时空信息学报

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张永红, 陈军

2023, 30(04): 465-473. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304001

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地面沉降是影响我国社会经济可持续发展的主要灾害因素之一。自2016年起，我国已形成了以合成孔径雷达干涉测量技术为主的地面沉降遥感监测模式。同时，目前正处在按照“多规合一”原则编制国土空间规划的重要时期。但是，由于种种原因，地面沉降信息目前未能在国土空间规划中充分应用。本文概述了我国的地面沉降状况和主要沉降区信息，指出了地面沉降与国土空间规划的关联，以北京市为例，详细分析了国土空间规划变更与地面沉降的关系。结果表明，地面沉降速率超过30 mm/a、50 mm/a的地区，分别在北京新规划中被划为生态控制区和限制建设区的面积占比为59.2%、68.4%，反映出北京国土空间规划编制中充分考虑了地面沉降的限制性影响。文章期望为推动地面沉降信息在国土空间规划编制过程中的深入应用提供启发与参考作用。

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地理信息保密安全评估的基本问题与对策

刘万增, 陈军, 赵勇, 李然, 章炜, 翟曦, 王新鹏, 王勇

2023, 30(04): 474-481. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304002

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地理信息保密安全智能化评估是当前国家地理信息安全监管工作实施的迫切需求。本文在国内外文献调研和需求分析的基础上，指出地理信息保密安全研究中所面临的三个基本问题，即空间尺度的智能识别、位置精度的高效评估和影像敏感信息的场景化认知；同时，将人类的自然智能与机器计算智能有机融合，设计了基于混合智能的地理信息数据安全评估的技术框架；并明确了评估知识库构建、空间尺度计算、位置精度评定、敏感内容识别及评估系统研制等研究对策。

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基于自训练卷积神经网络的遥感场景图像异常探测方法

张方泽, 龚循强, 周秀芳, 刘卓涛

2023, 30(04): 482-490. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304003

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遥感场景图像异常探测可确保含遥感场景图像标签的准确性，为地物识别、变化检测、迁移学习等提供有效的数据支撑。针对遥感场景图像异常探测方法通常需要大量标注的训练样本的问题，本文结合自训练算法和卷积神经网络提出一种自训练卷积神经网络方法，在少量标注样本下实现快速高效地对遥感场景图像中标签和实际类别不匹配的异常情况进行探测。首先，仅根据少量真实标签训练卷积神经网络；其次，对含异常标签的伪标签数据集进行异常探测；最后，将探测结果为正类和异类的标签分别加入真实标签与伪标签进行下一轮训练，直至探测完毕。实验采取SIRI-WHU和RSSCN7两种遥感场景数据集，均选取10%的准确标签为卷积神经网络初始训练数据，对含有不同异常标签占比的遥感场景图像进行异常探测。结果表明，三种自训练卷积神经网络（自训练GoogLeNet、自训练ResNet和自训练DenseNet）在含5%～30%异常标签的SIRI-WHU数据集、RSSCN7数据集中均取得较好的效果，其准确率、召回率和F1分数均能达到93.8%以上，精确率能够保持97.8%以上。

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深圳市宝安区土地利用遥感分类方法对比分析

刘宇承, 罗芳, 杜清运, 黄文丽, 石仪玮

2023, 30(04): 491-499. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304004

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以深圳市为代表的新型城市，面临城市土地利用类型种类多、变化快等问题，在实际生产中急需高精度、高效率且时效性强的智能化监管方法。因此，本文结合第三次全国国土调查成果和2019年深圳市宝安区0.2 m高分辨率遥感影像，构建了宝安区地表自然资源丰富区域的样本库，比较分析了以K近邻、支持向量机、随机森林和梯度提升决策树作为分类器的传统机器学习分类方法，以及以U-Net、Resnet50-unet和DeepLabV3+模型作为语义分割模型的深度学习分类方法的适用性。结果表明：(1)面向对象分类比基于像素分类结果整体性更强，能解决“椒盐噪声”问题；(2)分类结果最好的传统机器学习模型和深度学习模型分别是随机森林、DeepLabV3+；(3)在较少样本量条件下，梯度提升决策树相较于DeepLabV3+模型，在计算效率与结果可解释性方面具有优势；DeepLabV3+模型经充足样本量训练后的分类结果优于传统机器学习分类方法；(4)总体而言，DeepLabV3+模型分类结果最佳，在宝安区整体区域的土地利用分类结果符合第三次全国国土调查的情况，预期能兼顾实践生产中精度和效率要求。

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无人机斜面贴近摄影测量的三维航线规划研究

敖其勇, 潘国兵, 龚洲, 袁小彬, 熊延, 陈昌文

2023, 30(04): 500-507. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304005

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针对倾斜摄影测量对与水平面存在较大夹角的斜面目标，难以采集到有效影像数据这一问题，本文提出基于主成分分析（principal component analysis,PCA）算法的斜面贴近摄影测量三维航线规划方法。首先，利用PCA算法求取无人机的飞行方向与摄影机主光轴方向；其次，结合约束条件得到的航迹点间隔，计算出航迹点三维坐标与无人机姿态；最后，生成无人机航线文件并导入地面控制端飞行作业，实现斜面目标高分辨率影像数据自动采集。结果表明：通过本方法得到的三维航线布局工整，采集到的影像分布均匀，其重建的三维模型精度高、纹理细腻、几何完整性好；相较于倾斜摄影测量得到的模型，在点位相对精度、模型完整性、纹理精细度上得到了显著提升。

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数据驱动的短临降水预报可靠性分析技术体系研究

许磊, 李琪, 陶雲, 余红楚, 杜文英, 陈泽强, 陈能成

2023, 30(04): 508-517. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304006

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高精度、高可靠的短临降水预报，可为暴雨洪涝灾害早期预警、区域防灾减灾提供重要理论方法依据。目前，以深度学习技术为代表的数据驱动的短临降水预报技术逐渐得到应用。然而，由于空间数据、模型结构、参数和训练过程等诸多因素存在不确定性，以及人工智能技术本身存在的低可解释性和低稳健性等特征，数据驱动的短临降水预报具有不可靠性。针对数据驱动的短临降水预报可靠性过程建模不足、可靠性评估方法片面和可靠性传播机制不明的问题，本文提出了一种顾及数据和模型不确定性的短临降水预报可靠性分析、评估和推理技术体系，提升数据驱动的短临降水预报过程可靠性综合评估和关联推理能力，以期为数据驱动的短临降水预报可靠性分析提供理论和技术支撑。

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面向自动制图的地图符号拓扑冲突处理方法

赵变利, 刘建军, 刘剑炜, 何雪, 赵士权, 车健, 王孺, 付冬暇

2023, 30(04): 518-526. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304007

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考虑到地形图制图生产应用需求，针对目前地形图自动化制图过程中制图要素压盖、本底数据质量差或专业软件协同性不够等导致的图面符号冲突问题，本文探讨了一种面向地形图自动制图的地图符号拓扑冲突处理方法。通过针对传统地形图制图过程中易出现的符号拓扑冲突，归纳了相离、相交、覆盖、包含、相接、相邻六种符号拓扑冲突类型分别在点线面符号间易存在的情况；基于各种冲突类型，本文建立了一套基于间距优化、协同移位、加权避让、次要舍弃、压盖处理等21条符号拓扑冲突处理规则，实现了基础地理数据的自动制图，并通过实验验证了本方法的可行性。结果表明，与传统生产作业化率相比，本方法图面符号冲突解决提高了78.1%。这说明具有一定的工程应用价值。

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一种基于规则解析的地理信息元数据批量采集方法

范登科, 张恒, 韩祖杰, 全玉山, 宋永军, 杨斌, 张利明

2023, 30(04): 527-535. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304008

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针对地理信息元数据采集效率低、信息不完整、交互能力弱、灵活性差等问题，本文提出一种通过规则解析建立地理信息元数据采集交互视图，同步实施批量元数据采集作业的方法。本方法以元数据XML规则实现方式为基础，对元数据的基本组成单元进行对象化定义和解析，建立树列表视图表达元数据的数据字典内容和结构，实现交互式采集。经业务化实施验证及对比分析表明：本方法采集时间较现有方法节省60.5%；不仅完整地反映了元数据数据字典的全部内容，而且可以动态、灵活地表示其多层次、多态的数据结构。在提高作业效率和成果标准化水平的同时，解决了现有方法难以适应规则动态扩展的问题。

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E-WID三维拓扑关系计算方法与实现

杨国红, 周晓光, 贺鸿愿, 侯东阳, 李存志

2023, 30(04): 536-542. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304009

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E-WID(Euler-number-based whole-object intersection and difference)三维拓扑关系模型能够表达三维空间简单、复杂目标间的拓扑关系，具有区分能力强、无理论缺陷等优势，但目前尚缺乏E-WID三维模型自动计算的相关研究。因此，利用Nef多面体三维数据模型能够表达带通道或空穴等复杂目标的特点，本文研究了一种基于Nef多面体的E-WID三维基本拓扑关系计算方法，其中包括三维基本空间数据间布尔运算结果的组件构建和欧拉数计算方法；并与已有方法进行对比。结果表明，本文方法实现了三维空间数据间的E-WID三维基本拓扑关系自动计算，并能够准确区分。

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青海湟水流域基于改进的MLP大气加权平均温度模型研究

赵利江, 杨海鹏, 许超钤, 赵健赟

2023, 30(04): 543-550. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304010

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为尽可能地提高大气加权平均温度的估计精度，利用神经网络所建立的大气加权平均温度模型，却未顾及大气加权平均温度的长期变化趋势。因此，本文利用全球气候第五代再分析数据集和大气逐层数据，考虑大气加权平均温度的年际变化，基于多层感知器建立了湟水流域大气加权平均温度模型，并使用探空数据与已有的六种模型进行了比较验证分析。结果表明：本模型的年均偏差和均方根误差分别为–0.01 K、2.71 K；均方根误差相比于Bevis式、双因子、多因子、全球气压温度3(global pressure and temperature 3,GPT3)、改进的GPT3模型、谢劭峰等（2022）方法分别减小了32%、23%、15%、14%、7%、5%。验证了引入年际变化因子可进一步提高神经网络模型的精度，建立了目前湟水流域精度相对最优的大气加权平均温度模型。

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基于空谱特征联合的烟熏壁画线条增强方法

毛锦程, 吕书强, 侯妙乐, 汪万福

2023, 30(04): 551-559. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304011

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针对壁画部分区域被烟熏污染，人眼难以辨别的问题，现有的图像增强算法未能充分考虑壁画影像中的同质区域和空谱信息，因此，本文提出了基于空谱特征联合的烟熏壁画线条增强方法。首先，用地面高光谱成像仪采集壁画的原始高光谱数据进行数据预处理，选取波段合成真彩色影像并利用多尺度模糊C均值算法进行图像分类，将分类后数据与高光谱影像一一对应得到分区高光谱数据，对各分区数据进行核主成分分析（kernel principal componentanalysis,KPCA）降维获取前几主成分，经平均梯度分析选出分区KPCA的最优主成分影像；其次，分析壁画每幅影像的行列相关性，对预处理后的高光谱影像进行二维主成分分析获取其行、列主成分，经图像重构和平均梯度分析获得二维主成分分析的最优主成分影像；最后，结合光谱特征分析与自适应伽马校正算法得到包含壁画线条增强信息和色彩信息的影像。结果表明，与已有的单尺度Retinex算法、带色彩恢复的多尺度Retinex算法及侯妙乐等（2014）方法进行对比，本方法得到的影像线条完整、清晰，具有更好的对比度。

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面向联合国SDG15.3.1的2000～2020年京津冀地区土地退化评估

陈宇佳, 张俊, 张平, 王陈哲, 况玮婕, 陈炯宾

2023, 30(04): 560-573. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304012

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为了防止土地退化，《联合国防治荒漠化公约》提出了土地退化零增长的目标，并成为可持续发展目标（sustainable development goal,SDG）的重要目标之一。但就目前SDG评估而言，针对长时序演变特征的土地退化中性（land degradation neutrality,LDN）本土化实证研究还较少。因此，本文利用SDG15.3.1元数据指标框架，以2000～2010年为基准期，2010～2020年为评估期，对近20年京津冀地区的土地退化情况进行了评估。结果表明：(1)基准期，京津冀土地退化的面积为18004 km~2（占全区域总面积的比例为8.41%），土地改善的面积64900 km~2（占全区域总面积的比例为30.32%），基准期综合表现为改善；(2)评估期，京津冀土地退化的面积为27414 km~2（占全区域总面积的比例为12.8%），土地改善的面积42957 km~2（占全区域总面积的比例为20.06%），评估期综合表现为改善；(3)土地生产力的变化在基准期和评估期对土地状态的评估起了主导作用，其次为土地覆盖，土壤有机碳变化的作用最小；(4)通过基准期和评估期土地退化的情况相比，得出京津冀地区2000～2020年达到了土地退化零增长的目标。研究结果将有助于京津冀地区生态规划管理，推动京津冀协同发展。

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长江中游城市群中心城市首位特征及效应分析

万思珏, 王海军

2023, 30(04): 574-584. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304013

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现有的城市首位度仅反映中心城市与区域内特定几个非中心城市之间的关系，忽略了城市间跨行政区边界的交流。本文采用树状结构动态而清晰地展现2010～2019年长江中游城市群城市体系演变，聚焦省会城市与非省会城市之间的时空联系变化，从而丰富省会首位特征的刻画；并进一步通过Kanbur-Zhang指数和Capello空间溢出指数动态评估长江中游城市群省会城市经济发展给非省会城市带来的影响。结果表明：(1)2010～2019年长江中游城市群省会城市要素聚集程度，以及与所在城市圈内其他城市的交流联系紧密度随时间均有提升。(2)三个中心城市经济发展对周边城市产生效应不同；首位特征最强的武汉市对周边城市由虹吸效应转为显著的溢出效应，环长株潭城市圈中长沙市在后期初现溢出效应，首位特征最弱的南昌市对所在城市圈中其他城市仍以虹吸效应为主。城市组团发展受政策因素影响较为明显，本研究能够为强省会战略的实施提供技术支持。

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高寒草地生态系统服务时空动态监测及自然驱动机制研究

白驹, 乔国华, 高宇, 陈广雨

2023, 30(04): 585-594. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304014

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针对我国目前高寒生态涵养区生态系统服务时空动态及自然驱动机制研究的不足，本文以黄河流域青海段高寒草地生态系统的产水量、土壤保持、防风固沙、固碳四项典型生态系统服务功能为研究对象，分析其时空动态及关键自然要素的驱动机制。结果表明：(1)研究区内各项生态系统服务物理量呈现不同的地理空间格局，产水量、土壤保持、防风固沙物理量呈明显增加趋势，固碳总体呈增加趋势但存在年际波动；(2)降水、温度和海拔等七个自然因子解释变量对生态系统服务物理量时空动态解释率为38.1%～47.0%；植被覆盖状况、海拔是2000年、2010年贡献率最大的解释变量，其次为土壤湿度、降水；海拔、地表温度是2020年影响生态系统服务物理量最关键的因子，其次为植被覆盖状况、降水；(3)各自然因子对各项生态系统服务时空动态的影响迥异，呈现年际变化，温度对固碳影响呈现非线性特征。研究结果可为黄河流域上游地区生态系统服务管理提供科学支撑。

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基于遥感与GIS的江西省洪涝灾害评估研究

王泽雨, 李建章

2023, 30(04): 595-604. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304015

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针对江西省洪涝灾害评估方面综合性分析研究不足，且指标选取不够全面、精度不高的问题，本文主要从洪涝灾害危险性、暴露性和防灾减灾能力三个方面，构建江西省洪涝灾害风险评估指标体系。首先，利用层次分析法确定指标权重。其次，基于地理信息系统空间分析功能，结合模糊综合评价法对洪涝灾害风险进行分析。结果表明：(1)江西省洪涝灾害高危险性集中分布在东北部地区，有景德镇市、上饶市、鹰潭市和抚州市部分；抚州市和赣州市的防灾减灾薄弱性较弱；高暴露性集中分布在南昌市。(2)综合来看，江西省东北部区域的风险性明显要高于其他区域，南部区域和部分西北部区域风险性较小。研究结论能够为江西省的防灾减灾工作提供技术参考。

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城市居民活动轨迹日间稳定性分析——以西宁市为例

赵志远, 杨红, 杨喜平

2023, 30(04): 605-613. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304016

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针对基于轨迹数据分析人类移动特征忽略日间稳定性的问题，本文以西宁市为例构建个体活动轨迹日间稳定度量方法，分析居民活动轨迹日间稳定性及其分布特征。研究表明：(1)不同类型天之间，居民总体有54.5%的时间位于同一位置；(2)工作日的日间稳定性较高；活动位置稳定性在一天中的凌晨最高，晚上次之；(3)青少年人群活动轨迹日间稳定性最高，高出稳定性最低的中年人群14%；(4)女性在工作时间活动轨迹日间稳定性略高于男性，在休息日白天有较男性更加多样化的活动位置；(5)街道尺度下，近郊区城市居民活动轨迹日间稳定性低于城中心和远郊区。

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粤西沿海地区农村宅基地演化空间特征分析——以茂名市电白区为例

肖建能, 丁华祥, 赵耀龙, 温宥越

2023, 30(04): 614-621. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304017

可视化

针对现有研究中广东省农村宅基地的时空演化分析不足的问题，本文以茂名市电白区为例，利用广东省最新农村地籍调查成果，以及第一次全国土地调查（以下简称“一调”）、第二次全国土地调查（以下简称“二调”）数据，基于Pearson相关性分析方法，开展粤西沿海地区的农村宅基地时空演变规律研究。结果表明：(1)“一调”至2017年，农村宅基地占地面积增幅达79.86%，“一调”至“二调”期间，占地面积增幅为43.95%；“二调”至2017年期间增幅为24.95%。电白区农村宅基地增长量大的区域主要分布在茂名市区的毗邻区、电白区中心周边及沿海地区。(2)“一调”至2017年，电白区宅基地的增幅与亲水性、路网密度、地形复杂度和人口密度四个因子在0.01的级别上呈显著正相关，与到行政区中心距离因子在0.01级别上呈显著负相关，与聚耕比因子在0.05级别上呈显著负相关。

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IPCLRC约束的时序地表覆盖数据不一致探测

吕嘉程, 陈斐, 仲尹文, 谭竟

2023, 30(04): 622-630. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304018

可视化

目前的地表覆盖数据不一致性研究多是针对单期或者更新期在空间方面的不一致性探测，在具有多期的时序地表覆盖数据中，进行时间连续性不一致探测的研究较少。本文提出适用于地表覆盖属性变化的改进拉依达准则，并结合地类时序转换逻辑规则提出改进拉依达逻辑规则结合法，对时序地表覆盖数据进行不一致探测和验证；以GlobeLand30数据集为例，选取雄安新区和合肥市为研究区，利用谷歌高清历史影像、Landsat影像等对探测结果进行了抽样验证。结果表明：改进拉依达准则能更好地拟合时序地表覆盖属性变化频数且包括的时序属性变化种类更多；本方法有90%以上的准确率和29%～69%的探测率。

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广东省自然资源常态化监测模式探索与实践

郭海京, 钟远军, 杨娜娜

2023, 30(04): 631-641. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304019

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自然资源调查监测旨在全面查清各类自然资源家底和变化情况，是支撑自然资源管理和推进生态文明建设的基础性保障工作。为解决调查监测面临变化监测和地类识别等难度大、效率低、业务协同能力不高等问题，广东省自然资源厅提出构建高效、快捷、及时的常态化监测新模式。常态化监测依托广东省自然资源综合感知服务系统，以业务管理数据为主体、以综合感知数据为辅助，利用人工智能深度学习和信息化等技术，即时发现变化图斑；通过省市县多级联动、内外业一体化监测等模式，每月定期上线和完成变化图斑的核实与处置，及时推送到各级自然资源业务管理部门，动态掌握全省各类自然资源变化情况。常态化监测通过“即时监测、月清季核、年度总结”，实现“一次监测、多个专题、N种应用”的目标，将广东省调查监测工作从过去单一化、低频次的年度国土变更调查时代，逐步迈向“即时精准、智慧互联、协同共治”的智能化、智慧化的常态化监测时代，实现自然资源业务全覆盖和违法违规行为“早发现、早预警、早制止”。通过试点工作，验证了常态化监测的工作模式、组织模式、变化发现、系统应用等环节的可行性，为下一步全省全面铺开积累了经验。

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“智慧江苏”市县地理信息公共服务运行监管平台的设计与实现

赵萍, 金恒旭, 张书亮

2023, 30(04): 642-649. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304020

可视化

针对当前江苏省各个市县已建成时空大数据平台普遍面临的推广应用力度不够、运行维护水平不高等问题。本文从创新测绘地理信息省级监管水平的角度，在深入分析市县平台运行监管能力及需求的基础上，设计了依托“智慧江苏”的运行监管平台软件架构。首先，制定了6类监管内容、18个监管指标、88个监管参数的运行监管指标体系；其次，构建了面向市县平台监管的Agent技术，接着提出了基于时间序列与关系型双数据库的存储方法，并采用了基于Telegraf插件和Grafana的多时序监管数据采集与可视化技术；最后，研发设计了市县地理信息公共服务运行监管平台。通过该监管平台，实现了省市县时空大数据平台运行状况和应用效果的监测评估，形成了江苏省时空大数据平台一体化服务体系和常态化监测体系。

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面向“放管服”的省级宅基地建房管理平台建设与应用——以湖南省宅基地信息化建设为例

方靖

2023, 30(04): 650-659. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304021

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在全面推行“放管服”改革的政策背景下，使用信息化技术提高宅基地建房管理效率成为保障乡村振兴战略的重要因素。由于传统的业务工作方式存在着信息不对称、流程烦琐等问题，住房审批、安全监督等管理工作效率低下，难以保障农民居住用地需求。因此，本文以湖南省宅基地信息化建设工作为研究对象，提出了面向“放管服”改革的省级宅基地建房管理平台的设计与实现方案。结果表明，在湖南省规范宅基地管理工作、保障农村住房用地政策的约束下，已有1800多个乡镇使用平台来开展业务工作，应用覆盖率超过86%，取得了良好的应用效果。期望本研究能够为其他省份的宅基地建房管理工作信息化转型提供借鉴作用，从而全面强化国土空间规划管控，加快推进政务服务的全面信息化。

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我国典型城市三维地籍实践

应申, 王猛, 詹勇, 张郁, 王野, 李程鹏, 郭仁忠

2023, 30(04): 660-666. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202304022

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近几十年来，城市人口数量急速扩张造成土地资源紧张，城市土地立体化利用明显。土地立体化利用造成了空间权属在垂直方向上的多元化，各类三维空间投影到二维平面时产生重叠，传统二维地籍管理模式无法清晰反映土地立体化利用中的权利分布状况，建立以三维地籍为核心的土地管理模式是城市经济发展的必然结果。2020年国务院提出在全国范围内复制推广“以三维地籍为核心的土地立体化管理模式”，本文通过重庆、沈阳、广州三个典型城市不同需求的实际案例，论证了三维地籍在解决山地城市房地复杂关系、二维宗地遗留的房地不一问题、面向未来城市规划建设“规建管”全流程等方面的重要支撑和具体实践。三维地籍为三维空间的精准管理打下坚实的技术基础，论文通过不同区域典型城市案例论证三维地籍对于支撑国土空间立体化管控的重要意义。

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