现代人地关系与人地系统科学

人地关系地域系统理论系统提出30 a来,对促进地理学综合研究、学科建设和服务国家重大战略决策发挥了重要的科学支撑与导向作用。深入解析了人地关系地域系统理论的科学内涵及时代价值,诠释了现代人地系统的类型与环境,提出了“人地圈”与人地系统科学研究的主要内容和前沿领域。初步研究表明：① 现代人地系统具有复杂性、地域性和动态性特征,人?地交互作用过程、格局及其综合效应正在发生深刻变化,地球表层人地系统成为现代地学综合研究的核心内容和重要主题。② 科学认知和有效协调人地关系,亟需深入探究人地系统耦合格局与机理,探明人地关系地域系统类型、结构及其动力机制。依据城乡关系将人地关系地域类型划分为城市地域系统、城乡融合系统、乡村地域系统。乡村地域系统可细分为农业系统、村庄系统、乡域系统、城镇系统等子系统,分别对应于作土关系、人居关系、居业关系、产城关系。③ 现代人类活动强烈地作用于地球表层人地系统,形成了人地系统耦合与交互作用的地表圈层——“人地圈”,其实质是现代人类活动与地表环境相互联系、耦合渗透而形成的自然–经济–技术综合体或人地协同体。④ 人地系统科学或人地科学是研究人地系统耦合机理、演变过程及其复杂交互效应的新型交叉学科。它是现代地理科学与地球系统科学的深度交叉和聚焦,以现代人地圈系统为对象,致力于探究人类活动改造和影响地表环境系统的状态,以及人地系统交互作用与耦合规律、人地协同体形成机理与演化过程。人地系统耦合与可持续发展是人地系统科学的研究核心。传承创新人地关系地域系统理论和发展人地系统科学,更能凸显地球表层人类的主体性、人地协同的过程性和可持续发展的战略性,为人地系统协调与可持续发展决策提供科学指导。     

基于兴趣点（POI）大数据的东北城市空间结构分析

以东北三省36个城市为研究区,利用 400余万条兴趣点行业分类大数据,采用核密度估计、标准差椭圆、区位熵等方法分析城市空间结构及其行业构成机制。研究发现,东北城市要素显著集聚,城市内部空间结构呈现集中团块型、分散组合型、线型、放射型特征以及多元复合类型;第二产业和房地产业呈现郊区化特征,各行业发展方向与东北大区域的经济轴线一致,多数行业尚未形成专业化功能区;第二产业与房地产业的离心发展对集中团块型城市的塑造作用不强,但对分散组合型城市空间结构的贡献较大。线型城市通常兼具多中心特征,放射型城市各行业仍偏向于向心聚集。     

Correspondence between the large volcanic eruptions and ENSO events over AD 1525–2000

ENSO is an interannual mode which may be affected by external forcing, such as volcanic eruptions. Based on the reconstructed volcanic eruptions chronology and ENSO sequences, both 195 large volcanic eruptions(VEI≥4) and 398 ENSO(El Ni?o and La Ni?a) events were extracted from 1525 to 2000. An analysis of the correspondence between the large volcanic eruptions and ENSO events was performed by matching the large volcanic eruptions with the types and magnitudes of ENSO events present in the 0–2 years after the eruptions. The results show the following:(1) The percentages of ENSO events within the 3 years after the large eruptions had increased to 68.3% from 31.7% compared with those with no-eruptions in the previous 0–2 years. In addition, the ratio of El Ni?o to La Ni?a events turned from 2:3 to 1:1, and more El Ni?o events occurred in the 0 year after eruptions in the low-latitudes of the Northern Hemisphere and in the tropics but more La Ni?a events occurred in the 0 year after in the high-latitudes of the Northern Hemisphere and the Southern Hemisphere.(2) After the eruptions, the weak(W) El Ni?o events had increased by 8 percentage points and the very strong(VS) El Ni?o events had decreased by 10 percentage points; conversely, there was a decrease by 15 percentage points of the weak La Ni?a events and an increase by 11.4 percentage points of the very strong La Ni?a events. Specifically, the percentages of strong La Ni?a events increased to a peak at 1(+1) year after the eruptions.(3) The percentage of eruptions followed by single-year ENSO was the greatest. The percentage of ENSO events that occurred in the consecutive 2 years following an eruption was approximately equal to the percentage of events that occurred consecutively 3 years following an eruption, and both sets of ENSO magnitudes showed a decreasing trend.     

多源地理空间矢量数据关联分析

针对多源地理空间矢量数据多来源、难以集成综合利用这一现状,本文提出了多源地理空间矢量数据关联方法,并以此为基础构建了多源地理空间矢量数据关联的可视与计算查询系统。首先,对多源地理空间矢量数据关联的概念及分类进行了定义。然后,以此为基础,提出了关联关系构建技术：自适应四叉树编码技术、扫描线技术、几何匹配及语义匹配技术。最后,为实现关联关系的直观展示,设计了原型系统。关联技术的提出可建立起多源地理空间矢量数据之间的关联关系,原型系统的构建也为用户综合利用多源地理空间矢量数据提供了平台,提高了数据的利用率及数据查询的效能。     

多视密集匹配并行传播GPU-PatchMatch算法

针对多视密集匹配的效率较低的问题,提出了GPU-PatchMatch多视密集匹配算法。该算法使用GPU提高PatchMatch的计算效率;同时充分利用稀疏场景信息,对深度信息进行规则初始化;为提高传播效率,使用了金字塔红黑板并行传播深度信息。最后在DTU、Strecha和Vaihigen数据集上进行了试验,并与常用的多视密集匹配算法进行对比。试验结果表明,本文算法在重建效率上有较大提高,与CPU算法(PMVS、MVE、OpenMVS)相比有7倍以上提升,与GPU算法相比也有2.5倍以上提升,表明本文算法的有效性。     

规则池塘群的复杂直线模式识别

针对现有面要素直线模式识别方法难以解决规则池塘中破碎区域的问题,提出了一种规则池塘群的复杂直线模式识别方法。首先,分析了规则池塘群的空间特征和认知特点,提出了“主次关系→并列关系→直线模式→复杂直线模式”的多层次认知顺序;其次,设计了主次关系池塘组、并列关系池塘组、直线模式池塘群的识别方法;最后,构建了复杂直线模式池塘群的识别模型。试验表明:本文方法能够消除破碎区域对规则池塘群直线模式提取的不利影响,有效提升复杂直线模式识别的质量。     

中文村名俗称与规范名称的匹配算法

随着数字化的发展,越来越多的应用要求通过采用自然语言文字描述直接找到对应的详细的地址信息,并能够在空间位置上进行显示,即地名地址匹配空间化过程。然而,现今在地名的规范化角度还存在着很多问题,在乡镇或街道办及以上的行政等级的命名中都已基本规范统一,但是在村庄级的命名中还有待进一步的完善。所以本文通过对国内外文献研究,规范村名命名规律,匹配算法研究进一步加深中文村名俗称与规范名称的匹配算法的研究。     

顾及水陆差异的高分五号影像条带去除

高分五号搭载的可见光短波红外高光谱相机,能获取精细的地物光谱信息,具有十分广泛的应用前景。但高光谱卫星遥感数据往往无法避免条带噪声的干扰,进行条带去除是数据预处理中不可缺少的步骤。传统方法往往对地物的异质性与丰富的细节纹理考虑不足,导致条带不能被彻底地消除。为此,本文提出了一种顾及水陆差异的影像条带去除方法,采用水体与陆地区别统计的策略,解决条带噪声在异质区域的统计特征差异问题,并结合优化统计和一维变分滤波技术实现水陆区域参考统计特征的精确估计,最终基于矩匹配方法分别实现条带去除。实验结果表明:无论是真实实验还是模拟实验,本文提出的算法相较于传统条带去除算法,能更加稳健地去除数据条带噪声,还原地表真实辐射信息;在模拟实验中,本文算法处理结果的峰值信噪比(PSNR)达到46.58,且平均绝对误差(MAE)仅有11.56,均明显优于用于比较的3种传统算法,且算法执行效率也具备优势,能够更好地适用于高分五号大数据量的处理需求。     

中国区域水资源系统韧性与效率的发展协调关系评价

在界定水资源系统韧性概念的基础上,综合应用赋权法、SBM-DEA模型及发展协调度模型对2000—2016年全国31个省区的区域水资源系统的效率、韧性以及两者之间的发展协调关系进行评价。结果如下：① 中国区域水资源系统效率整体上处于非有效区,在研究期间呈现出在波动中上升的趋势。② 中国区域水资源系统韧性的平均值为0.39,总体水平较低,研究期间整体上呈波动上升趋势。③ 中国区域水资源系统效率与韧性的发展度总体呈现平稳上升—较快上升—急剧下降—上升的趋势,呈倒“U”型发展;协调度在研究期间呈现波动中上升趋势,大部分省区的发展度较好,而协调度较弱。④ 2000—2016年,水资源效率与韧性的发展协调度一直维持着“东?中?西”阶梯式递减格局,失调省区的数量降低,初级协调、中级协调、良好协调省区的数量逐渐提升,整体向协调趋势发展;空间格局上呈现由2000年倒“E”型对称式分布格局向如今北部围绕天津、中部围绕上海、南部围绕广东的三级格局演变,格局分布与中国三大经济区基本吻合,可知中国水资源系统效率与韧性的发展协调水平与经济发展水平之间有明显的关系。     

青藏高原农区农户的家庭能源消费研究

农村能源转型是能源消费革命的重要组成部分。基于问卷调查和入户访谈,对青海省10个县（区）的318户农区家庭用能信息进行调查,辨识了青海省农区不同收入分层家庭的能源消费模式,并通过建立典型家庭能源流模型,总结了家庭能获取-消费-废弃过程的形态变化。结果显示：青海省农区家庭能源消费以煤炭、薪柴和秸秆为主,非商品能源消费占比为49.6%,清洁能源使用率低。煤炭消费在5类家庭中均占比最高,薪柴和秸秆消费在低收入家庭占比较高。高收入家庭能源消费类型更多,消费量也大,能源流动更复杂。最后,根据青海省的经济地理特征,提出相应政策建议。