南方丘陵山区典型地物景观特征尺度研究

景观的特征尺度反映了人与自然交互作用的空间过程,合理识别景观空间结构及其特征尺度有助于遥感影像景观空间异质性分析。论文以地处南方丘陵山区的福建省福州市为研究区,针对城市、农田、森林与水域4种地物景观,基于SPOT 10 m影像,分别利用半方差分析、小波分析与平均局部方差方法,开展景观特征尺度研究。结果表明:①不同景观类型的空间异质性差异较大,其中森林景观空间异质性最大,其次为城市、农田景观,水域的空间异质性最小;②小波方差分析和半方差分析分别检测到两个不同的特征尺度,而局部方差仅仅检测到较小的空间结构;③森林景观特征尺度比通常偏小,与南方丘陵山区破碎地形有关,城市景观更多体现为人类活动的影响,南方丘陵山区城市景观至少具有两种不同的空间结构,其特征尺度均较小,农田景观特征尺度最大。基于小波分析与半方差各自的特点,总结提炼出综合两种方法合理识别景观特征尺度的基本流程,即:首先开展小波分析,然后在此基础上利用半方差分析多种理论模型组合从而获得更详细的特征尺度信息,模型组合个数与参数初始值依据小波分析的结果而定。     

基于空间信息技术的城市环境时空调控范式研究

城市环境－生态系统是高度复杂的时空复合动力学系统。通过对城市环境问题的空间动力学机制分析后，提出城市环境可持续发展时空调控的层次途径，并构造了融合遥感、地理信息系统等空间信息技术、环境建模技术、决策支持系统、人工智能等技术的城市生态－环境系统时空调控的体系框架，为城市环境管理及环境空间决策提供新的理论范。     

土地利用改造规划的多因子空间分析

以福清市土地利用分布为例 ,在完成土地利用状况和土地适宜性参评因子空间数据库基础上 ,集成土地适宜性综合指数模型和地块紧凑度模型 ,开发了基于地理信息系统的土地适宜性评价和土地利用控制决策支持系统。通过土地适宜性多因子空间分析 ,模拟大农业 (耕地、林地、园地 )各目标用地条件下各地块土地使用适宜度 ,并结合土地利用现状 ,得到单目标土地改造方案 ;再经模型优化和综合比较得出多目标土地利用改造规划可选方案。计算结果表明 ,福清市土地资源中开发改造为新耕地的潜力极有限 ,而用于开发改造新林地和园地的土地尚有226 80km₂ 和36 34km₂ ,为福清市土地利用改造规划和总体规划的制定和调整提供了定量依据。     

基于OpenFOAM的城市街区毒气扩散模拟

为了对毒气扩散过程进行及时、有效的模拟,将开源计算流体动力学软件OpenFOAM与PISO算法(pressure implicit with splitting of operators,压力隐式算子分割算法)相结合,进行城市街区毒气扩散模拟研究. 将SIMPLE(semi-implicit method for pressure linked equations,压力耦合方程组的半隐式算法)与PISO算法进行了对比,指出以PISO算法为基础的数值模拟在城市街区这类大范围毒气扩散模拟中具有容差性强、计算较为稳定等优点. 以福州大学怡山校区为扩散区虚拟地理环境,选用氯气为假定毒气,利用OpenFOAM对氯气的扩散传播过程进行了模拟, 并与商用软件FLUENT在相同条件下的ρ(Cl₂)模拟结果进行了对比. 结果表明,结合PISO算法的OpenFOAM能够较好地完成复杂虚拟地理环境下的毒气扩散过程模拟,其ρ(Cl₂)模拟结果与FLUENT模拟结果的平均偏差小于5%,但在计算效率上却提高了41.89%.      

基于FARSITE的林火蔓延三维可视化模拟

为了提高森林灭火决策和林火管理的效率,直观、科学的林火蔓延模拟成了有用的辅助工具。集成了FARSITE的林火蔓延模拟引擎和基于粒子系统的林火三维可视化方法,研发了林火蔓延三维可视化模拟软件原型系统。系统实现了在逼真的三维虚拟环境中,模拟不同可燃物、地形、气象等因子影响下的林火蔓延过程,预测林火行为,估算过火面积和林火边界。用户可以交互式输入着火点的空间位置、林火影响因子数据,交互式圈定隔离带,模拟、分析不同情境下的林火演化过程。这种形象、动态地表达林火的蔓延过程,可以激发人的直感思维,有利于人们做出合理的灭火方案。     

环境空间决策支持集成系统的设计原理与应用

空间决策支持系统 (SDSS)是地理信息系统 (GIS)和决策支持系统 (DSS)的有机结合。笔者在已有研究成果基础上 ,以厦门市环境管理空间决策支持集成系统 (XME -SDSS)为例 ,介绍了空间信息集成系统的设计原理和实现方法 ,包括数据分析模型、系统的数据流、数据库结构以及系统的集成方式     

基于GIS的湄洲湾易溶液化品污染扩散数值模拟

利用ArcGIS、VF与VB等软件,进行湄洲湾二维潮流和污染扩散数值模型的计算边界获取、网格生成、水深数据提取及污染浓度可视化等应用,实现一种GIS与数值模型的嵌入式紧密集成模式,并进行易溶液化品溢漏污染扩散模拟的时空分析,探讨污染扩散的规律。结果表明GIS可为具有空间特性的数值建模提供有效支持,二者嵌入式紧密集成模式是可行的。     

福建省土地利用多尺度空间自相关分析

常规统计方法是分析制约土地利用空间分布的影响因素常用方法,其理论假设前提是数据本身在统计上是独立的,呈正态分布。而土地利用空间数据往往具有一定的空间自相关性,同时空间自相关性中蕴含一些有用的信息,必须采用合适的方法予以解决。论文以福建省作为研究区域,采用Moran's I系数的自相关图来表示土地利用及其影响因子的空间自相关性特征,并且在此基础上建立了土地利用与影响因子的空间自回归方程。研究结果表明,研究区域内土地利用与影响因子普遍存在空间自相关性,并且空间自相关性与研究尺度密切相关,空间自相关性随尺度增大而增强。空间自回归模型的解释能力比经典统计回归模型略强,并且空间自回归模型中的残差较小、空间模式不明显,而经典回归模型的残差比较大,并且具有显著的空间分布模式。     

地理信息系统与海上溢油模型集成研究

将地理信息系统(GIS)技术与溢油模型进行集成,其优点是能发挥GIS在模型参数获取、空间数据分析与管理、模拟结果可视化等方面的优势,使整个溢油建模过程更为便捷。文中介绍了GIS与溢油模型集成的概念,分析了GIS技术在海上溢油模型中的应用实例,给出了一种GIS与溢油模型的紧密集成方案,讨论了两者集成的发展趋势。     

生态环境空间数据的多尺度集成方法

空间数据集成是解决异构网络环境信息系统空间数据交换、传输和共享、数据互操作的有效方法。笔者在分析生态环境数据特征和生成机理以及集成原理基础上，提出了生态环境空间数据的空间多尺度集成方法，并构建了基于面向应用目标的生态环境空间数据集成系统框架的运行过程机制。