Spectral tests of randomness for spatial point patterns

We develop a spectral framework for testing the hypothesis of complete spatial randomness (CSR) for a spatial point pattern. Five formal tests based on the periodogram (sample spectrum) proposed in Mugglestone (1990) are considered. A simulation study is used to evaluate and compare the power of the tests against clustered, regular and inhomogeneous alternatives to CSR. A subset of the tests is shown to be uniformly more powerful than the others against the alternatives considered. The spectral tests are also compared with three widely used space-domain tests that are based on the mean nearest-neighbor distance, the reduced second-order moment function (K-function), and a bivariate Cramér-von Mises statistic. The test based on the scaled cumulative R-spectrum is more powerful than the space-domain tests for detecting clustered alternatives to CSR, especially when the number of events is small.     

不同热力背景对城市降雨（暴雨）的影响（Ⅰ）—降雨分布的空间差异

如何准确描述和预测降雨（暴雨）的空间分布,已成为城市减灾防灾的重要内容,本文探讨了利用热信息研究城市降雨空间分布差异的方法。在遥感、GIS技术支持下,利用对没的期夏、冬季热图像的主成分析和图像分割,将上海市1958－1998年热环境划分为自然、低温、高温3种不同的热力背景。在此基础上,就不同热力背景对城市降雨（暴雨）分布空间差异的影响规律进行了研究,为建立城市降雨空间差异预报模型奠定了基础。     

中国城市建设用地集聚对利用效率的影响:机理、空间效应与分群差异

为探究城市建设用地集聚对城市建设用地利用效率的作用机理,文章基于2003—2017年中国278个地级及以上城市面板数据,通过构建多产出随机前沿生产函数模型测度城市建设用地利用效率,采用时间-空间双固定的空间杜宾模型探讨了不同程度的城市建设用地集聚对利用效率的影响机理与差异。结果表明:(1)从时空特征上来看,样本考察期内中国城市建设用地利用效率总体上呈稳步提升趋势,东部城市建设用地效率最高,西部次之,中部最低。(2)从全国维度的空间计量模型回归结果来看,城市建设用地集聚所带来的规模效应和外溢效应对城市建设用地利用效率具有改进作用,有利于利用效率进一步提升。(3)从不同城市建设用地集聚度分群回归结果来看,高集聚城市(东部发达地区)的直接效应显示随着城市建设用地集聚度的提高,利用效率也不断提高;间接效应中,建设用地集聚度的提高对周边城市的利用效率产生先带动后抑制的"倒U"形作用。低集聚城市(中西部欠发达地区)的直接效应和间接效应均显示,随着城市建设用地集聚的提高,其利用效率存在"先降后升"的"U"形曲线特征。可见,在城市发展的不同阶段,城市建设用地集聚对城市土地利用效率存在差异化影响。因此,中国城市发展应立足当前发展阶段特征,制定差别化的供地政策,促进城市建设用地集聚,针对性地提升区域要素利用效率,支撑经济社会进一步发展。     

空间分辨率与精度协同改进的卫星AOD产品降尺度模型

针对现有卫星气溶胶光学厚度(AOD)产品空间分辨率和精度往往难以满足大气污染精细治理实际需求,提出了一种耦合偏差校正的统计降尺度改进模型(SDBC).该模型基于“空间尺度不变性假设”引入相关驱动因子的额外空间信息实现AOD降尺度,并在此基础上通过偏差校正进一步提升降尺度产品的精度.以1km分辨率MAIAC AOD产品为例,在北京、大湾区、台湾岛3个典型地区开展模型验证.结果表明:(1)DEM、NDVI、人口数量和土地覆盖是影响AOD变化的细节因子,在SDBC空间降尺度过程中引入可将AOD产品的空间分辨率有效提升至500m,且降尺度产品验证R2最高可达0.88;(2)顾及卫星观测几何、质量标识、大气水蒸气柱、气溶胶模式等因子的偏差校正则可进一步提升降尺度AOD产品的精度,3个地区的验证R2均在0.85以上,最高可达0.93;(3)信息熵评估结果显示SDBC模型生成的500m AOD产品提高了原始MAIAC AOD产品的空间信息量.在保留了公里级产品AOD的空间分布格局的基础上,SDBC产品也增强了细节和纹理特征、改善了边界现象和马赛克效应.研究结果证实SDBC模型能有效协同改进现有卫星A...     

市级国土空间规划核心指标纵向传导研究——以湖南省常德市为例

核心指标纵向层级传导作为市级国土空间规划的关键内容,对市域国土空间格局优化及规划统筹具有重要意义。针对当前指标传导研究不充分、不精细等问题,遵循“核心传导指标选择→指标传导技术逻辑构建→情景模拟预测”的研究思路,以常德市为例研究其2035年国土空间规划“市→县（区）”的核心指标传导。结果表明：（1）基于“指标全域总量预测—指标空间布局模拟—指标分区分类传导”的传导技术逻辑,通过SD与GeoSOS-FLUS模型的耦合集成利用,可有效实现市级国土空间规划核心指标“自上而下”与“自下而上”相结合的科学传导。（2）构建“人—地—业”协调的常德市国土空间利用SD模型,预测获得2035年市域核心指标总量,相应国土利用综合效益达12994.25亿元,相比2018年提升207.75%。（3）从指标传导结果来看,2035年常德市各县（市、区）社会经济类指标除常住人口规模指标外均保持增长趋势,边界类指标实现“只增不减”,用地类指标变化各异,但总体契合常德市主体功能区建设方向,核心指标传导结果符合实际。     

长湖流域水质时空分布特征及影响因子

利用2009—2014年长湖5个水质监测点数据,采用时间序列法分析了长湖水质的时间变化规律,采用相关性分析法,分析了流域水污染的影响因子。结果表明:在时间上,长湖水污染物质量浓度季节变化明显,COD、TN、NH3-N均为7、9月较低,1、3月较高,丰水期水质好于枯水期。入湖地区TP质量浓度7月达最高值,且7月份入湖地区的桥河口、关沮口的NH3-N、TN含量稍高于5月。空间上,西北部入湖地区水质劣于湖心及东南部出湖地区。工业、生活等点源污水,以耕地为主的农业非点源以及天然降水量和径流量是影响水质的主要因素,入湖排污量、降水量和径流量与长湖水质呈显著相关关系(P0.05)。     

万峰湖总有机碳空间分布特征

于2012年9月对万峰湖(水库)的总有机碳(TOC)空间分布特征进行研究,结果显示:TOC含量范围为0.41~3.94 mg/L。TOC在纵向分布上的差异不显著,在垂向分布上,总体呈现出上层中层下层的趋势。TOC在垂向上的分布差异主要源于万峰湖属于深水水库,不同深度水层因光照和温度差异所导致生物量的多寡是致使万峰湖出现上层TOC浓度明显高于中层和下层的主要因素。     

镇江地区土壤中重金属Cu和Pb污染状况与空间分布

为了锯镇江地区土壤中重金属Cu和Ph的污染状况与空间分布,对镇江地区表层土壤中的Cu和Pb进行了采样监测。结果表明,镇江地区表层土壤中cu的含量为19．2～273mg／kg,Pb的含量为20．6～3846mg／kg。与全省土壤背景值相比,均有一定程度的富集。对cu和Pb的相互关系进行分析可得出,镇江地区土壤在一定程度上受到农业面源的污染。     

山区土壤重金属空间插值性能的改进

山区土壤重金属监测中,密集均匀的布点采样困难大,成本高。根据稀疏非均匀样本数据准确预测山区土壤重金属空间分布,对可视化描述检测元素的分布及趋势具有重要意义。基于云南省楚雄市南部山区表层土壤中重金属锰、钒的采样数据,对集成径向基函数神经网络(IRBFANNs)和传统插值方法:反距离(IDW)、普通克里格(OK)、径向基函数神经网络(RBFANNs),进行了不同等级采样密度下的插值性能比较。结果表明,样本点数量减少时,传统预测方法的插值精度都有所下降,而IRBFANNs算法在样本点较少情况下能够保持最好的插值精确度和稳定性,有效改进了空间插值性能。     

成都PM2.5与气象条件的关系及城市空间形态的影响

2013年2月1日至3月20日、2013年7月10日至8月10日对成都市大气中细颗粒物(PM2.5)进行连续监测,同步记录气象数据。将PM2.5质量浓度与城市气象条件进行相关性分析,研究气象条件对PM2.5质量浓度的影响。2月1日至3月20日PM2.5质量浓度平均为147.38μg/m3,7月10日至8月10日平均为50.19μg/m3,大气细颗粒物污染最严重的时间出现在2月1—6日。成都市各气象条件中,PM2.5质量浓度与能见度、风速呈现显著负相关,而与其他气象要素相关性较弱,降水对PM2.5质量浓度影响也很大。改善城市通风有利于成都市大气中PM2.5的稀释和消散。通过建立3D模型并运用计算流体力学(CFD)软件模拟成都市选定的一处密集的建成区域,分析城市空间形态对通风的影响。研究发现,在假设等温的情况下,多层密集的区域对城市通风影响小,而高层对城市通风影响很大,建筑高度相近的街道与风向平行的风速大于与风向成角度的,与风向平行的街道沿线为高层的风速高于沿线为多层的,较大的开敞空间及背景风速更有利于城市通风环境。