,且都表现为正相关。④ 城管事件的案发风险呈现出明显的时空异质性,渐进性的建模过程表明在分析城管事件数据时考虑空间与时间效应的影响是合理且有必要的。研究表明,贝叶斯时空模型的分析结果满足城管部门日常工作中关于城管事件智能分析与重点管控的需求。     

基于百度指数的生态文明关注度时空分析

网络搜索数据作为一种地理标记信息源被广泛用于揭示社会经济和国家城市研究领域的时空模式。在生态文明概念逐渐深入人心的社会背景下,公众对其关注程度随时间变化并呈现出空间异质性,研究这种时空动态可为中国生态文明建设提供参考。采用百度指数数据,运用向量自回归模型(VAR),误差修正模型(VEC),脉冲响应函数以及面板数据模型对中国31省市生态文明关注度的时空特征、区域性差异及其影响因素进行研究。研究结果表明各省市的生态文明关注度差异明显,大部分省市对国家生态文明政策的响应及其变化趋势相似,而地区人口规模、发展水平、互联网普及率、森林覆盖率、雾霾污染程度等因素对生态文明关注度有显著的积极影响,水资源、受教育程度与性别等因素对其无显著影响。     

基于GEE的黄河流域植被时空变化及其地形效应研究

黄河流域作为中国东部平原的生态屏障,研讨其植被覆盖的时空变化有助于生态环境治理。本文利用GEE平台,基于Landsat数据通过像元二分模型反演了1990—2020年黄河流域植被覆盖度（FVC）,并通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验方法剖析FVC的时空变化趋势,挖掘出FVC趋势变化与海拔、坡度、坡向等地形因子之间的响应关系。结果表明：(1)黄河流域FVC整体呈现西北低东南高的空间分布趋势,其中低等FVC占整个流域面积的45%,主要集中于西北部干旱半干旱地区;(2)流域中部植被覆盖改善明显,占整个流域的57.07%,西北部和东南部退化程度相对较高;(3)植被覆盖受地形效应影响较为显著,在坡度大于40°及高程（-31～637 m）时高等级FVC占比较高,坡度8～18°及高程1852～2414 m范围内植被改善效果相对较好。结果可以为黄河流域生态环境保护及高质量发展提供科学支撑。     

黄河流域人口预期寿命的时空演化及影响因素分析

健康人力资本对社会经济发展有重要的促进作用。以黄河流域71个地级行政单元为研究对象,利用变异系数、泰尔指数、空间自相关模型等方法,研究该流域人口预期寿命的时空演化特征,并根据地理探测器分析其影响因素。结果表明：(1) 2000—2019年,黄河流域人口预期寿命均值由69.99岁提升至76.96岁,整体呈上升趋势,但长期低于我国人口预期寿命均值;(2)人口预期寿命区域差异整体呈先增后降趋势,且地带间差异不断收敛,地带内差异与流域总体变化基本一致;(3)人口预期寿命存在明显空间集聚,但其空间自相关性不断减弱,且空间变化较大。具体而言,黄南藏族自治州、海南藏族自治州、甘南藏族自治州等藏区形成稳定性冷点区,山东省形成规模的稳定性热点区;(4)医疗卫生资源和自然条件对上游地区人口预期寿命影响最为显著;经济发展水平和环境污染对下游地区人口预期寿命解释力最强;教育水平是影响黄河流域各个地区人口预期寿命的重要因子。不同因子交互作用的解释力均高于单因子解释力,黄河流域人口预期寿命的空间差异是多因子共同作用的结果。     

基于深度学习的区域生态安全时空模拟与预测

区域作为人类、自然、社会共同作用和互相影响的复杂系统,对区域进行生态量化建模与模拟仿真,是实现区域可持续发展战略的关键。传统机器学习方法对区域生态系统建模取得了一定的成果,但难以确定学习特征和实现时空模拟。深度学习不需事先确定训练特征,具有优异的特征学习能力,能够提高模型预测精度,因此利用深度学习进行建模具有显著优势。本文使用植被净初级生产力（NPP）、气溶胶光学厚度（AOD）和人口格网数据,充分利用深度学习的优点,采用最优深度神经网络时空模拟,得到了河南省2007-2014年3 km分辨率的生态赤字空间分布图和河南省2015-2020年的生态赤字时间预测结果并进行分析,为区域生态的科学管理和建设供科学依据和参考。     

浅谈丽水市生态文明建设背景下的矿山环境保护与治理

丽水市素有中国生态第一市的美誉,生态环境指数连续10年全省第一,是国际休闲养生城市、中国森林城市、中国长寿之乡。同时,丽水矿产资源又较为丰富,境内已发现矿产57种,矿产地494处,主要有金(银)、钼、萤石、叶腊石、沸石等矿产资源。采矿与生态之间似乎存在着天然的矛盾,那么,如何在推进丽水市全国生态文明建设试点和生态文明先行示范区建设的大背景下,让矿产开发既不超过环境承载能力,又能为工业经济增长和基础设施建设提供资源保障,助推丽水市的"绿水青山就是金山银山"生态发展之路     

时空协同的精准农业遥感研究

高分辨率遥感对地观测为我们从空间与时间2个维度客观反演地表格局—过程提供了有效的技术支撑。本文遵循时空协同的研究思路,基于高分辨率遥感影像,开展了农业遥感领域2个典型的问题研究：① 提出了一种基于影像视觉特征的耕地分区分层提取方法,该方法在利用DEM数据进行分区的基础上,根据不同区域内耕地所呈现的几何特征和纹理特征差异,分别设计了不同的耕地提取模型;② 构建了一种地块尺度的作物生长参数反演方法,方法以地块为基本单元,在空间、时间及属性组合约束下进行作物理化参数反演。本研究以贵州省安顺市西秀区和广西扶绥县耕地提取进行了耕地地块提取示范,以扶绥县进行了基于耕地地块和中空间分辨率时间序列遥感数据的甘蔗叶面积指数反演。其中,对于安顺市西秀区的耕地地块提取结果而言,形态精度（IoU）大于0.7的地块超过60%,规则耕地、梯田以及林草地等的类型精度均超过了80%;对于扶绥县甘蔗叶面积指数反演的结果而言,其结果可以较为精确地反映出基地甘蔗与非基地甘蔗的差异,基地甘蔗在品质上要优于非基地甘蔗。西南山地区的耕地形态提取/类型判别和地块甘蔗叶面积指数应用验证均证明了方法的可行性。结果表明,协同使用多源高分辨率数据是实现精准农业遥感研究的有效途径。     

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...     

韩正在推动黄河流域生态保护和高质量发展领导小组全体会议上强调:牢牢把握共同抓好大保护协同推进大治理的战略导向推动 黄河流域生态保护和高质量发展不断取得新进展

1月19日,中共中央政治局常委、国务院副总理、推动黄河流域生态保护和高质量发展领导小组组长韩正在北京主持召开推动黄河流域生态保护和高质量发展领导小组全体会议。韩正表示,推动黄河流域生态保护和高质量发展,是以习近平同志为核心的党中央作出的重大决策部署。     

基于多源数据的北京市朝阳区人口时空格局评估与预测

城市人口分布与活动呈现高度的时空动态变化,掌握人口时空变化特征并进行未来预测,对于精准人口评估、有效的政策措施制定、实时的人口预警与调控等具有重要意义。本研究利用以手机信令数据为主的多源时空数据,首先利用地理探测q统计进行探索性数据分析,其次结合贝叶斯模型进行北京市朝阳区居住人口的时空变化探究及时空预测,以期达到对朝阳区人口的动态评估与预测。首先,选用地理探测q统计进行空间异质性探测,用贝叶斯时空层次模型探究基于手机信令数据推算的北京市朝阳区居住人口的总体空间效应、总体时间效应以及局部变化趋势;其次,选用贝叶斯高斯预测过程模型,基于朝阳区各街乡的居住人口及相关人口影响因子数据进行朝阳区各街乡2017年12月的居住人口预测。时空探究表明：朝阳区居住人口在空间上存在完美空间分异,整体呈现沿环路由内向外递增的空间分布格局,整体时间趋势表现为增长,各街乡局部时间变化趋势呈现一定差异。预测的空间分布与实测空间分布整体一致,精度较高,各街乡预测精度不一。结果表明基于贝叶斯理论的时空层次模型和高斯预测过程模型可以为多源时空数据下的多尺度精准识别与人口时空模式挖掘提供有效的方法支撑。     

生态文明——美丽中国的宏伟愿景

为全面建成小康社会,党的十八大为未来的中国发展描绘了一幅壮美的画卷和宏伟愿景:生态文明,美丽中国。这是全体中国人民的共同期盼,这是恩泽子孙的千秋大计,这是一个负责任的泱泱大国为应对全球生态危机、粮食危机和气候危机所作出的庄重承诺。令我们国土资源系统广大干部职工倍受鼓舞的是,胡锦涛同志在十八大报告中用了较大     

河南编制黄河流域国土空间规划应把握的要点

习近平总书记2019年9月18日在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会时指出,黄河流域生态保护和高质量发展,同京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设、长三角一体化发展一样,是重大国家战略。为贯彻落实习近平总书记重要讲话精神和中央要求,建立国土空间规划体系,促进河南省黄河流域生态保护和高质量发展,河南启动了黄河流域国土空间规划编制工作。为编制好这一重大专项规划,笔者进行了认真思考和实地调研,提出了规划编制应开展的重点工作和研究内容。     

面向稀疏降水站点的套合各向异性贝叶斯地统计估计研究

由于形成过程中各种影响因素在不同尺度上的运行和相互作用,降水的空间变异普遍是发生在多尺度上地理过程叠加后的结果。建立较好地反映该动力学过程的多尺度复杂空间模型对于区域降水变量估计和空间分析是很有必要的,尤其是面向稀疏监测区域。贝叶斯地统计模型具有多尺度结构化建模的能力,提供了一种可以融合观测值(含有误差的外在实现)、未知变量、先验信息和复杂数据模型(隐藏的真实过程)的统计推断框架。鉴于降水现象在尺度和各向异性上的叠加特征,本研究将基于贝叶斯和地统计的理论和方法探讨二维随机场中存在的套合各向异性分解估计的可行性,并在对每个独立组分贡献定量计算的基础上,进一步分析和挖掘套合各向异性模型在降水插值中的应用潜力。结果表明:通过贝叶斯方法,稀疏数据中叠置的多尺度性和多方向性通过地统计套合模型可以得到有效的分解;复杂套合模型估计具有向下兼容简单套合模型的能力;套合各向异性协方差结构的使用对于区域降水插值的精度提升具有明显作用。     

基于贝叶斯机器学习的生态模型参数优化方法研究

参数优化方法是准确估计生态模型参数、降低其不确定性的有效手段。本文提出一种基于贝叶斯机器学习的No-U-Turn Sampler（NUTS）生态模型参数优化方法。NUTS是一种高效的参数优化方法,每次取样中利用递归算法生成候选参数集（二叉树）推断参数的后验信息,如果满足约束条件“非U型回转”,不断构建子树更新参数;否则,记录本次抽样的“最优”参数集,并开始下一次取样,直到获取足够样本。该算法在每次取样中充分优化参数,避免因随机游走行为产生冗余抽样,提高了参数优化效率。本文以千烟洲亚热带人工针叶林碳通量模拟为例,基于Pymc3框架利用NUTS参数优化方法实现了碳通量（Net Ecosystem Exchange,NEE）模型参数反演,并与Metropolis-Hastings（MH）方法进行对比。结果表明,本文算法的参数值达到稳定波动时的抽样次数减少了85%左右,参数优化效率提升3倍左右。参数优化后,2种NEE模型中7个参数不确定性降低10%~53%。此外,NEE模拟效果明显提升,模拟值与实测值的R²分别提高23%和17%,RMSE分别降低3%和4%。综上所述,本文提出的参数优化方法对生态领域的参数估计或数据同化工作具有一定的借鉴意义。     

基于SBAS InSAR方法的苏州地区2007-2010年地表形变时空变化研究

苏州地区位于中国苏锡常地面沉降带,地面沉降严重影响了该地区的经济社会发展,因此对其进行地面沉降监测具有重要的意义。本文基于SBAS InSAR方法,利用27景ERS-2 SAR数据,反演了苏州地区2007-2010年地表年平均沉降速率分布图和时序沉降变化图,分析了该时间段地表沉降的时空演化特征。结果表明,在整个研究观测期,苏州地区整体呈现出“老区沉降趋缓,新区沉降较快”的特点。老城区（姑苏区及邻近的吴中区）地面沉降趋于缓和,年平均沉降速率在10 mm/a以下,无明显的沉降中心;而相对新发展的区域（相城区、工业园区和吴江区）则表现出明显的沉降特征,沉降速率普遍大于10 mm/a。其中,相城区年平均沉降速率大约为10~20 mm/a,局部地区沉降严重,速率可达或超过20 mm/a;工业园区年平均沉降速率约20 mm/a,最大累计沉降量在50 mm左右。吴江区地面沉降最为严重,表现出面积广、速率大的特点,其年平均沉降速率在 20 mm/a左右,最大累计沉降量可达60 mm以上。     

基于时空域的全空间数字世界时空对象组织与管理研究

全空间数字世界是在计算机系统中由描述现实/虚拟世界各种实体与要素的时空对象数据所构成的综合数据体,是一种对从宏观到微观的现实/虚拟世界的对象化数据描述。传统GIS对地理空间数据的分块与分层管理方法,无法满足全空间数字世界中复杂、动态、关联的时空对象组织与管理的需要,因此,本文研究提出了一种基于时空域的全空间时空对象组织与管理方法。在分析了全空间数字世界的概念、内容和特点的基础上,提出了时空域的基本概念,明确了时空域的数据组织方式和本质特性;建立了面向时空域的子时空域、时空对象类、对象关系类和时空域时空对象生命周期序列的时空对象数据组织体系和管理方法,并进行了时空域数据的存储与管理实验,验证了基于时空域的全空间时空对象组织与管理方式在管理全空间数字世界中的实用性和可行性,为后续示范应用场景中时空对象的生成与处理、检查与校验、可视化与输出提供底层支撑。     

城市生态带保护与利用的再思考——以宁波市北仑生态带为例

<正>一、背景在生态文明理念倡导城市绿色发展的大背景下,中国从党的十八大以来已在城市建设方面做出"大力推进生态文明建设"和"城市双修"等多项部署,意在破解全国城市发展困境,加速推进美丽中国建设。如何从城市可持续发展的角度,有效控制城市的无序蔓延,实现有限土地资源满足城市长远期发展的用地增长需求,以及如何从生态环境保护的角度,缓解城市发展建设与生态保护之间的矛盾,实现良好的土地利用与安全健康的人居环境之间的友好互动,已成为目前亟需研究的现实问题。     

落实科学发展建设生态文明努力开创矿山自然生态环境保护工作新局面——在全省矿山自然生态环境保护与治理工作现场会上的讲话

这次全省矿山自然生态环境保护与治理工作现场会的主要任务是,认真贯彻落实党的十七大精神,回顾总结近几年来全省矿山自然生态环境保护与治理工作的成效和经验,研究部署今后一个时期的矿山生态环境保护与治理工作,进一步推动我省矿山生态环境保护与治理工作再上新台阶。下面,我讲两点意见:一、开拓创新,矿山自然生态环境保护与治理工作成效显著