城市自然地理学的理论、实践和发展

在全球快速城市化背景下,城市成为经济高速发展、人类活动高度集中、人地相互作用最强烈的区域,人工环境下“第二自然格局”的形成以及剧烈的城市土地利用/覆被变化效应使得城市自然地理学在城市复杂系统的研究中具有重要的理论和应用价值。本文通过对城市自然地理学的缘起、学科发展的综合分析,从学科理论体系、研究内容以及前沿发展领域等方面进行了论述,以期丰富和深化城市自然地理学研究内容,并进一步推动城市自然地理学的研究和发展。未来,城市自然地理学的研究应从以下方面开展：①关注基础理论研究,深化学科理论体系;②发展多学科的交叉视角,深化城市地表系统多要素变化研究;③聚焦城市自然—人文复杂系统,揭示自然和人文多要素间耦合机理及驱动机制;④拓宽城市服务应用领域的研究,提供城市可持续发展的多目标决策。     

Relocation optimization of electric cars in one-way car-sharing systems: modeling,exact solving and heuristics algorithms

Car-sharing system with electric cars is a very convenient service for urban transportation: it allows users to pick up a vehicle at a station and rent it during a short time. To manage this kind of system in the best way, it is necessary to solve the critical problem of vehicle stock imbalance across the stations. Several decision levels must be considered to balance the car distribution by taking into account the quality of service and the system operation cost. To this end, a linear programming model is proposed to formalize the problem in a mathematical framework, which allows the computation of optimal vehicle distribution strategies. To make our solution time efficient and usable for solving large problems, a greedy algorithm and a tabu search algorithm are proposed. These two algorithms are applied to the Auto Bleue network in Nice and its surrounding (France) using extensive simulations. Besides, an integrated mapping method is provided within the Geographical Information System QGIS to estimate flows and their locations. Numerical results demonstrate that the tabu search algorithm is able to find near-optimal solutions and good compromises between client satisfaction, number of staff agents and vehicles used, and computing time.     

气候模式CAS-ESM-C对1月热带太平洋流场模态的模拟评估

利用气候模式CAS-ESM-C从1922年起84年的模拟资料,对1月份热带太平洋上层流场作复EOF分解及小波分析,并与实况以及理论解析解作对比讨论,以考察模式对赤道大洋上层流场的模拟能力,得到主要结论：（1）复EOF分解前3个模态的方差贡献为53.5%、12.9%、9.5%,累积方差贡献为75.9%,累积方差贡献比实况更高。（2）第一、二模态空间场与实况相比总体相像,流场都为赤道所俘获,在俘获区内的流场均以偏纬向流为主;差异在于模拟资料分析的赤道俘获区范围较实况要大,流场的经向流分量及越赤道流也较实况明显。（3）第一、二模态实时间系数序列无线性变化趋势,而实况则有。复EOF模态年际及年代际变化与实况相同或相近;第一、二模态中3～7年的年际变化是厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）的反映;第一模态22～23年的年代际变化受北太平洋主要气候模态北太平洋年代际振荡（PDO）对热带太平洋的影响,而第二模态13年的年代际变化是受北太平洋次要气候模态北太平洋环流振荡（NPGO）对热带太平洋的影响;第一、二模态还都有峰值16年的年代际变化,这可能与印尼穿越流有关。（4）模拟资料分析的结果具有理论解析解中流...     

江西地区地震动非弹性衰减和场地响应特征研究

以2009年以来江西省地震台网记录到的86个M_L2.5以上地震事件的波形资料为研究对象,通过遗传算法获得介质的品质因子和台站场地响应,并在此基础上计算地震的震源谱参数。结果显示,江西地区Q值与频率f的关系式为Q（f）=323.1f^{0.505 9};大部分台站的场地响应在频率域表现为平坦型,整体上与台站基岩性质相符;近震级M_L与地震矩M₀在单对数坐标下呈线性关系,地震矩与拐角频率呈负相关特征,应力降与地震矩之间没有显著相关性;震源半径与应力降存在显著的双对数关系。     

对流层经验模型在中国VLBI站上的优化分析

利用2010~2012年的IGS天顶对流层延迟(ZTD)序列、ERA5格网数据积分ZTD序列,在中国4个VLBI站点上对目前常用的经验模型进行优化,分别建立Local_ERA和Local_ZTD模型。基于2013~2014年IGS并址站点ZTD数据,将改进后的2种模型与全球GPT2w模型、SHAO-Gm模型进行对比。结果表明,改进后的Local_ERA、Local_ZTD模型精度相近,相对于GPT2w、SHAO-Gm模型平均精度在4个VLBI站点上都有提高,尤其在水汽季节性变化较强的北京站改进效果明显;其中Local_ERA平均精度略高于Local_ZTD,比GPT2w模型精度提高7.90%,比SHAO-Gm模型精度提高21.26%。     

一种由粗到精的光学与SAR遥感图像配准算法

由于光学遥感图像和SAR图像具有明显的非线性强度差异,且SAR图像存在斑点噪声,使得其配准存在较大难度。为此,本文结合基于特征和基于区域图像配准方法的优点,并组合为混合模型,提出一种由粗到精的自动配准算法。以光学遥感图像和SAR图像分别为参考图像和待配准图像,先以基于特征点的SAR-SIFT完成粗配准,再以基于区域的ROEWA-HOG完成精配准。① 采用SAR-SIFT算法进行特征点检测和特征匹配来计算图像的仿射变换模型,以消除参考图像和待配准图像之间明显的旋转、尺度和平移差异,至此完成图像粗配准;② 在此基础上利用分块Harris角点检测在参考图像上获得特征点,并根据特征点确定待配准图像上的同名点搜索区域;③ 计算图像的ROEWA梯度,构造以特征点为中心的模板区域内的HOG特征向量,以SSD作为相似性测度搜索待配准图像上的同名点,完成高精度的图像配准;④ 进行图像配准实验,对配准结果进行目视检查和精度评估。经过多组光学与SAR图像配准实验,验证本文算法能够结合基于特征和基于区域的图像配准方法的优点,较好地抵抗光学与SAR图像之间的非线性强度、旋转、尺度、平移差异和SAR图像的噪声影响,并逐步提高配准精度,最终配准精度达到1个像素左右,实现了光学与SAR图像的高精度自动配准,能够满足光学与SAR图像后续综合应用。     

基于多目标遗传算法和FLUS模型的西北农牧交错带土地利用优化配置

西北农牧交错带生态环境脆弱,区位特殊性和生态重要性使其在我国社会经济发展和生态环境保护方面具有重要战略意义。通过对该区域进行土地利用优化配置,使有限的土地资源支撑起生态环境保护和经济发展的重任是本文的出发点。多目标遗传算法和FLUS模型的应用可以从多方面（数量结构、空间布局、综合效益）完善土地利用优化配置,为土地利用优化配置提供更多的选择方案。本文选用多目标遗传算法和FLUS模型对该区域进行2025年的土地利用变化模拟,通过设置自然发展、生态保护优先、经济发展优先、生态-经济均衡4种情景,探讨了如何在兼顾生态环境保护与社会经济发展的情况下进行土地利用的优化配置。结果表明,基于生态-经济均衡情景下的优化方案,土地利用类型的数量结构和空间布局更为合理,其综合效益优于另外3种情景。该情景在合理限制经济发展速度的前提下,使生态建设获得稳定发展,其经济效益较生态保护优先情景下增长了8.96%,生态效益较经济发展优先情景下增长了0.77%,在生态保护与经济发展2种目标之间达到平衡,为西北农牧交错带的土地利用规划提供了决策辅助。     

基于DEM的一体化山地特征要素提取

山顶点和山脊线等特征地形要素是构成地表地形及其起伏变化的基本框架,对地形在地表的空间分布具有控制作用。基于DEM研究山顶点、山脊线及其空间组合关系,是DEM地表形态特征研究的重要内容,也是衔接从地形特征分析向山峰等地貌学本源语言的途径之一。本文以四川盆地西南缘与青藏高原过渡地带的川西凉山山原为例,基于山峰-山脊线-控制范围一体化构建的算法策略,识别了山峰和山脊线及其等级、主山脊及其范围。结果表明,研究区内有主峰9座,次峰53座,平均高程2540 m;山脊线230条,其中主山脊9条,平均长度60 km;9大山系,近南北走向,平均控制面积1017 km^2。研究用模糊隶属度方法对算法所提取的主峰、主脉进行精度验证,隶属度介于0.98~1.00和0.37~0.57时提取的主峰、主脉基本吻合算法提取的结果。研究采用一体化山地特征要素提取方法,实现了各山地要素间紧密联系、总体结构与区域地貌特征相对吻合的目标;完成了由栅格单元向地理对象的转变;可以应用于协助地貌类型划分,协同区域地理规划等。     

基于DBSCAN算法的北京市顺丰快递服务设施集群识别与空间特征分析

电子商务跨越式发展为快递物流行业注入了新鲜血液促使国民经济达到新的增站点,服务网点作为连接快递企业和用户之间的桥梁纽带,逐渐成为城市地理和物流地理的重要研究对象。本文以北京市顺丰快递服务网点为研究对象,首次将DBSCAN聚类算法和无人值守的智能快递柜引入城市物流快递行业研究中,综合使用核密度分析、Ripley's K函数等空间点模式分析方法,定量对比分析有人值守的合作网点和无人值守的智能快递柜两类顺丰快递服务网点的空间布局、集聚特征及影响因素。结果表明：① 基于密度的DBSCAN聚类算法能够快速有效地识别出任意形状的快递服务网点集群,算法识别出24个智能快递柜集群,14个合作网点集群;② 顺丰快递服务网点高密度区主要集中在人口密度大、经济繁华、交通便利的居住区和包含热门商圈的职住区附近,如双井、金融街、三里屯、学院路等;③ 合作网点和智能快递柜两类服务网点均呈集聚性分布,但集聚规模各不相同,具体表现为快递柜集聚规模明显大于合作网点,而集聚强度却小于合作网点;④ 智能快递柜集群密度大,服务半径小,更倾向服务于步行可达范围内的居住小区;合作网点集群密度小,服务半径大,服务对象随服务半径扩展至周边各大职区,对交通可达性的要求更高。⑤ 顺丰快递服务网点布局是地区经济水平、人口规模、交通状况、土地利用类型及城市功能区定位等多种因素综合作用的结果。     

三星定位性能分析及其与SINS的融合方法

针对三星定位技术,本文首先分析其定位算法,并推导其误差分布模型。同时根据输出信息的特点,给出三星定位与SINS（捷联惯性导航系统）进行组合的算法。然后,对三星定位系统的定位误差特性进行仿真试验,从而揭示该系统的误差分布特性。最后,对三星定位／SINS组合系统进行半实时的静态与动态试验,组合结果证明该组合系统定位精度良好,在中纬度区域接近于GPS的精度。