地理空间信息在智慧规划中的应用研究

针对传统规划与地理信息的零碎分散、信息孤岛和不一致等问题,综合分析地理空间信息在数字城市和智慧城市建设中的地位和作用,探讨其在智慧城市及规划专题应用建设中的关键技术和应用优势。智慧规划地理空间信息应用系统充分集成和管理各类基础测绘成果、历年规划成果和地理空间资源数据,实现基础测绘与规划数据采集、更新、处理、分析和办公于一体的信息化平台,以分布式网络形式在线动态地管理各类规划编制、建设工程审批和地理空间数据成果,以城市三维仿真平台生动直观地辅助城市核心区规划,并基于移动终端设备创新规划移动办公模式,以二三维与泛在网一体化集成应用实现智慧规划信息服务。

空间分析技术在公共自行车系统中的应用研究

随着科学技术的发展,数据的分析处理能力大大提高,空间分析技术的应用范围逐渐扩大,已经涉及路径分析、缓冲区分析、热点分析等方面,便于在复杂的数据分析中有效的提升工作效率。公共自行车系统是城市公共交通的必要环节,其具有环保、快捷、方便等特点,在城市建设中具有重要地位。本文概述了空间分析技术的方法,并阐明其在公共自行车系统中的应用,旨在完善系统内容,促进城市服务发展水平。

联合GNSS PWV和气象参数的短临定性降雨预报改进模型

伴随GNSS数据处理技术的进步及其衍生水汽产品精度的提高,GNSS大气可降水量(PWV)所蕴含的丰富水汽信息被逐渐应用于降雨预报。然而,目前联合GNSS PWV和气象参数的短临降雨预报模型在挖掘参数信息方面仍存在局限性。因此,本文提出了一种基于随机森林算法(RF),联合PWV、温度、气压和相对湿度等参数的距平和变化率的改进模型。通过对湖北、湖南和江西3省的定性降雨预报结果进行分析,发现本文模型能准确地捕捉到PWV和气象参数对降雨的影响。与只使用PWV和气象参数的反向传播神经网络算法(BPNN)的模型相比,本文模型的预报正确率为89.57%,其提升幅度为2.29%;错报率为15.06%,降低了2.76%。在暴雨频发期间,本文模型的预报性能表现出更明显的提升,相较于基于BPNN算法的预报模型,本文模型的预报正确率提高了5.57%,而错报率则降低了2.37%。进一步研究发现,当起报时刻分别设为时刻t和时刻t-1,以预报t+1时刻的降雨状态时,选择时刻t-1作为起报时刻会导致预报正确率有所提高,但同时错报率也会相应上升。

面向服务架构的智慧旅游信息系统的设计与实现

在智慧城市建设背景下探讨面向服务架构的旅游信息系统的实现方法和关键技术,研究智慧旅游中面向服务架构的基本理论及特征,并设计了面向服务的智慧旅游信息系统的总体框架,重点实现了旅游专题的景点管理、景点搜索、全景影像关联和三维景观导引等服务功能。以智慧旅游为例实践面向服务架构的旅游信息系统,为地理信息在智慧城市及其行业应用提供了新思路。

地理空间信息技术在智慧城市中的应用思考

综合分析地理空间信息在数字城市和智慧城市建设中的地位和作用,结合实践探讨地理空间信息技术在智慧城市建设中的关键技术和应用优势,并提出地理空间信息科学面临的新机遇挑战和重要研究方向,最后对智慧城市建设和地理空间信息应用进行了总结思考.

国土资源管理中典型地理信息服务链应用研究

面向服务的架构和Web Service为空间信息共享和服务链构建提供了技术支撑。本文从地理信息系统发展阶段探讨了空间信息服务概念和理论,着重研究了地理空间信息服务链中涉及的服务注册和发现、按需扩展定制描述和服务组合方法等关键技术。通过设计地理空间信息链参考模型、服务注册中心和目录服务方法,以服务组合构建了某城市铁路线规划中的房屋拆迁和土地征收的空间分析服务链,为空间信息服务实际应用提供了参考方案,并可推广应用于空间信息共享与专业应用系统建设中。

建筑物下压煤条带煤柱巷柱式加固技术及应用

为了提高条带开采的采出率,可采取巷柱式加固煤柱、减小留宽的方法。通过数值模拟分析,揭示了巷柱式条带煤柱可以优化条带开采方案和煤柱加固方案,研究结果表明煤柱加固能减少留设煤柱的宽度,提高条带开采采出率。结合国内某矿特殊的地质采矿条件和巷柱式煤柱加固思想,在试验区采用拱棚木垛联合加固技术,木垛与棚架组成的巷柱式加固宽度1.5 m,间距2 m。通过井下煤柱位移监测和地表变形监测数据分析可知,井下巷柱式加固体最大竖向位移为361 mm,地表最大下沉值217 mm。煤柱加固有效地防止煤壁的破坏,地表变形得到了一定的控制,确保了建(构)筑物的安全使用。因此,巷柱式煤柱加固思想能为建筑物下采煤提供重要的途径和借鉴。

论地理信息科学应用实践型人才培养

围绕地理信息科学专业的学科背景、知识体系、专业功用和能力培养等方面,详细探讨在智慧城市快速发展的新地理信息时代,地理信息科学专业的典型应用实践型人才培养新途径,重点面向科学研究、技术应用和工程实践等方面开展较具针对性的专业能力培养,以提高当前地理信息科学专业学生的教育教学质量,服务社会经济发展和市场应用等需要,并探讨地理信息科学知识背景的应用实践型人才教学的新方法与实践,符合当前地理信息科学专业教学发展趋势与要求。

面向卓越工程师的WebGIS实践人才教学培养

围绕Web GIS的学科背景、知识体系、社会需求和能力培养等,详细探讨在智慧城市和新型城镇化快速发展的地理信息新时代,面向卓越工程师的Web GIS应用实践型人才的教学培养。重点面向科学研究、技术应用和工程实践等开展具有针对性的能力培养,以提高当前地理信息科学专业Web GIS教学的质量,并探索Web GIS应用实践型人才培养的思路与实践。

湖南湘潭农村集体土地确权数据建库研究

从全国开展的国土资源管理中农村集体土地确权工作出发,着重介绍湖南省农村集体土地确权数据库建设的目的意义、技术路线、业务流程和质量控制,并以湖南某区域为例,探讨土地确权数据建库的整体工作思路、经验以及存在问题的处理办法,提出可供推广的农村集体土地确权数据库建设解决方案。

基于GEE云平台与Sentinel数据的高分辨率水稻种植范围提取——以湖南省为例

准确获取大范围的水稻种植空间分布信息对调整农业生产结构和保障粮食安全至关重要。本文以湖南省为研究区,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台,协同Sentinel-1 SAR和Sentinel-2 MSI数据,根据水稻物候期极化(vertical transmit/horizontal receive,VH)后向散射系数、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)的变化特征构建水稻提取决策树模型,开展高分辨率水稻种植范围遥感提取,并进行精度验证。结果表明:本模型能够准确实现多云多雨地区的水稻种植范围遥感制图;基于混淆矩阵计算水稻总体分类精度为93.97%,Kappa系数为0.908,单、双季稻F1-score均超过91%,可为亚热带多云雨且稻田破碎分布区的水稻种植范围遥感提取提供参考。湖南省水稻分布受地形和气温的影响明显,主要分布在海拔200 m以下,坡度小于6°,年均气温大于17℃的区域;双季稻集中分布在岳阳、常德和益阳市,而单季稻种植分布相对零散。

基于HBase的矢量空间数据存储与查询方法及其应用

研究了HBase存储机制,针对现有存储查询方法效率低等缺陷,设计了HBase矢量空间数据存储表模式,如行键、过滤列族、几何列族及非几何列族等,以MapReduce算法为基础改进了原有的区域查询方法,上述改进有效提高了HBase中矢量空间数据查询效率。以某地近100 a地质灾害数据进行实验,结果表明:设计的存储模型可行,查询算法与传统查询算法相比效率更高;由于MapReduce运行过程中的通信等原因,当数据量小于5万级时,算法优势并不明显;当数据量大于10万级时,算法查询时间低于原来的1/2,而数据量达到100万级时,算法查询时间仅为算法改进前查询时间的1/20。数据量越大,并行化处理优势越明显。

长株潭城市群路网可达性与经济发展水平空间耦合协调度分析

通过提出城市群交通与经济发展水平之间的评价体系,对交通可达性与经济联系格局两者的耦合协调关系进行分析;结合城市群行政划分的特点,使用改进的加权平均出行时间平均值更加准确地描述了区县级交通系统水平。将该体系应用到长株潭城市群交通和经济发展水平协调分析研究中,结果表明:①长株潭城市群公路网可达性受地形影响,整体上呈现“一大两小”的核心—边缘空间分布格局;②长株潭城市群经济联系空间分布格局与路网可达性空间分布格局有一定的关联,但两系统的空间自相关程度并不完全一致,其中交通系统对两系统协调发展水平的空间格局形成影响更为显著;③长株潭城市群区县的交通与经济耦合协调发展水平整体不高,处于中低度协调阶段。

基于3Ds Max与Sketch Up的联合三维建模方法及其应用

提出了运用三维建模软件3Ds Max和Google Sketch Up对校园内地物进行联合建模的新方法。将该方法应用于虚拟三维校园建设,通过对模型进行三维场景的导入与规划,从而创建一套完整的三维场景;运用C#语言及Arc GIS Engine组件进行二次开发,实现了系统的三维浏览、属性查询、动画制作等基本功能。实验表明:本文提出的联合建模方法融合了3Ds Max软件和Sketch Up软件的优点,避免了多软件建模造成的格式不匹配问题,缩短了建模周期,降低了场景建模的难度。为大范围三维场景的快速构建提供了一种便捷的解决方案。

长三角城市群城市空间形态与碳收支时空耦合关系

区域碳收支动态监测与评估是推动城市群低碳发展和碳达峰的关键基础问题。设计和分析了长三角城市群区域碳收支与城市空间形态的时空耦合关系。基于2001、2005和2010年碳排放、净初级生产力、土地利用和土壤等数据构建了长三角城市群区域碳收支的时空分布估算模型,接着利用地理加权回归模型分析了城市空间形态景观格局指数与碳收支的相关性,最后结合地理探测器定量分析了景观格局指数因子对碳收支的影响及其交互作用。研究结果表明:(1)长三角城市群碳收支存在明显的空间异质性,总体呈现南部高,北部次之,东部低的特征;(2)同时,长三角城市群碳收支具有明显时间异质性,2001、2005和2010年呈现减少的趋势,其中2001—2005年下降幅度较大;(3)斑块类型面积、城市斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数与碳收支具有负相关性;边缘密度、城市建成区斑块密度与碳收支具有显著正相关性;(4)2001年、2005年和2010年的建成区总面积是碳收支空间异质性的主要驱动因素;斑块类型面积与其他因子的交互作用对碳收支空间异质性影响贡献程度比其他因子间交互作用较强。一定程度揭示了城市空间形态景观格局与碳收支时空分布的相关性,可为碳达峰/碳中和、城市形态优化等提供科学参考。

面向海量地质文档的表格信息快速抽取方法研究

以Hadoop分布式系统架构中最核心的HDFS和MapReduce为基础,提出了一种面向海量地质文档的表格信息快速抽取的方法。为了提高地质文档表格信息抽取速度,首先利用关键词查找文档在HDFS中存储的根目录,其次利用Hadoop分布式集群中Map函数和Reduce函数实现单元格信息的抽取和信息还原显示,最后对重庆市矿产资源潜力评价成果数据中WORD文档进行表格快速抽取实验。实验证明,本文提出的地质文档表格信息快速抽取方法可以大幅缩减传统单机串行地质文档表格信息抽取所需的时间。

利用车载GNSS轨迹大数据的U-Turn道路结构信息获取方法

随着智慧交通和精细化导航技术的迅速发展,人们对道路地图要素的覆盖度、精准度、丰富度与新鲜度需求越来越高,而U-Turn作为城市路网连通关系的重要因素,成为道路地图更新的重要内容之一。现有专业道路测绘模式对U-Turn数据存在采集成本高、更新周期长、数据处理繁等问题,导致U-Turn数据无法满足智慧交通导航需求。本文采用车载GNSS轨迹大数据,提出了一种U-Turn道路结构信息获取方法。首先通过轨迹跟踪提取车辆掉头点对与行为;然后利用DBSCAN聚类算法提取U-Turn掉头类簇;再依据U-Turn流量占比等特征构建支持向量机二分模型,自适应剔除违规掉头类簇,并区分出U-Turn结构有无通行时间限制;最后根据掉头类簇在道路结构中的分布特征,识别U-Turn位置与空间结构。试验以武汉市滴滴网约车GNSS轨迹,对江汉区183个路段采用本文方法进行探测,U-Turn结构信息识别召回率为88.3%,精确率为87.6%,位置识别的横向和纵向精度分别为3.40 m和5.90 m,试验结果表明本文方法可以有效地从车载GNSS轨迹数据中获取U-Turn的位置与结构类型,为U-Turn数据获取提供了周期短、成本低的有效解决方案。

基于多源地理数据的城市健身场地精细尺度空间可达性分析

健身场地精细空间认知是“体育强国”国家战略背景下破解健身场地空间分布不均匀、利用不充分等难题的关键。针对统计年鉴与问卷调查等数据难以有效的从精细空间尺度上揭示健身场地供需的空间特征,本文提出利用多源地理数据刻画城市健身场地需求与供给特征,借助于高斯两步移动搜索法构建健身场地空间可达性评价模型,并利用地理加权回归模型探测影响因素的空间分异性,从而实现精细空间尺度城市健身场地空间认知。本研究以长沙市为研究区,通过搜集该区域的健身场地分布数据、人口分布数据与相关影响等多源地理数据,分别从网格与街道尺度分析健身场地的可达性空间分布特征,进而探讨了精细空间尺度上可达性与影响因素关系的变异性,结果表明:①长沙市健身场地资源分配空间不均衡较为明显。其中,芙蓉区整体的健身场地空间可达性较高,但是区域内供需失衡最为严重;岳麓区、开福区、雨花区与天心区的可达性总体上较为接近,但是,不同区域内变异性存在较大差异;望城区可达性与变异性均是所有区域中最低的。②场地密度与路网密度对健身场地可达性既有正向影响也有负向作用,且呈现出显著的空间分异性,场地密度与路网密度对健身场地可达性正向影响较大的街道分别位于芙蓉区与开福区,负向影响较大的街道均集中在岳麓区。研究为合理地健身场地空间布局优化提供重要的参考。

利用连续变形技术的三维点云简化方法

针对曲率变化较大的三维点云表面模型简化方法中容易出现失真的问题,提出了一种利用连续变形技术的三维点云简化方法。算法采用包围盒法构造分割面,分割面将三维点云处理成按扫描线存储的"结构化"测量点集;逐线生成点集的凸包多边形,按一定准则将剩余的离散点集归类到对应的凸包边,引入变换程度参数,通过计算离散点的选取时机参数对其进行选取,获得不同简化比率的连续变化的点云简化模型。随后以右心室、佛像、雕刻面板为典型实例,分别对具有不同表面特征的三维点云模型进行了简化验证,并通过移动最小二乘曲面,评估简化曲面的误差。结果表明,该方法能够有效地简化三维点云,对曲率变化比较大的表面仍然能很好地保留原始模型的几何特征。

倾斜测量技术在丘陵地区大比例尺测图中的应用

针对丘陵地区地势高低起伏、植被茂盛、建筑物分布密集等特点,航测法难以满足1∶500测图的精度要求。本文结合湖南省自然资源厅国土测绘处试点项目,采用加密像控点、降低飞行高度等有效措施,利用倾斜摄影测量技术,构建具有真实纹理的三维模型,生产数字线划图,最后通过测区布设的检查点与倾斜摄影内业测图成果进行精度对比分析。结果表明:倾斜摄影测量技术不仅能满足丘陵地区1∶500测图的精度要求,而且在很大程度上能减少大比例尺地形图制作时间及成本,具有在丘陵地区推广普及意义。