时空信息学报

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谭永杰, 刘荣梅, 朱月琴, 文敏

2023, 30(03): 313-320. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303003

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地质数据是地质工作的记录和成果表达的载体。结合地质工作和地质信息化建设的实践体会，本文系统梳理了地质工作野外调查、观测监测、工程揭露、地球物理勘探、地球化学勘探、遥感地质调查、分析测试、综合研究等手段采集及数字化已有资料形成的数据特点，从地质数据客观存在和应用角度归纳出其具有广泛应用性、特殊再利用价值、高度相关性、较大局限性和多解性、多模态异构复杂性、高时空性、量大汇聚快等特点。这既具有大数据的典型特征，又具有地质行业的鲜明特色，是自然资源大数据和国家大数据的重要组成部分。同时，分析了近年来我国地质大数据建设存在的主要问题，提出了地质大数据建设应加强地质数据模型归纳、地质大数据存储管理模式建立、地质大数据结构化转化技术、地质大数据产品分级标准与处理技术、地质大数据融合分析等方面研究工作，以及完善地质大数据体系建设，将地质大数据纳入联合国全球可持续发展空间地学信息框架等发展方向。

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基于多源数据的北京市儿童专科医院空间可达性研究

王悦莹, 程杨, 王姣娥, 杜方叶, 孙欣欣

2023, 30(03): 321-327. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303001

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儿童专科医院空间布局的合理性对提高儿童就医可达性和改善儿童健康水平具有重要作用。本研究采用北京市出租车轨迹、医院及人口等多源数据，运用增强两步移动搜寻法分析了北京市六环内儿童专科医院的潜在就医可达性和实际就医可达性。结果表明：六环内儿童专科医院的潜在可达性分布不均，五环与六环间的西北部、西南部和东部地区是明显的缺医区；六环内实际可达性均值高于潜在可达性，但空间差异性更大；潜在可达性的评价结果低估了三环内及规模较大医院周围地区的实际可达性，而高估了三环到五环之间区域的实际可达性。研究结果揭示了儿童专科医院医疗服务供给的空间不平等性，有助于为促进北京市儿科就医均等化提供依据。

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多光谱遥感影像星上压缩影响评价

林瑶瑶, 唐新明, 薛玉彩, 田永明, 齐麟

2023, 30(03): 328-334. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303002

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开展卫星多光谱遥感影像星上压缩影响评价，是验证卫星影像是否满足应用指标的重要内容。高分七号卫星突破了我国1∶1万立体测绘技术，可满足高精度住建应用、统计应用等。当前，仍缺少高分七号星上压缩指标论证的相关研究，因此，基于高分七号模拟多光谱影像，本文从影响影像灰度、纹理、相关性等构像质量特征和影像应用能力，包括影像分割一致性及影像分类精度两方面进行影像压缩评价，并以临朐县为例进行了验证。结果表明，对于星上JPEG-LS压缩算法提供的两种压缩比：(1)压缩比为3∶1时，影像灰度、纹理信息保持好；多光谱遥感影像分割后图斑总数变化率和平均图斑面积变化率绝对值不超过1%，影像分割一致性较高；影像分类后Kappa系数达0.91。(2)压缩比为6∶1时，单波段6∶1压缩后影像相关系数最小降低到0.891，重建影像峰值信噪比小于50，影像分类后Kappa系数为0.87。(3)多光谱影像宜采用3∶1压缩比。本研究可为高分七号星上压缩指标论证提供参考。

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一种基于改进U-Net的高分影像公路线路提取方法

廉慧洁, 王维高, 朱军, 唐苒然, 谢亚坤

2023, 30(03): 335-344. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303004

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高质量的公路网信息在区域经济发展、灾害应急管理和土地规划中发挥着重要作用。本文提出一种基于改进U-Net(u-shaped network)模型的高分影像公路线路提取方法。首先，从功能、路线设计、分级标准和构造及横断面四个方面剖析公路线路特征，厘清公路与道路的区别；然后，联合通道与空间注意力模块，提出了一种改进的U-Net网络模型；最后，以重庆市南岸区和巴南区为研究区，建立数据集并进行公路线路信息提取实验。结果表明，与已有方法相比，精确度、F1分数、IoU指标有明显提升。本文方法在高分辨率影像提取公路信息方面具有可行性与有效性。

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一种基于学习型特征的多模态影像匹配方法

王迎春

2023, 30(03): 345-351. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303005

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多模态影像在辐射特征和几何特征方面存在的显著差异，会造成高精度匹配困难。因此，本文提出了一种融合多尺度深度学习特征的多模态影像匹配方法，主要利用深度残差神经网络结构自主训练学习影像的学习型特征，得到多模态图像之间更为丰富和更为准确的同名特征点对，实现了对多尺度、多时相影像的协同稳健匹配。结果表明，本文方法对于多组实验均能够得到数量丰富且分布相对均匀的同名特征点对，并具有高效、稳健的匹配性能。

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虚拟地理环境中全景图深度信息恢复与应用

徐铮, 李锋, 蒲泓亦, 卢雪

2023, 30(03): 352-359. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303006

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针对空中全景图深度信息缺失导致无法进行空间分析量算的问题，本文提出一种基于虚拟地理环境的众源空中全景图深度信息恢复与空间分析量算应用的方法。首先，利用数字地表模型和倾斜摄影测量三维模型构建目标区域高精度虚拟地理环境，设计改进的后方交会算法解算众源空中全景图的拍摄参数；其次，采用射线求交算法计算全景图像点与地面点的距离并生成全景深度图；最后，设计基于深度信息的空中全景图空间分析量算模型，并在登封地区进行实验。结果表明，通过人机交互的方式，利用基于空中全景图深度信息的空间分析量算模型，能够对目标区域开展环境勘察，验证了该方法的有效性。

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多尺度点–线目标拓扑关系不一致性探测方法

温伯威, 李少梅, 姚诚勤

2023, 30(03): 360-366. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303007

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不一致性探测对提高多尺度点–线目标拓扑关系一致性处理的科学性和效率具有十分重要的意义。道路和居民地作为基础地理空间数据中两类最重要的地图要素，两类要素之间拓扑关系在不同尺度地理空间数据中的不一致性问题十分突出。本文以同名点状居民地与线状道路为例，研究了多尺度地理空间数据的拓扑关系不一致性问题，提出了基于拓扑距离的多尺度点–线目标拓扑关系不一致性探测方法，并进行了实验验证。研究表明，本文方法识别出的拓扑关系不一致性结果，可以作为不同尺度数据中点–线目标拓扑关系一致性处理的依据。

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知识驱动的地表覆盖服务加权复杂网络构建及应用

邢华桥, 刘畅, 王海航, 张金华

2023, 30(03): 367-376. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303008

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复杂网络已成为组织和管理海量服务资源的有力工具，并为优化服务组合提供理论基础。地表覆盖服务具有鲜明的领域特征，传统的复杂网络构建方法较少考虑先验知识的作用，难以表达地表覆盖服务节点间的真实连接关系。此外，当前服务复杂网络的研究大多针对无权网络，并不利于服务的精准推荐与组合。针对上述问题，本文提出了一个地表覆盖服务加权复杂网络模型。首先，定义了地表覆盖服务之间的连接关系与边权值计算方式；其次，提出了基于知识约束的地表覆盖服务加权复杂网络构建算法，通过服务连接关系和知识规则构建地表覆盖服务加权复杂网络；最后，以变化检测服务组合系统为例，验证了模型的有效性。研究表明，知识驱动的地表覆盖服务加权复杂网络构建方法可以优化服务复杂网络，并能够为地表覆盖服务组合提供有力支撑。

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最小封闭区域识别及构面算法研究与实现

侯凯宇, 徐景, 郑衡, 李佑林, 周钰笛, 李智文

2023, 30(03): 377-383. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303009

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针对计算机数据结构中图的闭合回路搜索，无法寻找包含指定坐标的最小封闭区域的问题，本文提出一种改进的深度优先搜索算法寻找最小封闭区域。首先，以指定坐标为基点建立缓冲区；其次，用缓冲区内的线和面建立简单无向图；最后，使用改进的深度优先搜索算法进行搜索，搜索过程中利用旋转角度控制邻接点的访问顺序，从而实现搜索路线始终围绕指定坐标前进。结果表明，本文算法能够快速寻找包含指定坐标的最小封闭区域。

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改进的包裹圆算法提取建筑立面轮廓

张睿, 余代俊

2023, 30(03): 384-389. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303010

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针对包裹圆算法仅对密度均匀的点云有较好的适应性，当点的密度分布不均匀或点的密度未知时，包裹圆算法难以确定包裹圆半径及其内部点个数的阈值等问题，本文提出了改进的包裹圆算法，以方位角为基准将包裹圆划分为若干区域，以每个区域内是否都存在点为条件，判断各个点是否为边界点。经建筑物立面点云边缘点提取实验研究表明：改进算法提取边缘点效果好于包裹圆算法；当点云规模较大时，处理速度优于包裹圆算法，且提取三维点云时能更好地保留其三维特征。

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基于POI数据的桂林乡村旅游供给空间分布及合理性分析

苏振, 王文荟

2023, 30(03): 390-399. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303011

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乡村旅游是乡村的特色产业，是乡村振兴的重要实现路径之一。但已有研究对于乡村旅游供给研究主体的选择过于单一，且当前旅游供给评价指标体系研究多基于宏观统计数据构建，对于信息技术时代所产生的大数据的应用较少。因此，基于兴趣点数据，本文采用核密度分析等方法探究桂林乡村旅游供给空间格局及合理性。结果表明：(1)桂林乡村旅游供给呈现“多中心聚集，其他区域零散分布”的空间集聚特征；交通出行呈现“北热南冷”分布格局，其他供给类型为“西热东冷”分布格局。(2)桂林乡村旅游供给空间分布均衡性偏低，不同区域间旅游供给差异较大，其中住宿类均衡性最低。(3)从乡村旅游供给综合评价与旅游发展环境评价结果两方面来看，临桂区均具有显著优势。(4)桂林市乡村旅游供给重度超前区域包括阳朔县、资源县；旅游供给重度滞后区域包括灌阳县、恭城县、荔浦市。研究可为桂林市旅游供给布局与可持续发展提供科学指导。

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基于夜间灯光数据的北部湾城市群空间扩张及驱动力研究

高秀丽, 曾伟业

2023, 30(03): 400-409. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303012

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针对以往研究城市问题在数据真实性和空间属性上存在不足、研究内容多探索其表面特征和时空变化过程、研究方法和因子选择具有一定的局限性等弊端，本研究以北部湾城市群为例，利用夜间灯光数据提取城市建成区面积，从城市建成区面积年扩张速度、年扩张动态度、年扩张强度、扩张协调性，分析2006～2020年城市空间扩张特征；利用灰色关联模型分析城市建成区面积与八个社会经济因子之间的关系，探究引起城市扩张的驱动力。研究结果表明：(1)利用夜间灯光数据提取城市建成区面积能够弥补传统数据的不足，准确地得到空间扩张水平估计；(2)大部分城市扩张与人口增长协调不佳，省会城市南宁市、海口市始终是北部湾城市群空间扩张的中心；(3)城市扩张与八个社会经济因子联系紧密，人口密度是促进北部湾城市群空间扩张的最主要因素。

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基于非匀质空间下Voronoi图的城市影响范围研究

张晓贺

2023, 30(03): 410-415. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303013

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为解决城市影响范围研究中忽略非匀质空间的问题，本文以光栅扫描算法为基础，提出了一种非匀质空间下面状加权Voronoi图生成算法。首先，对面状目标和栅格空间赋予不同的权重；其次，采用3×3邻域模板进行十字交叉4次光栅扫描，在距离变换中按栅格像元传递权重对距离进行分解，完成非匀质空间下面状加权Voronoi图的生成；最后，以山西省11个地级市为研究区，进行了验证。结果表明，改进后的算法实现了非匀质空间面状加权Voronoi图的生成；相比点状加权V图，城市之间权重差异较大，距离较近时，面状加权V图更适合城市影响范围划分。

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基于百度迁徙数据的山东省城市网络结构特征研究

张克伟, 来逢波, 黄玉娟

2023, 30(03): 416-424. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303014

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已有研究侧重于城市点要素和面要素的测度，少有对线要素和要素空间作用状态的研究。因此，基于百度迁徙数据，本文采用社会网络分析法和空间自相关分析法，对山东省城市网络进行“点”“线”“面”空间结构特征分析和相互作用状态分析。结果表明：山东省城市网络在整体上呈弱联系状态，省会经济圈、胶东经济圈和鲁南经济圈内部网络分别呈现单核心“放射状”“一点一线型”和“折线型”的结构特征；网络中出现小团体聚集特征，城市聚类的空间近邻效应显著，团体内部联系的密集度高于外部；城市的节点属性差异较大，导致网络的核心–边缘结构明显，并且在局部地区表现出空间负相关特征。

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基于多尺度特征融合网络的路面裂缝分割方法研究

李朝勇, 张成, 韦海丹

2023, 30(03): 425-430. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303015

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针对路面缺陷检测设备采集到的路面影像中裂缝像素数占比较小，而现有深度学习的语义分割网络难以分割图像中小目标的问题，本文提出了一种融合了多尺度特征信息的编解码结构语义分割网络模型。首先，在经典编解码结构分割网络U-Net (u-shaped network)的基础上，将编码结构中不同层级的特征图分别与解码结构中的特征图越级融合；其次，在网络的误差反向传播过程中选择适用于小目标物体分割的损失函数Focal Loss；最后，在CrackForest数据集上对本文方法和常用四种模型进行了对比分析。结果表明，改进的U-Net模型在交并比、F1分数两种综合评价指标上的表现均要优于其他模型，且在细小裂缝的分割结果上提升更为明显。这说明本研究能够为路面影像中裂缝分割任务提供技术参考。

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北京市海淀区小学教育资源空间布局优质均衡性分析

蔡鑫雨, 王艳慧, 万圆

2023, 30(03): 431-441. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303016

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为了反映小学教育资源的空间配置情况和供需情况，并为下一步优化调整小学的空间布局及合理配置优质教育资源提供决策参考；同时，海淀区作为北京教育的焦点，尚缺乏从街道尺度对其空间布局的相关研究。因此，本文以北京市海淀区小学为研究对象，综合考虑教育资源供给与学龄儿童入学需求，利用GIS空间分析和基于两步移动搜寻法的可达性计算等方法，分析了小学基础教育资源和优质教育资源的空间布局、供需现状和空间配置的均衡性。结果表明：(1)海淀区整体教育可达性不甚理想，供需矛盾在部分乡镇地区依旧突出，仅有77.7%的学龄儿童可以实现在3km内“就近入学”的需求；(2)优质小学稀缺且布局不均衡，约46%的适龄儿童有机会进入优质小学；(3)为满足海淀区教育“优质均衡”发展要求，应在上庄镇、青龙桥街道等地加强布局优化。

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基于RSEI的北京市生态环境质量分析及验证

崔亚君, 顾娟, 王淼, 武润泽, 杨旭东, 王永国

2023, 30(03): 442-449. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303017

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开展北京市生态环境质量动态监测，全面掌握首都生态环境变化情况，明确未来发展趋势，是优化首都功能、打造和谐宜居生态之都的重要支撑及实现新时期首都生态文明建设的关键依据。遥感生态指数作为一种生态综合环境指数，能够快速监测与评价区域生态环境质量，但目前针对北京市的遥感生态指数分析以区域性变化研究为主，缺少北京市生态环境质量的趋势分析和基于遥感生态指数的生态环境质量评价的验证分析。本文基于遥感生态指数模型分析了北京市2013～2020年生态环境质量变化情况，并利用全市生态环境质量指数进行了研究验证。结果表明：2013～2020年，北京市生态环境质量不断变好，特别是2017年生态保护红线划定后，生态环境质量变化明显，其中，2017～2020年生态环境质量转优速度明显，增加幅度约为2013～2017年的2～3倍；平原区生态环境质量逐步由差、较差向中等、良转变；山区生态环境质量持续提升，由中等、良向优转变，等级为优的区域明显扩大。遥感生态指数的大小能够用来快速反映生态环境质量状况。

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定位传感器基站部署优化方案研究

曹昌磊, 陈志达, 龚小宇, 洪年祥

2023, 30(03): 450-456. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303018

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室内定位技术是卫星定位的辅助定位补充手段，能克服卫星信号难以穿越建筑物等缺点，而传感器基站的合理部署是实现高精度室内定位的关键内容。为进一步改善传感器综合定位性能，本文基于改进的遗传算法优化基站部署方案，以精度衰减因子作为评估指标，分析不同基站数量、位置和环境条件等因素对定位综合性能的影响，并以仿真球形体育馆为例，进行了验证。结果表明，采用4个流动站和1个固定站方案的综合效益最高，能够很好地应用于快速组网场景，具有较好的参考价值。

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区域评估成果信息化应用探索

刘一萍, 齐共同, 杜莹, 刘晓彤, 乔新

2023, 30(03): 457-464. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202303019

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针对目前区域评估成果信息化共享应用较为薄弱问题，为推动区域评估成果“一评多效”，形成统一规范标准，强化成果共享与信息化应用。以中国（山东）自由贸易试验区青岛片区为试点，探索区域评估成果信息化应用，提出区域评估成果信息化技术路线，研究总体解决方案、管理机制流程、区域评估成果信息化标准；基于区域评估数据库，通过云原生等计算机技术，实现区域评估成果信息化系统开发与应用，形成集区域评估成果提交汇聚、一体化展示、成果现状辅助分析、基于负面清单区域评估策划于一体的信息化应用模式。通过区域评估成果信息化应用探索，助推项目策划生成工作的开展，为优化营商环境提供借鉴思路。

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