论地理信息科学

本文通过阐述地理信息科学的定义,及其地理学传统和技术驱动机制,论证地理信息科学是地理学信息革命和范式演进的结果,是信息时代的地理学,并提出其内容框架和发展战略。     

近400年来北极地区和中国气温变化的对比研究

对中国和北极地区近400年来的气温变化进行了趋势分析和谱特征分析,通过对比认为,北极地区及中国基本上都有17世纪、19世纪两个寒冷期和18世纪、20世纪两个温暖期,在一定程度上说明了气候变化的全球性,但两地区气温的冷暖转化不同步。中国大部分地区(除华东、新疆、西藏区外)17、19世纪升温开始得较北极早;北极地区绝大部分站点18世纪升温较中国明显,且气温变化的区域差异较大。400aBP以来两地气温变化的周期较为一致,以130～140年、100年、80年的周期为主,说明400aBP以来气温的变化具有全球性,而且气温的变化受太阳活动的影响较大,自然因素尤其是太阳活动的影响是气候变化的主要原因。     

大兴安岭北段洛古河地区晚寒武世花岗岩的岩石成因及其对兴蒙造山带构造演化的约束

大兴安岭北段早古生代花岗岩主要分布于漠河—塔河一线。对漠河北部洛古河二长花岗岩开展岩石年代学与岩石地球化学研究。二长花岗岩中锆石为岩浆成因,LA-ICP-MS U-Pb测年表明,其形成时代为晚寒武世（486±3 Ma）。岩石具高硅（SiO2=62.75%~73.32%）、富碱（ALK=8.30%~9.45%）、高铝（Al2O3=13.97%~16.53%）、低镁、低钙和低钛的特点,铝饱和指数A/CNK为0.91~1.10,属偏铝质高钾钙碱性岩石系列。SiO2与Al2O3和P2O5具有较好的负相关性;富集Rb、Th、U、K、Zr、Hf等元素,而强烈亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素,球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线图中呈轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾型配分模式,显示了Ⅰ型花岗岩特征。综合分析认为,洛古河岩体形成于西伯利亚板块南缘与额尔古纳等微陆块碰撞造山晚期由挤压体制向拉张体制转换的后碰撞构造环境。     

政府规划约束下的城市空间增长多智能体模拟模型

构建政府规划约束下的包含多种类型智能体和环境因素的城市空间增长多智能体模拟模型,通过居民、开发商和政府三类智能体之间以及智能体与环境之间的相互作用模拟了城市空间增长情况。模型将城市建设用地规划区纳入政府的土地利用政策,探讨了政府规划因素对城市建设用地增长的影响,并根据土地集约利用的原则对模拟结果进行了优化。在Repast和ArcGIS的实验环境下,以南京市中心城区(长江以南)为研究区设置了四组土地利用情景,模拟了2001-2007年研究区的城市建设用地增长情况,对比不同情景下模型的模拟精度,说明正确合理的政府规划引导对城市空间增长的重要作用以及对模拟结果进行优化的必要性。该模型有助于揭示城市空间增长机制,为政府宏观调控政策和规划制定提供参考。     

一种基于Ohta-Okamoto签名的门限群签名方案

在修改的Ohta_Okamoto数字签名方案基础上,设计出了一个新的(t,n)门限签名方案。该方案具有可验证性和防止内部成员合谋攻击;而且验证者在验证群签名的有效性计算的复杂性与一般个人签名方案一样。该方案的安全性是基于大整数的因式分解,因此在计算上是安全的。     

新疆塔里木河流域水资源承载力评价研究

结合塔里木河2002年自然、社会和经济以及水资源资料,选取了耕地灌溉率、水资源利用率、供水模数、需水模数、人均供水量、生态用水率6个主要因素作为评价因素,应用模糊综合评判模型对塔里木河流域水资源承载能力进行了评价研究。结果表明,流域水资源开发利用已经达到相当规模,在现有经济技术条件下,该地区的水资源承载潜力已相对较小,水资源供需矛盾突出,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限的水资源。     

基于随机森林的光子计数激光雷达点云滤波

新一代星载激光雷达卫星ICESat-2首次采用了微脉冲光子计数激光雷达技术,由于单光子探测的灵敏性导致数据在大气和地表下层产生了大量噪声,因此对光子计数激光雷达点云数据实现信号和噪声的分离是开展进一步应用研究的前提和基础。本文选择美国俄勒冈州和弗吉尼亚州2个研究区,采用MATLAS数据,根据光子点云数据的特点构造了12个光子点云特征,对所构造的特征利用随机森林进行变量筛选,用机器学习方法对光子点云进行分类,并将建立好的模型推广到整个研究区。研究结果表明,本文构建的分类器分类总精度达到了96.79%,Kappa系数为0.94,平均生产者精度和用户精度分别为97.1%和96.8%。在相对弱噪声、平坦地形区域和强噪声、复杂地形区域都取得较好的分类结果。本文结果显示了基于少量样本通过机器学习的方法构建模型,可以推广到较大范围区域的光子点云分类应用中。     

综合物化探方法在山西东腰庄绿岩带型金矿外围找矿中的应用

山西东腰庄金矿是我国典型的绿岩带型金矿床之一,主要赋存于新太古代五台群鸿门岩组浅色变质绿片岩中,含矿带岩性主要为硅化绢云钠长片岩和绢云钠长片岩,层控特征明显。本次建立了东腰庄金矿床地质-地球物理-地球化学找矿模型,并运用岩石地球化学勘查、电法勘探,在东腰庄金矿外围勘查区圈定化探异常4处、激电异常2处,其中化探1号多元素综合异常与电法异常吻合较好,推测为矿致异常,通过激电测深,推测地质体形态为透镜体,埋深较浅。综合物化探方法利用绿岩带型金矿形成过程中元素迁移带来的原生地球化学异常,以及主要载金矿物-黄铁矿与围岩之间的电性差异,在此次找矿勘查过程中圈定了找矿靶区,取得了较好成效,为下步钻探验证工作提供了依据。     

面向稀疏散布数据集的时空Kriging优化

时空Kriging法通过将变异函数向时空域进行扩展得到时空变异函数,有效地利用时空邻近的采样点综合进行插值,由于时空稀疏散布数据集具有单一时刻下样本点数量少以及时空分布不规律的特点,难以满足使用时空Kriging插值法的基本条件,导致插值精度不高,据此本文提出了优化方法：通过多时段叠置拟合空间变异函数的方法,综合利用时空邻域内的采样点以解决单一时刻下空间邻域内数量不足情况;控制时间变异对空间变异函数拟合的误差影响;采用积合式模型构建时空变异函数进行插值。最后使用Argo海温数据进行插值实验,在相同条件下与时空Kriging法以及时空权重法的交叉验证结果对比得出,该方法在保证拟合所需采样点数量要求的同时,有效削减了一般时空Kriging法中时间变异对空间变异函数拟合结果的干扰,插值结果的绝对误差均值从0.5降低至0.2以内,稳定性进一步增强,改善了时空Kriging法在稀疏散布数据条件下精度上的不足。