基于加权Voronoi图扩展断裂点的农村居民点布局优化

为探寻农村居民点布局优化的最佳方法,以三江平原腹地大榆树镇为研究区,构建农村居民点结节性指数评价体系,基于最邻近指数及变异系数确定居民点斑块的等级类型,通过加权Voronoi图扩展断裂点模型、空间点格局及两步移动算法,确定研究区农村居民点布局调整的最优方案。结果表明:(1)结节性指数大的居民点斑块主要分布于镇中心及交通干线附近,区位优势显著,且基础设施齐全,农机化水平高;结节性指数小的居民点位置较为偏远,且布局散乱。(2)中心村、基层村、迁移村和零星村的居民点数量分别为13,20,22,13,基于此提出了重点拓展、控制发展、迁移合并和重点整治4种布局优化策略。(3)通过加权Voronoi图扩展断裂点模型及两步移动算法确定了部分农村居民点的迁并方向,制定了大榆树镇农村居民点空间布局调整的最优方案。为三江平原地区农村居民点布局调整及农业生产提供理论依据。

基于加权Voronoi图的连续型物流节点布局优化

为了解决物流节点动态服务范围划分及其连续型物流节点协调布局问题,建立基于引力模型的物流节点服务范围划分模型,引入加权Voronoi图及其实现的离散生成法,实现复杂区域物流系统动态服务范围的精确划分,在此基础上,构建区域物流节点协调布局优化模型,结合最大空心圆策略和模拟退火算法提出模型的高效求解算法.

A novel model to evaluate spatial structure in thinned conifer-broadleaved mixed natural forests

In order to ensure the effective analysis and reconstruction of forests,it is key to ensure the quantitative description of their spatial structure.In this paper,a distance model for the optimal stand spatial structure based on weighted Voronoi diagrams is proposed.In particular,we provide a novel methodological model for the comprehensive evaluation of the spatial structure of forest stands in natural mixed conifer-broadleaved forests and the formulation of management decision plans.The applicability of the rank evaluation and the optimal solution distance model are compared and assessed for different standard sample plots of natural mixed conifer-broadleaved forests.The effect of crown width on the spatial structure unit of the trees is observed to be higher than that of the diameter at breast height.Moreover,the influence of crown length is greater than that of tree height.There are nine possible spatial structure units determined by the weighted Voronoi diagram for the number of neighboring trees in the central tree,with an average intersection of neighboring crowns reaching 80%.The rank rating of natural forest sample plots is correlated with the optimal solution distance model,and their results are generally consistent for natural forests.However,the rank rating is not able to provide a quantitative assessment.The optimal solution distance model is observed to be more comprehensive than traditional methods for the evaluation of the spatial structure of forest stands.It can effectively reflect the trends in realistic stand spatial structure factors close to or far from the ideal structure point,and accurately assesses the forest spatial structure.The proposed optimal solution distance model improves the integrated evaluation of the spatial structure of forest stands and provides solid theoretical and technical support for sustainable forest management.

改进潜能模型与加权Voronoi图在空间可达性与服务区分析中的应用

中小学基础教育设施空间可达性与服务区分析是城市公共设施的资源配置与布局优化研究的重要内容。首先对研究区概况、所用数据及研究方法进行了详细的阐述,然后以南昌市辖区中小学教育设施为例,采用改进潜能模型与加权Voronoi图探究其空间可达性特征与服务区划分,旨在对南昌市中小学教育服务设施的空间布局进行综合评价并给出相应优化建议。研究结果表明:南昌市中小学的空间可达性呈现较显著的空间差异,同时绝大部分中小学服务区都跨越其行政区域边界。

基于点轴理论的农村居民点布局优化

为合理确定农村居民点整治范围和布局优化方向,揭示农村居民点布局的点-轴空间作用机制。该文系统分析了村镇增长极点(城镇、中心村和基层村)与发展轴(道路)对农村居民点规划布局的空间作用机制,引入空间引力修正模型,测算村镇之间的相互作用值,采用加权Voronoi图划分各增长极点空间作用范围,结合道路与地形对农村居民点的综合作用,构建面向点-轴空间作用的农村居民点布局优化体系。研究以大冶市大箕铺镇为例进行实证研究,通过点-轴空间综合作用分析与测算,将大箕铺镇农村居民点用地空间划分为城镇化型、内部改造型、迁村并点型(包括中心村建设、村中心建设)3种模式;通过不同优化模式的空间引导与整合,实现村镇层次农村居民点科学规划与合理布局。

黑龙江省粮食主产区农村居民点布局调整研究

研究目的:探寻调整粮食主产区农村居民点用地布局的方法。研究方法:耕地压力系数法,多因素综合法,加权Voronoi图扩展断裂点模型。研究结果:(1)城镇扩占、交通干线是导致局部耕作压力系数较大、农村劳动力相对集中的主要因素,居民点规模较小、分布散乱,基础设施不完善导致耕作压力系数较小,耕地经济效益未充分发挥;(2)中心村、核心村、自然村、零星村的农村居民点生产力水平在规模和数量上呈明显等级结构;(3)不同耕作压力系数及生产力水平,农村居民点应采取重点发展、限制发展、迁移合并和政策保留4种布局策略;(4)耕作压力系数高且农业生产力水平较差的农村居民点迁移到附近耕作压力系数低区域周边农业生产力水平较好的农村居民点中。研究结论:结合耕地压力系数及农业生产力水平对农村居民点布局提出调整策略,构建加权Voronoi图研究农村居民点的迁移方向,为粮食主产区农村居民点布局调整提供了一种有效的定量研究方法。

农村中压配电网供电模型研究

目前,国内对农村网架结构的研究主要集中在接线模式,不能体现农村不同区域属性条件下变电站的供电结构问题。借鉴国内外城市配电网典型供电模型的设计经验,提出了农村中压配电网典型供电模型的构建方法。在对农网供电模型进行定义并分析其构建影响因素的基础上,采用分区加权Voronoi图对农网供电区域进行划分,实现农网的分区供电;采用最小生成树(MST)生成农村中压配电网的供电架构和结合接线模式,构建适合农村地区的、系列化、差异化供电模型。通过对农网供电模型扩展的进一步研究,为农村电网建设与配电网改造提供支撑。

基于“扩展源”的丘陵山地区农村居民点布局优化

农村居民点的空间布局优化可有效改变农村土地低效无序利用的现状,缓解日益突出的人地矛盾,满足国土空间精细化、集约化治理需求.通过构建农村居民点"扩展源"评价体系,对丘陵山区农村居民点进行筛选和评判.基于"扩展源"的等级差异化,采用改进MCR模型和加权Voronoi图等方法分析农村居民点空间布局适宜性,进而确定各类农村居民点的优化调控途径.结果表明:(1)研究区农村居民点"扩展源"在数量结构上以S2级为主,在空间布局上受地形和水源影响较大,其景观特征受自然地理条件制约显著;(2)改进MCR模型评价结果表明,研究区北部阻力整体小于南部,总体来看,高适宜类农村居民点主要分布在浅丘带坝区,低适宜类则多数集中在海拔较高的西南部丘陵地区;(3)根据适宜性分区结果与加权Voronoi图的空间组合关系,总结出重点发展型、一般发展型、改造提升型和迁建拆并型4类农村居民点优化模式.因此,丘陵山地区农村居民点的建设和整理工作,应遵循因地制宜、因类施策的布局优化原则,统筹资源配置,加强科学管控,积极推进宜居乡村建设.

淮海经济区城市综合实力评价及其空间解析

以淮海经济区内20个地级市区为研究单元,从城市规模、经济增长、社会发展、开放创新和设施保障5个方面,选取20个指标,构建城市综合实力评价指标体系,采用熵值法对淮海经济区各城市的综合实力进行测度.在此基础上,运用引力模型、扩展断裂点模型及隶属度公式对各城市空间影响力进行定量分析.结果显示:淮海经济区城市的综合实力整体表现为苏北强于皖北、鲁南强于豫东的特征,空间上呈东高西低分布趋势;城市影响范围的大小取决于城市自身综合实力,且与其相邻城市的综合实力大小有紧密联系;城市影响方向上具有较强的交通指向性和邻近地域指向性特征.

关中平原城市群城市联系与影响范围分析

利用NPP-VIIRS夜间灯光数据,通过OD成本分析计算最短通行时间,对关中平原城市群2017年78个县级行政单元的规模、联系与影响范围进行分析。结果表明:关中平原城市群城市规模呈“金字塔型”结构,中小型城市发育,大城市数量少,具有空间集聚性;城市规模密度具有梯度特征,呈现出以西安为中心的单核心多层级空间分布形态;城市联系极化现象明显,具有普遍弱联系、个别强联系的特点;西安、咸阳、长安区形成强联系三角形城市带,但与大部分城市联系较弱,空间位置集中导致辐射范围重叠,限制了三者对城市群的辐射作用;城市联系强度表现出空间性、行政级别特征与交通依赖性;城市群影响范围呈现出“一超、两极、多强”的引力中心格局,据此,可将城市群划分为东、中、西南、西北四大城市影响区。

合肥市城市空间影响范围界定

城市断裂点理论被广泛用来界定城市的空间影响范围和城市经济区以及城市腹地范围的划分.通过构建合肥市与周边省会城市的城市综合规模指标体系和城市交通距离指标,采用城市断裂点理论和基于断裂点理论的加权Voronoi图理论模型,分析了2003-2011年合肥市与周边省会城市的城市总体规模及断裂点位置,对合肥市城市空间影响范围界定.结果表明：一是2003-2011年合肥市及周边省会城市的城市综合规模都是处于一个不断增加的状态,其中合肥市综合规模由2003年的212.17增加到201 1年的l 308.94,增长了六倍之多.各个城市的综合实力也在不断的增强.二是总体上看,断裂点位置在合肥市与周边省会城市之间并且逐渐向周边省会城市靠近,而且断裂点在合肥与南京、杭州、郑州及济南方向明显向周围省会城市移动.说明合肥市空间影响范围在持续扩大,这一点在加权Voronoi图可以明显看出.三是合肥市的空间影响范围主要界定在安徽省内区域,其空间影响范围边界线与行政区划界线差异明显.说明合肥市的城市空间影响范围并不仅局限于行政区范围之中.四是合肥市空间影响范围呈现出“南快北缓”“南窄北宽”的局面,说明与周边省会城市之间的城市综合规模比较,合肥市在东西方向上城市空间影响范围较弱,在南北方向上较强.

基于WVD的海上区域控制模型研究

提出了基于加权Voronoi图(Weighted Voronoi Diagram,WVD)的海上区域控制方法。该方法将军事基地、海上编队作为控制节点,通过对节点能力描述和综合指数计算,采用WVD进行不同属方的势力范围划分,进而从不同角度对作战能力进行分析和优化。仿真结果表明,采用加权WVD技术可以清晰地表现海上编队不同部署和军事基地建设情况对广阔大洋区域控制的动态变化过程,对海上编队的优化部署和海战场环境建设具有很强的指导意义。

梯度Voronoi图及其构建算法

以生长速度为视角,普通Voronoi图及权重Voronoi图是理想欧氏平面上的生长元匀速生长结果。然而,以Voronoi图为基础的实际分析与建模情况不尽如此,通常表现为非理想平面的非匀速生长过程。本文以权重距离函数描述各向异性的非理想平面,以其时间消耗导数一致性形式化生长速度,定义一种新的Voronoi图——梯度Voronoi图。通过以高程变化诱发的梯度生长为例,借助栅格空间中形态学膨胀操作,给出梯度Voronoi图的典型构建算法。算例与分析表明,在等距离边界、势力范围与邻近关系表达方面,梯度Voronoi图更具优势。

一种基于带权A~*搜索算法的正射影像镶嵌线网络优化方法

提出了一种基于带权A^*搜索算法的镶嵌线网络优化方法。首先,利用标准Voronoi图生成初始镶嵌线网络;然后,利用测区的数字表面模型(digital surface model, DSM)数据生成对应的高程梯度图(也称为边缘图);再对初始镶嵌线网络的节点进行自动调整,将位于建筑物上的节点移动至附近的地面;最后,利用一种带权A^*搜索算法,结合高程梯度图,对初始镶嵌线网络中的每一条镶嵌线进行智能优化,避开建筑物或者高差变化大的区域,获得最优的镶嵌线网络。利用3组真实的无人机数据对该方法进行实验,初步结果表明,该方法适用于排列不规则的测区,可有效优化镶嵌线网络,镶嵌线可自动避开大部分城区建筑物以及山区的山脊等,对城区以及山区影像都可得到高质量的正射影像。实验结果表明,对于第1组数据,此方法得到的结果在镶嵌线的选取上要优于商业软件OrthoVista。