An agent-based model for optimal land allocation (AgentLA) with a contiguity constraint

Spatial optimization is complex because it usually involves numerous spatial factors and constraints. The optimization becomes more challenging if a large set of spatial data with fine resolutions are used. This article presents an agent-based model for optimal land allocation (AgentLA) by maximizing the total amount of land-use suitability and the compactness of patterns. The essence of the optimization is based on the collective efforts of agents for formulating the optimal patterns. A local and global search strategy is proposed to inform the agents to select the sites properly. Three sets of hypothetical data were first used to verify the optimization effects. AgentLA was then applied to the solution of the actual land allocation optimization problems in Panyu city in the Pearl River Delta. The study has demonstrated that the proposed method has better performance than the simulated annealing method for solving complex spatial optimization problems. Experiments also indicate that the proposed model can produce patterns that are very close to the global optimums.     

市域空间发展类型区划分的方法探讨 ——-以江苏省仪征市为例

市域空间发展类型区划分是新时期我国从空间管治角度落实科学发展观的重要举措。 这一工作一方面是我国既有区划工作的延续,另一方面又隐含着重大的方法论创新的内在需 求,即需要由原来的基于均质区域背景的区划论升格为基于均质区域与功能区域并重的新的区划论。为此,我们专门开发了适合于空间发展类型区划分的信息系统(SPIS),以解决不同类型因子的空间赋值以及分值迭加问题,尤其是侧重解决不同等级、不同形态的服务设施, 基于路网结构的不同类型、不同方式、不同半径的空间扩散的技术实现问题,在此基础上首次提出了空间发展类型区划分的指标判别法和指标迭加法,并以仪征为例进行了空间发展类型区划分的有效尝试。由于以自己开发的专用软件为定量分析工具,故整个区划过程公开透明,提供了从原始资料的收集、整理、分析、系统处理、多方案比较的动态分析过程,从而为空间发展类型区划分的科学性、规范性,以及有深度的定量分析提供了方法论角度的探索。     

中国就业的空间模式及区域划分

就业问题是中国乃至世界的重大社会问题, 关系到经济社会发展的各个方面。对中国就业空间分布进行区域划分有利于国家流动人口的引导、就业政策的制订以及和谐社会的建设。利用2000 年中国第五次人口普查数据, 采用主成分分析、聚类分析和统计分析方法, 对中国2343 个县(市)、市区的就业结构数据进行分析研究发现: ① 中国就业形成了连续型圈层、非连续型圈层、跳跃式圈层、混合型圈层、多核心圈层、带状等6 种就业空间模式; ② 中国就业区可划分为东部沿海、东北、京津、中部、西部等5 个就业区, 其中, 西部区可划分为陕甘宁青川渝、云贵藏和新疆等3 个就业亚区。     

学校分区问题混合元启发算法研究

中国城市义务教育学校采用单校划片或多校划片的方式确定招生范围,落实就近入学的法律要求。针对多校划片这一新的学校分区问题,提出“先学校分组,再学生分派”的策略进行划片,并设计了学校分组线性规划模型和学校分区混合元启发算法。分区算法包括初始解构造、邻域搜索算子、破坏重建扰动、集合划分问题（SPP）建模与求解等基本模块,在多启动迭代局部搜索（ILS）算法框架中进行问题求解。通过多启动、随机搜索、破坏重建扰动等机制提升算法的多样性,并引入SPP模型提升算法的全局寻优能力。选择一个县级市和一个市辖区分别进行学校划片实验,结果表明：混合元启发算法优化性能优异且收敛性好,适用于求解单校划片和多校划片问题;SPP模型在单校划片问题中具有明显的优势。     

中国县域城镇化水平的综合评价及类型区划分

以县为基本单元,从人口、经济和社会三方面构建中国县域城镇化水平的综合评价体系;利用熵值法对县级单元的综合城镇化水平及其子系统水平进行评价,构建城镇化类型区;基于偏相关系数测度各类型区的城镇化驱动力;结合空间自相关方法对综合城镇化水平进行分区。结果表明:人口和经济是反映中国县域城镇化水平的两大子类型;综合城镇化水平的空间分布呈明显的行政等级性;划分全国为人口城镇化滞后型、经济社会城镇化滞后型、人口—经济社会城镇化滞后型和综合城镇化非滞后型四大城镇化类型区;不同类型区的驱动力不同,市场力和行政力是全国层面的两大驱动因素;采用空间自相关方法对人文地理领域进行分区研究,中国人口城镇化分区模式为北高南低,经济城镇化分区模式为东高西低。     

应用EOF方法分析新疆降水变化特征

使用新疆89个测站1960-1998年降水量和1、4、7、10月降水量资料,通过EOF分解法,分别计算出各降水场的特征向量分布和时间系数序列。并根据特征向量方差贡献,确定出若干个降水变化基本空间分布型,给出年降水变化分区图;同时结合分解出的时间系数,分析降水量年际变化特征,为今后作年、月气候预测提供一种方法和基本类型图。     

基于多尺度空间聚类的江西省经济区域划分

经济区划是区域经济规划中的一个重要方面,以传统聚类方法进行的经济区划不能兼顾区划单元的属性特征与空间邻接性。运用基于尺度空间理论的空间聚类方法、综合区划单元的属性特征与空间邻接性,对江西省县域单元经济区划进行研究。结果表明:江西省可划分为五类经济区,分别是昌九经济区、赣东北经济区、赣西北经济区、赣中南经济区和赣南经济区,区划结果与江西省实际经济发展情况基本吻合。     

Spatial function regionalization and governance of coastal zone: A case study in Ningbo City

Reasonable development and utilization of spatial resources in the coastal zone not only affects the development quality of the marine economy but also impacts the utilization efficiency of spatial resources, playing an important role in regional sustainable development. Depending on the natural, economic, and societal characteristics of a region, research topics such as using relevant methods to divide the coastline, proper spatial development of the coast, protecting coastal zones, and achieving higher spatial resource distribution efficiency have recently become hot topics in geographic research. Most of the scholars construct the evaluation index system from the perspective of economic and ecological factors and undertake some exploration of the division methods. However, the selection of indicators for a coastal zone needs a different and more scientific approach. There is a need for emphasizing the overall strategy of land-ocean integration in developing spatial resources in a coastal zone. Taking the coastal zone in Ningbo as an example, this paper develops a new evaluation framework and spatial function regionalization method that is used to divide the coastline and coastal zone. Based on the perspective of overall strategy for the land and ocean, we evaluate the suitability of coastline development. We then propose the spatial function regionalization of the coastal zone. Finally, based on the status quo of spatial development in Ningbo, we divide the coastal zone into ecological space, production space and living space, and propose adjustment directions and control requirements for the different types of spatial layouts.     

海岸带的空间功能分区与管制方法——以宁波市为例

海岸带空间资源的合理开发和利用关系到海洋经济发展质量和优质资源利用效率,成为影响沿海城市区域可持续发展的重要内容。根据区域自然、经济、社会特征,运用相关分区方法,划分海岸线和海岸带开发与保护的适宜性空间,获取较高的空间资源配置效率,成为地理学研究关注的热点。大部分学者从经济和生态两个方面要素构建指标体系,并对分区方法进行了有益探索和尝试,但是由于海岸带具有自然地理的特殊性,所以在指标选择上有较大不同。以宁波海岸带为例,讨论海岸线及海岸带的空间区划指标体系选择和方法应用问题。在借鉴已有区划方法的基础上,重点讨论评价单元划分、评价指标选择与处理等技术方法,在评价海岸线开发适宜基础上,做进一步的海岸带空间功能分区,将宁波市海岸带空间划分为生态空间、生产空间和生活空间,并结合宁波市空间开发现状,提出不同类型区域空间布局调整引导方向和管制要求。     

基于景点空间可达性的中国旅游区划

旅游区划对区域旅游业的发展具有重要的影响与意义,基于景点地理位置与交通可达性进行旅游区划,实质是对客源地与目的地空间关系的研究。以中国A级旅游景点所在地理位置和交通可达性为依据,探讨基于可达性格局的旅游区划问题和基于GIS技术的旅游区划分方法。以可达性空间表达技术为基础,运用栅格成本加权距离算法,计算所有A级旅游景点的空间可达性,并分别计算了各自的服务区范围。在此基础上通过对不同时间阀值下服务区范围变化的判断,进行旅游景点腹地范围的空间合并,并对各旅游景点空间分布格局特征进行深入分析,最终将全国分为9个一级旅游区、22个二级旅游区和177个三级旅游区,形成了中国旅游区划等级体系。     

“千年运河”品牌基因谱系识别与空间分异研究

“千年运河”品牌基因是“千年运河”国家文化旅游品牌塑造和发展的灵魂。本文以中国大运河沿线35个地级及以上城市为研究对象,运用共词分析法,从与大运河相关的网络游记中识别和提取“千年运河”品牌基因谱系。并运用基于机器学习的地理分区方法,进一步分析了“千年运河”品牌基因的空间分异特征。研究结果： ① 构建了由2个基因类别、4个基因维度和14个基因子维度组成的“千年运河”品牌基因识别框架。② 运河核心基因和运河衍生基因主要分布在京杭大运河沿线,隋唐大运河尤其是卫河河段沿线城市的边缘关联基因分布较多。③ 根据“千年运河”品牌基因的分布特征,可将运河沿线城市划分为6类地理区域,每类地理分区中的主导基因、功能定位不同。研究结果为“千年运河”国家文旅品牌塑造与发展提供参考,也为大运河文化遗产完整性保护与传承提供了新的切入点。     

Housing submarket classification: The role of spatial contiguity

Understanding housing submarket structure is of crucial importance to both public and private agencies. It can also help current and future homeowners make informed decisions on their residential choices. Current research on submarket focuses on comparative analyses of different classification techniques. Few studies, however, have examined the function of spatial contiguity on housing submarket classification. To address this issue, this paper developed a spatially constrained data-driven submarket classification methodology to obtain spatially integrated housing market segments. Specifically, a data-driven model based on principal component analysis and cluster analysis was developed for delineating housing submarkets. Within the model, a number of location attributes were used for principal component analysis, and the geographic locations of houses were also incorporated in the cluster analysis. The performance of this method was compared with other unconstrained data-driven techniques and a priori classifications using three measurements: substitutability, spatial integrity, and similarity. Results indicate that spatially contiguous submarkets can be obtained without compromising housing hedonic model accuracy and attribute homogeneity.     

基于生态-经济分析的泰州空间开发适宜性分区研究

以生态-经济为导向的空间开发适宜性分区,从协调经济、人口、资源、环境相互关系出发,强调因地制宜,让开发成本低、资源环境容量大、发展能力强的地区承担高强度的工业化和城市化等社会经济活动;而让生态价值高、开发难度大的区域承担农业和生态维护功能,这不仅是均衡地域开发、协调空间秩序的重要依据,实现差别化、特色化发展的内在要求,也是进行主体功能分区的基础性工作。基于这样的理念和认识,根据生态重要性和经济重要性指数的评价分析,运用GIS平台将泰州市域划分为不同空间开发强度的类型区,并探讨了分区管制的政策保障措施。     

关中地区土地利用综合分区及对策研究

基于社会经济和自然生态的现状,结合关中地区的土地利用特征,建立了关中地区的土地利用综合分区评价指标体系,并运用空间关联指数的探索性空间数据分析方法对关中地区的社会经济综合指数和自然生态综合指数空间分布进行了研究。结果表明,关中地区的自然生态综合指数高值集聚区主要位于秦岭北麓,以城区为中心的渭河平原是社会经济最为聚集的地区。结合社会经济综合指数和自然生态综合指数的空间分布,以县区为基本单元把关中地区的土地利用分为5种类型区。最后根据定量评价结果和三大地貌单元,对关中地区土地利用提出了对策建议。     

中国冰冻圈文化服务专题区划研究

本文以中国冰冻圈服务综合区划、自然和人文地理区划等理论、方法为基础,综合中国冰冻圈主要组成要素（冰川、冻土、积雪）及其社会文化要素（民族、历史、聚落、旅游文化和行政区划）,采用相似性与差异性、综合性与主导性、等级性与逻辑性和空间连续与行政边界相结合的方法,提出了“文化服务+文化产业+经济开发”导向的中国冰冻圈文化服务专题区划方案。根据空间聚类方法和专家判断,将其划分为青藏高原冰川—冻土—积雪文化区、西北冰川—积雪文化区、东北冻土—积雪文化区、北方积雪文化区和南方积雪文化区5个一级区划大区,依据文化与地域要素异质性原则,再细分为12个二级区划亚类和51个三级区划基本类型。专题区划方案与中国冰冻圈空间分布、中国自然地理综合区划、中国人文地理综合区划等的吻合度较高,体现了冰冻圈组成要素与冰冻圈区域文化要素的依存关系及区域空间异质性规律。本文深化了对中国冰冻圈文化服务及其空间异质性的认知,可为冰冻圈文化保护、传承、发扬,以及不同区域冰冻圈文化、旅游产业的开发及相关产业的运营、管理提供科学依据。     

地域系统研究的开拓与发展

通过分析中科院地理科学与资源研究所地域系统研究的开拓与发展历程,总结了"综合自然区划-生态地理区域系统-综合区划"重要发展阶段的创新成果,介绍了重要的格局研究所取得的进展。地域系统研究与社会发展的客观需求密切相关。20世纪50年代,为了认识自然规律,为农业生产布局服务,开创了综合自然区划;20世纪90年代,从生态建设和环境保护的需求出发,将生态系统观点、生态学原理和方法引入地域系统研究,开展了生态地理地域系统研究;随着地球系统科学和可持续发展研究的深入,从20世纪末开始探索综合区划研究,自然要素和社会经济要素的有机融合成为近期格局研究的鲜明特色。在此过程中,地域系统研究的方法论和技术手段不断创新,遥感、地理信息系统和数值模型等的深入应用,极大地推进了该领域的研究。中科院地理资源所的地域系统研究,始终与国家的重大经济建设和环境保护紧密结合,成为今后自然地理学乃至地理学发展的一个重要方向。     

地域主体功能区划理论与方法的初步研究

在对地域主体功能区划的理论依据与原则等进行深入分析的基础上,提出通过生态敏感性等级分区与经济社会发展综合潜力等级分区的空间叠置与地域聚类分析,进行地域主体功能区划的理论方法。并以江苏省新沂市为案例,进行地域主体功能区划实证研究,验证了所提出的地域主体功能区划理论方法的可行性。     

空间管治视角下京津冀协同发展类型区划

京津冀协同发展的核心是基于问题导向和底线思维,打破行政区划,在更大区域尺度上优化资源配置,实现区域整体发展目标。因此,从优化空间规划体系的高度,开展京津冀区域协同发展的类型区划和类型区管理,实现分区施策的精细化管治极为重要。本文首先立足于京津冀区域发展差异,利用空间属性双聚类的方法将京津冀划分为中部核心功能引领区、东部沿海重点发展区、南部门户功能拓展区、西部和北部生态涵养保护区等四大区域;然后以区县为最小分析单元,从现状开发强度、用地增量预测和生态保护责任等三大维度构建类型划分指标体系,并利用三维空间坐标划分方法将京津冀划分为五大类型区,即：城镇优化发展区、城镇重点拓展区、现代农业发展区、适度建设发展区和严格生态保护区;最后,在空间管治视角下提出京津冀区域分区管治与区域协同管理的建议。     

Spatially constrained clustering of ecological units to facilitate the design of integrated water monitoring networks in the St. Lawrence Basin

Water monitoring networks are generally classified into surface water, precipitation, groundwater or water quality monitoring networks. The design of these networks typically occurs in isolation from each other. We present a regionalization approach to identify homogeneous subregions of large basins that are suitable as areas for the optimization of an integrated water monitoring network. The study area, which comprises a portion of the St. Lawrence Basin, was spatially divided using ecological units. For each ecological unit, 21 attributes were derived including both environmental and hydrological indicators. A spatially constrained regionalization technique was applied to define the final regions. A scree plot was used to determine the number of regions. The sensitivity of the technique to the correlation in the attribute data was removed by utilizing principal component analysis to reduce correlation between attribute data. During regionalization, the component values were weighted by their proportion of the total variance explained. The four regions in the final configuration had areas from 19% to 31% of the total area, 63,597 km². For the St. Lawrence Basin, this approach is effective for defining homogeneous regions that can be used in further research on the optimization of integrated water monitoring networks. The approach is portable to other regions and can incorporate any set of attribute data that is valuable to the regionalization objective.