基于空间自相关的常规城市公交车辆危险驾驶热点路段识别

为了获得公交危险驾驶状态的空间分布特征,采用空间自相关性分析方法,识别危险驾驶状态的空间集聚性,确定危险驾驶状态热点路段,并对显著性影响因素进行分析。首先,采集4个季度各1周公交车辆卫星定位数据样本,修复重复数据、异常数据和缺失数据,并以公交站点为节点划分空间区段,对每个区段进行编号;接着,将速度过快、急加速、急减速和急转弯确定为危险驾驶状态,参照车辆运动学特性获得4种危险驾驶状态阈值,并计算4种危险驾驶状态的统计学指标和全局莫兰指数,结果表明,公交车辆危险驾驶状态具有空间集聚性(空间随机分布概率p<0.01,标准差得分值Z>2.58),速度过快状态(全局莫兰指数为0.731)的空间集聚性最为显著;然后,分别对4种危险驾驶状态进行局部空间自相关性分析,绘制了90%、95%和99%置信度下的莫兰散点图和Lisa集聚图,结合城市地图,获得危险驾驶状态的热点路段;最后,选取路段长度、车道数、平直度等9个指标,对比分析了OLS模型、SLE模型、SEM模型和SDM模型的拟合优度,采用SDM模型获得4种危险驾驶状态的显著性影响因素。文中研究结果可为公交车辆危险驾驶状态空间识别、精细化安全运行管理提供理论依据。

中国汉族18岁青少年体质健康指标与社会经济指标双变量空间自相关分析

为探究我国社会经济发展水平与青少年体质健康的关系,通过《中国统计年鉴》提取了2019年各省级行政单位的国民经济指标(GDP、人均GDP、居民可支配收入)与青少年各项体质健康指标(身体形态、身体机能、身体素质)进行双变量空间自相关分析,探究社会经济发展水平与青少年体质健康的空间关联。结果表明:我国青少年身体形态和身体机能指标的空间聚集性与各省(市)人均GDP的空间聚集性呈显著相关,身体素质指标的空间聚集性与人均GDP的空间关联程度不高。

中国城市物流发展潜力评价及空间自相关演化

对于中国城市物流发展潜力的充分认识有助于优化我国物流发展布局,提高物流效率。但是在现有的研究中缺乏对于中国城市物流发展潜力的认识。基于此,通过对2009-2021年中国284个地级及以上城市的物流发展潜力进行评价,并运用空间自相关的研究方法,对2009-2021年中国城市物流发展潜力的变化情况以及空间自相关的演化情况进行了分析,得到以下研究结论:目前我国城市物流发展潜力现状表现为东高西低,京津冀、成渝、长三角、珠三角表现优异,总体呈现十字型布局,以武汉、郑州为代表的中部城市正在崛起;在此期间,中国城市物流发展潜力总体处于缓慢增长的态势,但是城市之间的差距依然非常大;中国城市物流发展潜力总体呈现集聚情况,这种集聚总体呈现出先增高再减小的趋势;中国城市物流发展潜力集聚情况总体变动较小,并且大多数城市处于LL(低低)集聚之中,HH(高高)集聚型城市数量有所增加。

生态用地动态演变与热环境的空间自相关分析——以山西中部城市群为例

为探讨城市群尺度下生态用地与热环境的空间相关性,以2010~2022年间Landsat遥感影像为数据源,在分析山西中部城市群生态用地及热环境的动态演变的基础上,从热贡献度、用地均衡度和空间分布及动态演变等方面对二者进行空间自相关性分析.结果表明:(1)城市群生态用地中基础性生态用地与辅助性生态用地相互转化频繁;(2)2010~2022年间研究区热环境变化复杂:高温区面积增加最多,达11.63%,次高温区面积占比减少5.75%,升温区域占19.40%,降温区域占24.16%;(3)城市群生态用地与热环境有着密切的空间自相关关系:基于热贡献指数的各类用地对热环境贡献排序为:辅助性生态用地(0.95)>非生态用地(0.33)>基础性生态用地(-1.29),基础性生态用地起显著降温效应;生态用地均衡度与地表温度呈负相关性,其中2010年最为显著,莫兰指数(Moran'sI)为-0.264且具有显著的空间聚集性;在空间分布上,生态用地类型与温度分区具有较强的空间相关性;重心迁移轨迹表明二者在动态变化过程上具有一致性.本文在城市群尺度视角下探讨生态用地演变与热环境的空间自相关性,为城市群生态用地的热消减理论研究进行了补充,在实践上为城市群热环境的改善提供科学依据.

基于引力模型与空间自相关的长三角港口一体化空间联系研究

长三角港口一体化是实现区域一体化发展的必然要求.以长三角27个港口为研究对象,通过熵权-TOPSIS法分析了2010年、2015年和2020年长三角港口一体化融入水平.在此基础上,运用引力模型计算港口间的引力值,研究长三角港口一体化空间联系强度和空间联系特征,并通过空间自相关进行检验.研究结果表明:(1)长三角港口群一体化发展程度总体偏低,且发展不均衡,港口两极化特征较为明显.(2)2010年、2015年和2020年港口空间网络结构特征比较相似,均呈现出各港口之间空间联系强度不均的现象.(3)以上海为核心,江苏、浙江为两翼的长三角港口群格局初步显现.(4)长三角港口一体化水平呈现全局正向空间自相关性.

含空间自相关误差的空间自回归模型的调整经验似然推断

本文研究含空间自相关误差的空间自回归模型的调整经验似然推断问题。利用调整经验似然方法,构造出含空间自相关误差的空间自回归模型的调整经验似然比统计量,证明调整经验似然统计量的极限分布为卡方分布,并模拟比较调整经验似然与一般经验似然方法的优劣。模拟结果表明:调整经验似然比一般经验似然置信域的覆盖精度更高,计算速度更快。在样本容量较大时,无论误差项是否服从正态分布,一般经验似然方法和调整经验似然方法均可;在样本容量较小时,推荐使用调整经验似然方法。

基于不同权重的土地利用空间自相关模型对比分析——以元谋县为例

[目的]研究不同空间权重矩阵对土地利用空间自相关模型的影响。[方法]以元谋县土地利用变量为基础,首先分析不同权重矩阵下土地利用类型及其驱动因子的空间自相关性,建立基于queen权重矩阵、rook权重矩阵和距离阈值权重矩阵的耕地时空格局演变的空间自回归模型,选取拟合优度、最大似然对数值、赤池信息准则、施瓦茨信息准则、影响因子数量和模型残差空间自相关性等参数作为模型评价指标,对比分析经典线性回归模型、空间滞后模型和空间误差模型的差异。[结果]2018年元谋县土地利用类型和土地利用驱动因子在不同空间权重矩阵下均呈现出较强的空间正相关关系。通过对比3种权重矩阵的经典线性回归模型、空间滞后模型和空间误差模型,发现在同一空间自相关模型中,基于距离阈值权重矩阵的空间自回归模型的拟合效果较好,基于同一个空间权重矩阵,空间误差模型的拟合效果较好。[结论]空间相关性与空间权重矩阵有关,基于距离阈值矩阵的空间误差模型的拟合度最高,解释能力最强,能更好表征云南高原山区的土地利用格局的空间演变。

不同采样间距下农田土壤镉含量空间自相关分析的研究

本文以舟山市定海区某水稻田土壤为研究对象,采用全局空间自相关和局部空间自相关相结合的方法,在仅改变采样间距的基础上,全面探讨40 m、20 m这两种采样间距下农田土壤镉(Cd)的空间自相关特征。结果表明,两种采样间距下均具有明显的尺度效应,短采样间距(20 m)更易于揭示Cd元素的空间分布状况;对于Cd污染农田土壤的安全利用及治理,虽然40 m采样间距能减少前期调查成本,但无法准确识别Cd含量较高值所在的具体位置,增加后期安全利用及治理的不确定性,而20 m采样间距则能够准确地进行异常值识别,有助于对Cd含量较高值所在位置的土壤采取针对性的污染防控措施以及摸排切断污染源头,为Cd污染农田土壤的安全利用及治理提供参考依据。

基于遥感影像的山区景观空间自相关分析——以山东省栖霞市为例

景观格局的最大特征之一就是空间自相关性,生态学变量在空间上如何关联及其变化是当前景观格局研究的热点。本研究以山东省栖霞市为例,从1987年和2022年的遥感影像中选取苹果园地景观作为研究对象,采用常用的莫兰指数进行不同时相的空间自相关分析。结果表明:研究区内苹果园地景观类型在不同时间内存在明显的自相关性变化;空间尺度变化对景观分析有显著影响,随着分析尺度的增加,空间自相关性均呈现下降趋势。

引江济淮工程河南受水区水资源利用效率及其空间自相关性分析

选取引江济淮工程河南受水区9个县(区),构建包括水资源、经济社会和生态环境3个维度的水资源利用效率测算指标体系,采用“单指标量化-多指标综合-多准则集成”评价方法对水资源利用效率进行测算,构建障碍度模型辨析受水区水资源利用效率制约因素,通过空间自相关模型分析各县(区)水资源利用效率的集聚性特征。结果表明:受水区水资源利用效率指数(water resource utilization efficiency index,WREI)呈现波动上升趋势,年均增幅为3.55%;主要障碍因子是生态用水占比和人均水资源占有量;WREI具有较为明显的空间正相关作用,空间集聚性呈降低趋势。

中国水资源利用效率及空间自相关分析

提高水资源利用效率对实现经济可持续发展有重要意义。本文基于2012—2020年中国31个省份,采用动态DEA-Malmquist方法计算水资源利用效率的变化状况,采用莫兰指数分析其空间自相关性。结果表明:中国水资源利用效率总体处于上升趋势,技术进步率是促进水资源利用效率上升的主要因素;中国水资源利用效率整体在空间上具有正的自相关性,并呈现出空间集聚特征。因此,应重点提升技术效率,根据区域自身情况制定差异化的水资源利用策略,以促进我国水资源利用效率的进一步提高。

基于国家耕地质量等别指数和空间自相关的苏北地区耕地保护分区

掌握苏北地区耕地质量指数的空间集聚性和异质性特征,可为苏北地区耕地质量保护分区与制定差异化保护政策提供科学依据。本研究以苏北地区2020年度耕地质量三类等别指数作为空间变量,探讨苏北地区市县尺度下耕地质量空间布局及趋势分布,同时采用局部空间自相关(LISA)定量描绘苏北地区各市县耕地质量分异规律,制定符合实际的分区保护模式。结果表明,苏北地区耕地自然等别较为集中,自然等别在5~7等之间,以6等地为主。自然等指数在东西方向呈现倒“U”形的变化趋势,利用等指数呈现由北向南逐级递减趋势,经济等指数在东西方向上呈现先逐渐上升后逐渐下降的趋势,南北方向上无明显变化规律。从苏北地区全局Moran′s I值来看,国家自然等、国家利用等、国家经济等的Moran′s I值分别为0.357、0.389、0.349,即国家利用等>国家自然等>国家经济等,表明苏北地区耕地质量在市县尺度呈现较强的聚集趋势。苏北地区耕地质量指数LISA分析中正相关类型高于负相关类型,且正相关类型聚合性较强,负相关类型呈零散分布。高-高型通过组团状集聚分布,低-低型主要以片状、条带状形式分布,低-高和高-低型零星分布。本研究根据LISA多维度集聚类型组合特征,对苏北地区进行耕地保护分区,具体划分为核心保护区、质量提升区、综合改良区、结构调整区4类保护分区,并提出对应的分区保护措施。

基于InVEST-PLUS模型的郑州市碳储量时空演变及空间自相关分析

[目的]陆地生态系统碳储量的主要驱动因素之一是土地利用变化,以“过去—现在—未来”的逻辑,分析河南省郑州市土地利用与碳储量时空演变之间响应关系,为实现城市的生态安全可持续发展提供参考。[方法]首先基于GIS和InVEST模型,对2005—2020年碳储量时空分布进行定量评估,然后结合PLUS模型,模拟2050年自然发展情景和生态保护情景下土地利用和碳储量时空变化特征;并辅以莫兰指数和热点分析在格网尺度下评估其空间关联程度。[结果](1)2005—2020年,耕地不断调整为建设用地,累计转入1 004.98 km^(2),致使郑州市土地利用结构发生显著变化,生态保护情景下生态用地减少趋势相对自然发展情景得到较好改善。(2)受城镇化快速扩张的影响,2005,2020年郑州市碳储量分别为6.59×10^(7),5.67×10^(7) t, 15 a间高碳密度地类用地转移,碳储量空间分布呈“西高东低,南北中等,中部低”的特点,自然发展情景和生态保护情景下碳储量变化分别减少了8.27×10^(6) t和1.80×10^(6) t,其中耕地发挥着重要碳汇作用。(3)碳储量空间分布上具有集聚性,冷热点分布不均,生态保护情景下热点破碎化程度缓和。巩义市和登封市始终为碳储量集聚程度较高区域。[结论]碳储量时空分布特征与土地利用结构变化密切相关,郑州市未来土地利用规划应适当采取生态保护措施,优化土地利用格局,增强生态系统固碳能力。

中国省域二氧化碳排放量的空间自相关分析

相邻原则构造空间邻接矩阵,以全局自相关和局部自相关分析研究我国省域2000～2008年二氧化碳排放量空间差异性。全局空间自相关指数(Moran's I)统计值由2000年0.159增大到2001年0.202 9,后减小到2007年的0.197 9,继续减小到2008年的-0.034 9,趋势分析表明:中国省域碳排放量在2000～2007年之间存在空间正相关,且总体上呈减弱趋势,到2008年呈显著性很弱的负相关。对局部空间自相关指数分析确定了碳排放量的空间集聚模式及空间演变态势,其散点图揭示我国存在中东部碳排放量高而西部低的空间聚集现象。并对我国减少二氧化碳排放,走上低碳发展道路,实现全国经济健康、协调、可持续发展提出相关建议。

遂溪县季节性撂荒耕地的空间格局与空间自相关分析

在城镇快速扩张的背景下,农村青壮年劳动力流失,加上耕种收益减少,农民生产意愿降低,导致耕地撂荒现象发生,部分南方地区出现了季节性撂荒问题,导致耕地资源未能得到充分利用、粮食产量锐减,威胁粮食安全和耕地安全。本文以广东省遂溪县为研究区域,通过遥感影像解译与ArcGIS识别遂溪县季节性耕地撂荒的状况,运用空间自相关方法分析季节性撂荒耕地空间集聚性程度,为遂溪县开展撂荒耕地整治提供参考。结果表明:①2020年内,遂溪县3—6月季节性撂荒耕地总面积为6 188.87 hm^(2),6—9月为2 884.03 hm^(2),9—12月为7 076.64 hm^(2),总体呈西多东少、北多南少的分布格局。撂荒耕地地块分布较为零碎,呈零星状分布。②撂荒耕地在空间上呈现高度集聚性分布,存在较强的空间自相关性;季节性撂荒耕地现象出现区域集中,其中北部与西北部季节性撂荒耕地空间集聚性较强。

利用空间自相关法研究华北克拉通中部瑞雷面波频散特征

华北克拉通(North China Craton, NCC)是中国大陆最古老的克拉通之一,是研究大陆岩石圈形成与演化的天然实验室。利用华北地震科学台阵在2007年1月13日记录的地震微动信号的垂向分量,采用空间自相关法(spatial autocorrelation method, SPAC)获得了华北克拉通中部块体7~33 s的瑞雷波相速度频散曲线。结果表明:总体而言,研究区的频散曲线随周期增加而增大。7~12 s的相速度增加梯度较陡,可能反映了该区域地表太古宙至古生代早期的古老基岩露头的影响;13~16 s的相速度反映中地壳的速度变化,中部块体的相速度值随周期增大而逐渐减小,并在16 s时达到最小值,这与该地区中地壳发育低速层的地质背景较吻合。

地块尺度下青海省都兰县耕地土壤养分的空间自相关分析

对青海省都兰县耕地土壤pH和6种养分指标(有机质、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾)进行空间自相关分析,并进一步分析其空间聚集和孤立情况。以此研究结果为理论依据,以期提高都兰县农田土壤肥料利用率,实现精准农业奠定基础。经野外采样后依据NY/T 1121等现行有效标准开展土壤样品检测工作。将全域型空间自相关和局域型空间自相关相结合,分析研究区耕地土壤各指标的空间分布格局,及空间聚集情况。结果表明:研究区耕地土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾的平均值分别为8.12、17.90 g/kg、19.00 mg/kg、123.00 mg/kg、0.80 g/kg、0.80 g/kg、17.85 g/kg。全域型空间自相关在Inverse_Distance权重下,pH、有机质、全磷、全钾为空间正自相关;速效磷、速效钾和全氮为空间负自相关。Contiguity_Edges_Only和Contiguity_Edges_Coeners权重下的分析结果相同,pH、有机质、速效钾、全氮、全磷、全钾呈空间正自相关;速效磷呈空间负自相关。局域型空间自相关通过LISA聚集图,直观地得到研究区耕地土壤不同指标含量分布的聚集区和孤立区的具体位置。海拔高度与速效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾呈负相关;坡度与速效磷、全氮和全磷呈负相关;坡向对研究区耕地土壤养分空间格局影响相对较小。全域型空间自相关分析选择不同的空间权重,对分析结果的影响较大。经局域型空间自相关分析,全氮、全磷和全钾的低含量区分布在都兰县东部的察乌苏镇和夏日哈镇,即出现了“低—低”聚集区“,高—高”聚集区出现在都兰县中部的巴隆乡和香日德镇;有机质在都兰县东部的察乌苏镇和夏日哈镇的含量较高,出现了“高—高”聚集区“,低—低”聚集区出现在宗加镇。不同地形因子与土壤养分之间的相关性存在明显的差异。

基于空间自相关的山东省臭氧浓度时空特征分析

基于ChinaHighO3数据集,提取山东省2013—2020年臭氧(O3)浓度数据,分析臭氧浓度时空分布特征;建立10 km×10 km网格,分析山东省臭氧时空分布的全局空间自相关与局部自相关。结果表明,山东省臭氧浓度年均值均呈上升趋势。年内各月均值变化呈先增后减的趋势,呈“倒V形”特征,存在6月、9月一大一小2个峰值;夏季高、冬季低。年均值空间上呈西南(鲁南)高、东部(半岛)低的特征,夏季臭氧浓度西高东低,鲁西北为高值,半岛地区为低值。臭氧浓度呈现出较强的空间正自相关,集聚性较强,夏季空间正自相关性最强。年均臭氧浓度中,内陆地区多为高值聚类区(HH区);半岛地区及周边多为低值聚类区(LL区),高值聚类区面积大于低值聚类区。

基于利奇马台风路径下的FY-4A海洋热含量空间自相关分析

每年我国沿海多地遭受不同程度的台风灾害影响,台风对我国多个省市地区人民造成严重的生命和财产安全危害。海洋热含量(TCHP)是影响台风的主要因素之一,文中将2019年利奇马台风数据与基于FY-4A融合海温数据反演得到的TCHP数据做时空匹配,得到利奇马台风路径上的TCHP。然后在地统计学的基础上,引入全局自相关分析和局部自相关分析方法,对台风路径上的TCHP进行分析研究。结果表明:TCHP的全局Moran′s I值为0.94,即在相邻空间位置上具有高度的正空间自相关性;TCHP局部空间自相关特征主要以高-高,低-低这2种空间聚集形态为主,在局部空间上没有表现出异质性,具有较高的空间相关性;在利奇马台风发生及发展过程中,随空间位置的变化,TCHP属性值逐渐由低-低聚集类型向高-高聚集类型转变,对海-气交换产生负反馈影响,此时TCHP和台风移速在此变化过程中虽然波动较大,但是变化后维持在一定的范围内。台风强度也在变化之后增速也逐渐变缓,形成一个稳定状态。

基于短周期密集地震台阵观测的空间自相关法及其在粤港澳大湾区的应用

基于空间自相关法从粤港澳大湾区短周期密集台阵的21个观测点记录的微动信号中提取了瑞雷波频散曲线,并反演得到了广州市番禺区内布设的台阵下方1 km深度范围内的浅层S波速度结构。结果显示:台阵下方0.25 km深度以内的速度明显偏低,介于1.17 km/s到1.59 km/s之间;0.25—1 km深度之间的速度平稳增加至2.88 km/s,表明通过空间自相关法可以有效地获取观测台阵下方稳定可靠的浅层速度结构。因此短周期密集台阵技术与空间自相关法结合是在人口稠密的城市群地区进行地下浅层的精细结构探测的一种有效、经济、环保的手段,将在未来城市地区的浅层结构探测中发挥重要作用。