地理时空三向聚类分析方法的构建与实践

随着地理数据获取能力的不断提升,地理数据体量呈指数增长,数据种类、数据性质更加多元化。对数据的有效甄别和归类成为理解地理现象时空特征、演化过程和行为机制的关键。传统聚类方法面临数据体量大、维数高、质量差的挑战,加之对地理空间与时间关联分析的需求,对聚类方法改进和提升研究的要求越来越迫切。本文介绍了从单向到三向聚类构建思路的变革。单向聚类是仅在样本或属性方向上进行聚类,易忽视非常相似的局部特征、易犯“横看成岭侧成峰”的错误。双向聚类是基于数据矩阵内元素值的相似性,形成一个子矩阵分割方案,使子矩阵内元素相似度尽可能高,子矩阵间元素相似度尽可能低,从而实现行列两方向的同时聚类,避免了单向聚类的不足。鉴于双向聚类难以满足地理研究超出双向的解译需求,本文提出并研发了一个全新的三向聚类方法,给出了运用该方法开展地理时空格局过程探测的流程,总结了如何根据研究涉及的“空间—时间—尺度—属性”构建三维数据体;最后,展示了三向聚类的地理实践案例。结果表明：① 三向聚类是一种大数据时代探测地理数据时空分异规律的有效方法,可以解决数据维度高、质量低等问题;② 面对不同的地理问题,三向聚类在算法层面上是通用的,不同之处仅在于：根据不同问题涉及的空间、时间、尺度、属性的不同,构建不同的数据体;不同数据体聚类得到的不同结果回答不同的地理问题;③ 三向聚类可以实现地理数据的时空分异规律多方向、多尺度、多层次的联合解译,揭示地理特征时空尺度叠加效应。最后,论文强调根据地理问题组织数据的重要性,期待未来能够提升三向聚类在多空间尺度、多属性方面的地理研究实践。     

中国农村深度贫困的空间扫描与贫困分异机制的地理探测

从自然和社会经济因素中选取贫困的影响因子,建立评价指标体系,通过Pearson相关分析确定了贫困的主要影响因素,利用GIS空间分析和BP人工神经网络,分别模拟了省域、市域和县域3个尺度下的自然致贫指数与社会经济消贫指数,进一步计算获得了3个尺度下的贫困压力指数,对其空间分布格局进行分析;借助Flexible空间扫描探测识别出深度贫困县,在此基础上运用地理探测器揭示其主导致贫因素,并提出差别化的减贫对策建议。结果表明：① 省域、市域、县域3个尺度的自然致贫指数和贫困压力指数在空间分布上具有较高的一致性,呈现出明显的“东低西高”的空间分布格局;社会经济消贫指数的空间分布一致性不高,县域尺度更为破碎。以黑河—百色线为界,县域贫困压力指数在空间上表现出“大分散、小聚集”的分布状态。识别出的全国贫困县共计655个,主要分布在重点生态功能区和农产品主产区。② 3个尺度下,空间扫描识别出的贫困高风险区主要分布在西北、西南少数民族和边疆地区。县域尺度下识别出208个深度贫困县,多位于省际边缘区。③ 地理探测器识别出深度贫困县的7个致贫主导因素,按照主导因素将深度贫困县划分为地形要素制约型、区位交通制约型、经济收入制约型和生态环境制约型4类。     

中国城市流动人口居留意愿影响因素的空间分异特征

流动人口居留意愿的影响因素往往存在显著的空间分异特征,然而既有研究对此关注较少。基于2015年中国流动人口动态监测数据,运用半参数地理加权回归（SGWR）模型,结合k均值聚类法,对中国城市流动人口居留意愿影响因素的空间分异特征展开研究。结论如下：① 流动人口居留意愿主要受流动人口群体自身特征的影响,受流入地的影响相对较弱;② 社会经济因素与流动人口居留意愿的关系紧密,人口、家庭及流动特征因素同样产生影响,收入、婚姻、跨省流动等因素对流动人口居留意愿产生抑制作用,而住房支出、参保率、子女个数等因素则产生促进作用;③ 各影响因素总体上呈现带状的空间分异模式,可概括为“E-W”“N-S”“NE-SW”“SE-NW”4种。民族、家庭等因素的正向影响自北向南递减,参保率、未婚率、二产就业等因素的影响自西北向东南递减,子女个数及人均GDP的影响自东北向西南递减。东部经济较发达地区高收入流动人口的居留意愿相对更弱,华南地区住房支出较高的流动人口居留意愿相对更强。④ 全国可划分为四大影响区,其中,华北地区、华中地区、华东地区受多因素共同影响;西北地区及部分西南地区主要受人口及社会因素的影响;东北三省及内蒙古东部地区主要受经济及家庭因素的影响;华南地区及部分中、东、西南部地区,除住房支出外,受大部分因素的影响相对最小。最后,本文对中国流动人口的服务与管理提出相应建议。     

中国土地利用空间格局刻画方法研究

土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。     

宁夏生态移民村空间剥夺测度及影响因素

生态移民村是一种具有扶贫脱贫与生态保护双重意义的特殊乡村类型,是乡村振兴不可或缺的重要对象。在空间重构过程中形成的空间剥夺现象,是当前生态移民村全面振兴面临的一个新问题。为探究生态移民村空间剥夺规律,以宁夏70个生态移民村2017年相关数据为基础,构建了以收入就业、教育培训、社会生活、居住环境及公共服务可达性为主要内容的空间剥夺指标体系并进行水平测度,进而运用地理加权回归和地理探测器对其影响因子进行探测。结果显示：① 宁夏生态移民村空间剥夺整体水平较低,但总指数均值相对于非生态移民村显著高出0.023;② 宁夏生态移民村空间剥夺时空分异特征明显,总指数均值在时间上呈现“先较低—后上升—再下降”趋势,在空间上呈现“北部低—中部高—南部次高”分布;③ 民族构成、地形地貌、移民时段、依托资源和经济区带是影响生态移民村空间剥夺的重要因子,前3项对空间剥夺总指数的解释力分别达到了22.4%、10.6%和14.0%。空间剥夺水平测度为生态移民生产生活评价和政策调整完善提供新的客观依据,相关部门可据此优化调节生态移民村空间资源配置,增加其获取资源的能力和机会,推动生态移民村全面振兴。     

乡村生产空间系统演化的逻辑认知及数理表达

乡村生产空间系统健康有序运行是实施乡村振兴、营建人与自然和谐共生的物质基础和载体,精准控制系统由低级有序向高级有序发展是关键。综合社会学、哲学、系统学和地理学等多学科理论,建构乡村生产空间系统演化的逻辑认知概念模型,对其演化的逻辑起点（人地关系）、逻辑顺序（时间、空间和流三维分析）以及流驱动机理进行质性研究,探寻乡村生产空间系统演化的内在本质;借鉴耗散结构理论和熵变理论,构建乡村生产空间系统演化熵变模型并作出相关释义,为研究人地关系系统演化提供思路,以丰富和拓展乡村地理学的理论。     

基于多元要素流的珠三角城市群功能联系与空间格局分析

以珠三角城市群9个地级市为研究对象,结合当前热点网络开放大数据,对珠三角城市群内各城市的经济流、交通流、人口流和信息流的联系强度和作用方向进行测算与评价。借助赋值法分别对四种要素流的总量进行打分,以各城市的综合得分作为空间层级划分依据,提出关于“点—线—面”的空间互动格局,进而探索珠三角城市群未来的发展规划。研究结果表明：①从各要素流的联系强度上看,城市间的等级划分具有较高的重合度,说明四种要素流彼此之间相互联系、相互作用。从各要素流的作用方向上看,广州和深圳多作为区域内其它城市的首位空间联系城市,说明各要素流通常指向经济发展水平较高、通达性较好的城市。②从整体来看,珠三角城市群内部功能互动表现极度不平衡,一是中心城市占据了要素流强度的绝大部分,其余城市仅占据极小部分流量,两极分化严重;二是东西两岸发展不平衡,东岸发展水平明显要强于西岸发展水平。③广州、深圳、东莞和佛山等城市虽然在区域内起到了一定的辐射和带动作用,但是针对江门、肇庆等周边城市的辐射和带动强度仍有待提升,说明还需进一步优化珠三角城市群功能分工与产业布局,推进区域经济一体化。     

中国民营上市企业总部空间格局及影响因素

民营企业是拉动中国经济发展的重要力量,分析民营上市企业总部的空间格局及影响因素,对了解民营企业发展现状,促进中国经济可持续发展具有重要意义。通过分析2008—2017年中国民营上市企业数据,研究发现：①以长三角为代表的华东地区是中国民营上市企业主要集聚区,但所占比重在下降,而以京津冀为代表的华北地区近年来发展较快,全国民营上市企业重心略向北移动。②中国民营上市企业以第二产业为主,第三产业占比呈上升趋势,但远低于第二产业,第三产业热点城市明显较少,空间集聚性也较弱;第一产业占比很少,仅在1%左右。③中国民营上市企业第二产业和第三产业存在向长三角、珠三角和京津冀经济圈的大城市聚集的趋势。④社会消费品零售总额和GDP是影响中国民营上市企业营业收入的主要因素,相对于第二产业,第三产业的主要影响因素更为多变。     

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。     

共享短租平台的概念发展、市场影响和空间交互关系研究综述

基于互联网技术的“共享经济”不仅在众多新兴市场上创造出了经济增长点,还通过潜移默化地改变大众消费行为,对城市经济和空间产生了巨大影响。正如以Airbnb为代表的共享短租平台在冲击了传统旅游住宿业与城市住房市场的同时,也引起了城市空间的变化。为了深入了解这一现象,论文首先概述了共享短租平台的发展背景、概念与现状,阐述它所带来的影响和因此引发的争论;接着探讨了共享短租平台(以Airbnb为例)与酒店业和住房市场的关系,以及其进一步商业化可能带来的影响与问题;最后,通过分析大量实践案例得出共享短租平台与城市空间存在双向互动关系,即城市空间中的社会经济与物质环境因子决定了共享短租平台房源的空间分布特征,而共享短租平台会以旅游绅士化、商业结构改变和城市设施负担加重的方式逐渐改变城市社会经济和物质环境空间。