面向用户业务应用的智慧广州时空云平台

基于Arc GIS Enterprise、GIStack for Manager等系列软件,开发了包括通用化平台、专业化平台和个性化平台在内的智慧广州时空信息云平台,平台既面向一般用户,实现了其从无到有的搭建一个完整GIS应用的功能需求;也面向专业化和个性化的用户,分别实现了其专业化和个性化的定制需求。     

基于本体论的海洋流场语义分析与表达研究

随着海洋观测技术的不断发展,人类获取的海洋数据也快速增长,由于海洋流场是整个海洋系统物质流和能量流输送的主要渠道,基于这些观测数据进行海洋流场迁移变化规律分析及可视化表达研究,对所有涉海领域均具有非常重要的意义。然而,由于海洋时空大数据集合的多源性和异构性等原因,至今尚未有令人满意的海洋流场数据集成共享和动态可视化分析工具,从而导致这些异源异构数据难以实现统一标准下的集成组织与语义共享。为了实现海洋流场语义层次上的统一描述,本文在分析了海洋流场多维特征、拓扑特征、模糊特征等基础上,基于本体论的语义构建思想,提出并构建了基于四元组O=（C,P,R,I）的本体组织基础结构,其中C表示概念集合、P表示属性集合、R表示概念间的关系集合、I表示实例集合,通过对概念、属性、关系结构的进一步定义,共同组合构成了海洋流场整体本体结构。为了给出清晰的本体语义建模过程,以海流现象局部本体构建为例,在对成因性、空间性、时间性、运动性等本体属性分析的基础上,进行了海流概念、本体属性、语义关系的描述和定义,从而为海洋流场组织提供一个规范性框架。进而借助OWL语言本体建模的优势,以地转流为例进行了其形式化表达和本体类构建。研究结果表明,基于本体的海洋流场语义分析方法能有效地解决传统海洋现象描述中的异构问题,可为海洋信息共享与集成研究提供参考。     

基于事件-状态的地理时空数据模型研究

分析了事件与状态的关系,对基态修正模型加以改进,根据事件发生的频繁程度及每次数据量更新的大小,建立历史基态,对于历史基态间的地理实体数据只记录其相对于历史基态的变化部分.既克服了基于快照时空数据模型产生的大量冗余数据,又克服了基态修正模型随着修正次数的增加,历史重构需要大量的复杂计算的缺陷,具有历史数据恢复快的优势.     

具有空间关系约束的时空数据聚集查询语义理论

由于时空数据集变得越来越庞大,逐个研究数据库中的实体变得非常困难,分析数据库中具有共性元组集的聚集信息变得越来越重要。具有空间关系约束的聚类信息隐含了信息的变化趋势,这些信息对于制定决策是非常重要的。本文根据时空数据库中时空聚集查询,研究了具有空间关系(拓扑关系、方向关系、距离关系和位置关系)约束的聚集查询理论,解决了在某一时刻,与给定元组具有某种空间关系的元组集的聚集查询。     

露天矿采场时空数据模型的构建与应用

以地理信息系统技术为核心,建立露天矿采场时空数据库,通过构建采场的时空数据库,动态描述露天矿生产的剥、采、排过程,为露天开采的规划、设计、生产调度管理的优化预控决策提供全方位的空间信息支持。提出考虑台阶特征的不规则三角网（TIN）的露天矿采场三维建模理论与方法,采用基于基态修正和时间快照模型构建露天矿采场时空数据库,通过地理信息系统和虚拟现实技术,实现开采过程的回放和生产计划的超前演示,为数字露天矿建设构建基础的地理空间信息框架与平台。     

台风时空过程的网络动态分析技术与示例

网络技术的发展为实时动态地显示时空过程信息和在线分析提供了可能,也为气象海洋等灾害性过程的预警和防灾决策支持提供了可能;另一方面,随着网络的普及化,公众对GIS时空分析模型的网络实时集成和可视化表达提出了迫切需求。本文在分析网络GIS最新发展趋势的基础上,针对时空过程的动态特性,探讨了时空过程网络实时动态查询、分析和可视化的技术方法,并以台风过程为代表,设计了适合网络环境的台风过程数据的有效组织形式和直观的表达方式,构建了一个台风过程网络系统原型,具备了时空过程查询、可视化、简单的空间分析等功能,实现了台风过境的时空影响网络在线分析。系统基于ArcGIS Server在.NET环境下实现。实践证明本文提出的时空过程网络动态技术,可快捷地实现时空过程信息的网络发布、过程的在线影响分析及其时空动态可视化,可为台风、海啸等灾害性过程的信息提供和灾害评价等提供空间技术支持。     

三亚大东海砂质潮间带小型底栖生物的时空分布及影响因素

于2015年和2016年对三亚大东海砂质潮间带进行了季节性的调查,对小型底栖生物及其所处的沉积环境进行了研究,探讨了小型底栖生物的丰度、生物量和群落的时空变化及其与环境变量的关系。共鉴定小型底栖生物类群11个,优势类群为海洋线虫类与桡足类(二者占总丰度83.13%);小型底栖生物年平均丰度为(595.77±442.72)ind·10cm~(–2),小型底栖生物2015年12月的平均丰度为(768.70±533.22) ind·10cm~(–2), 2016年6月平均丰度为(422.85±236.42) ind·10cm~(–2)。丰度分布呈现明显的季节和潮区差异。相关分析结果表明pH、偏态系数与小型底栖生物的丰度呈极显著的负相关,分选系数、中值粒径与之呈极显著的正相关性。小型底栖生物的丰度随季节变化趋势为冬季夏季。食物丰度、溶氧量升高与沉积物粒径的变化是冬季桡足类丰度的大幅增加的主要原因。TWO-WAY ANOVA与ANOSIM结果显示,潮带对小型底栖生物丰度和群落结构的影响在冬季显著。SIMPER分析结果显示,此差异主要来源为桡足类和线虫类。BIOENV分析结果显示,溶氧量和分选系数的组合最能解释这种差异。这一结果可能是由于高、中潮带的人为干扰与砂滩的清理作用导致。夏季潮带间丰度与群落结构差异不显著,pH、盐度、叶绿素含量是影响其分布的主要原因。研究结果可为砂质滩小型底栖生物的研究提供基础数据,也可为全球气候变化背景下砂质潮间带的保护、开发和利用提供科学依据。     

基于格点数据的1961—2016年中国气候季节时空变化

研究基于中国气象局发布的气候季节划分标准（QX/T152—2012）,选取国家气象信息中心发布的中国地面气温日值0.5°×0.5°格点数据集（V2.0）,运用改进的多元回归模型解释了中国常年气候季节空间变化,通过线性趋势和极点经验模态分解（ESMD）分析了1961—2016年气候季节分布面积、持续日数及其开始日期的变化趋势。结果显示：中国大陆分布的主要气候季节有常冬区、无冬区、无夏区以及四季分明区,常夏区和常春区暂无分布;根据常年和多年气候季节分区面积变化来看,常冬区分布范围呈显著缩小趋势,无冬区范围显著扩大,无夏区和四季分明区范围变化不明显,常年气候季节范围变化区域主要集中在青藏高原和内蒙古高原海拔较高地区,其余地区几乎没有变化;常年和多年气候季节的四季持续日数变化显著区域主要集中在北方地区,夏季开始日期的提前导致内蒙古高原中西部、河西走廊以及新疆东部的持续日数变化显著增加,冬季开始日期的推后造成这些地区冬季持续日数减少,高海拔地区持续日数变化比平原地区更显著。研究揭示的中国气候季节的分布和变化特征可以为气象预报以及气候区划提供参考。     

基于超效率SBM模型的中国城市碳排放绩效时空演变格局及预测

由CO₂排放所引起的气候变化是当今社会所关注的热点话题,提高碳排放绩效是碳减排的重要途径。目前关于碳排放绩效的研究多从国家尺度和行业尺度进行探讨,由于能源消耗统计数据有限,缺乏城市尺度的研究。基于遥感模拟反演的1992—2013年中国各城市碳排放数据,采用超效率SBM模型对城市碳排放绩效进行测定,构建马尔可夫和空间马尔可夫概率转移矩阵,首次从城市尺度探讨了中国碳排放绩效的时空动态演变特征,并预测其长期演变的趋势。研究表明,中国城市碳排放绩效均值呈现波动中稳定上升的趋势,但整体仍处于较低的水平,未来城市碳排放绩效仍具有较大的提升空间,节能减排潜力大;全国城市碳排放绩效空间格局呈现“南高北低”特征,城市间碳排放绩效水平的差异性显著;空间马尔科夫概率转移矩阵结果显示,中国城市碳排放绩效类型转移具有稳定性,且存在“俱乐部收敛”现象,地理背景在中国城市碳排放绩效类型转移过程中发挥重要作用;从长期演变的趋势预测来看,中国碳排放绩效未来演变较为乐观,碳排放绩效随时间的推移而逐步提升,碳排放绩效分布呈现向高值集中的趋势。因此未来中国应继续加大节能减排力度以提高城市碳排放绩效,实现国家节能减排目标;同时不同地理背景的邻域城市之间应建立完善的经济合作联动机制,以此提升城市碳排放绩效水平并追求经济增长与节能减排之间协调发展,从而实现低碳城市建设和可持续发展。     

中国典型山区农业水土资源匹配格局变化——以太行山区、横断山区、黔桂喀斯特山区为例

为了解中国典型山区农业水土资源分布的匹配程度及其格局变化,研究以区域内单位面积耕地拥有的农业水资源量刻画太行山区、横断山区和黔桂喀斯特山区农业水土资源的时空匹配情况。结果表明：① 三大山区耕地分布的集中程度较高。太行山区的耕地主要分布在河北境内的北段地区和山西境内的南段地区,横断山区的耕地主要分布在南段地区,喀斯特山区的耕地分布呈现“南北多中部少”的格局。② 三大山区农业水资源的分布及变化都主要集中在低海拔地区。太行山区的农业水资源主要分布在山西、河南段,横断山区的农业水资源主要分布在四川境内,喀斯特山区的农业水资源较均匀地分布在广西和贵州境内。③ 太行山区农业水土资源匹配程度较差,横断山区、喀斯特山区农业水土资源匹配程度较好。2000—2015年间,太行山区中部、横断山区东部、喀斯特山区南部地区的农业水土匹配程度有变好趋势,而太行山区南部、横断山区西南部、喀斯特山区北部地区的农业水土匹配程度有变差趋势。研究时段内,太行山区的水田转旱地情况突出,太行山区也是三大山区中农业水土资源匹配程度最差的,应该关注太行山区的用水压力,重视农田水利设施维护和农田灌溉水有效利用。