室内定位数据分析与应用研究进展

现代人文地理学的研究越来越多地关注人的时空行为,而获取个体在出行活动中的时空位置数据是研究人类时空行为的前提。受数据获取技术的限制,之前对时空行为的研究主要集中在室外空间。随着室内定位技术的出现和应用,这类研究由室外空间扩展至室内空间。室内定位技术和方法较多,但从数据的角度来看,根据数据获取中使用定位方法的不同,可将室内定位数据分为几何位置数据、指纹位置数据和符号位置数据3类。目前,基于室内定位数据的研究可以归结为以下4个方面,即：人在室内的时空分布、人在室内的移动模式、人在室内的行为习惯及属性推断、人与室内环境的交互作用。然而,总体上目前的研究还处于探索阶段,理论和方法体系尚未成熟。本文认为后续的研究中需要关注以下问题：①数据获取方面。相对于蓝牙、射频识别、红外等定位技术,“智能手机+WiFi”模式的定位系统具有覆盖范围广、成本低廉、无需专门设备支持、易与用户交互等优势,是一种最具应用前景的室内定位技术;②研究内容方面。时空行为特征的研究是基础,个体属性推断及个体与环境的相互作用形式和机理研究将是重点,多时空尺度数据融合分析是一种趋势;③科学伦理方面。室内定位涉及微观尺度人类活动的记录,隐私保护问题需要高度关注。     

基于移动定位的行为数据采集与地理应用研究

微观个体行为的研究是人文地理学者解释人文地理现象的重要视角,而个体时空数据的获取是制约行为研究的重要瓶颈之一。随着手机的普及,移动定位服务为个体时空数据的获取提供了新的技术手段。通过与人口普查、交通调查等传统移动性数据获取方法的比较,基于移动定位的时空行为数据所具有特点包括:(1)采集个体位置和移动信息真实;(2)定位精度高、信号覆盖广;(3)可持续实时动态获取移动信息;(4)可减少行为数据编码过程的信息损失,适合大规模采集。详细介绍了基于移动通信网络和手机终端的移动定位技术原理,并通过微观个体行为分析和宏观城市动态空间规划的两个典型案例,实证基于移动定位的时空行为数据在城市规划等领域的可行性和适用性。移动定位方法显示出了巨大的技术优势和应用前景,但一些重要的基础性问题仍没有解决,特别是个人的隐私保护和移动定位的地理尺度问题。现有的研究成果表明,基于移动定位数据的地理应用仍处在试验和探索阶段,新的数据获取协议、数据分析方法、地理时空模式提取方法等研究亟待展开。     

基于个体行为的多尺度城市空间重构及规划应用研究框架

中国城市转型面临多尺度的空间重构,从社区、中心城市到都市区、城市群等不同空间尺度。一方面,每个尺度上的空间组织特征及居民行为模式彻底改变;另一方面,一系列社会环境和自然环境问题出现并累积。面对城市发展的新格局和新问题,需要依托行为研究,梳理多尺度城市空间的概念体系,揭示其形成机理,判断其环境响应,并以低碳和和谐城市为导向,提出规划策略。具体内容包括:整合GPS、手机、网络、问卷和访谈等多种行为数据,建立中国城市多时空尺度居民行为数据库;分析城市、都市区和城市群尺度的城市空间组织模式和居民行为特征,创建基于个体行为的中国城市空间理论体系和研究范式;解析多尺度城市空间组织及居民行为模式与社会矛盾和碳排放之间的关系;以社会公正、和谐和低碳为导向,提出不同尺度城市空间调整优化策略和居民行为引导策略,面向居民生活质量和城市发展可持续性的提升,推动形成多尺度的居民生活圈和城市空间单元。     

基于智能手机的个体室内时空行为分析

智慧城市近年来在全球范围内得到了广泛的重视,智慧城市的基础是对城市各要素的感知与理解。人是城市的主导因素,对个人的时空行为分析是城市感知的关键,对智慧城市的建设具有重要意义。个体时空行为分析一直受限于时空数据的获取手段,使得相关理论研究及应用受到了很大的限制。个体时空行为数据获取的挑战之一在于室内空间位置信息的获取。随着智能手机功能的日益强大和室内定位技术的发展,可以通过智能手机获取个体的室内位置信息;另外,智能手机内置的多种传感器使其具备强大的感知能力,可以检测用户的行为。因此,智能手机成为获取个体室内时空行为数据的理想终端。本文对基于智能手机的个体室内时空行为进行分析,首先介绍了室内定位的研究进展,然后给出基于智能手机进行个体室内时空行为分析的实例,最后对基于智能手机的个体室内时空行为分析对智慧城市建设的意义进行了讨论。通过智能手机获取的个体室内时空行为数据可以分析城市居民的实时空间分布及行为模式,对于智慧城市建设中的智慧交通、智慧安防以及智慧城管等应用提供数据支撑;基于大规模的历史个体室内时空行为数据,可以分析城市功能的时空变化特征,服务于智慧城市建设。     

人类活动研究的新支点：Wi-Fi数据的特点、研究现状与应用前景

把握人类活动的时空特征是地理学研究中探究人地关系、提升人类福祉的重要基础和核心内容,日益普及的Wi-Fi网络能够为此提供可靠的数据支持。为明确Wi-Fi数据融入地理学研究的切入点和发展方向,论文通过与GPS、手机信令、蓝牙等位置感应数据的比较,认为Wi-Fi数据具有更高的采样精度和更强的采样代表性,能够获取个体在室内外各类城市空间的连续活动轨迹,支撑精细尺度下的人类活动研究。通过系统梳理人群活动状态监测、个体间的社会关系识别、建筑物的功能识别和降低隐私泄露风险等方面的研究进展,认为Wi-Fi数据将会在基于实时动态人口数据的城市功能设施规划、融合多源数据的人地关系探究、以居民福祉为导向的宜居城市建设等方面具有应用前景,有望成为地理学研究人类活动的新支点。     

社会感知视角下的若干人文地理学基本问题再思考

近年来,不同类型大数据在地理研究中得到了越来越多的重视,许多学者基于手机、社交媒体、出租车等数据开展了大量实证研究。社会感知概念刻画了地理空间大数据基于大量人的行为时空模式获取地理环境特征的的技术手段,该手段有助于重新审视地理学研究中的一些基本问题,因而本文选择了空间分布和空间交互这两个基本地理概念以及定性方法和定量方法这两个人文地理基本研究方法展开讨论。大数据从微观个体和宏观群体两个层面同时感知空间分布和空间交互,可以定量分析其中的距离以及尺度效应。进而,由于小样本访谈人群和场所是定性研究的基础,而大数据可以通过定量方法识别特定人群和场所并进行刻画,因此,社会感知手段为集成定性和定量研究方法,构建混合地理学奠定了基础。     

街道网络线性剖分模型支持下的食品可达性研究

随着因健康食品获取不足而爆发肥胖症、糖尿病等慢性疾病的地区越来越多,美国等国家已经将"食品沙漠"问题上升到国家战略。在大数据背景的数据获取驱使下,"食品沙漠"研究由地块或街区等行政区划单元尺度转变到街道网络空间尺度下的食品可达性分析,但该研究将分析尺度固定在街道网络的弧段尺度,不利于街道网络事件的多尺度、多因素分析。考虑到上述问题,本文基于线性剖分模型,将街道网络弧段剖分成同质的线性单元,综合考虑加拿大埃德蒙顿地区精确定位的人口分布及出行方式,基于网络核密度估计方法计算该地区的街道网络空间食品可达性,并探测及评估"食品沙漠"现象分布。该地区所呈现的"中心—外围"、"多中心"的食品可达性分布结果表明其食品获取环境以及区域发展均存在失衡现象,"食品沙漠"现象集中分布在城市外围区域人口密集处。该模型精确界定了"食品沙漠"的分布范围,提供了一种可以灵活综合街道网络空间下的多因素约束的框架,同时也为街道网络空间下的城市研究提供了新思路。     

东北亚资源环境综合科学考察数据平台构建及其应用

东北亚区域是一个资源相对集中,生态环境格局复杂,气候地带性多样,人地关系对比显著的区域,集成该区域的资源环境综合科学考察数据对于全球变化等前沿科学研究和区域可持续发展等具有重要研究意义。针对该区域资源环境综合科学考察数据积累和管理的需求,研究构建了包括三大体系的东北亚资源环境综合科学考察数据平台,即数据资源采集与管理标准规范体系、数据分类体系、数据管理和发布软件体系。其中,标准规范体系包括数据采集规范、数据管理规范和综合考察规范三类共23项;数据分类体系包括4个大类、25个小类、128个要素;数据平台软件系统包括数据目录检索管理、元数据管理、数据发布与可视化、数据浏览与获取等5个功能模块;基于地理信息技术和网络技术,实现了东北亚资源环境综合科学考察数据平台原型系统,初步实现了数据的集成管理与可视化访问。目前已集成144个数据集（库）,为东北亚综合科学考察数据的深度集成和应用奠定基础。     

理解地理“耦合”实现地理“集成”

"耦合"作为物理学的经典概念,为许多学科提供了一套阐述多主体相互作用的思路和方法。"集成"不是来自特定学科,但因其高度的概括能力被广泛应用于自然和人文科学领域。地球科学是应用这两个概念最多的学科之一。地理学作为自然与人文交叉学科,具有区域性、综合性和复杂性特征。在使用耦合概念时,不同地理分支具有不同的理解,为此,地理学者有必要明确界定不同学科、不同情景下耦合概念的内涵,从而更准确地探索陆地表层格局、过程和机制。首先,从地理要素耦合、地理空间耦合、地理界面耦合、地理空间尺度耦合、地理关系耦合、地理耦合解译六个方面,对地理耦合的内涵进行全面解析和界定,并给出了相应的研究实践案例。其次,从地理学的视角认识理解集成,并以"黑河流域生态—水文集成研究"重大研究计划的地理实践为例,介绍实现地理集成的基本路径。最后,提出理解地理"耦合"与实现地理"集成"之间的联系。     

地理系统模型研究进展

地理系统是多圈层交互的复杂巨系统。地理系统模型是理解和预测不同尺度地理系统格局和过程变化最重要的研究方法。地理系统模型作为可持续发展科学决策必需的工具,是自然地理学重要的研究方向。过去几十年来,在全球变化等全球性重大环境问题和人类科学决策需求的推动下,地理系统模型虽然发展迅速,但还不足以准确地模拟和预测复杂人地耦合系统。本文分别从模型原理、框架和尺度等方面回顾与梳理了地理系统模型从单要素到多要素、从统计到过程、从静态到动态、从单点到区域和全球尺度模拟等发展历程,并总结了地理系统模型对发展人类—自然耦合系统以及模型—数据融合系统的趋势。发展中国的地理系统模型将有助于中国和全球可持续发展的科学决策。     

大数据时代城市时空间行为研究方法

信息技术的快速发展带来了“大数据”时代的到来,改变了城市的空间组织和居民行为,并使得城市时空间行为研究方法面临变革。本文在总结传统城市时空间行为研究方法存在问题的基础上,对影响其变革的数据获取与处理技术进行梳理,重点从居民时空行为、城市空间及城市等级体系3个方面综述了国内外应用大数据进行城市时空间行为研究的最新进展,构建了基于大数据应用的城市时空间行为研究方法框架。本文认为,大数据时代城市时空间行为研究方法的变革主要取决于对反映居民时空行为的网络或移动信息设备数据的挖掘、处理及应用,但是还需要进一步推动相关学科间的交叉与融合,加强社交网站等网络数据在居民时空行为和城市空间研究中的应用,并指导城市规划编制与管理方法的创新。     

A new method to compensate for bias in magnetotellurics

Error estimates from statistical regression analysis are often obviously too small, leading to doubts about the given equations, the statistical method itself and finally, with resignation, to the conclusion that mathematical equations and reality never agree. However, for magnetotelluric data we have found an almost perfect fit between observed scattering and predicted confidence limits of regression coefficients after accounting for a systematic error—the bias.
Different methods to compensate for bias in magnetotelluric impedance estimation have been described using additional data from a reference station. However, sufficiently accurate reference data are often not available. A new method has been developed that enables bias compensation without additional data. For the new method we derive a linear relationship between the effect of bias and an expression depending on the data fit. From this we extrapolate the solution for the unbiased impedance. The new method assumes a special model of uncorrelated noise as well as an approximation for the structure of the impedance tensor. From each pair of components of the unrotated impedance tensor corresponding to the same output channel, one of the pair can be compensated if its magnitude is large compared to that of the other.
The method has been successfully applied in many cases. We claim that the solution is closer to the true impedance than any solution based on the selection of events. It gives a measure of the partitioning of noise between the electric and magnetic channels.
We applied the method to measurements from the North Anatolian Fault Zone (Turkey) and from the Merapi volcano (Central Java) in the period range 10–2500 s. Different instrumentation was used for the two sets of measurements, but in both cases we used fluxgate magnetometers to measure the magnetic variations.     

The QUESTRONIC PROJECT AND THE FERRANTI MRT 100 A BOON FOR SURVEY RESEARCH*

The overall aim of the Questronic project has been to focus upon techniques in data recording, data preparation and processing for computer input. The development and subsequent commercialization of these specific routines has come to fruition with the production of the Ferranti MRT 100. This initial product of the Questronic project has major ramifications for behavioral-survey investigations.     

城市居民时空行为序列模式挖掘方法

通过问卷调查获得北京市500个家庭的活动日志数据.运用序列比对方法对时空行为序列数据进行序列模式挖掘,对每类序列模式通过频繁模式挖掘出其中潜在有用的行为模式.试验结果表明,序列比对方法与频繁模式挖掘相结合在城市居民行为模式分析中应用成功,其弥补了传统数据分析方法的不足,为复杂时空行为数据的分析提供了一种新视角.     

多源数据在城市体检中的有机融合与应用——以北京市为例

多源数据是当前信息时代下进行城市研究的重要基础和支撑,也是地理学和城市规划学重点研究方向。城市体检作为城市高质量发展背景下的新命题,多源数据在城市体检中的有机融合与科学应用对城市问题的深入剖析及其影响机制的探究中至关重要。从梳理主观和客观两类数据在现有城市研究中的应用出发,结合了2019年、2020年全国城市体检和2018年、2019年、2020年北京城市体检实践工作,探讨了多源数据在城市体检不同空间尺度、不同时间尺度和不同体检维度的应用,辨析了不同数据间的优劣势,提出了多源数据有机融合的方式,并以“城市停车问题”进行案例分析。以期为城市体检中数据应用方式的改进方向提出建议,为城市体检的研究发展提供思路。     

北京居民活动与出行行为时空数据采集与管理

本研究对传统活动日志调查与基于GPS、LBS的移动数据采集在居民活动—移动数据的获取和应用方面进行对比,并以2010年7月在北京进行的居民活动与移动调查为例,探讨了个体行为时空数据采集的方法、存在问题和处理方式。北京市的实验调查采取活动日志调查与基于GPS、GSM两种不同定位方式的移动数据采集相结合的方法,以定位设备为基础、以互动式调查网站为平台、以面对面和电话访谈为补充,对天通苑和亦庄两个郊区居住区的样本居民进行了为期一周的行为时空数据采集。针对时空轨迹和活动日志存在的问题分别进行处理,并对数据质量进行管理,旨在为城市活动—移动系统研究中的精细化的数据采集与管理提供理论、方法和实践经验。