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《西南交通大学》 2010年
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土地利用变化的时空可视化分析方法研究

程红霞  
【摘要】:土地利用变化已成为全球变化研究的热点之一。现有的土地利用变化分析模型都有各自的适用范围和适合解决的问题。时空可视化是土地利用变化分析的重要方法,能够使人们深入和全面地了解土地时空变化所反映的规律。为了加强土地利用变化科学的研究,本文从人工智能角度探讨土地利用空间数据库的更新方法,建立具有空间效应的模型来分析土地利用变化和其影响因素变化的过程,提出土地利用变化的时空可视化方法。 数据是研究的基础,现势性是衡量土地数据使用价值的重要标志。为了使土地数据库具有高度的现势性,通过对现有空间数据库更新模式的研究,利用维基思想协同工作的特点,引入人工智能领域的多代理技术,提出了一个全方位和智能化的增量式空间数据库更新机制。该机制能够激发数据使用者的互动性,缩短数据更新周期,提高数据的使用价值。 在土地利用变化过程中,耕地由于关系到区域食物安全与生态安全而备受关注。本研究综合考虑局部与整体的关系,采用年作为时间尺度,成都平原和成都平原各区县作为空间尺度,从耕地数量变化和空间变化的角度,系统地分析1998-2007年成都平原耕地数量的时空变化。同时,根据成都平原耕地数量呈现空间自相关的特征,建立空间回归模型,分析不同时期影响成都平原耕地数量变化的内在因素和外在因素。结果显示成都平原耕地数量下降趋势变得缓慢,耕地变化的空间结构趋于稳定,每年耕地变化影响因子和其影响程度均不同。据此,可以通过加强产业结构调整、土地整理与复垦来增加耕地数量,实现成都平原人地和谐发展。 针对面要素边界的复杂性,提出了求解任意形状多边形最大内接圆圆心位置和半径的等值二分法。它采用缓冲区边界生成算法中的凸角圆弧法生成等距多边形,利用二分法的原理,确定面要素最大内接圆的圆心和半径。通过与现有方法比较,利用等值二分法求解多边形最大内接圆的半径最大,适用于制图中任何形状的多边形。 可视化范围的确定是地图设计的一个重要环节,它的好坏直接影响地图的美观程度和信息的表达效果。为了解决可视化范围的占位问题,将点要素的几何中心和面要素最大内接圆的圆心作为其可视化范围的视觉中心,利用断裂点理论,从有无视图约束和可视化范围大小是否与要素特征值相关四个方面,给出了不压盖情况下点要素和面要素圆形和水平方向正方形可视化结果范围最大的计算方法。通过实例分析验证了方法的有效性。 现有的土地利用变化时空可视化方法缺乏可比性,难以满足用户的需求。考虑到用户分析和理解土地利用变化的具体要求,从显示方式的改进、降维和图形组合方式入手,引入尺寸和色彩等视觉变量,提出了一种土地利用变化的静态时空可视化方法。这种方法能够保证在较少数据量的情况下,用户能直观、形象地了解土地数量随时间变化的趋势,比较不同时间点的土地利用变化。利用现有可视化评价方法,选择可比性、易读性、是否压盖和数据表达的明确性作为可视化结果的评价因子,显示了这种可视化方法操作简单,数据直观性强,具有较强的可比性。
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