面向新工科的GIS空间分析混合式双语课程资源建设与教学实践

面向新工科、立德树人、思政教学、教学体系和行业发展等多重需求,本文阐述了GIS空间分析混合式双语课程的资源建设与教学实践。在课程资源建设方面,基于作者主编的中国煤炭教育协会“十四五”规划教材《GIS空间分析(双语版)》,为每一章节安排了思政教学内容,制作了对应的课程PPT课件、教学视频,并以此构建了线上线下混合式教学平台;在教学实践上,进行了产学研一体化的教学实践探索,开展了一流课程的申报与建设工作,为提升教学质量提供了重要保障。本课程在教学资源与教学实践方面的探索,为其他相关课程建设提供较为重要的参考和依据。

基于GIS空间分析的城市抗震韧性评估方法研究

“韧性城乡”是《国家地震科技创新工程》四大计划之一,合理可靠的城市抗震韧性评估模型是开展地震安全韧性城市建设的前提。文章基于空间韧性提出了城市空间抗震韧性的理念。在明确韧性目标和特征并构建最不利灾害场景的基础上,以城市二级防灾分区为评估对象,从健壮性、适应性、恢复性三个维度建立了城市空间抗震韧性评估指标体系。

基于CRITIC-TOPSIS的中国区域碳减排能力评价及空间分析

气候变化是全人类的共同挑战,中国在气候治理行动中,期望在最短时间内完成碳排放强度全球最大降幅。实现碳达峰碳中和,需统筹处理好整体和局部的关系,有效评价区域碳减排能力。基于CRITIC-TOPSIS法对2015—2019年中国区域碳减排能力进行测度评价,结合GIS技术对碳减排能力空间特征开展分析。结果表明:指标权重随社会变化不断发生动态变化;碳减排能力区域差异显著,呈现明显的东部高,中西部低的现象;区域碳减排能力发展水平空间自相关性显著,其中高值聚类显著性更强,空间分布出现“俱乐部趋同”现象。最后,对目前区域碳减排能力存在的问题提出了相应的对策建议。

基于院前120急救大数据的流行病学特征及其空间分析——以大连市为例

城市公共卫生应急管理与居民生命安全息息相关,随着大连市人口老龄化速度加快,疾病谱系也随之复杂化,居民对急救的需求与日俱增.采用2020年9月至2021年8月大连市120院前急救患者的历史大数据,筛选并分析院前急救患者的流行病学特征建立数据库,利用最近邻距离指数、核密度、缓冲区分析等方法研究大连市120院前急救患者的空间格局分布的类型和特征.通过筛选符合标准的40 551病例后,对院前急救患者进行流行病学分析,得到大连市120院前急救患者的流行病学特征:男女比例为1.13∶1,疾病高峰年龄段是老年组(病发年龄≥60岁),排除不明确诊断,病种占比前3的疾病是损伤和中毒(24.727%)、心血管系统(10.219%)、呼吸系统(9.928%),且这些疾病都主要发生在老年组.院前120急救患者在空间上多呈现集聚分布,主要集中于苍山路周围、友谊广场附近、东联路与华北路相交一带、香炉礁街、联合路两侧、中山广场附近、人民路、二七广场周围、马栏北街、西山小区附近、台山街周围.以期对指导医院急救资源合理配置以及制定有效的院前急救防控措施具有一定的参考意义.

基于海博平台的可再生能源电力市场空间分析软件开发研究

为了更好地服务指导国际可再生能源市场开发,进一步完善和提升海博平台的规划功能,开发了一种基于海博平台的可再生能源电力市场空间分析计算软件,形成了一套可靠的完备的规划分析计算流程,可以实现可再生能源资源评估、负荷预测、电力电量平衡分析、电源规划、系统经济性计算等分析计算功能,提高规划工作的系统性,提高成果的科学合理性,并基于软件计算提出可再生能源开发利用方案及综合能源多能互补基地布局建议。该软件具有较强的创新性和良好的应用前景,可供实际工程参考。

基于动态正交子空间分析的质量相关微小故障检测

为进一步提升正交子空间分析(OSA)对过程微小故障的检测能力,提出一种基于动态OSA的故障检测方法。基于输入时滞值构建反映过程数据和质量相关数据动态特性的增广矩阵,采用OSA将增广矩阵分解成3个正交子空间,实现质量相关成分的有效分离;利用主成分分析对每个子空间进行独立监测,形成相应的得分矩阵;进一步通过Kullback-Leibler散度度量故障发生前后得分向量的概率分布差异,建立概率相关故障检测统计量,实现微小故障的检测。通过数值例子和田纳西伊斯曼(TE)过程的仿真实验验证了所提方法的有效性和检测能力。

基于开源R语言建模的空间分析教学改革研究

因使用封闭的商业软件,地理信息系统课程中的空间分析教学,出现了学生不能理解分析工具算法原理,进而盲目选择分析工具,甚至误读分析结果等突出问题。R语言作为开源编程语言,能够自由和灵活地修改现有模型,以及构建新的分析模型。以广东省土地城市化为案例,探讨了将开源R语言建模引入空间分析教学的三种主要途径。通过引入其他领域的模型、开放封闭的模型参数和开发新的分析模型这三种途径,R语言可以有效地支持空间分析教学效果的提高。

基于空间分析的湿地松遗传测定

该研究通过对湿地松自由授粉半同胞子代试验林的生长性状进行遗传测定,并估算家系及单株育种值筛选优良家系和优良单株。结果表明:试验点空间微环境效应显著,选择合适的空间分析模型可有效提高遗传参数估算的准确性。湿地松树高、胸径和单株材积的生长受中等偏弱的遗传控制,其单株狭义遗传力分别为0.12、0.13和0.12。根据参试家系的育种值排名筛选出3号、1号和42号3个优良家系,入选家系较对照家系的树高、胸径和材积生长遗传增益分别为1.14%、1.92%和4.62%。按1%的单株入选率并考虑其家系来源进行选择,共有238号、87号、45号、151号和184号5个优良单株入选,入选单株较试验林分群体的树高、胸径和材积生长遗传增益分别为2.23%、3.60%和10.55%。

风光电解水制氢平准化成本优化空间分析

氢能是中国绿色低碳能源体系的组成部分和“双碳”目标实现的关键载体,其未来可持续发展是以电解水生产的“绿氢”为方向,但目前针对可再生能源制“绿氢”的最新平准化成本以及成本优化空间较少受关注。对此,基于我国制氢行业最新数据计算出“绿氢”最新平准化成本,并对系统发电侧和制氢侧成本优化空间进行分析,最后开展敏感性分析。结果表明:我国“绿氢”最新平准化价格为20元/kg,已接近目前传统化石原料生产的“灰氢”成本,综合发电侧和制氢侧成本优化空间,至2030年可使氢气平准化成本下降48%左右,达到10.4元/kg;电价敏感性方面,风光电价每降低0.02元/kWh,氢气平准化成本降低约1.2元/kg。

集约束下的变分不等式:像空间分析法

变分不等式是一种数学模型,属于平衡问题的一类,常应用于交通均衡问题、经济均衡问题以及生态产业链问题。像空间分析法(ISA)是研究最优问题与平衡问题非常重要的工具之一。为了丰富ISA在变分不等式问题上的研究,在集约束的假设下,利用ISA研究了在欧氏空间中经典变分不等式问题。首先,验证了问题的线性分离性。然后,通过拉格朗日型函数得到了拉格朗日型鞍点条件。最后,给出了变分不等式的最优性条件。

基于GIS空间分析方法的装配式构件厂选址研究

在装配式建筑的大力推广下,装配式建筑的造价高于传统现浇式建筑方式这一现实因素却在一定程度上阻碍装配式建筑发展,而主要原因在于构件运输阶段的预制构件的运输费用较高,相比于一般物流运输的物品,装配式建筑的预制构件的运输费用较高,且构件的体积大、单位运输费用高、运输量多。合理的生产基地选址不仅能够节省建设投资,而且能够协调供应链各个环节的发展,从而进一步减少构件运输费用,提高构件运输的效率。该文探讨利用地理信息系统(GIS)空间分析和模糊综合评价的优势,并综合考量地理位置、交通基础设施、资源分布和环境容量等多种因素,旨在为工厂选址提供全面、科学的指导。

基于GIS空间分析技术的城市体检关键技术研究

当今,城市化进程日益加快,城市规模也不断的扩大,城市管理者面临着巨大的挑战,为了更好地了解并管理城市的健康状况,GIS空间分析技术被引入城市体检领域。GIS技术的应用将各种健康数据整合到一个空间平台上,实现了对整个城市健康状况的全面了解,对不同区域的健康数据进行空间分析,发现城市中存在的健康热点区域与潜在的健康风险区域,为城市管理者提供针对性的干预方案,通过空间叠加分析,揭示城市健康与环境因素之间的关联性,为城市规划者提供了更多维度的思考,使城市规划更加科学、精准。总之,GIS空间分析技术的城市体检具有全面性、科学性及实用性,有助于构建健康、宜居的城市环境。

基于水动力学和GIS空间分析的洪水预演模拟研究

洪水演进模拟的准确性是洪水“预演”有效性的关键。针对流域洪水预演模型计算精度低、普适性弱、缺实测资料等问题,提出了基于水动力学和GIS空间分析的洪水预演模型,模型采用一维水动力学并耦合GIS空间D8扩散算法进行洪水预演模拟,采用综合风险度模型进行风险度计算。以台兰河流域验证耦合模型性能。结果表明,提出的水动力学和GIS空间分析的洪水预演模型能够较好保证模拟精度,流域内极高风险地区面积为4.92 km~2。研究结果对指导洪水“预案”具有重要应用价值。

地理国情监测数据的耕地后备资源潜力空间分析方法

以地理国情监测数据为基础,结合国土调查数据,对“耕地”地类图斑进行对比分析研究,挖掘可进行耕地恢复的潜力空间。采用GIS空间分析、遥感解译、数理统计和外业核查方法,对湖北省2020年地理国情监测数据和2021年国土变更调查数据中的“耕地”图斑进行差异性综合分析,研究耕地后备资源潜力空间。结果表明:2020年湖北省地理国情与2021年国土变更调查数据中的“耕地”差异图斑共有711.78万亩,内业判读“确认耕地”和“疑似耕地”图斑共有131.80万亩,经外业核查,实地现状为耕地的图斑占比约55.28%,能够为耕地后备资源空间挖掘提供参考。

人形机器人双臂工作空间分析方法研究

采用几何分析法研究了人形机器人在物流搬运场景中,双臂基座设计参数对人形机器人双臂工作空间产生的影响。对人形机器人以及搬运目标物体进行建模,将搬运目标、双臂构型以及双臂安装基座进行量化分析,确定量化关系中的约束条件,包括机械臂的运动范围、干涉条件等。使用数学方法建立各个变量之间的数学关系式,分析搬运目标、机械臂构型以及双臂基座之间的关系,通过限定机械臂构型、搬运目标箱子尺寸范围,计算双臂基座参数,以获得人形机器人在物流搬运场景下搬运目标箱子的最优工作空间。在选定的搬运目标上进行搬运实验,验证优化后的双臂工作空间。实验结果表明,该方法能够针对工作场景分析出双臂协同运动的工作空间,并通过约束限定,计算出最优工作空间下的双臂底座设计参数,为人形机器人双臂协同运动空间最大化提供双臂底座设计思路。

4UPS-RPS并联机器人工作空间分析及参数优化

针对一种4UPS-RPS并联机器人,为增大该机器人的工作空间,对其进行工作空间分析和结构参数优化。首先进行机器人的运动学分析,确定动平台的姿态和驱动分支之间的映射关系。然后利用数值法和MATLAB软件求解机器人工作空间体积。接着通过单一因素分析法和正交实验法共同分析并联机器人各种结构参数对其工作空间体积的影响,结果表明各参数影响程度由大到小分别为:驱动分支杆长最大值、转动副转角范围、驱动分支杆长最小值、动平台半径,且当驱动分支杆长最小值为340 mm,最大值为640 mm,动平台半径为140 mm,转动副转角为±52°时得到最大工作体积为2.49×10~7 mm3,较优化前提高了107.5%。最后建立样机进行实验,证明了建立模型的正确性。4UPS-RPS并联机器人工作空间分析及参数优化为提高机器人的工作能力提供了重要的基础保证。

基于空间分析和BART算法的福建省降水量空间分布研究

针对传统插值法获取降水量分布式信息存在较大不确定性的弱点,基于福建省多年平均降水量资料,构建BART机器学习技术的插值模型。结果显示:福建省降水量空间范围介于1435~1992mm之间,降水量中心位于宁德北部和武夷山地区。ABRT模型通过拟合真实降水量与地形、海陆位置之间非线性关系,准确模拟了福建省降水量分布细节特征,其验证精度R^(2)达0.86,MAE和RMSE分别为36.03、57.44mm,相比于传统普通克里格和薄板样条函数具有一定改进。

城市边缘社区的空间分析——以Z市M社区为例

位于城市边缘地带的社区因其特殊性,与本身就处在城市的社区不同,往往给人似城似乡的感觉,但作为城市化的产物,其本身具备一定的研究价值。文章以列斐伏尔的三重空间理论为基础,对处于城市边缘的Z市M社区进行空间分析,指出其在空间关系构建下的问题并提出相关对策。借助空间分析,以“大理论”审视“小场景”,为建构具有良性空间关系的城市边缘社区进行初步探索。

科研课题导向型模式在教学改革中的应用研究——以《空间分析与建模》课程为例

针对高校地理学专业《空间分析与建模》课程教学中存在的问题,从“科研课题导向”的角度展开教 学改革的探索与实践。通过科研课题的形式来落实课程教学改革,将课教学内容与科研课题研究有机的结合到一 起,从教学重点中为学生设计出四个科研课题,充分发挥学生的主观能动性,为空间分析与建模系列课程提供了 新的教学思路。

“GIS空间分析”课程的教学调整与实践

随着地理信息技术的发展和GIS在城乡规划中的广泛应用,我国高校的人文地理与城乡规划专业开设了与GIS相关的课程。“GIS空间分析”作为提升学生空间分析能力,培养空间思维的重要课程,对于专业的认识和发展有重要的作用。本文鉴于当前压缩学时,提高教学质量的大趋势,从教学内容、教学方法、考核方式方面对“GIS空间分析”课程的教学工作进行了调整与实践,提高了学生对课程的认识,培养了学生的空间思维和解决问题的能力,为非GIS专业的课程改革提供思路。