EN中文

过刊目录

  • 全选
    |
    时空建模
  • 时空建模
    铁路地理地质数字孪生数据多层次时空索引方法
    潘岩, 朱庆, 郭永欣, 丁雨淋, 陈俊桦, 赵元祯, 张利国, 刘铭崴, 王强
    2024, 31(03): 311-321. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202402007
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    铁路工程地理地质数据海量多源异质、带状空间不规则分布,铁路海量地理地质孪生数据跨尺度高效检索是动态更新、实时计算与智能服务的基础,现有时空索引方法难以满足不同类型任务应用中跨尺度、多模态高效实时检索应用的需求。因此,本研究设计适用于铁路地理地质时空数据特点的存储结构模型,构建多尺度GeoHash-Quad空间索引与数据版本时间索引混合的多层次时空索引,实现数据频度划分模型驱动的内外存协同的时空索引动态缓存机制;并利用典型长大铁路隧道地理地质数据进行测试,与现有主流分布式地理大数据存储索引框架GeoMesa进行实验对比。结果表明,本方法在铁路地理地质时空数据实时检索场景下性能更优,可以支撑铁路地理地质数字孪生时空数据高效分布式管理与高性能实时查询检索应用。
  • 时空建模
    结合等变交叉正则化的轻量化双分支建筑物变化检测网络
    戴延帅, 慎利, 刘仕川, 董宽林, 李志林
    2024, 31(03): 322-336. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403010
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    空间细节信息和语义上下文信息在建筑物变化检测研究中扮演着至关重要的角色。然而,在当下主流的单分支网络架构中,同时获取这两种信息会面临计算成本和模型大小方面的严峻挑战。为应对这一挑战,本文提出一种全新的轻量化双分支网络架构用于高效特征提取,并引入等变交叉正则化模块以增强特征表达,从而实现精细化的建筑物变化检测。具体地,轻量化双分支网络架构由细节分支、语义分支和双信息交互融合模块组成,能同时高效地捕获空间细节信息和语义上下文信息,以生成细粒度的深度语义变化特征图;同时,等变交叉正则化模块从隐式监督角度出发,在不增加网络参数的前提下,从语义和空间层面对变化特征图进行一致性约束,从而提高网络在变化建筑物尺度和边缘上的感知能力;为了验证方法的有效性,本文选用现有优秀的轻量化和非轻量化变化检测网络作为对比方法,分别在WHU、LEVIR两个数据集上开展对比实验。结果表明,在仅需2.27 M 参数和4.25 G浮点运算的轻量化前提下,本文方法在两个数据集上分别实现了87.03%、83.41%的交并比精度,综合性能显著优于现有的轻量化和非轻量化变化检测方法。研究成果有望为未来的轻量化建筑物变化检测研究提供科学参考。
  • 时空建模
    一种联合时空信息与社交互动特征的行人轨迹预测方法
    杜俊健, 杨俊涛, 康志忠, 王旭哲, 彭城
    2024, 31(03): 337-347. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202402003
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对目前基于数据驱动的建模方法,难以有效表达和综合行人时序运动特征及行人间复杂抽象的社交互动行为的问题,本文提出了一种联合时空信息和社交互动特征的行人轨迹预测方法。首先,对行人历史运动轨迹编码得到行人的运动特征;其次,结合长短期记忆网络和特征注意力机制,捕获行人自我运动序列的时空关联信息;再者,在时序特征提取基础上,使用图卷积网络建模行人间的社交互动特征;最后,利用多模态未来轨迹解码模块预测行人的多模态未来运动轨迹,并采用ETH、UCY数据集对所提出的模型进行评价分析。结果表明,本方法具备有效性,能够稳健可靠地实现行人轨迹预测。
  • 时空建模
    基于随机森林方法的京津冀地区臭氧精细时空预测
    董瑾, 崔荣国, 程立海, 张迎新, 宋文婷
    2024, 31(03): 348-358. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403015
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    京津冀地区是我国目前臭氧污染较为严重的区域,对其进行臭氧时空预测能够帮助了解臭氧的变化规律和主要影响因素;目前已有研究的空间分辨率普遍较低。因此,本文选取随机森林方法,对京津冀地区2021年臭氧最大8 h浓度进行1 km尺度的精细时空预测,分析影响臭氧浓度的主要因素及季节特征,评估京津冀地区臭氧浓度的人口暴露水平;并与已有相关研究进行比较评价。结果表明：①相较于已有研究,本方法在空间分辨率和建模精度方面得到了较好结果,空间分辨率达1 km,R2值在0.83以上。②影响臭氧浓度的主要气象因素为气温和太阳辐射,其中,冬季受风速影响较大。③臭氧浓度在季节时间上呈现波动特征,从高到低分别是夏季、春季、秋季、冬季;且在空间分布上存在明显季节特征,春、夏、秋三季呈现东南高、西北低的特点,而冬季则完全相反。④臭氧超标天数高值区集中于东部和南部;保定市、北京市、石家庄市、张家口市等城市有较多人口集中在臭氧浓度较高的区域,廊坊市有较多人口集中在臭氧浓度较低的区域。研究成果有助于大幅降低臭氧监测成本,可为臭氧污染防治提供科学依据。
  • 时空建模
    一种面向精细化地理分区的空间约束聚类方法
    丘铂钧, 贾嘉楠, 徐柱
    2024, 31(03): 359-369. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403011
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在空间分区的相关研究中,虽然已有经典聚类算法k均值聚类（k-means）结合空间约束的成果,但其对于连续平铺面状地理要素的空间聚类适用性不高。因此,本文开展对k-means算法进行空间约束的探讨。通过改进SKATER算法的空间约束方式,构建一种包含自然扩张与次优扩张过程的空间约束的k-means算法;并在两个公共数据集上与已有研究方法进行比较评价。结果表明：本文方法尤其适用于处理连续平铺面状地理要素的分区;通过轮廓系数、DB指数及总残差平方和三个评价指标知,本文方法优于已有的SKATER、AZP及SC k-means方法。研究成果不仅能够为地理信息系统中的空间数据处理提供新的工具,也为聚类算法的研究提供了新的视角。
    • 时空认知
  • 时空认知
    时空大数据支持的城镇开发边界划定研究——以长沙市为例
    王梓安, 李满春, 周琛, 夏南, 高醒, 陈振杰
    2024, 31(03): 370-385. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403013
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    划定城镇开发边界是加强空间开发管制、控制城镇无序蔓延的重要措施;土地利用变化模拟模型是划定城镇开发边界的重要手段之一;现有相关研究大多基于土地利用数据与统计数值进行,对人类活动反映不足,尤其缺乏对商业、医疗、教育等经济活动的刻画。本研究以长沙市为研究区,采集兴趣点数据、签到数据、人口空间化数据等多源时空大数据,利用CLUMondo模型根据现状数据和土地利用需求开展长沙市未来土地利用变化模拟,划定城镇开发边界。结果表明：①土地利用模拟总体精度大于90%。②2035年长沙市中心城区共有建设用地1339 km2。中心城区城镇开发边界面积为1207 km2,其中,城镇开发边界内建设用地1157km2,占比为95.86%。③2020~2035年,研究区正东、西北两个方位保持较高扩展强度。正东方向集聚式扩展明显;西北方向沿湘江扩散式发展,延伸进入望城区内部。④研究区建设用地集聚效应明显,其开发边界划定结果与人口密度、商业活动强度有着较高的一致性。
  • 时空认知
    基于多源大数据的城市旅游目的地吸引力评价研究——以武汉市为例
    李婧璇, 禹文豪, 黄雅雅, 吴啸
    2024, 31(03): 386-396. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403009
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目的地吸引力是旅游者选择前往某地旅游的重要因素,对目的地旅游业的发展至关重要。已有研究虽然在特定领域内取得了丰富的成果,但在数据来源的多样性和全面性、评价方法的科学性和高效性等方面仍存在需改进的空间。本文以武汉市为研究对象,构建城市和景区两个层面的旅游吸引力评价指标体系,融合旅游网站数据、兴趣点数据、街景图像数据等多源数据,采用两步移动搜寻法和图像语义分割法对景区吸引力评价指标进行计算;并采用熵权-TOPSIS方法定量分析武汉市及其各级旅游景区的吸引力。结果表明：尽管武汉市的旅游资源丰富,其总体旅游吸引力水平仍落后于其他热门旅游城市,如西安、成都等;旅游景区吸引力与景区等级正相关,高等级景区具有更高的吸引力;位于中心城区的景区,其旅游吸引力得分明显高于郊区。研究成果可为武汉市及类似城市的旅游资源优化配置和旅游政策制定提供数据支持依据。
  • 时空认知
    沧州市人居环境适宜性评价及其空间分布格局
    殷嘉雪, 王艳慧
    2024, 31(03): 397-407. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403007
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    科学评价人居环境适宜性并揭示其空间分布格局对协调区域可持续发展进程具有重要意义,目前已有研究多局限于单一尺度的综合评价,尚缺乏一套通用的评价指标体系以指导多层级多维度评估。本文选取沧州市为研究区,设计综合反映人居环境自然适宜性和人文适宜性的指标体系,构建人居环境质量综合指数,从县域-镇域不同层级、单因子-分维度-全局不同视角分别评估研究区的人居环境适宜性,对人口分布及经济与人居环境质量的相关性进行探讨。结果表明：①研究区人居环境自然适宜性总体舒适度较高;人文适宜性在市辖区较高,周边农村地区较低;综合适宜性最高的地方位于北部青县、中部市辖区和西南部的泊头市。②整体上,沧州市各乡镇人居环境适宜性存在显著的空间自相关关系,空间集聚效应较为显著,相邻乡镇之间存在相互影响。③人居环境综合适宜性与人口分布呈正相关,自然适宜性与人口密度、人均GDP呈负相关;人文适宜性与人口分布存在较高的协同性和相似的空间分布特征。
  • 时空认知
    珠三角城市群快速陆路交通一体化发展研究
    陈少沛, 张红玉, 欧先萍
    2024, 31(03): 408-418. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403012
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    快速陆路交通一体化是区域协调发展的先决条件和重要保障。为进一步构建适应我国城市群发展实践的区域陆路交通一体化评价方法和指标体系,清晰把握珠三角城市群陆路交通一体化发展中的问题,本文以珠三角城市群为研究区域,运用层次分析法、模糊综合评价等方法,分析与讨论珠三角快速陆路交通网络建设和管理服务的一体化水平。结果表明,珠三角城市群陆路交通一体化发展存在着基础设施建设不均衡、网络格局不协调、管理服务和政策协调体制不健全、成本分摊及利益共享机制不完善、协同治理相关机制匮乏等问题。研究成果可以从规划建设、协调保障和组织协同等方面为珠三角城市群快速陆路交通一体化管理和发展提供科学参考与决策支持,为我国区域性交通网络一体化规划、建设和管理等方面提供借鉴与实践经验。
  • 时空认知
    自适应网络演化视角下公共设施服务半径测算方法——以东莞市小学为例
    曾星, 黄滢冰, 徐文丽, 刘文凯, 陶田洁
    2024, 31(03): 419-430. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403014
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    城市公共服务设施的服务半径直接影响着居民生活的便利程度。目前研究将城市视为均质空间,对初始阈值设置依赖较高,且忽略了其空间复杂性及人口分布情况。因此,本文结合新城市科学思想提出自适应网络演化视角下的设施服务半径测算方法,通过模拟人与设施交互关系,揭示微观基本单元到宏观统计规律的涌现机制;以东莞市小学为研究对象,探索基于供需总量平衡条件下的小学服务半径和学校规模适宜尺度,为城市规划中公共服务设施的合理配置提供路径方法建议。结果表明：①东莞市小学的实际平均服务半径为960 m,大于500 m的国家标准和800 m的地方规范要求;②不同主导功能区的设施服务半径存在较为明显的差异,产业区的小学服务半径相比居住主导型地区的大200 m;③不同规制学校的用地效率不同,54班制小学可作为土地资源紧约束地区的推荐值;④设施配置标准应结合城市或区域的功能分区、人口特征和发展阶段进行动态评估优化,来提升公共服务设施供给与社会需求的匹配度。
  • 时空认知
    基于三生空间的川西林盘空间评估及建设策略研究——以都江堰市天马镇为例
    孙慧, 邓雯, 张红
    2024, 31(03): 431-443. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403008
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    川西林盘独特的宅、林、水、田景观格局是成都平原农耕文明的结晶。当前研究大多根据已有认知经验开展分析,较少结合空间分析评估对林盘保护提出建设策略。因此,本文以都江堰市天马镇林盘为例,首先,运用景观指数和空间分析方法,刻画研究区林盘的空间格局特征;其次,采用构建的三生空间评价指标体系对林盘生产、生活、生态空间的综合度和协调度进行评估,并识别出不同的林盘类型;最后,结合各类林盘类型的自然、经济和社会特征提出相应的未来发展建设策略。结果表明：天马镇林盘具有显著的规模不均衡性、空间异质性及景观破碎性特征;针对评价所得四种林盘类型,对天马镇林盘提出重点保护、原址修复和迁移合并三种空间建设策略。研究成果可对当地政府制定科学的林盘空间优化对策、保护措施提供科学参考。
    • 时空赋能
  • 时空赋能
    城市三维地图综合表达研究——以深圳市为例
    卞宇辰, 杨盈, 任福, 王怡开, 刘江涛, 田沁, 柯鉴
    2024, 31(03): 444-454. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202403016
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    三维地图综合表达是当前时空信息可视化的重要工作之一。现有相关研究缺乏适用于各类型应用场景的通用设计方法;且相较于二维,三维地图表达结构更为复杂,需要表达的空间信息与属性信息更加丰富,导致信息载负量增大,从而在一定程度上制约了三维地图的应用广度与深度。本文首先分析城市三维场景中的信息载负,对城市场景进行解构,引出三维地图的概念并分析其场景—类型—内容的关系,归纳场景中的城市地理要素;其次,从视觉变量、地图符号和设计框架三方面对三维地图常用表达方法进行分析,基于三维视觉变量理论设计三维符号,构建从视觉变量输入到三维符号输出全过程的综合表达方法;最后,以深圳市为例进行比较分析。结果表明：与已有成果相比,在数据体量大大增加的情况下,三维地图量减少了87%,渲染速度提高了约90%。本文方法在同等信息负载的情况下有效减少了符号的复杂程度,优化了三维符号的抽象程度,提高了三维地图的表达效果,这说明具有可行性。
  • 时空赋能
    面向城市体检综合评估的知识建模——以广州市为例
    吴健华, 王驭, 王思佳, 王鹏, 陈婉莹, 崔君宇
    2024, 31(03): 455-572. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202402009
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    随着高质量发展时代的到来,人们对城市生活空间的品质提出了更高要求。城市体检评估作为实现城市高质量发展的重要手段已经在多个试点城市开展和实施。然而,目前城市体检评估基本内涵尚不明确,相关知识结构化工作较少,缺乏对城市体检评估知识模型的深入研究。本文以广州市为例,提出一种基于评估要素提取和关注要点解析与关联的方法,依托城市体检指标体系,通过评估要素提取、关注要点解析、关注要点关联和基本内涵凝练四个步骤,明确了21 项城市体检综合评估的基本内涵。在此基础上,首先,通过结构化建模构建了城市体检综合评估知识体系;其次,从知识层级、地理知识和事件叙事的角度,对知识体系进行了关联化处理,形成了城市体检综合评估知识模型;最后,本文将知识模型应用于广州市城市体检综合评估知识服务系统研发,实现了城市体检综合评估知识的可视化展示、知识推荐、智能问答等应用。同时,文中探讨了本思路和方法的推广前景与存在问题,指出知识模型的构建和应用需要考虑的技术难点与实际需求,为城市体检综合评估知识服务提供了思路与经验。