城市功能区识别研究进展与趋势

随着经济社会的快速发展,城市开发边界迅速由中心向外蔓延,识别城市功能区可为城市建设与规划提供参考依据,且对城市空间和资源合理配置利用具有重要意义。本文在梳理有关城市功能区划分与识别的国内外文献基础上,对城市功能区识别的研究现状进行综述。首先,介绍了用于城市功能区识别的多种数据源,并分析比较其优缺点;然后,总结了城市功能区识别的4类方法,重点分析了深度学习方法在城市功能区识别中的应用,并展开实例分析对比,说明不同数据源和方法对城市功能区识别的有效性;最后,指出了城市功能区划分识别研究领域存在的问题和研究趋势。

江西省城市韧性时空演变特征及其影响因素分析

在全球环境变化、快速城市化以及大流行病频发的背景下,“韧性”一词提出为城市抵抗不确定风险提供新的发展方向。该文构建“经济-社会-基础设施-生态与组织制度”的韧性基线评价框架,结合层析分析—熵值法的组合赋权TOPSIS方法对江西省城市韧性进行测度。其次借助核密度估计、泰尔指数和重心—标准差椭圆探索江西省城市韧性的时空格局演进;最后通过地理探测器分析江西省各地级市城市韧性的影响因素。研究发现:①时间维度上,逐渐形成“前期低低聚集、后期高高靠拢”的演化势态。②空间维度上,空间分布不均衡,呈现“高值分散、低值聚集”的空间格局,这种差异主要根源于区域内差异。③影响因素来看,双因子作用对城市韧性水平影响显著,不同因子之间存在密切联系。

COVID-19大流行对南昌市热岛效应的影响评估

COVID-19疫情对城市环境产生了显著而广泛的影响。以南昌市为研究对象,运用劈窗算法,利用多时相遥感数据反演城市地表温度,由此对疫情不同阶段不同土地利用类型的热岛效应的时空分布特征进行了分析,从而揭示了COVID-19疫情防控不同时期城市热环境变化的规律。结果表明,与疫情之前同时期的情况对比,在2次封控管理期间,城市热岛效应分别下降了57%和49.3%,且这种下降幅度随着距离城市中心的增加而减小。此外,不同土地覆盖类型的热岛效应变化幅度存在差异。水体、森林、荒地和农田的热岛效应下降幅度相对较小,而城镇区域的热岛效应下降幅度较大。这些发现对深入理解疫情防控的不同阶段城市热环境的时空变化提供了重要的实证研究支持,也为优化城市规划和管理策略,减轻城市热岛效应,并为未来类似的突发事件提供参考。

基于人口格网的南昌市公园可达性研究

在城市公共基础设施中,公园绿地占据着重要的位置。通过对公园空间布局的可达性研究,有助于确保城市居民更为便捷、更具公平性地享受公园所提供的服务和功能。根据修正后的南昌市人口格网和百度地图AOI数据,采用高斯两步移动搜索法对步行、骑行和公交3种出行方式下的公园可达性进行评估,结合经济学领域的基尼系数和洛伦兹曲线,对各种出行方式的公平性指数进行分析。根据公园可达性分布情况,进一步运用t-SNE降维技术,并采用高斯混合聚类方法对公园可达性和人口需求进行了组合分区。结果表明:1)在南昌市全域范围内,不同出行方式下的公园可达性存在显著差异,其中骑行可达性最高,步行可达性最低,而公交可达性受地域与时间因素影响呈现较大不确定性;2)南昌市划分为4个组合区域:低需求-低可达性区、高需求-高可达性区、高需求-低可达性区与低需求-高可达性区。此研究不仅揭示了南昌市公园可达性的空间差异,还提供了关于城市公园布局优化的见解,有助于指导未来的城市规划和公园建设工作。

地理要素类别语义相似度动态加权计算方法

语义相似度计算是解决地理要素类别语义异质问题的关键技术,在地理数据共享与交换应用中起着重要的作用。本文面向基础地理信息领域,针对相同特征属性在不同地理要素类别语义中存在重要性差异的特点,提出了一种基于动态权重的地理要素类别语义相似度算法。本文算法引入词频-逆向文件频率,利用属性值的特殊性,计算特征属性的动态权重,根据不同类型的特征属性提出相应的相似度算法,重点分析多值复杂型属性值的分解及相似度算法,得到地理要素类别间的相似度。最后,从基础地理要素类别中选择200组样本对计算语义相似度,并与其他4种相似度算法进行对比分析。试验结果表明,本文算法能够有效地反映特征属性的重要性差异,获得更准确合理的地理要素类别的语义相似度。

结合PS特征点的SBAS地表形变监测

针对SARscape SBAS技术存在人工选取地面控制点影响监测结果的问题,本文提出了一种结合PS特征点的SBAS地表形变监测方法。通过设置PS技术中的振幅离差指数与相干性阈值,提取PS监测结果中的特征点作为地面控制点进行轨道精炼与形变反演。以2017年3月至2018年12月覆盖南昌地区的Sentinel-1影像为数据源,进行了地表形变监测与验证。结果表明:①该方法与PS方法监测结果均显示南昌市城区在监测时段内整体呈小幅度上升趋势,年平均沉降速率相关性达到了0.959,具有高度一致性。②将该方法、PS方法、人工选取地面控制点的SBAS方法的监测结果与水准数据进行对比,该方法与水准数据的误差不超过3.5 mm,说明了该方法的有效性。

顾及距离约束的地标相对影响力评价模型

位置的准确描述与否直接影响着LBS的服务质量。相对位置描述作为文本大数据中位置信息交换的常用方式,其关键点在于参照地标的选择,准确地评价地标影响力是正确选择参照地标的重要依据。目前,地标影响力的模型与方法重点关注地标内在特征的影响。然而,非孤立存在的地标却同时受到了内在特征与相邻地标的双重约束,因此,在实际场景中是无法忽略距离因素对地标选择的影响。针对上述问题,本文从认知、视觉及场景等方面评价地标的个体影响力;利用待定位点与地标的距离,计算每个地标对待定位点的距离相对影响力;提出了顾及距离约束的地标影响力评价模型。最后以南昌市八一广场周边区域内的多个相邻地标为例,结合现场问卷调查验证本文提出的评价模型的有效性。问卷结果表明,本文提出的模型较好地评价了地标的相对影响力,能够为人们推荐比已有模型更符合心理预期的参照地标。

兴趣点、夜光遥感和微博签到的空间耦合分析——以北京市为例

针对POI(兴趣点)、夜光遥感和微博签到数据的空间耦合关系与联合应用在城市空间结构研究中缺乏的现状,选取2016年的以上3种数据对北京市空间分布进行耦合研究。通过核密度分析与叠加分析对3种数据进行网格化,之后利用双因素制图法对3种数据两两之间的空间耦合关系可视化,得到3组数据空间耦合相同及相异区域,并进一步比较其与城市空间结构的联系。研究表明,3种数据在北京市的空间分布高度一致,都呈现出空间高耦合状态;夜光亮度和POI在机场、景区等大范围同质化区域存在一些耦合相异区;夜光亮度和微博签到在有工厂或夜间行车等情况的区域也有耦合相异的情况,其分布与老龄化比重分布有相似性;POI高于微博签到的地区正是表现出北京城市化高度完善的区域已经出现了基础建设POI供大于求的情况。本研究表明将3种数据结合分析,可以有效地体现城市空间结构。

导师制下地方高校地理信息科学专业人才培养模式的探究与实践

课题组根据地方高校的办学定位和特色,结合地理信息科学的专业特色和人才培养目标,以本科生导师制为主抓手,以课程体系建设为保障、专业技能竞赛为引导、创新创业教育为引领、科研创新项目为引擎、校企合作平台为支撑、教学团队建设为载体,协同校内主导师、校外副导师、班主任、辅导员、研究生以及高年级本科生,构建“六位一体”科教双轮驱动的本科生培养模式,形成了一套独具特色的本科生导师制,促进了教学与科研、教书与育人的有机融合。实践表明:本科生导师制是提升地方高校地理信息科学专业本科生实践动手和创新能力的有力抓手。

基于3DMax与CityEngine的城市道路路灯快速批量自动建模方法

针对三维城市建模过程中采用手工建模方法对道路附属设施路灯等进行建模与摆放,效率低,位置不精确等缺点,提出基于3DMax与CityEngine的城市道路路灯批量建模与摆放方法。首先,在3DMax中建立不同的路灯模型;其次,分析路灯坐标点与道路中心线的空间关系计算邻近角,再导入到CityEngine中,通过规则程序调整路灯的大小与方向,实现在路灯坐标点上的批量自动建模。所建模型可转换为obj、3ds等通用的三维数据交换格式,可方便地实现数据共享和重复利用。最后对该建模方法进行验证,并将生成的路灯模型与道路模型进行整合,结果表明该方法实用、可靠,可节约三维城市道路附属设施数据建设的时间和成本。

Web环境下三维复杂模型的简化与可视化方法研究

大规模三维模型数据传输和可视化是面向Web的3D GIS应用的关键技术之一。而三维复杂模型较大的数据量和有限的网络带宽又制约着大规模三维模型传输和可视化的发展。文中结合三维模型简化技术与渐进式传输可视化技术,以电力杆塔模型的简化和传输为例开展研究,并利用Cesium平台进行模型可视化,通过实验对该方法进行验证。结果表明,该方法简单、实用,模型传输和渲染效率显著提高,不同分辨率模型之间切换顺畅,使复杂精细的三维模型脱离了专业平台的束缚,在Web环境下的应用更加便捷和高效。

基于AHP-熵权法的南昌市洪涝风险评估

为完善南昌市城市灾害风险评估,构建了南昌市洪涝风险系数图。通过AHP-熵权法获取南昌市各乡村的洪涝因子权重指标,并绘制了南昌市洪涝灾害风险评估分布图;利用高分卫星影像图提取洪涝点,检验研究方法的准确度和实用性。研究结果表明:南昌市洪涝风险主要分布在赣江以南的老城区以及靠近鄱阳湖地段河网密布的北部区域;主要原因是两地地势平坦、降雨量较为集中,发生洪涝灾害的可能性较高,老城区人口密度集中且经济较为发达,洪涝灾害造成的直接经济损失较大。

尺度变化对城市生态环境与人类活动关系的影响研究

针对空间尺度对城市生态环境与人类活动影响的研究,以南昌市为研究区,划分了300×300、500×500、700×700共3种格网尺度。使用遥感生态指数RSEI(目标向量)量化城市生态环境质量,结合POI点、微博签到点与道路网数据(特征向量),利用随机森林回归模型分析不同尺度下两者之间的拟合效果。结果表明:①3种尺度下RSEI与POI点、微博签到点与道路网均呈现较强的负相关性;且负相关性最优的为RSEI和微博签到点数据,最差的为RSEI和道路网数据。②300×300尺度下随机森林回归模型的拟合效果最好。随着尺度的变大,拟合的效果会越来越差。③无论尺度如何变化,利用随机森林回归拟合的标准化残差ε均呈正态分布;且随着尺度的变大,ε值空间分布的随机性也逐渐增大。随机森林回归模型为度量尺度对城市生态环境与人类活动的关系研究提供了有效的途径,也为城市生态文明建设提供了科学的依据和参考。

《ArcGIS软件应用》教学方法改进

《ArcGIS软件应用》是一门年轻的课程,也是一门操作性很强的专业课程。针对当前高校学生在软件应用类课程学习中存在的问题进行调查,结果显示,这些问题主要集中在理论知识未掌握、缺乏上机练习、缺乏学习兴趣3个方面。通过对该3个因素进行分析,建议在ArcGIS软件应用教学中,引入翻转课堂教学模式,并适当改变教学环境,同时引入案例教学,以增强教学效果。

基于Landsat影像的武汉市沙湖1987-2016年面积变化监测与分析

遥感技术作为一种快速调查和监测的科学研究工具,已经被广泛应用于湖泊动态变化分析中。选取1987-2016年的20期Landsat TM/OLI遥感影像,利用改进的归一化差异水体指数,对武汉市沙湖面积进行提取,引入描述湖泊变化幅度和湖泊变化强度的指数,对湖泊的面积变化特征及面积变化驱动因素进行分析。结果表明:1)1987-2016年武汉市沙湖面积呈现明显的下降趋势,沙湖边界主要由东北方向逐渐向西南方向缩减。1987年沙湖面积为8.29 km^2,至2016年面积仅为2.29 km^2,共减少了6.00 km^2,近30年间湖泊面积萎缩了72.37%;2)1987-2016年沙湖面积变化主要经过以下4个阶段:1987-1993年,沙湖面积变化较为稳定,湖泊面积有小范围的增长或者减少,主要受气候变化的影响,如降水量的变化;1993-2005年沙湖面积急剧减少,减少的速度越来越快,是由于武汉市城市化速度加快,城市发展、人口增长对土地需求量急剧增长,沙湖周边的掀起房地产热潮,"填湖造城"迫使湖泊用地转向建筑用地;2005-2009年沙湖面积仍有减少,但减少速度较为缓慢,是由于政府加强对沙湖的管理和保护;2009-2016年沙湖面积又逐渐趋于稳定,是由于武汉市开始修建沙湖公园,人们对沙湖的治理规划愈加完善;3)1987-2016年武汉市沙湖面积变化是由气候变化与人类因素共同作用,其中人类活动占主导因素。

北京表层土壤重金属污染分布及大气沉降贡献

土壤重金属污染已成为影响城市可持续发展和生态环境安全的重大环境问题。对城市表土重金属污染状况以及来源进行系统分析具有重要意义。于2013年11月—2014年3月同步采集了北京城区及周边不同位置的大气沉降和0—10 cm表层土壤样品,采用ICP-MS测试了样品中主要重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的质量分数。利用富集因子和地累积指数法探讨了北京表层土壤重金属的污染状况,并对大气沉降贡献进行了定量表征。结果表明,北京表层土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均质量分数分别为0.5、76.8、51.3、25、35.2和133.4 mg·kg^(−1)。6种重金属质量分数都存在明显的“粒径递减”效应,即在2—63μm粒径段,表土重金属质量分数一般随粒径的减小而升高,粒径越小重金属在表土中的富集越明显。北京表层土壤中重金属Cr和Ni基本无污染,Cu、Zn和Pb轻微污染,Cd轻度污染;6种重金属都呈现不同程度的轻度富集(Cd>Cu>Zn>Pb>Cr>Ni),均受自然源和人为污染源的共同影响。海淀区、朝阳区、东城区和西城区这4个区的交界区域存在Cd、Cu和Pb连片轻度、中度污染至偏重污染。朝阳区和东城区的交界区域、海淀区东南部、西城区西部、东城区西部存在Zn连片轻度污染至中度污染。北京表土中重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Pb的大气沉降平均贡献率分别为17.4%、21.2%、14.6%、12.2%、16.0%和20.0%。北京表层土壤重金属污染主要集中在细粒径颗粒,表现出较强的空间分异性,并且受大气沉降不同程度的影响。

以创新实践能力培养为导向的遥感教学实习模式探讨

针对遥感课程教学实习中存在理论知识与创新实践的教育发展不均衡现象,以培养掌握理论知识与具有创新实践能力的人才为目标,通过相关调查与分析,分析创新实践能力培养在遥感教学实习中的重要性,在人才培养体系建设理念、课程教材、教学方法与手段、实践教学等方面探讨了遥感科学与技术专业的教学改革,着重培养掌握并运用遥感科学与技术专业及其他相关专业的专业基础理论、知识和技能,融工程实践创新能力和科研能力为一体的的复合型专业人才。

南昌市地表指数与热岛效应相关性研究

选取2013年和2017年landsat8的2期南昌市影像图,采用监督分类提取地表覆盖物信息,使用动态遥感监测法分析2期影像图4年地表覆盖物信息的变化。使用大气校正法、单窗算法、劈窗算法反演地表温度,发现单窗算法精度较高,操作简便,更适用于南昌市地表温度的反演。应用地表温度与地表指数(NDVI、MNDWI、NDBI)进行相关性分析,得出各指标对城市热岛效应的影响。研究表明LST与NDVI呈负相关;NDBBI与LST呈正相关;MNDWI会影响城市热岛效应。

城市生态系统安全评估研究进展与未来发展趋势

快速城市化带来的资源压力使城市生态系统面临严峻的考验,维系城市生态系统安全,对于保障城市健康、高质量可持续发展具有重要意义。本文综合相关领域的研究成果,评述了城市生态系统安全评估领域的研究现状。在城市生态系统安全评价模型方面,总结了12种常用的模型,分析了其各自的优缺点及常用范围。在城市生态系统安全评价指标方面,将城市生态系统分为生物、水、大气、土地、社会、经济、人口共7类生态子系统,并从每类子系统中筛选得到33个常用评价指标,分析了每个指标对城市生态系统安全的实质作用。在充分分析比较的基础上,提出了未来城市生态环境评价的研究热点和趋势。

中国土地利用与生态服务价值空间动态研究——以地级及以上城市为例

为了研究土地利用对生态服务价值(ESV)的影响,基于中国地级及以上城市1990—2018年土地利用和社会经济数据,采用土地利用动态度、ESV评估模型、敏感性指数和空间自相关等方法,对研究区土地利用和ESV的时空分异特征进行了研究,分析了ESV与综合土地利用动态度、社会经济指标的空间相关性。结果表明:整体而言,除草地面积减少外,其他用地类型均有增加,各用地类型的动态度存在明显差异,综合土地利用动态度随年份有所增加;研究期内,ESV总体上呈减少趋势,不同土地类型生态服务价值敏感性指数均<1;研究期内生态服务价值变动与综合土地利用动态度呈负相关,各年份生态服务价值与社会经济指标综合值的双变量LISA图空间特征较为一致,低—高型主要分布于经济发展较快的中、东部地区,高—低型则主要分布于草地面积广泛、经济发展较为落后的西部地区。不同用地类型和社会经济因素对不同区域ESV影响具有一定差异,可为实现中国促进区域环境保护和经济可持续发展提供更加科学的决策服务。