基于人口数据网格化的福建省人口分布特征研究

采用DMSP/OLS夜间灯光数据结合土地利用类型数据、DEM数据等派生的多指标数据,运用多元回归模型对福建省第六次人口普查数据分别按人口密度4 km~2和1 km~2网格化,并进行县域人口密度零误差调整,利用极差、变异系数等差异化指标对福建省县域内部人口空间分布进行分析.结果显示:人口密度网格化比平均密度更能反映实际情况,从极差和变异系数来看,1 km×1 km比2 km×2 km网格大小更符合实际,说明网格尺度大小对人口密度的空间分布具有影响效应.     

基于修正Lv模型的低周疲劳寿命预估方法

当材料力学特性不同时,疲劳损伤程度受平均应力的影响不同,于是对Lv模型进行改进.首先,利用材料力学特性系数修正Walker指数,将修正后的指数引入Lv模型.同时,考虑正应变对疲劳寿命造成的影响,修正最大应力.其次,基于M-H模型对材料塑性部分的改进,修正Lv模型塑性变形部分.此外,因为2倍Walker指数对材料特性不敏感,所以引入敏感系数来提高材料受平均应力影响时的反应程度.最后,基于4种航空材料TA11、GH909、FGH96及GH4133合金的低周疲劳试验数据,对SWT模型、M-H模型、Lv模型及改进Lv模型的预估结果进行对比分析.结果表明,相比于其他3种模型,改进Lv模型预测结果具有较好的分散性,在预估精度和适用性等方面均具有较大优势.     

基于多源数据的福建省GDP空间网格化

采用DMSP/OLS夜间灯光数据结合土地利用类型数据、DEM数据等派生的多指标数据对福建省2008年GDP进行网格化.结果显示:利用DMSP/OLS数据、土地利用数据、DEM多源数据的多元逐步回归,较单一DMSP/OLS与GDP的一元回归模型增加了农林牧业对GDP的贡献,提高了GDP的预测精度,但从残差显示在预测区域经济发达程度高的区域比区域经济发达程度较低的区域GDP预测精度偏低;因此按多元回归的相对误差(δ=0.5)为界限将多源数据指标重新多元逐步回归,可提高GDP网格化的精度;最后借助统计数据进行调整得到福建省县域尺度零误差的GDP网格化分布图,为DMSP/OLS数据在县域尺度的应用提供了新的思路.生成的结果图能较全面地反映县域尺度下的福建省区域经济的空间分布特征,其结果对区域经济分析、资源环境研究等具有一定的实用价值.     

基于县域单元的河南省人口经济密度空间差异研究

以河南省108个县(市)为研究单元,利用河南省相关统计数据,选取度量县域人口经济密度的9个指标,运用SPSS 17.0软件,对其进行主成分分析和系统聚类分析,并运用ARCGIS 10.2软件将河南省县域人口经济密度可视化表达,对河南省县域人口经济密度的地域空间分布进行研究,并提出相应的对策.结果表明:(1)人均非农业经济密度、人均信息化经济密度和人均农业经济密度是影响河南省县域人口经济密度的三大因子;(2)按照人口经济密度的差异对其聚类分析,可知河南省县域人口经济密度可划分为4种类型,分别为高水平区、较高水平区、中等水平区和低水平区;(3)通过对其可视化表达可以看出河南省人口经济密度总体上处于中等以下水平,占据河南省面积的2/3,且不同区域单元水平差距较大.     

基于薄板单元的水泥混凝土路面荷载应力分析

将刚性、半刚性基层上水泥混凝土路面结构简化为弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型,在轴(轮)载作用下,采用薄板单元,讨论了模型网格划分和计算精度的关系.研究了移动轴载作用下路面结构最大荷载应力大小和位置的变化规律.分析了基层超宽对面层和基层自身最大荷载应力的影响,基层超宽降低了面层的荷载应力,幅度为0～33%;但基层自身荷载应力明显增大.比较了采用薄板单元及实体单元时面层和基层最大荷载应力的差异,当面、基层厚度增大时,采用薄板单元得到的面层荷载应力偏大0～20%;而基层荷载应力偏小2%～30%.给出了标准轴载作用于纵边中部荷位的荷载应力修正系数.     

福州市夜间旅游业态发展特征及其优化对策

以中国夜间经济十佳城市——福州市为例，依托POI数据和夜间灯光数据以及GIS空间分析技术，分析了福州市夜间旅游空间布局、业态集聚特征，并且以夜间灯光数据和POI耦合结果为依据提出业态布局特征的优化对策.研究发现：(1)福州市的夜间旅游业态布局显现出由中心城区集中向远城区蔓延，多核引领模式的发展规律；(2)区域业态发展失衡，热点区域的夜间旅游业态均衡发展，次热点区域多由单一业态引领；(3)对灯光数据和POI数据耦合发现，两者耦合效果较好，可以看出夜间旅游业态分布格局大致是由中心城区向远城区发展，总体格局呈现为东聚西散的发展态势；(4)福州市夜间旅游业态总体分布格局是人地相互作用的结果，依据热点区域和耦合结果来看，总体分为三大板块——核心旅游板块、次级旅游板块、延伸旅游板块，并按照各自区域的实际情况提出相应优化对策.     

流域县域城镇化发展水平综合评价——以山东省南四湖流域为例

以县域为基本单元,遵循全面性、主导型、科学性和可操作性原则,从人口、经济、社会生活3个方面选取17个指标,构建了南四湖流域城镇化发展水平评价指标体系.采用均方差权值法求出各指标权重,并计算出南四湖流域各县域城镇化发展水平综合指数；借助SPSS17.0软件对综合指数进行聚类分析,并据此将南四湖流域分为4个等级.结果表明:经济指数与社会生活指数间存在复杂的关系；人口指数、经济指数、社会生活指数与城镇化发展指数大体呈正相关关系；城镇化发展水平的空间分布具有明显的行政等级性.最后在分析结果的基础上,提出山东省南四湖流域城镇化进一步优化发展的对策建议.     

京津冀县域夜间灯光数据碳排放时空动态分析

为了更准确地分析京津冀县域碳排放时空分布状况,通过温度EVI调节夜间灯光城市指数(LERNCI)和灯光阈值分别校正DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据,结合中国30个省份的碳排放统计数据,构建2000-2016年1km像元级的碳排放模型,分析京津冀碳排放时空格局变化特征及其影响因素.结果表明:(1)一元二次多项式碳排放回归模型碳排放模拟的平均相对误差为0.37%,可用于碳排放的分析.(2)京津冀碳排放呈现先升后降的趋势,由于节能减排措施的实施,碳排放在2013年出现拐点;碳排放的重点区域位于"京津唐"地区.(3)人口规模和第二产业比重与碳排放呈正相关关系,但是二者的影响力在减弱;人均GDP对碳排放转向负相关关系;城镇化率、固定资产投资和社会劳动生产率对碳排放具有正向推动力.     

基于混合权平滑的细分连接性重新网格化

针对单边界亏格为0的三角网格提出一种细分连接性重新网格化算法. 该算法通过构造原始网格的准保角参数化及混合面积和顶点分布密度权的伞算子平滑进行细分连接性重新网格化. 为了加快重新网格化算法的速度, 提出一种基于矩形剖分的点定位算法. 通过典型的三维模型实验和比较可见, 该方法能快速生成细分连接性网格, 所得网格的质量较现有单一的采用面积权或顶点分布密度权的伞算子平滑方法有明显改进.     

基于夜间灯光数据和多地理因子数据的人口空间化方法——以辽宁省为例

人口空间分布数据是开展灾害风险管理的基础数据,而科学、准确的人口空间化方法是实现人口空间分配的重要途径.鉴于城镇与乡村居住地在灯光数据和自然条件影响程度上的差异,本文提出一种综合利用夜间灯光数据和多地理因子数据的人口空间化方法,并以辽宁省2010年人口数据空间化为例进行方法验证.研究表明:1)夜间灯光数据在灯光值较高的城镇地区与人口密度关系显著,而地理因子加权的方法则更适用于受自然条件约束多的乡村区域;2)辽宁省人口密度在0~65 572人·km~(-2)之间,在空间上,中部平原地区人口密度较高,而两侧山地地区人口密度相对较低,与实际情况相符;3)辽宁省抽样乡镇人口平均误差为15.3%,精度验证结果表明,本文提出的人口空间化方法能够在乡镇尺度上具有较高的精度.     

基于道化学指数法的石油树脂加氢单元安全评价

氢化石油树脂是一种重要的改性热塑性烃类树脂,为指导石油树脂加氢的安全生产提供科学依据,以石油树脂加氢生产工艺流程为研究对象,对生产物料、加氢反应单元的危险性进行分析.根据《重大危险源辩识标准》(GB 18218—2018)对石油树脂加氢单元进行重大危险源的辨识,采用美国道化学公司的火灾爆炸危险指数评价方法(第七版)、依照火灾爆炸指数法的评价程序对石油树脂加氢制备氢化石油树脂过程的主体加氢单元的火灾爆炸危险性进行了定量计算和评价,确定了物质系数、单元危险系数、火灾爆炸指数、安全措施补偿系数、危害系数等重要参数.结果表明:氢化石油树脂制备过程加氢单元的火灾、爆炸危险系数等级为"非常大",若该单元发生危险事故,将有82％遭受破坏,最大可能的财产损失将达到影响区域内财产总值的67％.提出对加氢反应单元进行安全措施修正补偿后,加氢单元的危险等级由"非常大"降为"较轻",单元最大损失降低为影响区域内总投资的33％,危险程度降低至可接受的范围内.针对石油树脂加氢单元存在的危险等级提出了有效的安全对策措施.     

城市交通网格集群的Bi-LSTM的流量预测

为提升交通流预测精度，深层次地挖掘交通流数据的时空特征，提出一种基于双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的城市交通网格集群流量预测模型。将所获得的网约车轨迹数据集网格化；考虑人为确定集群个数对结果的影响，用贝叶斯信息准则进行参数估计确定集群数，利用高斯混合模型对交通状况相似的网格进行聚类得到不同交通网格集群；利用集群内部交通网格的输入时间序列的相互影响设计多对多模型，构建Bi-LSTM模型预测不相交集群上的流量；以经典多元线性回归模型(MLRA)作为对照组进行实验验证，采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和动态时间规整(DTW)这四类评价指标对预测结果进行综合评价，验证基于Bi-LSTM模型的城市交通网格集群流量预测的可行性。实验结果表明：MLRA模型和Bi-LSTM模型对城市交通网格集群流量的预测值小于真实值，早高峰时段尤为明显；各交通网格集群的交通状态态势相似，集群的簇内相关性较强，两类模型均可实现较好的流量预测效果，Bi-LSTM表现更优； MLRA和Bi-LSTM预测模型的精度MAE、RMSE、MAPE分别为3.2011、4.4009、0.3187，3.0687、4.2943、0.3045，Bi-LSTM与MLRA相比，模型精度分别提高了4.14%、2.40%、4.46%，说明所构建的Bi-LSTM交通流网格集群流量预测精度高、误差低，要优于MLRA模型，表现出较好的泛化性能； MLRA和Bi-LSTM的DTW结果分别为52938.6356、54815.1055，构建的Bi-LSTM模型较MLRA模型各自工作日和节假日时间序列相似性DTW结果提高3.42%，表现出更好的鲁棒性。利用城市交通流量的特点和交通轨迹数据网格化的优点，基于Bi-LSTM模型的城市交通网格集群流量预测与MLRA交通流量预测模型相比，具有精度高、误差低的特点。同时，DTW指标方面，基于Bi-LSTM对城市交通网格集群流量模型与真实流量变化趋势一致，表现出较好的鲁棒性。     

复杂外形潜水器旋转水动力的计算

复杂外形的潜水器动力学模型是高度非线性且耦合的,很难精确建立.为提高潜水器艏向控制性能,通过计算流体力学(CFD)方法来计算复杂外形无人遥控潜水器(ROV)在回转过程中所受的阻尼力/力矩,以获取回转运动的水动力系数,从而提高回转动力学建模精度.从如下两个方面对现有方法进行了改进:(1)采用重叠网格方法替代动网格方法,解决网格运动过程中质量下降的问题,避免了网格单元出现负体积;(2)结合移动参考坐标系和重叠网格两种方法求解ROV的旋转水动力,可加快收敛速度,提高重叠网格非稳态计算的可信度.采用由CFD计算得到的水动力系数构建ROV的动力学模型并基于该模型进行回转控制数值模拟,计算结果与ROV在水池中的回转控制实验结果吻合较好,从而间接验证了所提方法的有效性.     

基于DMSP/OLS数据的全国空气污染物时空演变研究

基于美国国防气象卫星搭载传感器DMSP/OLS的夜间灯光遥感影像，从2000—2013年选取4年进行影像采集、影像校正等操作后，提取了灯光总量、灯光面积数据，根据年份间夜间灯光数据的增长量开展了全国各区域间的差异分析，结合空气污染物排放量进行了相关度分析。研究结果发现：（1）整体上全国夜间灯光量增幅变大，且增幅受相关年份政策影响。（2）夜间灯光总量与空气污染物排放量呈现正相关性，且两者相关系数较高；工业空气污染物与夜间灯光量相关性不断降低，同时生活空气污染物与夜间灯光量相关性不断提高。（3）夜间灯光总量与空气污染的高/高集聚区域一致性稳步提升。结合夜间灯光影像数据与空气污染数据，通过比较夜间灯光数据差异探讨空气污染物的时空演变，为我国空气污染的综合治理提供了一个新的视角。     

基于DMSP/OLS数据的全国空气污染物时空演变研究

基于美国国防气象卫星搭载传感器DMSP/OLS的夜间灯光遥感影像，从2000—2013年选取4年进行影像采集、影像校正等操作后，提取了灯光总量、灯光面积数据，根据年份间夜间灯光数据的增长量开展了全国各区域间的差异分析，结合空气污染物排放量进行了相关度分析。研究结果发现：（1）整体上全国夜间灯光量增幅变大，且增幅受相关年份政策影响。（2）夜间灯光总量与空气污染物排放量呈现正相关性，且两者相关系数较高；工业空气污染物与夜间灯光量相关性不断降低，同时生活空气污染物与夜间灯光量相关性不断提高。（3）夜间灯光总量与空气污染的高/高集聚区域一致性稳步提升。结合夜间灯光影像数据与空气污染数据，通过比较夜间灯光数据差异探讨空气污染物的时空演变，为我国空气污染的综合治理提供了一个新的视角。     

基于多源灯光数据的中原城市群城市扩张时空变化分析

探究中原城市群的城市扩张时空变化规律,有利于重建其空间结构的发展过程,厘清发展脉络,把握未来发展趋势,优化城市群建设.通过整合DMSP/OLS、NPP/VIIRS夜间灯光数据和辅助数据,采用阈值二分法提取城市群城市建成区,进而统计夜间灯光数量、城市扩展动态度及景观格局指数,对城市扩张时空格局演变进行量化分析.结果表明:(1)研究期内中原城市群城市夜间灯光总量稳步提升,灯光距平值区域化明显,郑州大都市圈处于领先地位;(2)城市面积增长了2.15倍,扩展动态度稳定在5%～6%之间,处于城市化的前期阶段,呈阶段性波动增长趋势;(3)灯光数据提取的城市建成区斑块呈现出中心-外围圈层式空间扩张结构的特征,城市扩张在原有基础上填充连片发展;(4)城市建成区斑块数量增长了1.97倍,形状指数在8%～9%之间,复杂程度加深,中小城市兴起并不断发展壮大,中心城市郑州市的首位度不断提升,极化作用明显,辐射带动周围城市发展,城市群趋向集聚化、一体化.     

基于NPP/VIIRS与Landsat-8数据对城市建成区提取方法研究

城市建成区是行政区范围内具有基本完善的市政公用设施的非农业生产建设用地,它包括市区集中连片的部分以及分散在近郊区与城市有着密切联系的部分.针对利用不透水面指数和夜间灯光数据结合的方法提取城市建成区(Built-up area of urban extraction, BAUA)的结果在城市近郊工业区有缺失现象,以及市中心内部的大面积裸露土地和夜间灯光数据值较弱的地区存在大块空洞现象的问题,以2019年北京、武汉、郑州、西安4个城市建成区为研究对象,首先借助GEE(google earth engine)平台利用Weka Cobweb聚类算法以及形态学后处理,研究了基于夜间灯光数据NPP/VIIRS与Landsat-8数据计算的建筑指数和地表温度相结合的方法对城市建成区(built-up area extraction, BUAE)提取,然后利用不透水面指数和夜间灯光数据结合的方法提取城市建成区,最后对比2种方法的提取结果.研究表明:(1)在BUAE方法中加入(Landsurface temperature, LST)参数,能有效弥补市郊工业区因夜间灯光数据值损失而造成提取建成区缺失的不足.(2)BUAE方法可以一定程度上减弱提取建成区内部的大面积裸露土地和夜间灯光数据值较弱的地区存在大块空洞现象.(3)2种方法在对市郊和市中心城镇化水平差异小的特大城市北京的建成区提取轮廓基本一致,对市郊和市中心城镇化水平差异大的大城市如武汉、西安、郑州提取建成区的轮廓差异较大.相对BAUA方法,BUAE方法在北京,准确度提高了2.1%,在武汉准确度提高了13.9%,在西安准确度提高了10.6%,在郑州提高了9.7%,但BUAE的虚警率也高于BAUA的虚警率.本研究可以为建成区提取提供参考.     

武隆县退耕还林(草)工程对耕地压力指数的影响分析研究

区域耕地面积数量是维护区域粮食安全的重要保障.基于武隆县退耕后人口-耕地-粮食系统的变化,运用耕地压力指数模型,设计退耕与未退耕2种情景,对比分析武隆县实施退耕还林后,耕地压力指数的动态变化过程.结果表明,实施退耕还林工程后,县域耕地压力指数主要受人均粮食需求量影响,耕地面积减少对耕地压力影响不大,调控县域耕地压力状态应基于人口、耕地和粮食系统耦合关系.对于新一轮退耕还林(草)工程设计规划有重要的参考意义.     

基于时间序列夜间灯光数据的EPC预测模型

为了利用夜间灯光数据来预测电力消耗量(EPC),采用增强植被指数(EVI)实现对美国国防气象卫星搭载的可见光成像线性扫描业务系统(DMSP/OLS)数据的校正,利用回归模型实现DMSP/OLS数据和美国国家极轨卫星搭载的可见光近红外成像辐射仪夜间灯光波段(NPP/VIIRS)数据的拟合,构建出2001-2018年的长时间序列的夜间灯光影像,并与EPC数据建立线性、二次项和乘幂回归模型,选择决定系数(R2)值相对较优、平均绝对相对误差(MARE)最小的模型为各自的最优模型.结果 表明:通过对夜间灯光影像进行校正,解决了DMSP/OLS影像数据不连续、像元饱和效应、与NPP/VIIRS影像不可比等问题;在国家尺度上,二次项模型是优选模型,校正后的夜间灯光数据与EPC的R2和MARE值分别为0.99和5.650％;在省级尺度上,基于省级单位与EPC建立的优选模型的R2值和MARE值分别为0.878和28.783％;在省级尺度上,基于时间序列建立的夜间灯光数据与EPC的R2和MARE值分别为0.972和7.286％;省级单位长时间建模精度高于基于省级单位建模的精度.     

无网格方法计算裂缝井压力分布

将无网格方法引入渗流力学中,介绍了无网格方法的基本思想和求解过程,推导了无网格化的稳定各向同性渗流方程.使用无单元伽辽金方法求解矩形区域裂缝井模型,通过局部加密数据点,取得了较好的结果.