Extracting drainage networks and their connectivity using LiDAR data

Policies, measures, and models geared towards flood prevention and managing surface waters benefit from high quality data on the presence and characteristics of drainage ditches. As a cost and labour effective alternative for acquiring such data through field surveys, we propose a method (a) to extract vector data representing ditch drainage networks based on local morphologic features derived from high resolution digital elevation models (DEM) and (b) to identify possible connections in the ditch network by calculating a probability of the connectivity using a logistic regression where the predictor variables are characteristics of the ditch centre lines or derived from the DEM. Using Light Detection and Ranging (LiDAR) derived DEMs with a 1 m resolution, the method was developed and tested for a mixed agricultural residential area in north‐eastern Belgium. The derived ditch segments had an error of omission of 8% and an error of commission of 5%. The original positional accuracy of the centre lines of the extracted ditches was 0.6 m and could be improved to 0.4 m by shifting each vertex to the position of the lowest LiDAR point located within a radius equal to the spatial resolution of the used DEM. About 69% of the false disconnections in the network were identified and corrected leading to a reduction of the unconnected parts of the ditch network by 71%. The extracted and connected network approximated the reference ditch network fairly well.     

中国"互联网+"发展的空间关联网络及其影响因素——基于社会网络分析视角的实证研究

借助社会网络分析方法研究“互联网+”发展的空间关联网络特征,并利用QAP方法探究中国“互联网+”空间关联网络的影响因素。研究发现,“互联网+”发展的空间关联呈现显著网络特征,可划分为“净溢出”“经纪人”“主受益”以及“双向溢出”四大类型板块,并且板块内部具有较明显的“等级”属性。技术创新、基础设施、人力资本、市场发展、对外开放对“互联网+”发展的空间关联网络存在正向影响。地理距离对“互联网+”空间关联网络存在抑制作用,随着地理距离的不断增大,“互联网+”的知识溢出和流动效应逐步衰减。     

镇域传统产业集群创新网络演进特征及形成机理——以安徽高沟镇电缆产业为例

基于专利合作数据和实地调研数据,借助UCINET对安徽高沟镇电缆产业集群创新网络进行量化分析,揭示镇域传统产业集群创新网络的构成与演化特征,并运用多维邻近性理论探究其演化机理。研究表明：① 产业集群创新网络是由网络主体、网络联结和网络结构三大要素构成,要素之间相互联系、协同发展;② 镇域传统产业集群创新网络形成时间久,经历了初生期、结成期和发展期3个阶段,创新主体由单一转向多元、联结方式由非正式转向正式、联结强度由弱变强、联结结构由星型转向网状;③ 受地理位置、产业性质及经济基础的限制,地理邻近在镇域传统产业集群创新网络形成中具有重要作用;认知邻近存在滞后性,且其作用发挥一定程度上受到地理邻近制约;由于镇域传统产业集群自我创新能力较弱,创新网络对政府及合作组织的依赖性更强,制度邻近及组织邻近作用有待进一步凸显。     

多维邻近下浙江城市创新网络演化及其机制研究

以浙江90个县级城市（城区）为对象,基于大数据专利文本挖掘析取城市间合作申请专利数,构建创新网络,采用空间网络模型和负二项回归模型分析2007—2017年浙江城市创新网络的网络结构、时空演化及创新合作强度的影响机制。研究发现：① 浙江城市创新网络规模逐渐扩张,“小世界性”显著,通达性较好,整体呈以杭州湾区为核心的“网络局部化、辐射中心化”特征,等级层次性清晰;② 浙江城市创新合作强度与经济规模、教育水平、政策支持、技术势差、城市行政等级、技术邻近性、边界相邻效应显著正相关且受地理距离约束,认知邻近性和制度邻近性与创新合作间分别呈“U”型和倒“U”型曲线关系,网络效应更多在整体网层面上促进了创新合作。在特定省份县级城市层面探讨了如何加强城市创新网络协同效应,以促进地方城市间的创新联系。     

中国三大城市群电子商务快递物流网络空间结构及其形成机制研究

以中国长三角、京津冀、珠三角三大城市群为案例,基于中国智能物流骨干网（China Smart Logistic Network,CSN）关系数据,采用社会网络分析、随机森林分类算法、QAP分析等研究方法,在县区尺度上探索电子商务快递物流网络空间结构特征及其形成机制。研究发现：① 三大城市群电商快递物流网络密度较高,已形成典型的网络式空间结构。其中长三角城市群网络呈圈层蛛网式结构,县区间联系强度以环杭州湾为中心向外围梯度衰减;京津冀城市群网络受制于行政藩篱,形成“北京?天津”双核心网络结构;珠三角城市群网络联系强度自区域外围由弱到强逐渐向珠江口东岸方向变化,形成“穗（广州）?莞（东莞）?深（深圳）”快递物流廊道。② 三大城市群中物流输出型县区多集中在区域中部,依托中心城市向外物流辐散,而物流输入型县区多分散于外围。③ 城市群电商快递物流网络形成主要受人均可支配收入、常住人口和距离等因素影响。研究结果对于丰富城市网络理论,促进城市群快递物流协调发展,提升现代服务业水平和城市群整体竞争力具有重要意义。     

黄河三角洲潮沟网络形态特征的时空分异规律及其发育过程

潮沟是陆海生态系统交互作用的主要通道,具有高度的时空动态性。以黄河三角洲新旧河道为界,划分黄河北岸（Ⅰ区）、南岸东（Ⅱ区）、南岸西（Ⅲ区）为对比研究区,选择1998—2018年5个关键时间节点的遥感影像为数据源,利用GIS空间分析功能,定量表征了潮沟发育程度的典型形态特征参数,剖析了黄河改道、湿地恢复工程和外来物种入侵等因子对潮沟发育过程的影响,挖掘潮沟网络的时空演变规律。结果表明：① 潮沟的形态特征具有明显的时空异质性。从1998年黄河改道初期至2004年湿地恢复初期,Ⅰ区各等级潮沟数量大幅减少;由于潮滩淤进和互花米草固滩作用,Ⅱ区潮沟数量、密度、分汊率呈现增长趋势,在2013年互花米草的快速扩张期,潮沟曲率、分汊率明显增大;Ⅲ区潮沟发育的等级、长度、密度最大,等级间的转化频率最高,湿地恢复工程导致低等级潮沟数量、长度明显减少,较强的海洋动力抑制了潮沟曲流的发育。② 黄河改道和侧弯丁坝建设导致平均归槽长度（OPL）增大,潮沟网络的排水效率减少。互花米草的快速扩张使排水效率增大,OPL不断降低;潮沟发育程度Ⅲ区>Ⅱ区>Ⅰ区。③ 潮沟系统由快速变化青年期整体进入缓慢变化中年期,发育状态趋于动态平衡。研究成果有助于了解大范围潮沟的发育过程及演变机制,为沿岸潮滩开发与利用提供科学的决策支撑。     

非线性视角下的上海旅游地复杂系统演化过程及动力学特征

随着旅游地发展复杂性的增加,非线性研究方法成为旅游地演化研究的有效选择。以上海为案例地,运用水平可视图算法,将旅游需求作为旅游地复杂系统动态行为表征,探讨旅游地复杂系统演化过程及动力学特征。研究发现：旅游地复杂系统演化具有小世界和近似无标度网络特性,混沌动态行为特征,表现为混沌确定非线性动力系统;上海旅游地复杂系统演化处于“无序中的有序”混沌或混沌边缘,原有秩序已瓦解,系统新的属性和结构逐渐涌现,有待新的高级有序态生成;旅游地复杂系统遵循“有序—混沌（边缘）—涌现—新有序”,从低级有序向高级有序演化跃升的过程;外部环境和主体系统主导下的重要事件是旅游地复杂系统由低级有序向高级有序演化的“关键要素”,政府学习创新能力的提升对系统阶段性演进起到“推进器”作用,旅游企业开始显现主导地位,成为未来推动上海旅游地复杂系统演替发展的主导力量。上海国际入境旅游客源国（日、韩、新、德、英、法、加、澳）和国内旅游外地游客市场处于不稳定的混沌区域,是影响上海旅游地复杂系统混沌行为的重要因素,应进行混沌控制,加强管理和引导,促进上海旅游地复杂系统新演化阶段有序态的生成。     

结构增强型生成对抗网络SAR图像超分辨率重建

针对利用生成对抗网络模型(Generative Adversarial Network,GAN)重建SAR(Synthetic Aperture Radar)图像存在边缘细节信息不足和“伪影”(artifacts)现象,该文基于增强型超分辨率生成对抗网络(Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Networks,ESRGAN)光学模型,重新设计生成网络上采样重建模块和结构损失函数,提出一种结构增强型生成对抗网络SAR图像超分辨率重建算法,包括特征提取、特征增强和上采样重建3个模块:在特征提取模块采用小尺度卷积层对输入SAR图像进行低层次特征提取;在特征增强模块采用多个级联残差密集块(Residual-in-Residual Dense Block,RRDB)和卷积层提取输入特征;在上采样重建模块交替使用最近邻插值(Nearest Neighbor Interpolation,NNI)和亚像素卷积(Sub-Pixel Convolution,SPC)对特征进行放大重建,使特征信息交互融合。与传统插值算法和经典深度学习重建算法相比,该算法在视觉效果和定量评价方面均有显著提升,能够在保持原网络模型重建图像内容信息不丢失的基础上,增强重建图像边缘细节信息和减缓“伪影”现象,有利于后续目标识别和灾害监测等工作开展。     

基于双分支卷积神经网络的SAR与多光谱图像融合实验

针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和多光谱(Multi-Spectral,MS)融合图像中存在的空间细节模糊和颜色失真问题,该文兼顾光谱监督和空间细节监督,设计光谱损失函数和空间细节损失函数,提出一种基于双分支卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)的SAR和MS图像融合算法。该算法网络框架包含光谱保持和细节提升两个分支:光谱保持分支通过上采样MS图像连接到网络的输出,直接将光谱信息传递到融合图像中;细节提升分支对SAR和MS图像通过高通滤波提取高频细节信息,然后应用CNN对细节信息进行特征提取、特征融合及重建,最后将重建的细节信息叠加到上采样的MS图像,得到融合结果。以哨兵-1B GRD级别的SAR图像和Landsat8卫星多光谱图像为实验数据,通过与传统融合算法和深度学习算法RSIFNN进行对比,结果表明,该文算法在定性和定量评价方面效果更好,能够在保持光谱信息的基础上增强多光谱图像的空间细节信息,有利于后续地物分类和目标识别等工作的开展。     

“冰上丝绸之路”沿线国家贸易网络结构特征分析

“冰上丝绸之路”倡议为沿线国家贸易发展提供了机遇,可加速经济要素跨国流动,促进全球贸易的可持续发展。基于2019年37个“冰上丝绸之路”沿线国家贸易数据,运用复杂网络分析方法,研究37个“冰上丝绸之路”沿线国家贸易网络的拓扑结构特征、贸易社团及节点中心性的地理空间分布特征。结果表明：1）贸易网络具有良好的互通性和扩散性,且具有小世界特征和无标度性质,两极分化较为显著;2）贸易网络呈现出明显的“核心—边缘”圈层结构特征,德国、中国、美国、荷兰处于核心圈层,是贸易网络的枢纽;3）贸易网络可划分为1个北美社团、1个以东亚国家为主的社团和3个以欧洲国家为主的社团,其空间分布表现出连续性特征,各社团内部贸易联系密切,中国是所属社团的核心;4）贸易网络呈现出枢纽辐射式和全连通式共存的结构,强度中心性呈嵌入式的单元格局,接近中心性呈集中连片区块状分布特征,中介中心性的极化现象较为明显。