基于手机信令数据的城市居民动态OD矩阵提取方法

现有的城市居民出行调查周期较长,交通小区划分粒度粗糙,导致调查不能及时准确地获取居民出行信息。针对该问题,提出了一种基于手机信令数据的城市居民动态OD矩阵提取方法。首先,针对信令数据中的两种复杂噪声:乒乓切换和漂移数据,提出了基于窗口阈值的检测与等效位置替换方法,以及复杂漂移点的检测和标记处理方法;然后,提出一种改进的ST-DBSCAN聚类方法,引入一种等时化方法将时间信息与空间信息相结合,识别出行过程中的驻留点;最后,基于地理信息系统构建含有道路关键节点的路网,将居民出行OD与路网节点相匹配,有效推导出城市居民动态OD矩阵。实验结果表明:与ST-DBSCAN算法相比,所提改进的ST-DBSCAN算法在聚类效果和识别速度上分别提升了6.10%和5.26%;与统计方法和二阶统计量方法相比,基于改进的ST-DBSCAN算法的动态OD矩阵提取方法在均方误差(MSE)上分别降低了16.98%和21.55%。以北京市为例,运用提出的动态OD矩阵提取方法,能够及时有效地分析城市居民日常与高峰时段的出行特征。

一种融合多源动态时空特征的战术互联网流量预测模型

战术互联网流量具有极强的动态时空特征,且与天气、高程等外部特征紧密相关,现有的网络流量预测模型不能很好地提取其复杂特征,提出了一种融合多源动态时空特征的战术互联网流量预测模型。首先,将外部特征与流量特征融合为多源特征;然后,提取当前时刻网络流量的空间特征,并对随时间变化的卷积权重迭代更新得到不同时间片下的空间特征信息;最后,通过时间卷积聚合当前和历史时刻的空间信息以预测下一时刻的多源动态时空流量。相比单一的基础模型,该方法在平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R 2)三种评估指标中效果均更好。

基于水土资源承载评价的灌区水土资源时空优化配置研究

以贵州省某典型灌区为例,利用系统动力学、压力-状态-响应模型等,建立水土资源承载能力的评价方法。验证分析显示,灌区1996、2004、2012和2020年的水土资源承载状态分别为轻度、逼近、逼近和平稳。结果表明,研究提出的评价体系对灌区水土资源承载能力分析具有合理性和可行性,灌区的水土资源承载状态在空间中为积极性变化,但变化速度减缓,严峻以及轻度承载面积在空间分布中逐渐向盐碱化等趋势过渡。

基于混合图卷积的多通道时空交通流预测模型

针对交通流预测模型没有考虑道路上下文相关性和空间依赖关系动态性的问题,提出一种基于混合图卷积的多通道时空交通流预测模型(MHGCN)。该模型采用三明治结构(即中间多通道空间模块,两边时间模块)提取时空特征,多通道空间模块又分为静态图卷积模块和动态图卷积模块。静态图卷积模块同时从拓扑空间结构、语义空间结构及其组合中提取特定和公共的特征;动态图卷积模块对不同的特征分配不同的权重,从未知的图结构中提取动态的空间特征。时间模块中采用多头注意力机制提取全局时间特征,采用时间门控机制提取局部时间特征。该模型从不同的空间结构中提取空间信息,从不同时间间隔提取时间信息,建立全局、全面的时空关系。实验结果表明,MHGCN模型在4个公开数据集上的性能优于现有的交通流预测模型。

基于土地利用的驻马店市碳源/汇时空分布及预测

土地覆盖变化是引起陆地生态系统碳源/汇变化的重要原因,研究土地利用转型与碳源/汇关系对优化区域土地利用规划,实现可持续发展与“双碳”目标具有重要意义。运用空间分析技术对碳源/汇的时空变化进行分析,通过预设3种未来发展情景对驻马店市未来碳源/汇变化进行预测。结果表明:(1)驻马店市净碳排放量由2005年的268.13×10^(4) t增加到2020年的578.04×10^(4) t,增加309.91×10^(4) t,呈现逐年增加趋势。(2)驻马店市土地利用转型表现为碳储量减少的过程主要为耕地转为建设用地和林地转为耕地,碳储量增加主要为耕地转为林地、建设用地转为水域。(3)通过灰色模型以及PLUS模型预测驻马店市未来土地利用及碳源/汇的时空变化,预测结果为驻马店市未来净碳排放量持续上升,但在耕地保护情景下上升趋势明显减缓。在保护耕地基础上,驻马店市在未来土地规划中,要控制建设用地向生态用地的扩张,加快农业技术改革,实现低碳循环发展。

鱼菜共生水体溶解氧时空变化规律及其影响因素研究

为明确鱼菜共生系统中水体溶解氧分布特征,采用室内搭建的鱼菜共生系统,利用多点采样装置以及物联网传感系统对系统中水质参数、气象数据和生物量信息进行提取,通过相关性分析对该鱼菜共生系统中溶解氧时空变化规律以及光照强度与喂食量对其时空变化的影响进行了研究。结果表明,溶解氧在鱼池中随垂直深度增加而减小,相关系数范围为-0.9^-0.7时,鱼池溶解氧空间变化量与喂食量呈显著线性关系,相关系数为0.929 4,方差分析中F值为126.94。溶解氧在水培槽中随水平距离增加而减小,相关性范围为-0.9^-0.8时,水培槽溶解氧空间变化量与光照强度呈显著线性关系,相关系数为0.815 8,方差分析中F值为39.795 4。溶解氧日变化受到各环节空间变化影响,白天波动下降,夜间平缓上升。研究结果为鱼菜共生系统溶解氧研究提供了一定理论依据。

道路/轨道动态精密测量进展

传统精密工程测量采用人工静态离散观测和几何模型解算方法,无法满足道路/轨道等大型基础设施建设及其复杂运营维护管理所要求的大范围、连续、动态、高精度与精细测量。以多传感器集成技术为核心的动态观测和多源时空数据的协同解算是精密工程测量重要发展方向,并取得了重要的进展。本文首先介绍了道路/轨道动态精密测量所涉及的高精度时空基准统一与转换、多传感器同步控制、多源观测数据的融合配准、测量数据的质量增强以及基于精细三维模型的目标特征提取与识别等技术,然后阐述了动态精密测量技术在道路与轨道运营检测与测量领域的应用进展。

采用多伯努利滤波器的过采样点目标检测前跟踪

为了提高过采样体制下点目标的探测能力,提出了基于多伯努利滤波器的过采样点目标检测前跟踪方法。分析了时空过采样体制的成像过程,给出了时空过采样体制下的点目标成像模型,并将过采样观测过程等效建模为多个单采样线阵同时观测的过程。利用提出的模型,将单采样条件下的图像处理方法自然地扩展到过采样条件下。然后,根据等效观测模型,给出了针对过采样点目标的多伯努利预测和更新过程,并用序贯蒙特卡罗的方式实现了该检测前跟踪方法。最后,通过仿真实验验证了本文算法的有效性。实验结果表明:本文提出的方法能够在图像信噪比≥3的条件下,有效检测和跟踪过采样体制下的多个点目标,目标估计误差≤0.25pixel;与单采样检测前跟踪相比,过采样检测前跟踪能够探测目标能量更弱的小目标。因此,本文方法能够满足高精度天基点目标检测跟踪的需求。

草原区煤电基地开发生态环境时空响应及综合评价

草原区煤电基地的大规模开发必然引发剧烈的生态环境问题。针对胜利煤电基地生态系统的特点,应用系统分析方法,以土地、水体和大气为空间载体,辨识生态扰动因子,构建生态环境综合评价指标体系,以多源动态监测技术为获取基础信息的主要手段,利用遥感反演、数据融合、空间插值、统计分析等数据处理方法,从煤电基地尺度、功能区单元和最适宜格网单元等多时空尺度,综合评价和分析研究区域2000年,2005年,2010年和2015年的生态环境状况,探寻区域生态的时空变化规律。研究表明,2000—2015年,研究区域生态环境整体处于良好状态;2005—2010年,煤电基地开发规模迅速扩大,恶化趋势明显,生态环境状况显著变差、明显变差和略微变差的区域面积分别达到512.76,664.52,284.26 km 2,占研究区域的72.23%,主要集中在露天矿区及电厂区、锡林浩特市城区、城镇居民点和省道S307两侧区域,并以露天矿区及电厂区、市区和居民点为中心形成阶梯状缓冲区,印证了露天矿开采及电厂开发、城市建设对生态环境产生负面扰动的累积效应;2010—2015年,露天矿区排土场复垦、电厂控排、城市湿地公园建设及省道S307沿线绿化有效改善了局部生态环境状况,体现了生态修复与监管对生态环境恢复的重要性。根据生态环境评价结果及其时空发展规律,提出了搭建基于大数据的草原区煤电基地生态环境“监测-评价-管理”三位一体多源动态监测平台和建立生态环境修复“5W+2H+E”循环管理模式的管控对策,为煤电基地环境保护和生态修复监管提供了可靠依据。

基于空间算子代数的星载天线机构动力学计算

针对星载天线双轴定位机构的空间漂浮基无根树多体系统动力学实时仿真及控制系统设计的需要,应用空间算子代数(SOA)理论进行多体系统动力学建模和仿真;提出了SOA描述的动力学递推及求解算法,并面向对象思想定义多体系统数据结构,进行了动力学计算流程设计。所提方法形式直观、便于推导、物理意义明确及达到了O(n)计算效率。通过与Simpack仿真结果进行比较,结果表明SOA的多体系统动力学算法求解速度更快、仿真结果精度更高。

灾害条件下多层次应急疏散模型的构建方法研究

人们每天都要面对各种造成严重财产和人身安全损失的重大灾害,如何建立灾害条件下中国人口高密度大范围的应急疏散模型,具有重大的意义。该文基于我国灾害条件下高密度人口的集体疏散模式,按照灾害区域的具体情况和人口分布,以道路实时速度和路面损毁程度所决定的道路阻抗性作为评判道路疏散能力的依据,构建从危险区域的多集结点到安全区域的多安置点的多层次应急疏散模型,确定集体疏散人员的疏散路径、人数和车辆,实现在最短的时间内的受灾群众整体最优疏散,并以山东省德州发生地震作为实验区,采用Google Map API和C#搭建多层次应急疏散平台,验证了多层次应急疏散模型的可行性。

多元模型自适应与时间谱元法结合的动态优化

针对传统的结构动态响应优化方法的不足,提出一种元模型混合自适应优化与时间谱元法相结合的方法,以及用于处理依赖于时间约束的关键点集方法.从Bubnov-Galerkin方法出发,深入探讨在时间域内离散动态响应,将整体结构动力学方程转化成代数方程组,精确、高效地解出动态响应;依据优化问题的特点,采用自适应策略选择对应的元模型进行优化;在优化过程中利用均匀网格获取有潜力点的数量,并将局部优化与多元模型混合自适应方法融合,使得优化结果更可靠.为了处理与时间相关的约束,提出将关键点及其相邻Gauss-Lobatto-Legendre点组成集合关键点集的方法.对5自由度汽车悬挂系统进行动态优化的结果表明,文中的2种方法都是有效的;但是不论从精确性还是效率方面,元模型混合自适应与时间谱元法相结合的方法更优于关键点集方法.

基于贪心算法的无线mesh时空域多信道分配研究

无线mesh网络多接口多信道分配算法中,信道分配与接口数目之间存在相互制约、相互依赖、"涟漪效应",导致链路无效以及承载网络拓扑的主要业务节点存在时序关系,本文在基于多信道空间和时间联合信道分配算法的基础之上,考虑前一个子时序已分配信道对下一个子时序信道分配的影响,提出了基于贪心算法的无线mesh时空域多信道分配算法。根据贪心算法原理,尽量不改变已分配信道,减少信道切换时间,将剩余的未分配信道分配给要分配的接口,使信道能并行工作以提高整个网络的吞吐量。通过实验仿真,对比了能够抑制"涟漪效应"和链路无效的静态多接口多信道分配算法、空间与时间相结合的多接口多信道分配算法。结果表明,整个mesh网络的吞吐量有明显提高,且随着网络中业务节点变化的减小而增大,随着可利用信道数目的增加而增加。

基于接入请求时空分布的延迟容忍上传接入控制方法

海洋观测数据的获取是海洋环境保护、防灾减灾、资源开发以及科学研究等的依托与保障.观测节点上传数据的请求的接入调度问题是海洋观测系统的重要研究内容,其根源在于观测节点对稀缺无线通信资源的争用.尽管目前已有大量研究,但是现有技术应用于观测节点快速移动接入上传数据时性能不尽人意.研究解决海量移动观测节点有效的上传接入控制方法迫在眉睫.基于移动接入请求抽象的时空动态模型以及截止时间内被调度的随机性的分析,研究解决保证观测数据延迟容忍且收益最大的移动接入优化调度问题.不幸的是,该问题是NP难的(详见定理1).因此,提出了一种基于动态规划思想的增强接入控制的近似算法(P-RSA)来解决该问题.首先,基于观测接入请求的历史数据分析并构建抽象其动态特征的时空数据模型;其次,基于"流"请求截止时间内经过AP通信覆盖区域的随机性分析,对其"未来收益"进行量化并将其引入优化目标;最后通过模拟实验对截止时间内在不同的AP负载条件下,基于"收益"这个泛化指标对移动接入调度性能进行评估,实验结果验证了该方法的有效性.

EPON中动态带宽分配算法的研究及性能分析

在介绍EPON接入系统的框架结构和工作原理的基础上,介绍了多点控制协议(MPCP),并分析了动态带宽分配(DBA)的一些关键技术,重点讨论了各种DBA算法的性能和特点。

四川省县域经济差异的时空动态及变迁机制分析

以181个县域单元为研究对象,选取14个指标作为评价体系,运用熵权TOPSIS、探索性时空数据分析(ESTDA)和多层次回归模型等方法,分析了2000-2014年四川省县域经济差异的时空动态性及变迁机制。结果表明:1)四川省县域经济呈显著的"核心-边缘"结构,两极分化现象逐渐严重。2)四川省县域经济发展的空间波动性和依赖性较强,大致由中心向外围逐渐增强。3)四川省县域经济空间格局演化的空间整合性强,负向协同发展方向的锁定性特征突出。4)四川省县域经济空间结构非常稳定,经济发展路径依赖和空间锁定特征显著,低值俱乐部趋同现象突出,县域的经济地位相对稳定。5)市场化主导了县域经济差异时空格局演化,同时与分权化、科技产业化强化了县域经济的"核心-边缘"二元结构差异。

基于尺度自适应局部时空特征的足球比赛视频中的多运动员行为表示

为提高足球比赛视频中的多运动员行为识别的准确率,提出一种基于尺度自适应局部时空特征的足球比赛视频中的多运动员行为表示方法,利用时空兴趣点来表示足球比赛视频中的多运动员行为。首先将足球比赛视频序列中的多运动员行为看作是三维空间中的时空兴趣点的集合,然后采用直方图量化技术将时空兴趣点集合量化为维数固定的直方图(即时空单词),最后采用K-means聚类算法生成时空码本。在聚类生成码本之前,对每个时空兴趣点都进行了归一化,以保证其缩放和平移不变性。实验结果表明,该方法能够大大减少足球比赛视频中的多运动员行为识别算法的计算量,显著提高识别的准确率。

基于约束的空间众包多阶段任务分配

在人机物融合的背景下,空间众包可被视为一种新型的软件服务.空间众包是针对于物理世界中与地理位置和时间要素相关的众包任务,通常要求参与者真实地移动到指定位置执行相应操作,承担数据收集与感知等任务,并通过移动终端反馈操作结果.任务分配是空间众包中的关键技术,其目的是在满足时空约束条件的前提下选取一个或一组合适的参与者承担任务的执行.在具有空间位置访问权限、线下服务使用权限并考虑参与者可用时间与移动范围约束的空间众包场景中,单个参与者可能无法完成整个任务的执行,转而需要一组参与者进行协同合作后才能完成.针对该需求,本文提出了一种基于约束的空间众包多阶段任务分配方法.该方法的核心算法将首先根据两种不同的优化目标获取对应的任务路径集合,然后针对每一条路径采用从起点和终点双向选取局部最优的方法递归地选择承担阶段性任务的参与者.通过上述步骤,可高效地将任务分解为一组由不同参与者在符合约束条件时能够承担的阶段性子任务,以此提高任务完成的概率.最后,我们使用上述算法分别进行了模拟实验和真实场景实验.模拟实验面向随机生成的参与者数据集,并与基于动态规划取得全局最优解的算法进行对比.实验结果表明本文所提算法相比于对比算法具有更好的计算效率.真实场景实验依赖自主开发的校园空间众包任务平台开展.实验结果表明本文算法能够在真实任务环境下推导得到参与者可接受的子任务分配决策.

养殖塘CH_(4)通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH_(4)通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明:亚热带养殖塘CH_(4)主要排放方式是冒泡,CH_(4)扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH_(4)扩散通量分别为:0.113,0.830,0.002,0.005μmol/(m^(2)·s),冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/(m^(2)·s),冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH_(4)通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH_(4)总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH_(4)通量在空间上呈现出:人工投食区(7.371μmol/(m^(2)·s))>自然生长区(2.151μmol/(m^(2)·s))>人工增氧区(0.888μmol/(m^(2)·s))>岸边浅水区(0.206μmol/(m^(2)·s))的特征.在0.5h尺度上,春季CH_(4)扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH_(4)扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH_(4)扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q10(12.72)大于扩散通量(7.78).

基于时空多粒度的序贯三支情感分析

大数据时代下传统静态的情感分析方法已无法适应当前动态数据的量级和复杂度.为了改善传统的二支静态决策的不足,文中基于序贯三支决策思想提出基于时空多粒度的序贯三支情感分析方法.利用随时间增加的数据和拟合度较高的特征空间,构造具有时空特性的多层粒结构,平衡误分类代价和训练代价.使用3种基准分类器实际测试方法效率,在2个数据集上的实验表明,文中方法在维持分类质量的前提下,大幅减少分类代价.