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当期目录

    2018年 第47卷 第8期    刊出日期:2018-08-20
    虚拟地理环境
    有无相生 虚实互济——虚拟地理环境研究20周年综述
    林珲, 朱庆, 陈旻
    2018, 47(8):  1027-1030.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180202
    摘要 ( 419 )   HTML   PDF (850KB) ( 683 )  
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    虚拟地理环境发展至今已经整20年。本文回顾了虚拟地理环境的发展历程,简述了虚拟地理环境的设计理念及功能组成结构,总结了虚拟地理环境的研究成果,指出了虚拟地理环境的发展方向。

    面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法
    谭羽丰, 陈旻, 张博文, 沈超然, 温永宁
    2018, 47(8):  1031-1042.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180112
    摘要 ( 186 )   HTML   PDF (4479KB) ( 460 )  
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    地理分析模型是对现实世界中地理过程的抽象与表达,是虚拟地理环境能够反映真实世界的重要工具。随着地理学的发展,跨领域、多学科合作式地理建模逐渐成为地理学的研究趋势,地理分析模型共享与重用也已经成为研究热点之一。然而,地理分析模型运行平台的差异性导致了其在共享与重用上存在困难,表现在用户难以直接透明共享不同平台下的模型。目前,地理分析模型运行平台主要包含Windows与Linux,Linux平台上存在大量模型,但相关模型服务共享与重用研究相对较少。本文面向Linux平台不同操作系统,分析其差异性及安全性,设计模型服务化的安全策略;面向Linux平台下地理分析模型的异构特征,设计了模型基本信息描述接口、行为接口及部署接口,实现Linux系统下地理分析模型的服务共享与重用。本文以system for automated geoscientific analyses(SAGA GIS)中的网格分析模型为例,对所设计的Linux平台下地理分析模型服务化封装方法进行了验证,显示了所设计封装策略的可行性,为Linux平台下地理分析模型的共享与重用提供了理论与方法基础。
    大数据背景下的虚拟地理认知实验方法
    张帆, 胡明远, 林珲
    2018, 47(8):  1043-1050.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180103
    摘要 ( 246 )   HTML   PDF (5298KB) ( 574 )  
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    如何构建新一代的虚拟地理认知实验研究范式,从海量人类活动和地理数据中挖掘人地交互过程中的新模式、新知识成为新一代虚拟地理认知实验需要解决的问题。本研究首先提出了在数据密集型科学研究范式下的虚拟地理认知实验框架,阐述了从环境心理学的视角,结合多源人类活动大数据、城市环境大数据构建实验平台的方法,进而支持地理知识工程的构建。其次,本文介绍了基于海量街景数据和对应的个体情感评分数据,利用深度学习的相关方法和统计模型来进行认知知识挖掘的案例。实验发现了可视域中与个体对场景的情感维度-压抑感具有较高相关性的一系列视觉要素,如植被、建筑、车辆等,并通过回归分析予以量化。
    多源异构数据的大规模地理知识图谱构建
    蒋秉川, 万刚, 许剑, 李锋, 温荟琦
    2018, 47(8):  1051-1061.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180113
    摘要 ( 549 )   HTML   PDF (2571KB) ( 1327 )  
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    虚拟地理环境作为新一代的地理语言,需要通过对多源异构时空数据的分析与挖掘,构建虚拟地理环境知识工程,实现“数据—信息—知识—智慧”的转化,促进智能虚拟地理环境系统中地理知识的快速转换和融合,从而为虚拟地理环境中地理信息的智能化处理、地理知识的智慧化服务提供支撑。知识图谱是人工智能与虚拟地理环境知识工程相结合的桥梁。本文系统评述了知识图谱、地理知识图谱的研究现状,提出了地理知识图谱的构建流程,重点研究了地理知识图谱构建的关键技术,讨论和阐述了地理知识图谱的应用方向。本文的研究将有助于实现地理信息的知识化,提高虚拟地理环境系统的智能化服务水平。
    面向过程的城市公共安全风险监测评估建模方法
    胡传博, 游兰, 林珲
    2018, 47(8):  1062-1071.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180117
    摘要 ( 242 )   HTML   PDF (8053KB) ( 504 )  
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    在虚拟地理环境(virtual geographic environments,VGE)的研究中,城市公共安全作为一种典型的应用,致力于实现风险的认知与表达。然而,针对城市突发公共事件风险评估的共享管理需求与即时性需求,尚缺乏一种面向过程的风险监测与评估的表达方法,难以提供快速、全面的决策支持。针对此问题,本文首先基于元对象设施(meta object facility,MOF)建模架构,提出统一时空框架下面向过程的风险评估建模方法,实现风险监测评估方法的共享与重用,并提供面向过程的即时风险评估个性化信息服务。其次,设计了风险评估过程管理原型系统,实现风险评估过程建模、注册、执行和可视化等功能。最后,通过试验模拟太原市燃气泄漏事件作为应用案例,验证了方法的可行性。
    虚拟地理环境时空建模及其作战计划推演应用
    李锋, 万刚, 蒋秉川, 安籽鹏
    2018, 47(8):  1072-1079.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180115
    摘要 ( 276 )   HTML   PDF (5454KB) ( 513 )  
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    制定科学、合理、完备的作战计划是赢得现代战争的关键,作战计划推演可辅助指挥员查找作战计划潜在的冲突与矛盾、优化作战方案。虚拟地理环境可为作战计划推演提供时空描述机制、环境分析模型和态势可视化环境。本文首先设计了面向作战计划推演的虚拟战场环境空间剖分与编码方法和战场环境时空数据组织模型;然后提出基于推演事件的作战计划表达方法,设计了基于推演事件的作战计划时空冲突检测和动态演播方法;最后在防空作战推演中进行了典型应用,验证了方法的可行性。
    面向地理分析模拟的城市小区场景数据组织方法
    陶虹, 乐松山, 校大卫, 孙菱志, 芦宇辰, 汪灵珊, 郑培蓓, 闾国年
    2018, 47(8):  1080-1088.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180109
    摘要 ( 185 )   HTML   PDF (1456KB) ( 326 )  
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    城市小区是城市人居环境的重要构成部分,与城市居民生活关系密切。面向城市小区环境综合分析模拟的需求,本文结合虚拟地理环境中虚拟场景和集成建模等概念,设计了可支撑分析模拟的城市小区场景数据组织方法。通过小区系统、小区系统要素和小区系统要素关系来对复杂小区环境信息进行对象化的描述,并按照层次化结构实现城市小区建模场景的组织。利用统一数据表达与交换模型UDX对小区系统-要素-关系中的数据内容进行统一的表达和存储,在此基础上设计了城市小区建模场景对象;利用可扩展接口的方式,实现从城市小区建模场景中抽取符合分析模型需求的数据内容,由此支撑将不同地理分析模型与城市小区建模场景集成。试验结果表明,本文所设计的方法能够有效组织多源异构的城市小区环境数据,并可以便捷地为不同研究方向的城市小区分析模型提供所需建模数据。
    增强地理环境中过程可视化方法——以人群疏散模拟为例
    龚建华, 李文航, 张国永, 申申, 黄琳, 孙麇
    2018, 47(8):  1089-1097.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180111
    摘要 ( 182 )   HTML   PDF (4054KB) ( 476 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    结合增强现实技术的发展,在虚拟地理环境发展的基础上,提出了“增强地理环境”的概念和虚实融合框架;主要研究了虚拟地理过程与三维打印模型沙盘融合的关键计算与可视化技术,具体包括虚拟地理空间与现实地理空间的坐标匹配、遮挡处理等算法,并以学校火灾人群疏散为案例,实现了人群疏散模拟虚实融合的增强地理环境可视化原型系统。通过系统测试和人员体验调查统计分析,证明了增强地理环境可视化技术的可行性和人群疏散模拟应用交互展示的创新性。
    多模态时空数据多层次可视化任务模型
    刘铭崴, 朱庆, 朱军, 冯斌, 李赟, 张骏骁, 付萧, 张鹏程, 杨卫军, 宁新稳, 徐婉妍
    2018, 47(8):  1098-1104.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180104
    摘要 ( 247 )   HTML   PDF (1747KB) ( 507 )  
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    针对现有时空数据可视化方法主要面向单一的低层次展示性可视化任务,难以满足多模态时空数据多层次多样化可视化任务高并发的难题,从展示、分析和探索3个层次构建了面向多模态时空数据自适应可视化的多层次可视化任务模型。重点剖析了不同任务的时空信息需求及其可视化表达驱动力,刻画了任务需求与存算绘资源之间的依赖关系,设计了任务感知的多模态时空数据自适应可视化引擎。以微观精细化管理与宏观综合决策协同的智能设施管理为例进行了试验分析,证明该模型能够有效满足多层次可视分析应用需求,为数字城市和智慧社会等重大工程建设提供了有力的技术方法支撑。
    大众点评数据下的城市场所范围感知方法
    王圣音, 刘瑜, 陈泽东, 施力, 张晶
    2018, 47(8):  1105-1113.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180110
    摘要 ( 256 )   HTML   PDF (15850KB) ( 444 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    “场所(place)”是具有特定语义和人文体验的地理位置,是虚拟地理环境中地理知识表达的核心要素,能够为深入理解与表达人们的地理空间认知,以及基于虚拟地理环境的分析模拟提供支持,因而对城市内部现有场所的识别与模糊建模是城市空间结构研究的基础之一。众源数据为提取和表达模糊场所提供了新的途径,然而目前研究多针对单个或少数几个场所进行建模。本研究针对城市多场所空间范围的多尺度建模,提出基于自适应核密度估计的模糊集方法,为进一步理解城市场所的模糊认知范围提供了可视化解决方案。并以北京市五环内场所为实例,采用大众点评网中商户自行上传的兴趣点(POI)数据,对其进行提取与表达。通过对比百度地图所展示的场所相应范围,发现该方法在大众点评数据集下的应用能更好地揭示商圈语义下的场所认知。
    虚拟地理试验的地标视觉显著度模型
    贾奋励, 田江鹏, 智梅霞, 陈令羽, 杨清丽
    2018, 47(8):  1114-1122.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180107
    摘要 ( 158 )   HTML   PDF (2148KB) ( 451 )  
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    针对地标显著度计算存在的因子不全、赋权主观的问题,提出了一种利用虚拟地理试验构建地标显著度模型的方法。以城市地标显著度模型求解为例,分析了地标视觉显著度影响因子(简称为视觉因子)及计算方法,构建了一种综合眼动追踪、视觉因子可控和可计算的虚拟试验环境。开展了眼动指标与地标显著度之间的关系求解试验,建立起二者的定量关系模型。以该模型为基础,开展了地标视觉显著度与视觉因子间定量关系的求解试验,通过试验数据拟合得到最终的地标视觉显著度模型公式。本文方法的核心是:在视觉因子可控可计算的虚拟环境中,使用眼动指标表征显著度值,通过地标认知试验及数据分析拟合得到显著度模型。该方法对于研究地标判别这类人与环境相互作用机制的问题具有独特的优势,可降低研究的复杂度,克服研究结果的难复现性。
    移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法
    胡亚, 朱军, 李维炼, 张昀昊, 胡明远, 曹振宇
    2018, 47(8):  1123-1132.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180114
    摘要 ( 247 )   HTML   PDF (2762KB) ( 399 )  
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    当前洪水灾害场景三维可视化存在沉浸感差、移动性不足等问题。本文将移动虚拟现实(virtual reality,VR)与洪水灾害场景三维可视化相结合,提出了移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法。该方法首先提出了一种免插件B/S架构下的移动VR场景构建方案,然后从多样化场景数据组织、场景数据量优化控制及自适应调度对移动VR场景构建进行了优化,最后设计了基于凝视的洪水灾害场景漫游探索、信息交互查询等交互分析模式。通过构建试验平台并选择案例进行试验,证明本文方法能够有效支持在智能手机上进行洪水灾害场景流畅地沉浸式展示与交互探索分析。
    基于植被分布特征的森林景观建模方法
    李佳祺, 高亦远, 佘江峰
    2018, 47(8):  1133-1140.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180102
    摘要 ( 208 )   HTML   PDF (5368KB) ( 349 )  
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    在虚拟地理环境中如何快速地生成具有特定空间格局的森林景观是一个具有挑战的问题。现有的研究主要以模拟或随机的方式确定树木的位置,但难以反映每个树种的分布特征。本文提出了一种基于图的中性景观模型,根据指定的景观指数生成特定组成结构和空间配置的森林景观。模型将格网随机划分为若干不规则的区域,并将其转化为对应的区域邻接图,通过源节点的受限生长生成特定大小和形状的图斑。相比其他中性景观模型,该模型在可控性和灵活性上具有优势,能对每种类型的景观特征分别进行表达。最后根据模型生成的森林景观确定树木的位置与种类。本方法不仅能为植被场景的可视化提供合理的植被分布,而且能反映森林景观的空间分布特征,为虚拟森林环境中的林业规划决策以及植被分布规律认知提供一定的支持。
    大地测量学与导航
    参数带有区间约束的平差模型迭代算法
    谢雪梅, 宋迎春, 肖兆兵
    2018, 47(8):  1141-1147.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20160407
    摘要 ( 222 )   HTML   PDF (941KB) ( 321 )  
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    测量平差模型中的参数通常存在一些不确定的附加信息或先验信息,充分利用它们可以对部分参数进行约束,从而保证参数解的唯一性和稳定性。本文主要研究参数带有区间约束的平差模型。即,利用矩阵正则分裂方法,将平差问题转化成一个简单的二次规划问题,建立了一种新的参数估计迭代算法,并证明了算法的收敛性。最后通过实例说明了新方法可以提高参数估计的效率,降低模型的不适定性,保持参数先验信息中的统计、几何或物理意义。
    海洋测量
    一种由粗到精的机载激光测深信号检测方法
    王丹菂, 徐青, 邢帅, 林雨准, 李鹏程
    2018, 47(8):  1148-1159.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170466
    摘要 ( 200 )   HTML   PDF (3904KB) ( 317 )  
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    针对机载激光测深(airborne lidar bathymetry,ALB)中不同环境下波形的差异性较大,且信号检测精度受限于系统采样间隔等问题,提出一种由粗到精的机载激光测深信号检测方法。该方法首先利用接收波形的有效长度快速估计水深;粗检测依据水深近似值,分别采用理查德森-露西去卷积法(Richardson-Lucy deconvolution,RLD)和平均差方函数法(average square difference function,ASDF)对波形预处理,通过包含距离、导数和极值约束的逐级检测确定信号的初始位置;精检测以粗检测结果为初值,利用改进的二阶多项式指数函数模型,并在模型参数求解中引入信赖域优化算法以实现波形的精确拟合,进而获得信号的精确位置。实测数据和模拟数据的试验结果表明,粗检测能够根据波形的特点采取相应的处理方式为精检测提供可靠的初值;精检测可将检测结果精确至子采样间隔并在粗检测基础上进一步提高精度。与极大值检测、ASDF、RLD和四边形拟合法等传统方法相比,本文方法正确率平均提高10%左右,精度平均提高约30%。
    博士论文摘要