论地理边界的科学属性与表达

地理边界的科学界定体现着对地理对象空间分异规律科学抽象与系统分析的认知水平,是地理学的基础科学问题。本文从地球系统科学的视角,首先阐述了地理边界的基本概念、科学内涵与基本属性等核心概念问题,基于科学性、系统性的基本原则,以内在机理、外在表现以及科学属性等视角为核心依据,对地理边界进行了系统分类。论文分析了地理边界的数学内涵与表达方法,比较了传统地理边界划分法和现代地理边界定量划分方法的特点与差异性,提出了集定性、定量、定位为一体的“地理边界模型”的研究架构。该研究盼在地理边界这个地理学基础理论问题上进行概念辨析与方法分析,丰富地理信息科学的理论与方法。     

基于DEM的山区气温地形修正模型——以陕西省耀县为例

In mountainous area, spatial interpolation is the traditional method to calculate air temperature by use of observed temperature data. Due to lack of sufficient observation data in mountainous areas many precise interpolation methods could give only coarse result which could not meet the demand of precision agriculture and local climate exploration. Based on DEMs of 25 m resolution, a reversed model is constructed, with which temperature is simulated to the corresponding slope unit from the solar radiation. Taking Yaoxian county as a test area, and mean monthly temperature data as basic information sources, which are collected from 15 weather stations around Yaoxian county in Shaanxi province from the year of 1970 to 2000, a simulation for the solar radiation cell by cell is completed. By simulating solar radiation at each slope and flat cell unit, the terrain revised temperature model could be realized. A comparison between the simulated temperature and the radiation temperature from TM6 thermal infrared image shows that the terrain improved model gets a finer temperature distribution at local level. The accuracy of simulated temperature in mountainous area is higher than it is in flat area.     

基于DEM的黄土高原面积高程积分研究

面积高程积分(Hypsometric Integral,HI)是通过统计流域地表的高程组合信息,从而揭示流域地貌形态与发育特征的重要指标。本文以1:10000比例尺5 m分辨率DEM数据分析流域面积高程积分计算时的影响因素,以SRTM数字高程模型数据为基本信息源,研究黄土高原重点水土流失区的面积高程积分空间分异特征。研究工作首先讨论并总结了面积高程积分的地学含义,明确了DEM分辨率以及分析面积对于面积高程积分计算的影响,并分析各地貌对象面积高程积分的相关性;然后,面向黄土高原重点水土流失区,采用面向多尺度分割的方法,基于小流域面积高程积分,实现了黄土高原重点水土流失区地貌分区。研究结果表明,DEM分辨率对于小流域面积高程积分计算影响较小,当小流域面积阈值达到10 km2时,面积高程积分趋于稳定;各地貌对象中,流域面—正地形—沟沿线、山顶点—山脊线—流域边界这两组组内面积高程积分值相关性非常强;基于面积高程积分的地貌分区,与黄土高原地区水土流失分区图和输沙模数分区图具有相当程度的耦合关系,并细化了原有分区结果。     

基于DEM纹理特征的月貌自动识别方法探究

月海和月陆是两种最主要的月貌单元,对于月海及月陆快速准确地识别是进行各项月球研究的重要基础。目前,月海和月陆的识别大多采用DEM结合其派生地形因子建立指标体系的方法。这种方法虽然可在宏观尺度对月海和月陆进行识别和提取,但仍存在2个问题：（1）可扩展性差,不同地区难以共用同一套地形因子构建指标体系;（2）指标体系中各因子权重设置具有较大的主观性。针对以上问题,本文以“嫦娥一号”探测器获取的全月球DEM数据,从月表地形纹理特征的角度出发,提出一种以月表DEM数据识别月海、月陆的自动快速的方法。首先,利用灰度共生矩阵模型,以DEM数据为基础,实现对典型月海、月陆地形纹理特征的量化,然后,对量化指标的筛选,构建能有效区分两类月表形貌单元的特征向量。在此基础上,选用离差平方和作为识别器,最终实现对月海和月陆的自动识别。本文识别方法的整体识别率达到85.7%;综上可知,该方法既能克服原有方法中因子权重设置的主观性,又具有较好的通用性。     

GIS作为新一代地理学语言的特征(英文)

Language plays a vital role in the communication, sharing and transmission of information among human beings. Geographical languages are essential for understanding, investigating, representing and propagating geo-spatial information. Geographical languages have developed and evolved gradually with improvements in science, technology and cognitive levels. Concerning the theoretical progress from geographical information ontology, epistemology and linguistic theory, this paper firstly puts forward the concept of a GIS language and discusses its basic characteristics according to changes in the structures, functions and characteristics of geographical languages. This GIS language can be regarded as a system of synthetic digital symbols. It is a comprehensive representation of geographical objects, phenomena and their spatial distributions and dynamic processes. This representation helps us generate a universal perception of geographical space using geographical scenarios or symbols with geometry, statuses, processes, spatio-temporal relationships, semantics and attributes. Furthermore, this paper states that the GIS language represents a new generation of geographical language due to its intrinsic characteristics, structures, functions and systematic content. Based on the aforementioned theoretical foundation, this paper illustrates the pivotal status and contributions of the GIS language from the perspective of geographical researchers. The language of GIS is a new geographical language designed for the current era, with features including spatio-temporal multi-dimension representation, interactive visualization, virtual geographical scenarios, multi-sensor perception and expedient broadcasting via the web. The GIS language is the highest-level geographical language developed to date, integrating semantic definitions, feature extraction, geographical dynamic representation and spatio-temporal factors and unifying the computation of geographical phenomena and objects. The GIS language possesses five important characteristics: abstraction, systematicness, strictness, precision and hierarchy. In summary, the GIS language provides a new means forpeople to recognize, understand and simulate entire geo-environments. Therefore, exploration of the GIS language’s functions in contemporary geographical developments is becoming increasingly important. Similarly, construction of the conceptual model and scientific systems of the GIS language will promote the development of the disciplines of geography and geographical information sciences. Therefore, this paper investigates the prospects of the GIS language from the perspectives of digital technology, geographical norms, geographical modeling and the disciplinary development of geography.     

地理空间信息的M-R曲线扩展分析

分形理论在地理空间信息的复杂性分析中具有广泛的应用前景,但是强调完全自相似为基础的单一分形维数,难以描述复杂变化的地理目标特征。本文研究表明,与分形维数相比,M-R曲线所包含的更丰富的地理空间特征信息使之成为更值得关注的分形分析对象。在此基础上,本文初步阐述了M-R曲线的性质与地理空间意义,并进一步探讨了M-R曲线的扩展分析方法,包括M-R曲线的函数拟合与分维谱分析。最后以小比例尺地图中河流数据为例,分析了我国长江、黄河两大河流的空间形态特征及其规律。实验表明,在小尺度范围内长江具有更丰富的细节变化,黄河则在更大的尺度上表现出复杂性。     

语言学视角下的地图演化

地图作为地理学的第二语言,具有与自然语言相类似的结构、功能和性质。以往的地图语言研究主要关注地图符号的语言学机制,但缺乏从地理学语言视角分析地图语言的内涵与特征。同时,随着信息技术的发展和大数据时代的到来,泛地图的概念被提出并得到进一步发展。在泛地图背景下,地图在表现形式和表达内容等方面发生了明显的改变,演化出许多新的特征。本文首先基于语言学理论分析了地理学语言的语言学内涵,指出在地理学视角下地图语言的概念应当从地图符号转向整个地图体系。在此基础上分析了地图的语言学内涵,阐述了现代地图语言的概念泛化特征,即“内容”泛化和“形式”泛化。其次,本文以地理学语言的视角分析了地图的语音、语义和语法结构,以及地图演化进程中语言结构的演变特征。最后,本文类比语言学中元功能的概念,对地图的语言元功能,即概念、人际和语篇功能进行了剖析,并指出地图演化过程中语言功能发展的新特点,涉及地图的信息载负、信息传播、认知和模拟功能。本文基于语言学视角,对作为地理学语言的地图及其演化过程进行剖析,深化了对地图语言机制的理解,为地理学语言的研究提供了一种新的范式。     

基于GIS场模型的城市餐饮服务热点探测及空间格局分析

餐饮服务是城市生活的重要组成部分,提取城市餐饮服务热点并识别其空间分布模式,对于理解城市形态结构具有重要意义。针对过去基于POI进行城市形态特征定量分析的不足,利用GIS场模型对城市特征要素的空间分布模式进行识别,并采用地学信息图谱对其模式进行可视化和分析。以济南市主城区4.71万个餐饮服务POI作为主要数据源,首先基于密度场热点探测模型提取餐饮服务热点并按照密度值进行等级划分;然后采用广义对称结构图谱和数字场层次结构图谱表达餐饮服务热点的空间分布结构特征和规模等级结构特征,并构建其分布模式图谱;最后对结果展开讨论。研究表明：① 数字场热点探测模型能够有效地从POI中识别出不同等级的热点。② 广义对称结构图谱和基于GIS场模型的层级结构图谱能够分别从纵横两个方面分析和表达餐饮热点的空间分布结构和层次等级结构特征。综上所述,本研究为基于POI的城市特征要素提取和城市形态研究提供了一种有效的定量分析思路,其方法也可以推广至其他城市特征要素的提取、分析和表达当中。     

基于直方图匹配的地面坡谱尺度下推模型研究——以陕北韭园沟样区为例

建立坡谱的尺度下推模型,有利于揭示地面坡谱的尺度依赖性.以5 m、25 m两种分辨率DEM为实验数据,应用遥感数字图像处理中直方图匹配的原理,对两种分辨率DEM获得的坡谱进行尺度下推.实验采用按不同Douglas压缩阈值(不同简化程度)得到的5 m、25 m两种分辨率的DEM数据,获得不同压缩阈值的DEM坡谱下推模型系数与地形因子之间的关系,最终建立两种分辨率DEM数据的坡谱尺度下推模型.将这种方法在陕北黄土丘陵沟壑区韭园沟样区进行验正,同时将模拟结果与原始5 m分辨率DEM数据所得的坡谱进行比较,试验结果表明,该模型能够比较理想的将25 m分辨率DEM的坡谱直接转换为5 m分辨率DEM的坡谱,方法简单易行,精度良好.     

GIS高等教育空间结构演变及研究取向分析

综合地图学与地理信息系统(GIS)普通高等院校高考招生信息及研究生招生简章,对GIS硕士及博士点方向的学科取向特征及GIS高等教育的省际空间结构演化进行研究。结果表明,国内GIS研究布局侧重空间数据分析与建模、GIS设计与应用两大模块;GIS数据采集、管理、地理信息服务有所涉及;在GIS研究前端如GIS空间认知、地理信息本体,及GIS拓展延伸的软科学问题上投入力量不足。综合硕士点、博士点及GIS专业本科招生高校信息,以省域为基本统计单元,基于重力模型分析其空间结构特征。结果显示,2005~2008年,GIS高层次教育发展迅速,国家尺度上形成北京市、江苏省两大中心;区域尺度上2005年与2008年差异明显,广东、云南步湖北、四川、甘肃及吉林之后成为新的区域性GIS教育中心,全国六大区域GIS教育中心初步形成。