基于GIS的徐州市农村义务教育资源布局优化研究——以丰县为例

为实现农村基础教育资源的公平供给和合理分布,本文以丰县小学、居民点、交通道路网、行政区划等为数据源,对学校的空间布局进行可视化表达,采用点密度、最近邻距离指数等指标分析空间分布特征;利用GIS空间分析功能,使用Voronoi模型、最近距离模型、网络分析工具生成等时区的方法,对丰县义务教育资源空间可达性进行多角度评价。结果表明:1)丰县小学的最近邻比R值为1.046,居民点的R值为1.059,居民点与小学都呈现随机分布的特征;2)38.7%的学校服务范围不够合理,存在过大或过小现象;3)各居民点入学平均距离为1 890.8 m,总体较为合适;4)学生上学时间成本差异显著,边缘地区可达性相对较差。     

基于空间可达性的教育资源布局分析

以赣州市章贡区小学为例,利用分布密度分析自然村、小学的分布特点,借助最近距离模型、积累机会模型、重力模型和泰森多边形探究其空间可达性,揭示自然村分布与学校分布之间的空间关系,以期为小学布局调整提供参考。结果表明沙河镇的西北部、水东镇西部、水南镇东北部以及水西镇南部布局相对合理,平均入学距离小于2 km,可选择入学资源多于4所,而沙河镇西南部和沙石镇东南部地势较高的地区,平均入学距离大于5 km。章贡区教育资源以及可达性在空间分布上有较大差异,部分区域教育资源分布不够合理,在未来布局调整中需要进一步优化。     

Cyclone在数字校园三维激光点云数据预处理中的应用

为了高效获取精确的数字校园地形图的测量数据,通过Leica ScanStation P40对校园进行三维激光点云数据采集,并结合Cyclone中的去噪模型对点云数据进行去噪,利用“六自由度”方法和ID号对标靶进行拟合,在一定约束条件下完成点云数据的坐标匹配、拼接以及优化,得到统一坐标系下的点云数据。结果表明:优化后的点云数据精度可达到6 mm。可见处理后的点云数据能够满足数字校园地形图的高精度要求。     

农村居民点空间布局及优化分析——以重庆市合川区狮滩镇聂家村为例

农村居民点空间布局的优化是土地利用总体规划的重要内容,对统筹城乡发展具有重要意义。运用空间分析技术和景观指数方法,以合川区狮滩镇聂家村为研究对象,对村域内农村居民点分布特征及其影响因素进行了分析,并在Arc GIS平台下,进行定量与定性分析,确定农村居民点适宜区域,并进一步优化其空间格局。该研究可为新农村建设、村规划及土地利用总体规划农村居民点优化选址提供参考和借鉴。     

平面四参数模型下的城市平面坐标与2000国家大地坐标转换方法研究

以广东省阳江市为例,充分利用现有成果,基于平面四参数模型对城市坐标系向2000国家大地坐标转换及其优化方法进行研究,考察不同重合点密度对坐标转换精度的影响,并在此基础上探讨了重合点选取的优化方法。研究表明,转换中的点位误差随重合点平均点间距的增加而增加,而在平均点间距达到60 km时,点位误差仍能保持在5 cm以内;同时根据平面上不同坐标系间的线性关系及两方向分量差值平行分布的特性,进行重合点的优化选取,可以快速剔除不可靠的重合点,提高转换精度,特别在已有控制网年代久、精度低、稳定性差的地区可以获得较好的效果。     

城乡统筹背景下苏北地区义务教育资源布局优化研究——以徐州市域为例

为了对苏北地区义务教育资源的布局优化进行研究,以徐州市域义务教育资源(小学)为例,利用GIS空间分析技术,结合可达性模型、最近距离模型和Voronoi模型等对义务教育资源的布局优化进行分析。结果表明:1)研究区义务教育资源的整体可达性较好,呈现一种"大分散,小聚集"的格局,49.30%的区域能够在30 min内到达就近的小学,主要分布在城区,义务教育资源可达性相对较差的地区分布较少,区域占比为18.62%;2)由徐州市义务教育资源的Voronoi图可知,近60.3%的义务教育机构服务范围的面积能够基本满足义务教育资源布局的需要,有16.95%的义务教育的服务面积适宜度过大,严重影响到义务教育的公平性。     

一种航空摄影测量自动加密方法

提出了一种航空摄影测量自动加密方法。首先由相对定向建立立体模型,并自动提取模型连接点;然后通过循环搜索,自动连接测区内的全部模型,进而得到全部影像在统一坐标系下的外方位元素,这也是本方案的创新之处,以此为基础,利用光束法平差优化各相机的位姿参数;最后,由不少于3个地面控制点进行绝对定向,从而得到各相机的绝对位姿参数,由空间前方交会即可解算加密点的大地坐标。试验结果表明,当将定向点均匀分布于测区时,检查点的平面和高程误差满足我国现行航空摄影测量规范对航测生产的精度要求;若将定向点分布于测区一侧,检查点的精度也达到了一定水平,表明可以根据分布于一侧的少量控制点来测绘全测区地形。     

农村居民点整理的探索

农村居民点是广大农民休养生息的地方，在农业生产和农民生活中具有重要的作用，在农村建设用地中占有较大的比重，据1990年土地详查统计，廊坊市农村居民点占耕地总量的12．1％。由于经济发展、历史形成等原因，虽经大规模的“空心村”治理，农村居民点“散、空、乱”的现象仍然存在，不仅影响土地的高效利用，而且事关农村小康建设。廊坊市国土资源局     

统计数据总量约束下全局优化阈值的冬小麦分布制图

大范围、长时间和高精度农作物空间分布基础农业科学数据的准确获取对资源、环境、生态、气候变化和国家粮食安全等问题研究具有重要现实意义和科学意义。本文针对传统阈值法农作物识别过程中阈值设置存在灵巧性差和自动化程度低等弱点,以中国粮食主产区黄淮海平原内河北省衡水市景县为典型实验区,首次将全局优化算法应用于阈值模型中阈值优化选取,开展了利用全局优化算法改进基于阈值检测的农作物分布制图方法创新研究。以冬小麦为研究对象,国产高分一号(GF-1)为主要遥感数据源,在作物面积统计数据为总量控制参考标准和全局参数优化的复合型混合演化算法SCE-UA (Shuffled Complex Evolution-University of Arizona)支持下,提出利用时序NDVI数据开展阈值模型阈值参数自动优化的冬小麦空间分布制图方法。最终,获得实验区冬小麦阈值模型最优参数,并利用优化后的阈值参数对冬小麦空间分布进行提取。通过地面验证表明,利用本研究所提方法获取的冬小麦识别结果分类精度均达到较高水平。其中冬小麦识别结果总量精度达到了99.99%,证明本研究所提阈值模型参数优化方法冬小麦提取分类结果总量控制效果良好;同时,与传统的阈值法、最大似然和支持向量机等分类方法相比,本研究所提阈值模型参数优化法区域冬小麦作物分类总体精度和Kappa系数分别都有所提高,其中,总体精度分别提高4.55%、2.43%和0.15%,Kappa系数分别提高0.12、0.06和0.01,这体现出SCE-UA全局优化算法对提高阈值模型冬小麦空间分布识别精度具有一定优势。以上研究结果证明了利用本研究所提基于作物面积统计数据总量控制以及SCE-UA全局优化算法支持下阈值模型参数优化作物分布制图方法的有效性和可行性,可获得高精度冬小麦作物空间分布制图结果,这对提高中国冬小麦空间分布制图精度和自动化水平具有一定意义,也可为农作物面积农业统计数据降尺度恢复重建和大范围区域作物空间分布制图研究提供一定技术参考。     

数字海图点群状特征的识别、量测与综合

空间分布特征的保持是点群自动综合的核心和难点所在,为此,本文定义了4个参量：分布范围、分布密度、分布中心和分布轴线,来描述点群目标的结构化信息。利用Delaunay三角网和Voronoi图两种模型,着重探讨了点群分布特征的识别和量测问题,并在识别与量测的基础上,通过Voronoi图的动态构建,给出了点群自动综合模型,通过实际岛群数据的检测,证明了模型的正确性与可行性。     

基于势函数点分布调整的SIFT图像配准算法

尺度不变特征转换(scale invariant feature transform,SIFT)是一种广泛应用于图像配准领域的点特征提取算法。针对基于SIFT的图像自动配准算法存在的特征点分布不均匀问题,提出了一种基于势函数点分布调整的图像配准方法。该方法解决了SIFT算法不能针对特征点的分布情况进行优化的问题。通过调整SIFT的比值阈值,增加配准点的数目;通过引入分子力学中的势函数概念,对特征点分布情况进行优化;通过局部互信息精纠正,微调特征点位置,以提高特征配准点的配准精度;最终实现高质量(空间分布均衡,配准精度高)的图像自动配准。     

快速城市化下的南通市消防站布局优化研究

为了提升南通市消防站空间布局的科学性和合理性,本文在分析现有消防站布局的基础上,利用GIS和定位-配给模型完成了南通市区消防站布局优化研究。结果表明:1)在5 min响应时间标准下,现有消防站对于重点消防单位、危险源、居民小区的覆盖率分别为87.59%、86.89%、86.48%,城市消防安全保障较好,但在该区东北和东南城乡结合部消防力量严重不足。2)在综合考虑道路阻抗、水域分布、防护子区域风险等级等因素后,本优化方案指出,该区域应在现有消防站布局的基础上增设4个消防站,即南通市野生森林动物园附近、南通市竹行小学附近、南通农场中心渔场附近和通常汽渡管理处附近。该优化研究可为南通市消防站合理规划和建设提供科学的建议。     

全国农村人均住房面积的空间自相关分析

利用2006年全国各省农村居民人均住房面积统计数据,基于空间自相关方法从空间尺度分析其空间分布特征。首先建立空间邻近网络和邻接矩阵,通过Moran′I自相关指数分析空间关联性,为确定农村人均住房面积的分布存在空间相关性而非随机性,采用蒙特卡罗方法进行多次模拟证明,并利用2011年统计数据进行实际验证。实验分析,2006与2011年农村人均住房面积Moran′I指数分别为0．5566和0．5983,表明空间聚集特点明显,基本可以分为东部发达地区、中部和西部三种聚类,并且两年之间聚集现象有显著变化。     

基于分裂合并的多模型拟合方法在点云分割中的应用

本文基于机器视觉探讨数字摄影测量三维构像下的智能数据处理要素之二：海量点云分割处理技术。多模型拟合方法通过将点云拟合到不同模型中,依照点云空间分布特征和几何结构特征进行分割。针对点云数据量巨大、分布不均匀、结构复杂等特性,本文提出一种基于多模型拟合的点云分割方法。首先通过降采样,采用基于密度分布的聚类方法,实现对点云的预分割。在预分割基础上,利用基于分裂合并的多模型拟合方法对点云进行后续拟合分割。针对平面和弧面,本文采用不同的拟合方式,最终实现对室内密集点云分割。试验结果表明,该方法能够在无须提前设置模型数目的情况下实现点云的自动分割。且相较于现有的点云分割技术,此方法相较于现今的常规方法能取得更好的分割效果,在分割的正确率上要高于现有的常规分割方法,在处理相同数据量的点云分割时,能够达到远低于常规方法的时间消耗。通过本文提出的三维点云分割方法能够实现将大规模、复杂三维点云数据分割为较为精细、具有准确模型参数的三维几何图元,为后续实现大规模、复杂场景的精确三维构象提供有力支持。     

伽利略OTE场地伪卫星布站优化设计

首先给出了基于遗传算法进行OTE场地伪卫星布站优化的设计思想和设计方案。然后在6种环境下进行了OTE伪卫星布站优化方案的仿真分析。通过对优化后6种环境下近20种方案的分析,得出几点结论:伪卫星布站优化应考虑多平面多用户的综合适应度;伪卫星的平面位置分布应尽可能布满整个服务区域;同时考虑伪卫星定位系统平面和高程定位精度时,伪卫星的空间位置应尽可能分布在多平面内。     

伽利略OTE场地伪卫星布站优化设计

首先给出了基于遗传算法进行OTE场地伪卫星布站优化的设计思想和设计方案。然后在6种环境下进行了OTE伪卫星布站优化方案的仿真分析。通过对优化后6种环境下近20种方案的分析,得出几点结论：伪卫星布站优化应考虑多平面多用户的综合适应度;伪卫星的平面位置分布应尽可能布满整个服务区域;同时考虑伪卫星定位系统平面和高程定位精度时,伪卫星的空间位置应尽可能分布在多平面内。     

改进的GNSS/水准点优化选择的逐步剔除法

GNSS/水准联测点的合理选择对GNSS高程拟合至关重要,剔除法是一种较好的优化选点方法,传统的剔除法是以高程异常拟合误差最小为目标函数进行优化选点,可能会出现选点不均匀情况。鉴于此,提出根据GNSS/水准点生成的泰森多边形面积大小进行优化选点,并在此基础上对传统优化选点的方法进行改进,即同时考虑高程异常拟合误差大小及由泰森法生成的多边形面积大小进行优化选点（称为综合法）。以1~3次多项式拟合模型为研究对象,实验结果表明,GNSS/水准点优化选择的综合法可在改善点分布的同时获得稳定性好、精度较高的高程异常拟合结果。     

点群目标空间分布主方向定量描述模型

目前点群目标空间分布主方向模型较少顾及分布密度对点群分布主方向判断的影响，针对此问题，提出一种点群目标空间分布主方向定量描述模型。基于点群的分布密度构建方向玫瑰图；利用统计加权算法，计算点群主方向，引入置信区间，得到点群的主方向分布范围。实验结果表明，文中模型较好地反映了分布密度对点群目标空间分布主方向的影响，计算结果与人类认知具有较高的一致性。     

中国西北城市的彩钢板建筑群消防救援优化分析——以兰州市为例

受城市不断升级、扩张的影响,彩钢板建筑群作为城市发展进程中的重要产物大规模出现,其是城市脆弱区的典型代表建筑物之一.彩钢板燃点低、布局间距小,存在较高的火灾安全隐患,合理的消防站点布局是城市火灾高发区最有力的安全保障.因此,本文以兰州市主城区作为研究区,首先,利用彩钢板建筑群、POI和城市火灾数据,采用核密度分析、相关性计算等方法划分研究区内火灾风险分布等级;其次,借助"位置-分配"模型并结合优化目标进行模拟运算.实验结果表明:①兰州市城中村、城乡接合部均存在大规模的彩钢板建筑群,火灾频发、救援难度大.②彩钢板建筑群、POI点与火灾点的耦合度较高,二者结合可以全面、精确地模拟火灾发生点.③兰州市高火灾风险区主要分布在刘家堡街道、建南路街道、皋兰路街道等区域.④现有消防站点5 min响应时间内的覆盖率为26.19％,高火灾风险区的覆盖率为44.41％.通过多次迭加计算,最终确定最少需增加14个消防站点,可满足当前优化目标.经过优化调节,各项指标均有较大提高,能够满足现阶段区域的消防救援需求.     

基于GIS技术的武夷山市农村居民点空间分布特征

农村居民点形成和发展与区域的自然环境有着密切的关系。利用GIS空间分析功能,定量分析农村居民点与海拔高度、坡度、坡向、交通、河流等自然环境因子的关系,结果表明:①武夷山市农村居民点的分布格局受海拔、坡度、坡向、道路、河流的影响比较明显。②农村居民点呈数量多、质量低、大散居、小聚居的空间分布特征,部分居民点分布在不适宜人们居住的区域,有待调整。因此本研究能为武夷山市农村居民点整理、农村居民点规划提供一定的决策支持。