一种改进的Apriori挖掘算法

针对制约Apriori算法效率的瓶颈问题,提出了一种基于Apriori的改进算法,算法只需要遍历一次事务数据库,避免了Aprori算法多次扫描事务数据库和产生大量的候选项集,同时利用项集的有序性改进了判断连接的方式,优化了连接步骤,减少了判断时间.实验结果表明,改进的Apriori算法在运行效率上有一定的提高.     

基于Voronoi邻近的物流车辆路径快速优化算法

 现代物流业需要快速高效并智能化制定物流运输方案。传统路径优化方法适合处理中小规模的车辆路径问题,计算时间较长,方案质量较低,故需发展短时间内能提供高质量路径方案的启发式算法。针对大规模物流车辆路径优化,本文提出了一种Voronoi邻近的快速优化方法。该方法先创建初始解,而后进行迭代优化。初始解创建利用Voronoi邻近关系,顾及车辆容量约束,自底向上进行客户点空间聚类,将问题降维;采用最廉价插入算法安排聚类内部路径,生成性质良好的初始解。迭代优化在客户点Voronoi邻近内进行有效的局部搜索,利用模拟退火机制接受较差解,从而跳出局部最优,不断提高解的质量。本文利用模拟生成的北京市大规模车辆路径问题进行实验,结果表明:本文算法能够在4500s内优化客户点高达12 000个物流车辆路径问题,计算时间较短,解的质量优良,算法性能稳定。本文与其他算法比较,能在较短时间内提供高质量车辆路径方案,适用于大规模物流车辆路径的优化。     

基于Monte Carlo模拟的地物适宜尺度提取分析

半方差函数可探测空间过程的影响范围,常用于分析遥感信息提取的适宜尺度,然而在进行大样本数据处理时,会受到计算机运算、存储等方面性能的制约。传统的做法往往直接采用随机抽样来减少数据量,其虽然降低了分析过程对计算机性能的要求,但同时也会降低分析结果的精度。因此,本文提出一种Monte Carlo模拟影像空间结构估算方法,其以小的样本量对大样本进行大量随机重复采样,在降低单次模拟数据量、运算量的同时,以充分的模拟量保证分析结果的精度。在此基础上,为了减少模拟所需时间,本研究引入并行计算,采用多核单计算机平台,进行多种地物适宜尺度提取分析的并行处理。实验与分析表明,该方法能较好地估算目标区域常见地物的适宜表达尺度（估计误差较小）。     

江汉平原稻虾共作技术时空扩散的过程及特征

农业技术创新的外溢性导致新技术在地理空间发生扩散，影响区域农业农村经济社会发展和农民福祉。近年来，稻虾共作种养结合的新技术模式在我国长江中下游地区迅速兴起并扩张，科学厘清该新技术的时空扩散过程、特征及其驱动因素具有重要意义。本研究以稻虾共作技术发源地—江汉平原为区域，基于时间序列Landsat影像，引入CART分类算法和简单非迭代分割算法，优化改进面向对象的水体季相差异算法，提取2013—2019年江汉平原稻虾共作空间分布；在此基础上，引入应用空间平滑和引力模型方法，从区域扩张、空间聚集和区域交互等角度探究江汉平原稻虾共作技术扩散的时空过程与特征。结果表明，江汉平原稻虾共作技术在时间上呈现出先缓慢后加速的非线性扩散，在空间上表现为由点至面、由单源至多源的扩张特征。技术传播表现出显著的聚集性和方向性特征，高密度的稻虾农田集中于江汉平原中部地区，传播重心逐渐由中部向东南部迁移。区域内部可划分为以潜江为代表的波动性增长和以监利为代表的持续性增长。县区之间的空间交互作用以倍数形式快速上升，体现为以潜江和监利作为主导的对邻近地区的技术辐射影响。稻虾技术时空扩散受到高经济收益、政府支持和邻近效应的...     

基于出租车上下客数据流与分布式多阶段网格聚类的城市热点区域实时探测方法

城市热点区域的实时探测能够提高管理者对突发事件的响应能力。随着物联网、通信技术的发展，出租车运单的起讫信息实时上传至数据中心，形成了持续的上下客数据流。考虑到出租车具有全天候运营、全区域覆盖、数据时空分辨率高等特点，其上下客数据流可作为城市热点区域实时探测的有效信息源。目前，面向静态上下客数据集的热点区域探测方法不支持流式数据的处理，难以直接应用于实时的热点区域探测，而现有流式聚类算法难以同时满足低聚合成本、任意形状类簇识别、灵活扩展性等要求。面对以上挑战，本文基于分布式流计算技术，设计了适用于出租车上下客数据流的城市热点区域探测算法，基本思想为将上下客数据流映射至网格状监控单元，并以时间窗口为单位统计各监控单元热度，在此基础上进行热点单元的分布式识别，最终将热点单元汇聚为热点区域。为了避免分布式算法中聚合算子的性能瓶颈，本文进一步设计了由冗余分区、链接识别、修正规则构建、区域ID修正、区域生成等步骤组成的多阶段分布式区域合并算法。最后，本文基于分布式流计算框架Flink实现了上述算法，并使用武汉市出租车数据集、纽约市出租车上下客数据集模拟数据流开展实验，结果表明本算法可以高效挖掘城市...     

2016-12-25智利MW7.6地震震前电离层TEC异常探测

使用IGS发布的GIM数据,利用奇异谱(singular spectrum analysis, SSA)和四分位距法(inter quartile range, IQR)对2016-12-25智利MW7.6地震进行震前电离层异常探测。 研究表明,2种方法探测到的电离层主要异常特征基本一致,在震前4 d和震前7 d分别探测到明显的正异常和负异常,电离层异常自东向西移动,峰值点出现在震中附近,且震前4 d共轭区域出现明显的电离层正异常变化。相较于IQR探测,SSA探测突出了电离层主要的异常时间段和空间异常特征,但幅度和范围偏小,两者互为补充,可以探测出更加明显的地震电离层异常效应特征。由于距发震时间较短,在排除外界环境干扰因素后,认为此次电离层异常可能由智利地震引起。
     

利用空间聚集的贝叶斯网络评估手足口病发病风险

手足口病是一种常见的传染病,以往的研究表明该疾病与气象、环境和社会经济等因素相关联,其影响关系复杂,而疾病本身体现出较强的区域聚集性,采用普通的线性风险建模方法无法捕捉影响因素的复杂性及空间聚集性。因此,本文以山东省为例,在前人研究的基础上,提出了采用贝叶斯网络综合风险建模方法研究手足口病的发病风险与气象、土地利用、社会经济及空气污染等要素间的关系,并通过引入空间扫描统计聚集结果,将空间聚集引入到贝叶斯网络模型加强其空间推理功能,减少模型的偏差,提高评估的精度。结果表明,本文建立的手足口病空间贝叶斯网络风险模型具有较高的估计效果,引入的空间聚集性较好地融入到贝叶斯概率推理模型中,合理建立预测因子同手足口病发病风险之间的关系。通过对建模结果的解译,分析了手足口病的发病风险影响因素,特别是气候、社会经济及空气污染的影响。本文的空间贝叶斯建模方法及研究结果对手足口病暴发的防控预警具有重要的意义。     

基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法

鉴于传统选星算法不能快速获得理想的卫星空间构型,在讨论定位精度计算模型、多系统融合GDOP值影响因素和分析基于凸包Graham扫描的选星算法原理的基础上,编程实现了基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法,并对该算法的选星效果及定位效率进行仿真实验。结果表明,该算法的选星数能够稳定在8~10颗,其星座GDOP得到明显优化,空间构型得到明显改善;与传统方法相比,X、Y、H方向收敛时间的优化率分别达到40%、20%和7%,且定位精度更高,对于促进模糊度快速固定和改善定位效率有重要意义。     

一种基于高性能GIS平台的直方图生成算法

提出了一种基于高性能GIS平台的直方图生成算法,该算法通过对原始栅格数据进行一定的预处理,减少了计算直方图时对原始栅格数据的访问量,并引入分辨率因子对算法进行优化,同时利用高性能GIS平台将算法并行化。为用户提供服务时,用户可以根据需求在客户端屏幕自由框选任意多边形区域并快速获取该区域的直方图。实验表明,用户选定区域内的栅格点数量达到10亿,可在0.5s内获取该区域的直方图结果,可以满足与用户实时交互的需求。     

虚谱法求解波动方程的算法改进

虚谱法利用付里叶变换和有限差分求解波动方程 ,是地震波场正演模拟的重要方法之一 ,但其常规算法运算量大 ,运算时间长。为此 ,我们在常规算法的基础上作了些改进 ,主要是提出了反付里叶变换的快速算法 ,并运用正反付里叶变换的快速算法和避免重复运算等手段 ,使运算量大大减少 ,可节省运算时间三倍多     

甲流感疫情时空聚集性的GIS分析

2009年肆虐全球的甲流感疫情是由一种突变的猪流感病毒引发的流感,故又被称为猪流感。自2009年5月11日发现首例甲流感病例传入我国以来,在短短几个月的时间里,疫情迅速蔓延并呈现全国大爆发的态势。深圳因地理位置特殊,流动人口众多,一直是我国流行病的高发地区。本文以深圳市为例,对2009年5月26日至2009年11月15日间通过传染病疫情信息网络直报系统所上报的甲型H1N1流感确诊病例,分别依据患者的性别、年龄、职业等属性进行了统计,同时以日发病数为基本单位对这期间的甲流感疫情进行了时序与特征分析;并将病例数据输入地理信息系统进行地理空间定位,选取病例患者的家庭住址作为地理空间定位的基本单元,利用回顾性时空重排扫描统计量的方法对这期间深圳市的甲流感疫情进行时空聚集性分析。结果显示,深圳市的甲流感疫情的时空聚集性重点表现在9月份上旬与香港接壤的南部地区,对深圳市疫情的防控要重点布置在与香港往来的几个通关口岸处。     

顾及风向和风速的空气污染物浓度插值方法

随着经济的快速发展,中国大部分地区空气污染状况日趋严重。空气污染物浓度插值对于进一步分析污染物时空分布情况,估计不同地区人群的暴露风险,制定防范措施具有重要作用。然而,现有空间插值方法由于没有充分考虑风向和风速因素对于污染物扩散的影响,故直接应用于空气污染物浓度插值,会对插值结果造成不利的影响。因此,本文提出一种顾及风向和风速的空气污染物浓度插值方法（Direction-Velocity IDW,DVIDW）。该方法首先根据离散气象站点处的风向和风速数据建立风场表面,然后利用风场数据计算空气污染物的扩散距离,根据扩散距离计算风场中待求点与采样点间的最短路径距离,最后由最短路径距离替代欧式距离进行反距离加权插值。本文分别采用2组实际空气污染物浓度数据,对DVIDW方法和其他常用的空间插值方法进行实验对比分析,验证了本文方法的可行性和优越性。     

Spatio-temporal Pattern Characteristics of Relationship Between Urbanization and Economic Development at County Level in China

The relationship between China’s urbanization and economic development(RCUED) is an important concern nationwide. As important actors in regional strategy and policy, county-level regions have played an increasingly significant role in the development of China’s social economy. However, the existing research on the RCUED lacks the fine depiction of the county-level administrative units.Using 2000 and 2010 census data and the statistical analysis method, we uncovered the evolution characteristics of China’s urbanization and economic development and conducted a quantitative identification for the RCUED with improved methods using the quadrant map approach. In addition, we investigated the spatial correlation effect of the RCUED using the spatial autocorrelation analysis method. The results were as follows: 1) In general, a high degree of matching exists between China’s urbanization and economic development at the county level at the significance level of 0.01. The correlation coefficients between China’s urbanization and economic development in2000 and 2010 were 0.608 and 0.603, respectively. 2) A significant regional difference exists in the RCUED at the county level. Based on a comparative analysis of 2276 county units in China in the two years, we found that county units can be categorized as under-urbanized, basic coordination and over-urbanized in various areas. No situation was observed where urbanization seriously lagged behind the economic development level, so the levels of urbanization and economic development appear to be basically coordinated,and the coordination state may be gradually optimized over time. 3) Over time, the spatial dependency of the RCUED has weakened and the spatial heterogeneity has increased. Northeast China has always been an area characterized by over-urbanization. The number of county units classified as under-urbanized has begun to decline in eastern coastal urban agglomeration areas, while counties rich in resources have transformed from having point-shaped over-urbanization to plane-shaped under-urbanization along the northern border,and the number of over-urbanized county units has increased in the middle reaches of the Yangtze River. 4)’Lag-lag’ type and ’advance-advance’ type accounted for 68% of all counties in China, and these counties were shown to have obvious spatial differentiation characteristics.     

地质界线图层的自动化生成方法

地质界线要素是地质图空间数据库的基本要素之一。地质界线图层通常是地质图空间数据库中图元最多的一个图层,其数字化和质量检验工作较为繁重。针对已有地质体面图层,而地质界线图层缺失的情况,本文提供一种快速补充地质界线图层的方法。该方法也可对原生地质界线图层进行属性数据的自动化质量检验。其主要处理环节包括：首先,基于地质体面图层,构建地质体邻接关系图,可实现对地质界线高效、准确地提取;其次,基于产状数据与断层数据,运用地层接触关系识别规则,可分别实现对基本地层接触关系和断层接触关系的自动识别;最后,针对两邻接地质体面实体多段界线间的接触关系识别结果不一致的情形,运用“平行不整合优先”原则和“长度优先”原则,进行了合理的综合判别。基于1:50 000庐山幅地质界线图层的自动化生成实验表明,本文方法可高效、快捷、准确地生成地质界线图层,既能够满足自动化补充地质界线图层的需要,又可作为检验地质界线图层属性的有效工具。     

一种逐级合并OD流向时空联合聚类算法

现有OD流向聚类多将O点和D点相分离或者将OD流向看作4维空间的数据点进行聚类处理,忽视了流向长度、方向、时间对流向聚类的影响。本文以流向作为研究对象,提出一种基于流向间相似性度的逐级合并OD流向时空联合聚类算法。首先在充分研究OD流向的空间信息和时间信息的基础上,构建合理的OD流向间时空相似性度量方法,对OD流向间的时空相似性进行量化;然后提出逐级合并OD流向聚类策略,优化类簇合并的顺序,以减少层次聚类的时间开销,实现OD流向的时空联合聚类。以成都市的滴滴出行OD数据和纽约市出租车数据为例对本文方法进行了验证,结果表明：① 本算法聚类获得的流向类簇不仅带有空间特征还具备时间特征;② 在不同参数下本方法可以得到不同时空尺度的聚类结果;③ 与现有较高水平的流向聚类算法相对比,本文方法的聚类效果更好。这体现在流向类簇内部的流向之间有着充分的相似性,以及本文方法不仅可以提取出显著的流向类簇,还可以提取出非热点区域之间的流向类簇。本算法顾及空间因素和时间因素,可以通过调整时空相似性度量方法中的时间参数和空间参数以实现不同时空尺度的流向聚类,这使得从不同时空角度研究城市居民出行模式成为可能。本文提出的OD流向时空联合聚类算法从联合时间信息和空间信息的角度获得对运动数据的新见解,有助于合理全面地研究居民的移动模式、区域之间的空间联系、已知出行结构的确定以及出行目的的探索,是后续一系列分析工作的基础。     

基于GIS的我国三次产业结构空间变化研究

我国的经济社会数据主要以各种级别的行政单元为统计对象,这往往会掩盖行政区域的内部差异,当区域内部差异较大时,这些数据就无法真实反映区域的经济社会实际情况。利用地理信息技术与分析方法,本文给出了经济统计数据空间离散模型,分别计算得到了1995、2000、2005年三个年份的我国第一、二、三产业增加值的空间离散数据(公里格网数据),并由此计算得出1995-2000年、2000-2005年两个时段的中国三次产业空间结构变化空间数据。与传统的以行政区为对象的产业结构数据相比,产业结构空间数据能够更好地反映各地的产业结构变化情况,更详细地表达产业结构的空间差异,为区域产业政策的制定以及区域科学发展评价提供依据。     

“山东疫苗事件”应急反应能力时空分析

突发公共卫生事件影响范围广且对公众健康危害严重。疾病预防控制中心（CDC）作为中国疾病预防控制与公共卫生技术管理和服务的重要机构,其对突发公共卫生事件的应急反应能力会直接影响应急处置效果,而及时反应可以在第一时间为民众提供有效信息,在最大程度上减少突发事件造成的恐慌,因此,科学地评价CDC部门对突发公共卫生事件的应急反应能力十分重要。本研究以2016年3月18日在山东省发生的非法疫苗事件为例,收集了事件发生后各地级市CDC部门官网上公布的相关信息,并采用时空分析的方法,对中国地市级CDC部门突发公共卫生事件应急反应能力进行了评价。研究方法包括对疫苗事件各地市CDC部门的反应速度和内容的时空可视化分析,以及基于空间扫描统计量方法的CDC部门疫苗事件应急反应的空间聚集性分析,结果显示中国各地CDC部门信息化建设存在地域不均现象;西南地区CDC部门官网对突发公共卫生事件反应明显比其他区域迅速,且具有显著的空间聚集性;山东省和河南省作为疫苗事件中问题疫苗的流通大省,是此次事件的高风险区域,但是其CDC部门的反应速度较慢,对突发公共卫生事件的应急反应能力较弱。     

Identification and comparison of aircraft industry clusters in China and United States

Aircraft industry is very important to the economy and security of a country, and aircraft industry clusters have already existed in the world. Based on Input-Output data and Czamanski’s method, the aircraft industry clusters in China and USA were identified quantitatively in this paper. Furthermore, this article carried out comparison analyses of the identification results. The research finds out: 1) a mature aircraft industry cluster would be generally composed of 7 industrial subgroups, including aircraft industry, metal making and products manufacturing industry, machinery and equipment industry, electronics industry, automobile industry, material industry and others, and electronics industrial subgroup will play a more and more important role in the cluster; 2) in the range of industry-covering, the level of industry-linkage, and the economic performance, there is a tremendously large gap between the aircraft industry cluster of China and that of USA; 3) the spatial evolution of these clusters or centers is highly consistent with the diffusion of a country’s industrialization. Finally, based on those findings, the paper gives some advice on how to improve Czamanski’s method and what China should do to develop its own competitive aircraft industry: 1) China should employ institutional innovation, and turn to be market-oriented; 2) China should abandon the traditional pattern of closed-development, and strengthen the interaction and collaboration between aircraft industry and related industries, especially the electronics industry; 3) China should rectify and perfect its spatial development planning of aircraft industry.     

浮动车轨迹数据聚类的有向密度方法

为了充分挖掘浮动车轨迹数据的潜在特性,本文在OPTICS空间密度聚类算法基础上,提出了一种有向密度的快速聚类方法(D-OPTICS)。该方法通过扇形空间邻域计算其有向密度信息,并基于方向信息约束其密度可连通性,通过有向可达距离曲线生成数据基本簇,最后,通过空间网格及类簇聚合等优化方法,实现其大规模浮动车轨迹数据的快速聚类处理。通过有向时空数据的聚类分析,发现浮动车轨迹的时空分布特性,以提取复杂路网的结构信息。本文以福州市大规模浮动车轨迹数据,对D-OPTICS进行了系统实验,分析表明,该算法可实现浮动车轨迹数据的快速有向密度聚类分析,有助于挖掘发现时空轨迹数据的分布规律,且基于聚类结果提取了福州市区复杂路网的有向拓扑结构图。同时,与DBSCAN及OPTICS等传统的密度聚类算法进行性能对比,实验表明,D-OPTICS算法能更好地支持大规模浮动车轨迹数据的处理要求。     

中国艾滋病空间格局和时空演化分析

探索艾滋病疫情的空间格局和时空演化特征,发现其分布和流行规律,对促进艾滋病防控工作具有重要意义。本文基于1997—2016年中国艾滋病省级发病率资料,利用空间自相关技术探测艾滋病疫情的空间格局,并使用重心轨迹迁移算法进行时空演化分析。结果表明：中国艾滋病疫情在省级尺度上具有较强的空间依赖性。1997—2016年,中国艾滋病疫情的全局空间关联程度从弱变强,而且存在进一步强化的趋势;疫情总体呈现“南重北轻,中部过渡”的空间格局,可将中国艾滋病发病率在局部发生空间自相关的区域划分为以内蒙为代表的北方疫情冷点片区和以广西为代表的南方疫情热点片区;中国艾滋病疫情的总体流行程度不断加深,且具有明显的地域差异性,在空间上表现为非均衡增长。因此,今后的艾滋防控工作必须在传统预防手段的基础上注重疫情扩散的时空规律,重点加强对疫情热点区域和高风险传播方向的管控,以达到区域协同、精准防控的目的。