“一联三生”体系下粤港澳大湾区智慧城市群的构建

自1978年以来,我国城镇化经历了外延粗放扩张式的快速发展模式,不具有可持续性。城市群作为推进后城镇化发展阶段的主体形态,其智慧化建设成为重要的研究内容。但智慧城市群建设如果缺乏理论指导,会陷入一定的盲目性。因此,本文力图通过对城市的“智慧”和城市群的空间概念体系的本质认知,构建“互联互通、生产、生活、生态”（简称为“一联三生”）体系下的智慧城市群理论框架。结果表明：① 智慧城市与智慧城市群的建设需要“命运共同体”的灵魂引领。在对心理学领域“智慧”充分认知的基础上,提出“以人为本的自主调节”的智慧城市灵魂。自主调节包括实时的智慧感知、智慧评估和智慧优化;② “一联三生”构成城市群空间概念体系,包含“一联”和“三生”等4个主题内容;③ 实现“一联三生”的智慧感知、智慧评估和智慧优化是智慧城市群构建的核心内容。结合粤港澳大湾区实际,提出了粤港澳大湾区智慧城市群的建设目标与内容,并探讨了地理空间信息在粤港澳大湾区智慧城市群建设中的支撑作用,为我国智慧城市群的框架构建提供理论参考。     

面向大规模空间Agent建模的分布式地理模拟框架

基于Agent建模的地理模拟是认识和理解动态地理现象的有效方法,但随着地理模拟的规模和复杂性不断增加,模型的计算问题开始凸显。分布式并行仿真是解决大规模Agent复杂模拟计算的途径,然而已有研究基于Agent建模/仿真软件构建并行仿真系统的方式并不适用于具有高移动与行为交互的空间Agent建模及其模拟过程的实时可视化。为解决这个问题, 本文提出了一个分布式地理模拟框架DGSimF,用于大规模动态空间Agent模拟,支持模拟过程的实时表示与分析。设计了一个简单但高效的时空数据模型建模空间Agent,支持直接基于Agent行为建模集成地学模型,采用了时间微分方法协同各计算节点行为的执行,实现以“任务并行”的方式进行分布式计算以提高仿真性能,构建了基于三维地球渲染引擎的虚拟地理环境,提供模拟过程的实时可视化。最后,以“红蓝对抗”案例进行了实验验证,对不同模拟计算量和不同客户端数量下的仿真性能进行了分析,结果表明DGSimF可以为具有时空特征变化与行为交互的大规模空间Agent模拟提供一个有效的平台。通过扩展计算节点,DGSimF可以有效地缓解复杂模拟计算的压力问题,并且仿真性能较高,在实验中并行效率保持在0.7以上。     

一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法

脆弱水印可以实现对数据内容真实性的认证,并对发生变化的位置进行定位,鉴此,本文提出了一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法。在认证内容嵌入过程中,首先,按照点约束的方法对矢量地理数据进行分块,并将每块的数据点进行空间位置关系的“之字形”排序,建立数据点之间的位置关系;然后,将相邻点生成的脆弱水印信息嵌入到当前点。在内容精确认证时,比较原始的水印信息与提取的水印信息,判断二者是否相同来鉴别数据是否更新。将本文算法与均匀分块的方法进行了对比实验,结果表明,本文提出的认证算法能实现在数据更新时的精确认证,并可实现要素删除的精确认证,在检测数据变化时可对修改位置进行定位与标记。     

基于POI数据及四叉树思想的“三生空间”识别方法

城市区域内部建筑物较密集,外围建筑物逐渐稀疏,因此大多存在内部区域POI数据密度大,外围区域POI数据密度逐渐减小的现象,在使用均等网格作为识别单元进行城市“三生空间”的识别的过程中,就会出现网格尺度较大导致识别准确率较低或网格尺度较小导致无数据区较多两种情况。针对以上问题,本研究提出一种基于POI数据及四叉树思想的”三生空间”识别方法：综合利用互联网地图POI、行政区划、遥感影像等数据,引入四叉树思想对网格识别单元进行分级;将POI数据与城市建设用地分类和土地利用现状分类进行衔接,对POI进行重分类;综合各类POI的功能和面积,构建POI分类“三生功能”赋分体系,定量识别“三生空间”。以西安市中心城区为实验区进行实例验证,结果显示正确率在95%左右。通过与均等格网识别结果的对比,进一步证明引入四叉树思想对网格进行分级一方面能有效减少无数据区的存在,另一方面能使识别结果准确率大幅提高,为基于POI数据的城市三生空间的识别提供了一种新思路。     

居民出行视角下的北京市双枢纽机场可达性研究

相较于传统的网络分析,利用在线地图API可以更加准确地获取实时出行时间数据。本文基于高德地图API,在居民出行视角下解析北京首都国际机场（“PEK”,简称“首都机场”）和北京大兴国际机场（“PKX”,简称“大兴机场”）在驾车和公共交通2种出行模式下的可达性空间格局,尝试对双枢纽机场可达性以及城市的“民航+城市交通”一体化发展提出建议。结果表明：① 大兴机场的投用使北京市民航服务在空间分布上趋于“南北均衡”,两机场分别在驾车出行0.5 h和公共交通出行1 h的覆盖范围形成互补,有效提升了城市内部腹地的覆盖;② 在以北京为起止点的出行视角下,驾车出行的1 h覆盖范围开始出现重叠;而公共交通出行模式的1.5 h范围呈现重叠;③ 驾车出行模式下的机场可达性高于公共交通出行模式,且在公共交通出行模式下,北京市两机场1 h服务面积和人口数量均有待提高,亟需打造“1 h公共交通服务圈”;④ 在以北京为中转点的视角下,首都机场到各火车站的可达性高于大兴机场;未来应重点提升大兴机场-城市交通枢纽的可达性,以提升城市内部中转能力。本研究有助于为双枢纽机场城市的“民航+城市交通”一体化发展提供科学依据。     

网络3维地球软件客户端缓存动态管理设计与实现

本地缓存机制能够显著减少数据请求,提高网络数据传输与可视化效率.本文探讨了多线程模式下的网络3维地球软件客户端空间数据访问与缓存替换流程,针对性设计并实现了一种基于内外双缓存及单一大数据文件模式的空间数据缓存动态管理机制,通过实验验证了方法的有效性.     

基于遥感数据和多因子评价的中国地区建设光伏电站的适宜性分析

中国属于太阳能资源丰富的国家之一,光伏装机量位居世界第一,未来其装机量仍会不断增加。本文拟利用遥感技术获取区域太阳能资源的时空分布,采用多因子评价模型对中国地区大型光伏电站区域适宜性进行评估,以期为光伏电站的选址提供科学依据。结合太阳总辐射、日照时数的稳定程度、离路网的距离、离城镇的距离和坡向5个因子,通过设定海拔以及土地覆盖类型对应的限制区域,利用MuSyQ辐射产品、DEM、道路网数据、VIIRS夜间灯光数据、土地覆盖产品得到因子图层,使用层次分析法确定各因子在模型中的权重,借助GIS进行叠加分析并分为“低适宜”、“较适宜”、“适宜”、“非常适宜”和“限制区”5类,得到光伏电站建设的空间适宜性分布。研究结果表明,西北地区的适宜区占全国的53.0%,“非常适宜”区占全国的47.3%,其累计光伏电站装机量占全国的45.6%。建设光伏电站的“适宜”和“非常适宜”区面积的大小与装机量的多少没有明显的线性关系。“非常适宜”区作为光伏电站的最佳建设场所,光伏发电潜力大于2016年全国发电量的5倍。同时,国家政策制定的装机规模指标以及光电补贴政策对光伏电站的选址也起了一定的指向作用。     

自然资源大数据应用技术框架与学科前沿进展

自然资源大数据及其处理技术应用能够为自然资源研究与管理,特别是揭示自然资源系统要素、结构与关联研究提供基础支撑,为资源科学发展提供新思路、新方法和新技术。本文试图厘清自然资源大数据的概念、主要特征和发展趋势,分析自然资源大数据对于国民经济与社会发展的重要现实意义。自然资源大数据建设既是自然资源信息化的重要组成部分,也是提高自然资源产业及整个社会经济效率、完善自然资源治理结构和提升自然资源治理能力现代化的新手段。本文在地球系统科学体系下,构建了自然资源大数据应用研究的知识框架,基于“一图一网一平台”结构,提出建立空天地一体化自然资源大数据库和“生产-生活-生态”应用框架,探讨建立基于自然资源数据收集、处理与应用的结构体系,并以此技术框架分析了自然资源大数据应用研究的学科前沿进展和发展趋势。     

基于规则匹配的林地矢量小班数据质量检查方法的探究

林地小班调查数据是林业分析统计工作的基础,其中,林地数据质量检查是保证林地数据质量提高林业决策可靠性的重要措施,但是,目前林业领域缺乏高效自动化的小班数据质量检查方法在提高林地数据质量检查效率减轻人工工作量的同时也能保证林地数据的质量。本文参照林业信息化标准和地理信息系统数据质量控制的内容,通过对林业数据的特征进行整理分析,制定了林地矢量小班数据质量检查规则数据库和错误小班可视化表达符号库,依此形成了一种基于规则验证的林业GIS数据质量检查方法,实现了林地小班数据质量的快速检查和错误数据规范化的可视化展示,提高了林地矢量小班数据质量检查的效率和矢量属性数据质量检查的人工判读能力,同时保证了林地矢量数据的质量。     

“一带一路”经济走廊资源环境信息开发利用研究进展与展望

六大经济走廊是“一带一路”倡议的战略支柱,该区域横跨亚、欧、非大陆,涉及国家众多,地理条件千差万别,资源环境本底复杂。通过对沿线区域资源环境信息进行系统性、全面性的揭示,能够为科学推进“一带一路”倡议实施提供至关重要的决策支持作用。本文提出了面向协同创新的“一带一路”空间信息服务系统框架,综述了“一带一路”经济走廊地区在资源环境信息开发利用进展,具体包括资源环境格局与时空演变、联合国可持续发展目标监测与评价、防灾减灾知识服务关键技术应用、资源环境信息集成与共享、新冠疫情对经济社会发展影响,进而展望了其发展趋势和潜在的研究方向,为“一带一路”经济走廊的可持续发展提供决策支持。     

卫星对地覆盖时间窗口实时计算方法

卫星对地覆盖时间窗口的高效计算能够有效地保障遥感卫星数据信息资源的管理与应用。为解决现有卫星对地覆盖时间窗口计算方法无法提供同时保证精度、效率和实时性的在线服务的问题,提出了一种实时卫星对地覆盖时间窗口计算服务方法。在时间窗口的通用计算方法基础上,建立了地面区域的扩充四至范围,通过判断卫星星下点与地面区域的扩充四至范围的空间关系来决定是否需要计算卫星对地覆盖区域;在卫星对地覆盖区域与地面区域空间关系发生变化时,通过双重时间步长策略提高计算效率和精度;使用流计算框架构建算法的实时在线服务。实验结果表明,与商业软件采用的跟踪传播算法对比,本文方法与其计算结果差异较小,均小于1 s,说明本文方法能够保证较高的计算精度;与传统跟踪传播算法相比,本文方法耗时大幅减少,实现了超过8倍的加速比。本文方法同时保证了精度、效率和实时性,能够满足不同场景下卫星对地覆盖时间窗口的计算需求。     

矢量瓦片并行构建与分布式存储模型研究

矢量瓦片体积小、生成效率高、支持动态交互,较传统栅格瓦片有诸多优势,是下一代互联网地图服务研究的重点。为了解决当前矢量瓦片研究中处理速度慢,扩展性差等问题,本文利用并行计算框架Spark进行矢量瓦片快速构建,通过自定义转换函数,将原始矢量数据GeoJson转换成mvt瓦片集;对于生成的矢量瓦片集,本文基于分布式内存文件系统Alluxio设计一个瓦片存储模型-VectorTileStore,模型以键值对进行数据存储,瓦片元数据占据前八个键值对,单个瓦片占据一个键值对,在数据写入的同时,基于键构建一个哈希索引,用于快速访问,模型兼容海量瓦片的组织存储,具有很强的扩展性。通过实验结果表明,本文提出的矢量瓦片并行构建算法较单机构建算法运行时间平均减少49.6%,分布式存储模型VectorTileStore较传统方案更适合海量矢量瓦片存储,存取时间效率更高。     

Struts和Hibernate在信息共享平台中的应用与研究

科学数据共享是一个重要的研究领域,但是由于缺乏足够的技术支持,导致从海量数据中找出有用信息,实现信息的完全共享还存在不足。本文结合Struts和Hibernate技术,提出了一种信息共享平台的框架。利用Struts优化了数据表示层和数据处理层的设计,利用Hibernate优化了共享平台的数据持久层的设计。文章先分析了这两种技术的应用,接着重点说明了如何利用它们构建一个4层结构的共享平台,该平台可以对多种数据进行管理和分析,能在多个服务器间提取出有用的信息供用户浏览、下载和查询,从而实现了信息的共享。     

网络GIS及其内容体系和应用分析

众多研究人员在网络GIS的研究方面都习惯将其内容简单化为WebGIS或者Internet/Intranet GIS。实际上,WebGIS和Internet/Intranet GIS在数据模型、网络架构、体系构建和功能部署等方面都有较大的区别,这种将We-bGIS和Internet/Intranet GIS统称为网络GIS的做法本身就有缺陷。本文以网络和分布式计算技术为基础,从“广义”和“狭义”的角度对网络GIS的概念框架、内容体系和应用等几个方面做了重构研究,以期推动网络GIS的研究进展。     

基于中心节点模式的远程传版系统设计

在互联网应用高度发达的背景下,印刷出版领域的新型应用也逐渐发展,以致于印刷出版领域现有的信息处理技术逐渐不能适应新的应用模式需求,“点对点”传版模式对就近异地印刷、按需印刷就无法提供技术支撑.通过介绍印刷出版行业中现有的远程传版应用方式以及其存在的问题,提出了基于互联网、中心节点平台以及喷墨印刷的远程传版应用模式,并设计出相应的远程传版系统.该模式的应用不仅能够很好地为按需印刷应用模式提供技术基础,而且能够为出版内容的集中、安全监管提供技术平台.     

山东省地磁转换函数和感应矢量特征研究

为研究山东省地磁感应矢量特征及其构造指示意义,对山东省地磁台阵15个台站的数据进行函数转换和感应矢量计算。频域曲线显示,大部分台站的转换函数和感应矢量随周期变化平稳,山东省地下电性结构的横向差异随深度变化不大,稳定性较好,基本构造格局未随深度发生较大变化。位于鲁西隆起的济宁地区在40~80 min周期内的电流聚集方向发生180°转折,说明该深度在NE方向上存在较大范围的高导区。确立60 d窗长为最优逐日滑动计算参数,时频分析结果显示,转换函数具有1 a周期的变化特征,季节性变化明显,且转换函数A的稳定性优于B,更适合进行时移分析。感应矢量结果显示,沂沭断裂带为显著的电性分界面,其两侧的胶东隆起和鲁西隆起具有明显的电性差异,鲁西隆起区内的横向电性结构差异较小,而断层内部结构复杂,转换函数无明显的变化特征。     

基于Window CE.NET的H.264实时解码系统实现

设计实现了一套基于嵌入式操作系统Windows CE.NET的H.264视频实时解码系统。系统主要由视频解码、网络传输、网络质量控制、视频显示4部分组成。采用H.264编码技术对视频进行解码,采用UDP/RTP/RTCP协议传输多媒体流信息和控制信息。实验表明系统可以稳定实时解码、播放QCIF视频序列。     

基于MongoDB的矢量空间数据云存储与处理系统

近年来,海量空间数据存储与处理日益成为地理信息科学领域的研究热点。其中,矢量空间数据更因其较高的复杂性,成为该类研究的重点问题。本文基于文档数据库,探究了多用户数据存储、矢量空间数据存储、海量矢量空间数据并行处理等问题,给出了存储和处理矢量空间数据的方法。在三层式云存储架构基础上,设计并实现了矢量空间数据云存储与处理系统VectorDB,达到了海量矢量空间数据的高效存储与处理要求。系统采用文档数据库MongoDB存储矢量空间数据,使用OGR库实现不同格式矢量空间数据的转换与存储,并用Hadoop对数据库中的数据进行并行计算,以及用mongo-hadoop作为MongoDB与Hadoop之间的连接器。通过实验对比了VectorDB与PostGIS的矢量空间数据读写性能,并分析了VectorDB与MongoDB在海量数据并行处理性能方面的差异。结果表明:VectorDB具有更好的读取性能和海量数据处理性能,适合多用户不同格式、不同属性矢量空间数据存储,对海量矢量数据存储与处理问题具有参考价值。     

平均误差控制下的频率域矢量数据压缩方法

矢量数据压缩对于受网络带宽限制的WebGIS有着重要意义,其可减少数据存储空间,提高网络传输与处理效率。传统的矢量数据压缩方法主要从空间关系的角度出发,根据原始矢量数据点之间的距离、角度等指标,判断如何对矢量线要素或面要素进行化简,略去冗余的端点。而本文则利用已在图像压缩领域被广泛应用的变换编码的频率域压缩技术,利用能实现能量保持的离散余弦变换和特殊的量化方法,以及无损熵编码,对矢量数据实现了能控制压缩后平均误差的有损压缩。该方法无需事先根据不同的误差限值设计量化表,且能处理指定过大平均误差限值时所出现的问题,有很强的适应能力。最后,使用C#实现了该方法,并验证了方法的可靠性,完成了方法的性能测试。实验结果表明,本文提出的矢量数据压缩方法能获得较大的压缩比,且能较好地保持原始矢量数据所具有的地理形态结构特征。     

基于回波强度的海底底质分类系统关键技术

介绍基于回波强度的海底底质分类软件的框架,并从多波束声呐原理入手解析ALL格式多波束声呐数据的存储结构和内容,通过软件开发可实现ALL格式多波束声呐数据的解码,提取各种数据包,并且通过一系列的数据预处理形成基于波束脚印包络栅格的高分辨率声呐图像。最后,利用改进的BP神经网络对生成的声呐图像进行海底底质分类。实验证明,本系统对底质全图分类效果很好,并为海底微地貌识别提供精确可靠的依据。