面向e-GeoScience的地学数据共享研究进展

在总结比较国内外e-GeoScience研究进展的基础上,介绍了中国科学院地理科学与资源研究所自20世纪80年代以来开展的相关工作。提出了按“圈层—学科—数据类别”三级模式的地球系统科学数据分类体系,以主体数据库为核心,初步构建了“主体数据库—数据资源点”为支撑的地球系统科学数据资源体系。在J2EE环境下,采用Web Services、地理信息等技术开发了地球系统科学数据共享平台。最后,探讨了e-GeoScience未来的研究方向。     

数字城市:智能城市的初级阶段

针对国内外数字城市研究和建设中的主要问题,介绍了全球化进程中正在兴起和汇聚的新技术———物联网与传感器网络、空间信息网格等为数字城市的演进提供的可行性。提出数字城市的发展必然导向智能城市,并将数字城市作为智能城市的初级阶段进行重新诠释;提出为了适应数字城市向智能城市进化,数字城市系统的构建必须满足开放性、易拓展性、可重用性、可动态适应的智能性等特征。     

网格虚拟地理环境体系结构研究

通过将网格技术与虚拟地理环境结合,以服务为核心,构造虚拟数据库,形成网格虚拟地理环境(G ridV irtual Geograph ic Environm ent,G rid-VGE),实现异构数据的集成与共享、任务的分解、闲散资源的充分利用、扩充虚拟地理环境的服务等。在详细阐述了G rid-VGE的框架结构及其关键技术的探讨后,以三维可视化地形漫游为例展示G rid-VGE中的一个应用实例。     

代表性人口空间分布数据集的精度评价——以2010年广东省为例

以人口密度差异显著的广东省为研究区,比较Worldpop、GPW v4和2种中国公里网格人口分布数据集的空间分布一致性,并以第六次全国人口普查数据为真值,按人口密度分为高、中、低3组,从误差的数值分布和空间分布两方面定量评价4种数据集的精度,最后讨论估算误差的可能来源及数据适用性。结果表明,4种网格人口数据集中Worldpop整体精度最高,且在人口密集区的精度也是最高;GPW v4在低人口密度和中人口密度区域精度略高于Worldpop,但对镇街内人口分布细节刻画不够详细;2种中国公里网格人口分布数据集精度较前两者低,主要受空间化方法和模型变量的选择所限制。Worldpop适合用于人口密度中等及人口密度高区域的精细化研究,GPW v4适合用于长时序、最小研究单元大于镇街的研究,第一种中国公里网格人口分布数据集适合用于需要考虑镇街内人口分布和空间异质性的研究,第二种中国公里网格人口分布数据集适用于需要考虑人口分布细节和空间格局变化的长时序研究。     

京津冀城镇体系与水系结构的时空关系研究

京津冀地区人水关系矛盾突出,分形可以有效描述城镇体系和水系时空演化特征,从而揭示两者演化关系,为城市问题的解决提供一些理论和经验依据。论文采用分形理论中的网格维数和多分维谱,首先分别刻画了两者的时空演化特征,其次探讨了城镇体系和水系结构之间的时空关系,最后探究了水系结构退化的影响因素。主要结论有：① 1990—2010年,京津冀地区建设用地的网格维数升高、自相似性增强、从集聚向分散转变,意味着建设用地朝着空间填充程度增强、有序、分散的方向发展,而水系反之,证明两者具有不同的时空演化方向;② 21世纪10年代,京津冀的人水关系十分紧张,南水北调虽然缓和了京津冀用水问题,改善了大尺度上的水系结构,但在小尺度上改善有限;③ 越靠近城市中心,建设用地分形形态发育越成熟,结构越有序,越靠近外围越混乱无序;④ 京津冀地区水系退化,由自然和人为两方面因素造成,21世纪以后人为因素的影响较为显著。针对京津冀地区水系退化,提出如下政策建议：在城市建设过程中,一方面科学规划城市水系,重视低等级水系的保护;另一方面节约集约利用水资源,完善水资源管理机制。未来,需要进一步探索城市发展和水系的非线性关系,为城市可持续发展提供依据。     

城市中心体系研究的理论基础与分析框架

“经济—空间”视角下城市中心体系的理论与实证研究之间缺少相互衔接的分析框架。论文通过对经典理论的系统归纳与演绎,建立整体视角下理解城市中心体系形成与发展的理论框架,将城市中心体系的发展规律概括为空间竞争和空间联系2个机制,体现在本地服务功能和非本地功能的空间组织过程,分别形成等级网状结构和专业化点状结构,并相互融合形成“半网格”的城市中心体系,扮演着本地与宏观区域结构之间的“转换发动机”。最后探讨了对实证研究的若干启示,提出城市中心的定义和识别方法应注意与理论研究相互衔接;认为城市中心的本地/非本地功能特征及相应的发展机制亟待实证;认为中心及其空间影响的调控潜力是制定规划政策的前提。     

基于深度学习的目标检测定位系统设计与实现

针对传统遥感影像目标检测方法效率不高,并且无有效手段对检测信息进行管理利用的问题,提出了在B/S构架下基于深度学习的目标检测及定位方法。通过集成深度学习框架、WebGIS以及数据库,实现了集遥感影像目标检测、展示及管理于一体的目标检测定位系统,满足多用户基于前端浏览器的并发目标检测需求。利用网格划分策略,实现了基于前端的大区域范围的目标快速检测。基于某机场飞机目标及某城市区域运动场目标检测结果表明:本文设计的目标检测定位系统能够在前端实现目标快速检测定位,具有较高检测精度,并可有效管理检测信息,为深度学习循环再利用提供数据支撑。     

基于时空聚类的出租车载客热点区域挖掘研究

针对出租车运营过程缺少路径优化指导造成运营能力分布不均、空载率高的问题,本文以成都市安装有GPS设备的出租车所采集的轨迹数据为研究对象,以提高出租车效益为目标,采用了一种基于网格的出租车载客热点聚类算法,通过对出租车GPS轨迹数据进行处理和聚类分析,充分挖掘出租车载客热点区域,从而为出租车的运营者和管理者提供信息决策服务。     

任意阵列形状的欠定多目标方位估计

随着人类社会对海洋认识和探索的深入,对水下监测和探测设备提出了更高的要求,探测阵列模型和阵列信号处理算法决定了监测和探测设备的复杂度。 针对特定水下多目标定位平台的复杂环境,建立了一种任意空间阵列数学模型,介绍了四阶累积量算法,分析了阵列信号处理中四阶累积量的阵列扩展特性。 基于四阶累积量的 MUSIC 算法的空间谱分析,建立了任意阵列形状的欠自由度多目标方位估计的理论基础。 计算机仿真结果表明了算法的正确性和有效性。     

自动照准全站仪精密三角高程测量在跨河水准测量中的应用

随着全自动智能型全站仪的发展及光学水准仪的逐步淘汰,精密三角高程测量在跨河高程传递方面应用广泛。本文详细介绍了基于全自动照准全站仪的精密三角高程测量的四边形跨河水准测量方法的原理及步骤,并对该方法中对向观测获取跨河点间高差进行了理论推导和精度分析,证明了控制在一定跨河距离内并采取相应措施消除其他误差的情况下,该方法可用于二等水准跨河测量;最后通过实例证实了该方法能满足二等跨河水准测量精度要求。