地理位置大数据支持下的武汉人群活动模式识别与分析

探究城市人群活动模式有助于理解人群与城市空间的交互作用及影响机制。本文以武汉都市发展区为例,基于腾讯位置大数据,利用Tucker张量分解法和K-means聚类挖掘城市人群活动模式特征。结果表明:①用张量分解法处理地理位置大数据从多维度揭示城市人群活动时空模式是有效的;武汉都市发展区人群活动可分解为三种每日时间段模式、两种日常周期模式和五种地理空间模式,反映出武汉城市人群活动在时间段、周期和空间上存在显著差异。②得到四个层次空间结构,呈现为城市中心依次向外的圈层结构,各个聚类中以生活服务、购物服务、公司企业三种兴趣点功能为主。本研究可为优化城市管理和空间规划决策支持提供参考。

本体属性的基础地理信息概念语义相似性计算模型

语义相似性对于知识自动共享与集成起着非常重要的作用。面向基础地理信息领域,利用属性枚举方法表达概念的本质语义特征,从基础地理信息概念的内涵出发,提出基于本体属性的语义相似性计算模型。该模型将每个概念表达为本体属性集合,利用相关本体属性的相似性,结合权重信息计算概念的相似性。最后从基础地理信息概念中提取出100组样本,计算概念间的语义相似度并验证基于本体属性模型的有效性。试验结果表明,基于本体属性的模型能更合理地计算出基础地理信息概念的相似度。

地理国情统计分析系统设计与应用

针对我国当前开展的地理国情普查与统计分析工作,基于地理国情普查与监测的数据管理、统计分析和成果应用的实践需求,设计和开发地理国情统计分析应用系统;在此基础上以湖北省大悟县为例开展了系统应用工作。研究成果预期将为我国地理国情统计分析、评价、监测和模拟预测工作提供技术支持,并为地理国情时空数据挖掘工作的开展奠定了重要基础,具有较好的推广应用前景。

实践要求驱动下的“土地信息系统”课间实习教学方案研究

在阐述相关信息技术发展和实践要求以及明确课间实习与集中实习、创新项目设计、综合设计实习和毕业设计等实践环节关系的基础上,从基础软件熟悉应用、土地信息系统开发模式的掌握、基本算法编码实践、土地业务程序设计和专业GIS应用实践等5个方面对"土地信息系统"课间实习的教学内容体系进行了分析,结合本科生实践教学经验设计了"土地信息系统"课间实习的教学方案,为土地管理行业培养全面的信息技术人才提供支持。

土地信息系统课程建设研究

土地信息系统是土地科学和现代科学技术相结合的新兴交叉学科,具有很强的综合性和实际应用价值,在土地资源管理专业课程体系中占有重要的地位。以土地信息系统课程建设为研究课题,对课程内容设置、教学队伍建设、教材建设、实践性教学环境建设和教学方法与教学手段等几个方面进行了探讨。

面向基础教育的高师地理专业人才培养模式研究

培养面向基础教育的地理学人才是高师地理教育的最基本职责，因此高师地理教学改革的重点就是人才培养模式的改革。目前高师地理科学专业的教学还存在很多不适应基础教育的方面。基于我国高师地理科学专业教育的现状，提出了该专业人才的基本素质要求，重点探讨了面向基础教育的高师地理专业人才培养模式。

地理信息科学专业学生三维GIS实践能力培养

新型智慧城市建设进程导致三维GIS实践能力成为地理信息科学专业学生核心竞争力,这给地理信息科学专业实践教学带来新挑战。本文针对地理信息科学专业学生三维GIS实践能力培养新要求,探讨相应教学内容和实践途径:从三维数据表达视角看,包括三维场景认知和三维模型构建;从三维空间分析视角看,包括空间坐标系、三维空间算法和空间分析应用等;从三维GIS系统开发视角看,包括三维数据服务、三维场景构建和三维系统开发等,可为国内地理信息科学专业建设提供有益探索和参考。

基于Axure构建地理国情服务在线发布原型系统

针对如何合理有效地利用第一次地理国情普查与监测之后收集到的大量数据这一问题,天津市测绘院提出建设天津市地理国情服务在线发布系统,为减少系统研发过程中后期迭代开发的工作量,本文提出了系统开发前期进行原型设计的想法。在线发布原型系统主要实现系统的界面设计和交互设计中的逻辑操作,最终设计出一个高保真的原型系统供用户进行测试与评估。

山东沿海生态系统服务协同与权衡的空间格局及驱动力

提升区域生态保护效能,可为区域生态治理科学决策提供政策依据,以山东省沿海地区为研究区,使用InVEST模型和CASA模型测度产水服务、土壤保持、植被固碳和生物多样性的时空演变,借助差异比较法探究生态系统服务协同权衡的时空分异机制,进一步利用多尺度地理加权回归(MGWR)剖析了自然因素和人类活动因素对协同权衡的影响。结果表明:(1) 2018年研究区产水服务、生物多样性的均值为605.27 mm/a, 0.28,2010—2018年总量递增速率分别为0.21 mm/a, 0.23;土壤保持、植被固碳的均值为0.000 73 t/(hm^(2)·a),537.56 gC/(m^(2)·a),2010—2018年总量递减速率分别为0.62 t/(hm^(2)·a),2.1 gC/(m^(2)·a)。(2) 2010—2018年,生态系统服务的协同权衡具有显著的空间异质性,产水服务分别与土壤保持、生物多样性表现为强权衡弱协同;植被固碳分别与产水服务、土壤保持、生物多样性表现为强协同弱权衡。(3)产水服务、土壤保持、植被固碳三者存在显著相关性,受坡度、高程、日照时数等自然因素的影响大于人类活动因素的影响,其正负性和强度具有空间异质性。其余因子的解释力度较小且不固定,各项因素动态且综合影响协同权衡的变化。总之,研究区内4种生态系统服务之间协同与权衡具有显著的空间异质性,且影响因素的正负性和强度也具有空间异质性,研究结果可为山东省沿海地区生态治理提供参考。

多情景洪水灾害对城市道路拓扑特征影响研究——以武汉市中心城区为例

以武汉市中心城区为研究区构建道路拓扑网络,通过水文过程模拟获取积水地图、通勤出行模拟获取道路车流量,选取3种中心性指标表征多降雨重现期下道路网络拓扑特征,通过描述性统计、分布规律拟合及空间可视化等方法分析道路网络拓扑特征变化规律。结果发现:①洪水事件对城市道路网络拓扑特征影响显著,50年一遇情景下,道路网络节点与连边数量分别减少20.29%和37.04%,超过80%的节点或连边的中心性指标值发生变化。②洪水情景下道路网络中介中心性最大值及99%分位数有所提高、邻近中心性值有所下降,表明洪水事件使关键节点或连边在道路网络中的影响更加凸显,但节点或连边之间的联通程度受到破坏;中心性累积分布函数的尾部分布也证实了这一结论。③中心城区内关键道路及节点的分布随洪水强度增大呈现出向城市内部收缩的态势,具体表现为由城市二环线附近转移至一环线内沿江大道区域。在未来灾害管理和城市规划过程中,应当重视对核心区域道路疏通管控工作,防止拥堵现象发生;同时,加强外围区域道路建设、提高道路排水性能及路网连通性也是降低洪涝灾害对城市道路网络影响的关键。

地理信息低代码开发平台的编排设计和实现方法

描述了一种基于浏览器/服务器(browser/server,B/S)架构的地理信息低代码开发平台的可视化编排设计和实现方法,为组件库、界面层编排、逻辑层编排和数据层编排设计了完善的行为规则。通过该方法实现平台的编排能力,采用拖拽组件和配置参数、逻辑编排、数据编排等方式实现领域地理信息应用软件开发,并用实例证明了该方法能够大幅提高地理信息应用软件开发效率、减少开发成本。

武汉市土地利用覆被变化与生态环境效应研究

利用1996年和2006年两期TM遥感影像解译图获取武汉市土地利用变化数据。基于GIS空间分析与数理统计方法对1996～2006年武汉市土地利用/覆被变化特征进行了定量分析。运用区域生态环境质量指数和区域土地利用变化类型生态贡献率,对研究时段内武汉市土地利用变化的生态环境效应以及导致武汉市生态环境质量变化的土地利用变化类型进行了分析与评价。研究结果表明:①1996～2006年期间武汉市土地利用变化主要表现为耕地、草地和未利用土地的减少,林地、建设用地和水域面积的增加的态势。②1996年～2006年武汉市的区域生态环境质量指数从0.451上升至0.468。生态环境在一定程度上维持着相对平衡,并呈现出一种上升趋势。但生态环境改善和恶化的两种趋势并存。③局部地区生态环境呈负向发展,其中城市化引起的空间扩张对区域土地利用/覆被变化产生影响最为深刻。

城市湖泊流域面源污染的源-汇效应研究——以武汉市东湖为例

随着城市点源污染控制不断完善,城市面源污染已成为危害中国城市水体的重要污染源。由城市土地利用变化引起的地表径流污染是导致湖泊水质恶化和富营养化的主要因素,加强面源污染的源-汇效应研究是控制、管理流域污染的重要途径之一。研究选取中国最大的城市湖泊武汉市东湖为研究对象,运用遥感和GIS技术,进行流域划分和地类解译,建立土地利用基础数据库,后对水质统计数据进行定量化处理,通过建立了地类——湖泊水质关系模型,科学地分析了用地与水质的关系,并对城市湖泊水质的季节动态、影响因素进行了初步探索。研究结果表明土地利用和气候变化对流域内湖泊水质的影响显著。其中,农田和建设用地是城市湖泊面源污染的主要来源,绿地和坑塘水面能够有效的截流、吸收污染物,起到保护湖泊水质的作用;受降水、温度等气候因子的影响,湖泊水质状态呈现季节性波动。研究选取东湖为研究对象,研究面源污染的源-汇效应,具有代表性,对于更好保护城市湖泊,合理利用湖泊资源提供了理论依据。

基于Logistic-GTWR模型的武汉城市圈城镇用地扩展驱动力分析

该文以武汉城市圈为例,利用1995年、2000年、2005年、2010年、2015年5期土地利用数据、社会经济因子、邻域因子和自然因子,构建耦合空间异质性和时间非平稳性的Logistic-GTWR(逻辑斯蒂-时空地理加权回归)模型,挖掘武汉城市圈城镇用地扩展驱动力及其时空分异格局。结果表明:1)耦合空间异质性和时间非平稳性的Logistic-GTWR模型比全局Logistic回归模型和Logistic-GWR(逻辑斯蒂-地理加权回归)模型具有更好的拟合效果,验证了Logistic-GTWR模型在城镇用地扩展驱动力分析研究中的适用性。2)武汉城市圈城镇用地扩展的不同影响因子系数时空分异格局各不相同,人口因子高值分布区围绕武汉市先收缩后扩散并逐渐稳定,最终形成绕武汉城市圈中部沿线周边环状分布格局;地均GDP因子高值分布区先向西部转移,后逐渐趋于均衡,最终形成绕武汉、麻城和崇阳县周边集聚分布的空间格局。武汉市极化作用占据主导地位,且影响范围不断扩大。3)人口和经济是20年间武汉城市圈城镇扩展的核心驱动因子,且影响力呈逐年上升趋势;国道、高速和省道影响力整体呈略微升高态势。4)武汉城市圈中部及东部城市多为人口、经济核心驱动型城市,高程影响在武汉市发展中逐渐凸显;西部城市主要受高程限制,并以交通及经济驱动为主,东西差异显著;但西部城市1995年以来人口和经济的作用强度逐步增加。人口因子作用强度在咸宁和黄冈呈逐渐上升趋势,经济因子作用强度在武汉、孝感、仙桃、天门、潜江和黄冈逐年上升。

基于RS与GIS的武汉城市湖泊演化研究

以武汉市主城区为例,利用1995和2005年Landsat 5两期TM影像与2000和2010年Landset 7两期ETM+影像的解译结果,基于景观分形理论与GIS的空间分析功能相结合的研究方法,分别构建湖泊变化强度指数和湖泊分形维数变化指数。从湖泊面积变化和湖泊形态变化,以及湖泊水域和其他土地利用类型的转移变化特点与影响进行综合分析。来丰富湖泊演化的分析方法,并总结高速城市化背景下湖泊的变化规律,从而更深入地了解和认识人类活动因素与湖泊水域动态变化之间的响应关系,同时提出若干城市湖泊治理与管理的方式。研究结果表明,(1)15年间的湖泊水域面积总量的变化呈现萎缩的趋势,年变化量在逐渐减小,湖泊萎缩的速度得到了一定的控制。(2)1995—2010年湖泊分形维数也呈逐期较小趋势,说明湖泊几何形状趋于简单化,人为活动对湖泊的影响加大。(3)15年来主城区28个主要湖泊的变化强度指数均为负值,呈萎缩趋势。但从2000年开始,少数湖泊变化强度指数为正值,萎缩趋势得到初步的控制。(4)1995—2010年间湖泊的水域面积主要转移成为建设用地和耕地。其转移面积占转移总面积的87.02%。围湖造田和城市化率的迅速提高对城市湖泊的演化影响深刻。(5)城市化背景下湖泊面积与形态变化的规律并非完全与城市化发展速率呈正比的关系,当城市化率上升到一定的阶段后,城市内部对生态环境的保护与要求也不断提高。为改善城市环境和城市内部的生态用地,湖泊应得到立法等强制性保护。

中国城市化与生态环境系统耦合研究进展

城市化过程与生态环境变化之间的相互联系、相互作用,是面向可持续发展的人文过程与自然过程综合研究的重要课题。基于系统耦合理论,文章将具有城市化特征的各类城市人文要素的集合与组成生态环境的各类自然要素的集合视为2个相互独立又彼此影响的系统,分别从理论与方法的角度梳理并总结了当前中国城市化过程与生态环境变化之间关系的研究进展。中国学者不仅在城市化与生态环境耦合关系和演化规律认识上取得了成果,而且在定量评价与测度两大系统各要素及系统之间的耦合机制方面积累了经验,也提出了实现城市化发展与生态环境维护相互协调的对策。综合而言,目前国内研究在内容上的多维性特征、方法上的多元化特征和研究对象上的区域性特征明显,但同时还存在理论基础薄弱、定量评价指标体系缺乏以及研究的滞后性和被动性等问题,今后应围绕城市化与生态环境系统耦合理论框架和方法体系、系统作用观测与评价指标体系及预警机制、城市生态空间扩展与优化的模式与方法等方面展开深入研究。

基于知识的选址决策支持系统

针对选址决策特点,提出了基于知识的选址决策支持系统模型、结构,重点分析了系统知识获取、知识库设计和分层次推理策略;在知识获取中,引入知识挖掘手段,实现系统部分知识的自动获取。从决策目标和规则生成、适宜性推理、决策推理等方面,探索智能化选址空间决策支持系统的构建方法,实现了与GIS、应用分析模型的紧密耦合集成,并用实例分析说明了系统的信息处理流程和可行性。

结合高光谱信息的土壤有机碳密度地统计模型

传统线性回归模型在借助光谱信息进行土壤属性预测时,通常忽略了土壤自身所具有的空间异质性和依赖性,并且未考虑模型残差的空间结构。针对以上不足,该文以江汉平原232个土壤样本为研究对象,以土壤反射光谱为辅助变量,采用偏最小二乘回归、普通克里格、协同克里格以及回归克里格分别构建土壤有机碳密度预测模型,选取决定系数(R^2)、均方根误差、标准差与预测均方根误差比(ratio of performance to deviation,RPD)对模型预测精度进行对比评价。结果显示,结合高光谱信息,且同时考虑残差空间结构的回归克里格模型表现优于其他模型,预测决定系数R^2为0.617,RPD为1.614。鉴于土壤光谱信息同时还具有测定简单、省时、无损等优点,因此土壤光谱是土壤有机碳密度空间插值的理想辅助因子。

生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析

城市湿地是城市发展的重要生态保障。快速城市化进程导致湿地景观破碎化,威胁湿地生态系统安全。生态网络通过廊道连接重要生境斑块,基于生态网络分析城市湿地生态格局,不仅可了解湿地的空间分布情况,还可反映湿地系统的结构与连通性特征。以武汉市为研究区,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)方法识别湿地源地,结合地表景观类型、地形坡度及人类活动强度因素构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)提取生态廊道构建湿地生态网络,最后对网络进行重要性分级。分析网络的结构及区域特征,结果表明:武汉市湿地规模较大,但破碎化严重且空间分布不均;网络空间结构不完备但景观结构良好,重要廊道多位于城市边缘斑块间且集中分布在南部地区;各区域湿地格局特征不同,江夏区及汉南区湿地资源丰富且斑块质量高,廊道分布多且景观结构较好但重要性不高,黄陂区及东西湖区湿地总量少且形态破碎,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善,新洲区湿地规模小,廊道分布较少且景观结构不完善,但湿地及廊道重要性均较高。研究结果将为武汉市湿地保护与建设工作提供科学依据。

1996—2006年武汉市土地利用/覆被变化研究

以武汉市为研究区,利用1996和2006年Landsat5的TM影像解译结果,基于GIS空间分析与数理统计方法定量研究了1996—2006年11年间的武汉市土地利用/覆被变化。研究结果表明:(1)1996—2006年期间,武汉市土地利用覆被总体特征表现出耕地、草地和未利用地减少,林地、水域和建设用地面积增加的态势;(2)这11年间耕地转化为林地、建设用地和水域这3种变化类型分布最为广泛,转换率最大;(3)11年来武汉市土地利用综合动态度变化幅度较大,并呈缓慢上升趋势。土地利用年变化速度达到1.25%;(4)1996—2006年武汉市土地利用程度逐年提高,土地利用程度变化量和变化率均大于0,说明武汉市处于土地利用发展时期,土地利用集约度会进一步提高。