应用空间格网化法估算森林碳储量

为了探究空间格网化方法在森林碳储量估算中的应用,以塞罕坝机械林场的二类调查数据为基础,利用空间格网化方法提取林班中与碳储量估算相关的林龄、株数、郁闭度、蓄积量参数,通过BO-RF算法完成建模与估算,应用反距离加权插值方法完成空间插值统计,最终实现塞罕坝林场森林碳储量的整体性估算。结果表明:在不同格网尺度中,以3×3、5×5格网尺度的主要优势树种碳储量估算模型的精度表现较佳,华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii(Mayr) Pilger)、白桦(Betula platyphylla Sukaczev)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongholica Litv.)、蒙古栎(Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.)和云杉(Picea asperata Mast.)的决定系数(R2)均高于0.864,偏差、相对偏差、均方根误差、相对均方根误差也都表现较优;5×5格网尺度的主要优势树种的BO-RF的碳储量估算模型分别对主要优势树种的林龄、株数、郁闭度与格网中心碳储量参数的拟合效果明显,决定系数(R2)分别为0.910、0.887、0.956、0.864、0.913;与利用二类调查数据直接估算林班碳储量相比,空间格网化估算碳储量的精度达到99%。

基于夜间灯光数据和空间回归模型的人口格网化方法研究

为了提高地区常住人口回归结果的精度,表现地区及城市内部乡镇、街道以及更小尺度上人口分布特征,以里下河地区为研究区域,以NPP-VIIRS模拟的2020年DMSP-OLS夜间灯光数据为基础,结合土地利用/覆被数据、乡镇和街道常住人口统计数据,采用空间回归模型对各市县常住人口进行建模,并进行精度校验和结果修正,最终得到一种精度较高的人口格网化方法。结果表明:1)里下河地区夜间灯光强度累计值与人口统计数据间相关性为0.8747(P<0.01),相关系数高;选择相关系数最高的二次项式函数作为最优模型,空间回归模型模拟效果较好;2)基于精度检验后各空间单元残差值大小不同,采用分段函数对人口格网化结果进行校正,所绘人口分布图能更加详细、准确地刻画人口的真实分布情况;3)在人口数量和密度都较小的乡镇和农村,将NPP-VIIRS数据模拟为DMSP-OLS夜间灯光数据比直接采用NPP-VIIRS数据做人口空间回归误差更小。

网格GIS的四重地理空间网格模型

在对网格与网格GIS深入分析的基础上 ,提出了网格GIS体系结构的四重地理空间网格模型 ,论述了其结构与特点 ,简述了网格GIS的技术体系 。

基于GIS的网格法煤炭资源储量估算方法

为了减少矿井煤炭储量计算中人为因素造成的误差,提高其计算结果的精度及可靠性,提出了基于GIS的网格法煤炭资源/储量估算方法。利用SURFER软件的网格化数据功能,采用克里格法获得煤厚网格数据。借助于GIS软件的DTM模块,将煤层底板等高线数据转化为离散型高程数据,通过SURFER软件微积分模块中地形建模的功能得到倾角网格数据。利用MAPGIS软件将计算参数赋属性自动赋于各个网格单元,通过空间叠加计算,获得计算的范围资源/储量。结果表明:在实例储量计算中,网格法与地质块段法和矿井地质报告数据相比储量分别增加了12.6%、33%,与生产实际情况更为接近。

空间地理信息分发的网格模型与服务研究

提出了实现空间地理信息(SGI)远程分发的网格分发系统(GIGD)。以图的方式定义了网格资源节点,建立了SGI资源和网格资源的关系,给出了GIGD的形式化表示,构建了面向服务的6级分层网格模型,基于开放OGSA服务与接口定义模式设计了系列网格服务,实现了支持请求/应答服务模式、SGI无中心式网格分发的GIGD。资源查找过程中GridService和直接拷贝的性能比较表明:GridService的传输效率与直接拷贝模式相当,达到最大传输速率更快,对数据量的依赖性不强。

地理格网模型研究进展

地理格网系统起源于早期的制图研究,并发展成为表达复杂地理现象、综合分析自然与人文数据、模拟地理系统功能与行为的基本方法。地理格网系统的组成包括格元、格边和格点,格元代表了区域面状特征,格点确定了格元的基本位置和点状特征,格边用于度量格元间的通量关系。在现代地球测量技术驱动下,地理格网系统的功能从传统的地图定位框架与地理现象表达,进一步拓展出多源地理空间数据融合、地理综合分析等新功能。研究椭球空间下的地理格网系统构建模型、误差分布、地学计算等是地理格网系统研究的前沿和基础性科学问题。

GIS空间建模技术在水库移民安置选址中的应用研究

研究应用GIS技术设计并实现水库移民安置选址分析功能的模型,阐述模型的设计思想、分析模型的数据流程和得到的结果表现形式的原理和方法。模型采用COM技术,应用GIS空间分析处理手段,结合已知的数字高程模型数据、矢量数据,根据国家标准的建设用地分级准则,设计水库淹没后处理库区移民安置问题的选址分析算法,并对所选地址的坡度、高程、水源和交通的距离等综合条件进行分析,计算获得移民新址数据并对与其相联系的属性数据汇总,实现选址分析功能,进而实现针对具体应用领域的空间分析模型。

基于栅格的GIS三维空间数据模型

空间数据模型是描述GIS空间数据组织和进行空间数据库设计的理论基础，它反映了现实世界中空间实体之间的相互关系，是空间数据处理和空间数据挖掘的核心问题。文章论述了空间数据模型的表示形式，重点讨论了基于栅格的三维空间数据模型，指出了栅格矢量空间数据模型集成化的必要性以及集成化表示方法，给出了将矢量数据转换为栅格数据的欧氏距离变换与算法，为基于栅格空间数据的空间数据处理和空间数据挖掘奠定了基础。

一种基于TIN-CPG混合空间数据模型的精细三维地质模型构建方法

精细三维地质模型的构建是实现地质体真三维可视化分析的难题之一。提出一种基于不规则三角网(TIN)和角点网格(CPG)的混合空间数据模型来构建三维精细地质模型的方法。首先建立基于TIN的构造-地层格架三维地质模型,然后进行TIN面元模型到CPG体元模型的转换,将基于TIN的构造-地层格架模型转换为基于CPG的精细网格体元地质模型,从而实现"表达上"精细三维地质模型的构建。在转换过程中首先要进行地层序列的定义,然后对空间格网进行划分,在此基础上计算格网中各个单元格的空间坐标和各个网格的有效性,并将计算结果存储为GRDECL格式文件,最后通过QuantyView3D系统读取该文件实现精细地质属性模型的展示。利用该方法对沿海某城市一个重点区域进行精细水文地质模型的构建,验证了其方法的可行性。

利用球体剖分瓦块构建真三维数字地球平台

全球离散网格是面向空间大数据的模型框架,常用于构建数字地球平台。基于球体的剖分瓦块不仅可以构建真三维的数字地球模型,而且可以实现天地一体化的空间数据集成、融合、表达和应用。本文详细论述了球体大圆弧QTM八叉树网格的剖分原理、网格几何特征分析和编解码方法等理论体系,并利用剖分瓦块实现了球体的任意分割以及地下、地表和空中实体的可视化建模。研究表明,球体QTM网格具有剖分规则简单、体系规整、几何特征明晰,适用性强等特点,尤其是可以推广到椭球。因而,该方案可用于天地一体化的空间数据的组织、管理与应用。

空间数据扫描技术在大型常压储罐变形检测中的应用

储罐在服役过程中受基础沉降、工艺操作不当、外部载荷变化等因素影响,罐体易发生变形或倾斜。常规检测手段(铅锤检测、全站仪扫描、水准仪测量等)的检测精度易受到现场环境和人员水平的限制,后期数据处理工作量大。为解决上述问题,采用三维激光扫描仪对储罐整体或局部进行空间数据扫描,获取点云数据,通过拼接、降噪、滤波、网格化处理,获取储罐的数字模型,可实现对储罐变形、圆度、垂直度、沉降的分析与评价。与常规手段相比,空间数据扫描技术工作效率高、检测范围广、测量精度高、数据保存与处理更为便捷。

基于DTM的城市网格化管理部件数据的质量评价

城市网格化管理是一种数字化城市管理模式,是我国数字城市技术应用领域的重大突破,在国际上处于领先地位,对其部件数据质量评价与控制具有重要的现实意义。针对城市网格化管理部件数据的地域性分布特点,运用空间插值算法,提出一种基于数字地面模型(DTM)的城市网格化管理部件数据质量评价方案(以上海市为例)。实验结果表明,该方案更能准确的度量整体数据的质量。

分布式协同计算的GIS技术研究

讨论GIS的基本技术体系,针对GIS应用需要提出以分布式协同计算为基本特征的新一代GIS技术。回顾GIS技术的发展历程及各代GIS技术的基本特征,分析GIS应用需求的发展趋势,提出新一代GIS应具备的基本特征;从空间数据模型、空间查询语言和空间数据分布式计算等方面讨论新一代GIS技术的理论体系,并提出现阶段可行的实现机制;介绍新一代协同计算的分布式GIS软件原型。

基于统一基础网格的空间数据权限管理模型研究

从空间数据应用权限管理的角度,对空间数据权限进行了必要的需求分析,提出空间数据应用权限需进一步细化,并指出基于基础城市统一进出网格实现权限管理的可行性和管理模型。

基于属性的空间数据访问控制研究

目前空间数据网格中的访问权限控制基本是采用的设置用户角色和空间数据分级映射的机制,不能满足开放网格环境中的访问主体属性多样化和访问数据细粒度控制的要求。针对该问题,研究并提出了一种基于属性的空间数据安全访问机制。提出了基于ABAC(attribute based access control)的目标用户、空间数据、网格环境的属性描述模型;在XACML(extensible access control markup language)的基础上,设计了完整的基于属性的空间数据访问策略、框架和流程。通过该项目的应用,表明了该机制能够有效满足空间数据网格访问控制要求。

一种基于动态格网模型的新型空间目标捕捉算法的设计与实现

空间数据捕捉是地图制图、空间数据编辑中的一个重要的功能。快捷、高效的空间数据捕捉算法可极大地提升空间数据编辑的效率,减少时间成本。目前常用的空间查询捕捉算法往往算法复杂,I/O操作频繁,增加了计算资源的消耗,降低了运行效率。针对这些缺点,本文提出了一种新型的空间目标动态捕捉算法。该算法建立一种自适应性和动态性的格网索引机制,该机制基于区域变化提取新格网,用新格网对原有数据和新数据进行提取,并把提取结果反映到新的四叉树格网索引中,实现索引数据动态更新。通过实验对比,我们发现该算法在缩短捕捉时间、提高矢量点线面捕捉精度方面非常有效,且捕捉稳定性较高,极大地提高了外业采集人员和数据处理人员的工作效率。

栅格空间数据基础上的景观生态连接性研究

由于大量土地被人工利用,城市中景观斑块具有破碎化严重、连接性低等特征,在城市生态网络中不同斑块间的环境协调功能会因为生态斑块的破碎化而受到一定程度影响。因此,评价研究选定区域内生境斑块生态连接度对整个生态网络系统完整性构建具有重要作用和意义。以上海市为例,采用2006—2020年上海市域用地布局规划数据,对现有景观环境按Mapinfo空间中经纬度坐标系栅格化识别分析,从而总结出一种评估区域内景观生态连接性程度的方法。

基于GIS的月平均气温空间化方法的比较研究

使用1961-2000年全国743个气象台站常规气象观测资料,利用IDW、Kriging以及Spline这3种常用空间插值方法,以及复杂地形下月平均气温分布式模型,生成全国的月平均气温空间分布图,并同时与中国气象数据网提供的中国地面气温月值0.5°×0.5°格点数据集进行比较,结果表明:3种插值方法(IDW、Kriging、Spline)、格点数据集与气温分布式模型的绝对误差分别为1.59℃、1.54℃、1.99℃、1.40℃、0.56℃,气温分布式模型的精度最高,而且其空间分辨率最高,模拟的稳定程度较好,能够很好地体现气温随地形的变化特征。因此,气温分布式模型对于平均气温的模拟性能最好。

新型三维地质建模方法及其在成都—昌都区域建模的应用

在地质研究不断深入和地理空间信息科学蓬勃发展的背景下,三维可视化地质建模技术已成为信息科学与地球科学交叉领域的研究热点。笔者对传统的三维地质建模方法进行研究、改进,形成一种新型的三维地质建模新方法。新型三维地质建模方法主要应用于地质领域,在多源异构地质数据融合、大规模高精度建模、地质网格细分、属性建模技术和遥感图像融合等方面取得了新的进展。笔者以成都—昌都区域为例,以地质钻孔数据、成都图幅、昌都图幅、遥感数据为数据源,利用新一代三维地质建模技术,进行了三维地质建模和可视化显示。成都—昌都区域的三维可视化验证了新型三维地质建模方法的可行性和有效性。同时也为全国重要地质钻孔数据服务平台对社会公开发布覆盖全国31个省(区、市),累计进尺达2.75亿m的110万个重要钻孔数据三维地质建模提供了重要方法。

空间划分双因子耦合PDE模型与算法

为了计算格网划分的数目和间距,根据地形因子和数据密度提出了空间划分双因子耦合PDE模型算法.利用地形曲面偏微分方程与地形因子、样本数据密度的偏导函数关系,通过曲面方程作等价替代方程进行系统消参来减小系统误差,利用Laves划分标识[63]和循环递归算法建立坡度和数据密度耦合模型.模型能够解算出每个区域单元格间距和数目,解决了非凸集合产生非法边界及多边形的问题.通过可视化验证和对比分析表明,算法运行时间随样本数据成倍增长时呈线性增加,程序运行时间约为其他算法的1/6~1/4.