基于迭代局部搜索的区划问题算法研究

区划问题是将特定地理区域划分为若干空间连续的分区,满足分区内差异最小和分区间差异最大这一基本原则,广泛应用于地理、环境、生态、经济、农业、城市等领域。1960s以来,学者尝试建立各种区划问题数学模型,设计了一系列的求解算法,代表性的算法主要有：AZP、ARISEL、SKATER和REDCAP。本文提出了一个基于迭代局部搜索(ILS)的区划问题算法,进一步提升算法性能。该算法主要机制包括：邻域单元移动搜索改进分区质量;参照中心单元快速计算分区方差,提升算法速度;使用扰动机制跳出当前解局部最优状态;更新分区中心点提升分区方案目标值;使用群搜索探索更大的解空间;以及算法各步骤中通过分区空间连续判断和破碎修复保持分区空间连续。55个基准案例测试表明：ILS算法求解质量优于ARISEL和SKATER算法。一个多指标气候分区实验也表明：ILS算法求解质量优于SKATER、REDCAP和ARISEL算法。     

中国畜禽养殖的空间格局与重心曲线特征分析

以中国畜禽养殖的空间格局为研究目标, 利用2007 年分县的统计数据及农业调查数据, 构建标准猪、地均猪、人均猪等指标, 使用GeoDa、ArcGIS 等软件, 借助全局和局部空间自相关分析、空间分布图系、重心曲线等方法, 对中国县域畜禽养殖空间分布规律、空间格局进行分析。主要结论:① 空间聚类趋势分析表明, 标准猪和人均猪在全国和局部聚集特征都显著, 而地均猪在全国的聚集特征不明显, 局部有聚集特征;② 虽然标准猪、地均猪和人均猪等不同的刻画方式对应着不同的分布图系、重心曲线和不同的分区方案, 但是却存在着潜在的统一分区方案。只是, 每一分区中各级别重心的归属依据与相邻级别重心的间距进行调整。由此, 中国畜禽养殖可分为畜养极疏区、稀疏区、相对稀疏区、一般稀疏区、一般区、相对密集区、密集区、高密区等8 个区;③ 存在着一条畜禽养殖疏密分界线, 该线自内蒙古新巴尔虎左右旗交界处到海南省东方市西海岸。     

农村中小学布局调整之空间可达性分析——以河南省巩义市初级中学为例

中小学布局调整是教育主管部门面临的一项重要任务,涉及教育资源的公平分配和合理利用,影响到义务教育法的落实和实施.在探讨中小学布局调整原理与方法的基础上,使用地理信息系统(GIS)技术建立人口分布、学校分布和交通条件等数据库,计算空间可达性指标,定量分析每一个居住区位学生上学的便捷程度,评估教育资源的空间分布差异,为学校布局规划提供重要的参考依据.使用比例模型、最近距离模型、机会积累模型、重力模型和改进重力模型,以巩义市初级中学为例,揭示学校分布与人口分布之间的关系,期望为农村中小学布局调整提供评估方法和规划依据.案例研究发现:农村义务教育在资源配置、最近入学距离、择校机会、供需平衡方面仍有一定的不均衡性.建议使用GIS和空间可达性指标评估中小学布局调整的公平性;进一步探索学生择校的空间规律,并使用Huff模型模拟学校与学生的最佳配置,为布局调整奠定定量分析基础.     

线性加权回归模型的高原山地区域降水空间插值研究

在山地和高原区域,地形对降水影响比较显著。常规空间插值方法通常不考虑地形要素,插值精度有限。考虑到降水量与高程存在较强的相关关系,采用局部线性加权回归模型预测山地和高原区域的降水分布。推导了回归计算公式,并在ArcGIS 9.0中编程实现算法。选取美国德克萨斯州西北部地区进行局部线性加权回归空间插值,并与普通Kriging、倒距离加权法比较。误差分析表明:在地形复杂的地区,线性加权回归模型比传统方法有优势。     

高校《GIS分析、设计与管理》课程设置研究

对于国内外GIS实施、应用方面的文献做了综述和评估,在参考国内外文献的基础上提出了高校《GIS分析、设计与管理》课程设置的建议.作者认为,应从组织管理理论、信息系统、项目管理、案例分析等方面丰富GIS应用基础理论和实践知识,相关课程设计应当包括基础理论、方法论与实施管理3个部分,并配合大量的案例.作者据此思路在河南大学开设了此课程,教学实践表明,本文提供的课程设计方案适合GIS专业研究生学习,也可作为GIS本科生的专业提高课程,能够为学生提供所需的理论基础和实践知识.     

基于Web服务的地理超媒体系统设计开发与应用

随着近年地理超媒体概念、框架、系统与应用的研究进展,本文讨论了基于Web服务的地理多媒体数据模型和描述方式,网络环境地理超媒体系统的设计与实现方案;并以大学校园和市域公路地图为例,开发了地理超媒体系统原型系统。地理超媒体系统设计与开发的关键在于:采用XML文档和地图图层描述照片、音频、视频、全景照片等类型的地理多媒体;将地理多媒体与地图整合在HTML/XHTML网页中,并使用浏览器脚本语言或服务器脚本语言进行操作控制;设计各种地理多媒体的播放工具;并采用JavaScript、Asp.NET、Java等主流网络技术开发地理超媒体系统。系统开发表明:基于服务的地理多媒体数据模型和系统框架适合网络环境地理超媒体系统开发,在专业与大众化应用中具有市场潜力。     

县市级义务教育学校区位配置优化设计与实验

 合理规划学校布局是实现义务教育均衡发展和落实就近入学政策的一个重要途径。为满足县市级中小学校空间布局规划需求,本文以区位配置优化方法解决学校区位选址问题。以平均入学距离为目标,以学校总数、学校学额为约束条件,分别构建P中值指派规划和整型规划数学模型。根据学校与居民地之间的空间分布特征进行模型简化,使模型计算效率大幅度提升。因指派规划模型约束矩阵每列非零元素不超过2个,分枝切割算法能获得近似最优解(与最优目标之差小于0.01%);整型规划模型约束矩阵近似于完全单位模矩阵,分枝切割算法通常能获得最优解。在ArcGIS 10 Geoprocessing框架中,整合ArcGIS网络分析、Coin-or Python线性规划建模工具PuLP 1.4.7和线性规划软件Cplex 12,实现模型建模、模型解算和优化结果可视化。在配置Intel 酷睿2双核2.44GHz CPU和2GB内存的计算机环境中,对于有1276个居民点和50所学校的县域进行网络分析、模型建模、模型结算和结果输出。优化结果表明:学校布局调整后学生平均入学距离明显降低,本文构建的优化模型在县市级较大规模的学校选址规划中具有实用价值。     

城市GIS应用与发展之案例分析与对策

研究城市GIS持续发展问题,对于城市决策者具有很高的参考价值,对于GIS参与者也具有借鉴意义。以实现城市GIS持续发展为目标,调查了中、美、英11个都市区的GIS案例,围绕GIS组织管理、战略规划、数据开发等方面,分析这些城市的GIS应用与推广经验。在讨论城市GIS持续发展的基础上,中国城市GIS应用突破的关键在于:成立完善的组织体系;重视中长期的战略事项;落实项目管理;优先开发基础地理数据;注重GIS的投资效益。     

一个可定位视频对象的地理空间表达框架

可定位视频是包含位置信息的视频,它的地理空间表达是集成视频与GIS的关键问题。针对视频添加位置标签空间语义单一的不足,设计了一个可定位视频的地理空间表达框架。该框架包括视频帧与视频片段2个层次,在扩展OGC空间数据库几何要素标准基础上,分别定义了3类共7种对象描述可定位视频的空间信息。（1）视频位置（点）,描述视频帧及视频片段拍摄位置及相机姿态;（2）视频轨迹（线）,描述视频片段拍摄轨迹;（3）视频平面视域（面）与立体视域（体）,分别描述视频帧及视频片段拍摄场景二维与三维空间范围。该框架包含了主要空间对象类型,空间表达范围较为完备,同时支持视频帧、视频片段等不同层次数据,在不改变现有数据结构基础上,实现视频数据与GIS松散耦合与有机集成。本文讨论了视频对象空间数据获取方法,定义了逻辑模型,并以可视化与检索为例进行应用分析。结果表明,该框架扩展了现有空间数据标准,易于实现,在地理可视化、视频检索及分析挖掘方面具有应用价值。