欢迎阅读GSIS 2021年第3期文章！

《地球空间信息科学学报》（Geo-Spatial Information Science，GSIS）2021年第3期已上线，本期由13篇论文组成，包含：

• 3篇相关研究，全部来自GSIS编委团队。

  >>瑞典耶夫勒大学江斌教授对照人口分布使用幂律分布分析了2020年1月至6月美国新冠肺炎病例的时空分布；

  德克萨斯大学达拉斯分校Daniel Griffith教授和密歇根州中央大学李斌教授合作分析了中美COVID-19暴发的不同空间特征；

  >>武汉大学黄昕教授团队基于武汉市194个社区的疫情数据和遥感数据，从城市规划的角度探讨社区封控措施在新冠疫情流行期间的重要性。

• 其他亮点研究包括：

  武汉大学邵振锋教授和李德仁院士合作的综述论文《城市遥感的时-空-谱融合观测模型》

  >>武汉大学胡庆武教授团队对1972 - 2019年青藏高原5个子区域25个湖泊面积、湖面高度和蓄水量的的变化特征进行了分析

  >>编委香港浸会大学周启鸣教授使用遥感数据和机器学习精确估算了巴基斯坦旁遮普省的小麦和水稻产量，比较了5种不同模型的预测精度

  >>武汉大学李明副教授团队提出并实现了一种新的基于深度卷积神经网络的视觉重定位方法（VNLSTM-PoseNet）

  >>编委挪威科技大学范红超教授和武汉大学龚健雅院士合作提出了一种新的墙面布局模型图，以简单有效的方式实现对不同布局类型墙面的结构重建。

  编委比利时根特大学黄浩生教授团队将基本地理环境引入对道路停车占用率的预测中

  >>澳大利亚墨尔本大学的Behnam Atazadeh等提出了将地籍调查数据集成到 BIM 环境中的通用方法

  匈牙利布达佩斯the Eötvös Loránd University的Dávid Gerzsenyi 博士对匈牙利格里茨山的滑坡敏感性进行了预测

  ……

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1

Research Article

研究论文

 <1>

■  标题

基于幂律的美国新冠肺炎病例绘图方法>>详细解读

A power-law-based approach to mapping COVID-19 cases in the United States

■  作者

Bin Jiang , Chris de Rijke

■  摘要

2020年1月以来，新型冠状病毒在世界范围内迅速传播。对于新型冠状病毒在不同时空尺度上的传播机制，许多科学家都做了研究，但大多数研究基于高斯统计……其中一个常见问题是产生的空间模式对人类的主观设置很敏感。

本文研究发现，随着时间推移，与人口分布相似，新冠肺炎病例分布呈现出一个具有截止值的幂律规律。幂律分布意味着：在大部分的州县，病例数量较少；少数人口稠密的州和县，病例数量很多。为了进一步区分人口分布和新冠肺炎病例分布之间的模式，该研究用ht指数来分析推导出它们的固有层次或空间异质性。实验发现，新冠肺炎病例的ht指数与人口分布的ht指数非常接近，在“州”一级上值为5，“县”一级上值为7。将新冠肺炎病例的ht指数与人口分布的ht指数进行对比表明：新冠病毒大流行在很大程度上是由人群分布决定的，感染情况和人群分布之间的R平方值高达0.82。

■  原文速递

Bin Jiang , Chris de Rijke (2021) A power-law-based approach to mapping COVID-19 cases in the United States, Geo-spatial Information Science,24:3, 333-339, DOI:10.1080/10095020.2020.1871306

 <2>

■  标题

不同国家COVID-19暴发到扩散的时空模拟

Spatial-temporal modeling of initial COVID-19 diffusion: The cases of the Chinese Mainland and Conterminous United States

■  作者

Daniel A. Griffith，Bin Li

■  摘要

COVID-19给各国带来了巨大的影响，研究其时空变化情况对于防控疫情发展具有重要意义。本文针对COVID-19在中国大陆以及美国的初始传播进行了空间分析，并预测了短期疫情发展趋势。本文提出了两种时空模型，一种基于广义线性混合模型，另一种基于Moran特征向量时空滤波，分别描述了COVID-19在中国大陆和美国的最初19天和58天的传播。本文从传染和等级扩散的角度，对COVID-19在中国大陆以及在美国的初始传播进行空间分析，并比较了中、美两国的建模结果。研究结果表示，两种模型都揭示了空间结构在COVID-19传播中的作用，这些模型可以预测未来几天的新病例。

■  原文速递

Daniel Griffith & Bin Li (2021) Spatial-temporal modeling of initial COVID-19 diffusion: The cases of the Chinese Mainland and Conterminous United States, Geo-spatial Information Science, 24:3,340-362, DOI: 10.1080/10095020.2021.1937338

 <3>

■  标题

社区封控措施在新冠疫情流行期间的重要性研究>>详细解读

Importance of community containment measures in combating the COVID-19 epidemic: From the perspective of urban planning

■  作者

Xin Huang, Qiquan Yang & Junjing Yang

■  摘要

中国在抗击新冠肺炎疫情的过程中，积极主动地采取了短暂“封城”、社区封闭的干预措施，取得了显著的效果。目前相关研究大多集中于对“封城”措施效果的评价，而对城市内部社区风控措施的影响关注有限。为了判断社区控制策略的有效性，本研究利用武汉市194个社区的累计确诊病例数据探讨城市规划对新冠肺炎疫情的影响。选取7个具有代表性的指标从各个方面描述城市规划，并基于高分辨率遥感和地理信息数据计算每个社区的所有指标。研究表示，社区确诊病例数与城市规划因素高度相关，如建筑面积百分比和邻近市场密度。这些因素与居民的活动模式有关，从而影响病毒的传播模式。该研究证实了社区控制策略的有效性，为其他城市提供了有价值的参考。

■  原文速递

Xin Huang, Qiquan Yang & Junjing Yang (2021) Importance of community containment measures in combating the COVID-19 epidemic: from the perspective of urban plannin-g, Geo-spatial Information Science, 24:3, 363-371,DOI: 10.1080/10095020.2021.1894905

 <4>

■  标题

城市遥感的时-空-谱融合观测模型

Spatio-temporal-spectral observation model for urban remote sensing

■  作者

Zhenfeng Shao, Wenfu Wu & Deren Li 

■  摘要

城市遥感是遥感的重要分支。由于城市场景的复杂性，城市遥感观测需要高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的数据。但时间、空间和光谱多个域内的高精度要求无法通过单一卫星获取的数据来满足。因此，需要对现有遥感卫星的数据进行协调，以满足城市观测的需要。详细介绍了用于数据融合优化、城市植被生物量估算、城市洪灾及内涝制图以及不透水面提取的城市遥感观测的时-空-光谱观测模型，提供了新的数据融合范式，为城市遥感观测提供了新的思路方法。

■  原文速递

Zhenfeng Shao, Wenfu Wu & Deren Li (2021): Spatio-temporal-spectral observation 

model for urban remote sensing, Geo-spatial Information Science,  24:3,372-386,DOI:10.1080/10095020.2020.1864232.

 <5>

■  标题

基于地籍调查数据的建筑信息模型集成>>详细解读

Integration of cadastral survey data into building information models

■  作者

Behnam Atazadeh, Leila Halalkhor Mirkalaei, Hamed Olfat, Abbas Rajabifard & Davood Shojaei

■  摘要

地籍测量在界定土地和财产的法律边界方面发挥着重要作用。当前记录地籍调查数据的做法主要依赖于二维数字或模拟文档，该方法难以应用到复杂建筑上。为了解决由表示地籍调查数据的 2D 方法引起的问题，可以将 3D 空间信息模型视为管理地籍调查数据的可行解决方案。建筑信息模型 (BIM) 支持对建筑的设计、施工和运营进行协作式 3D 管理。但目前关于如何将二维地籍测量数据集成到三维 BIM 数据的研究有限。来自澳大利亚墨尔本大学的Behnam Atazadeh等学者提出了将地籍调查数据集成到 BIM 环境中的通用方法，包括确定地籍调查要求、使用与地籍调查数据相关的 BIM 实体、完善BIM 原型、效果评估4个步骤。该方法通过将与地籍测量实践相关的数据元素，如测量标记和导线纳入BIM环境中进行展示与储存，能够进一步丰富BIM数据。

■  原文速递

Behnam Atazadeh, Leila Halalkhor Mirkalaei, Hamed Olfat, Abbas Rajabifard & Davood Shojaei (2021) Integration of cadastral survey data into building information models, Geo-spatial Information Science , 24:3, 387-402，

DOI: 10.1080/10095020.2021.1937336

 <6>

■  标题

基于布局图模型从激光点云数据中重建语义墙面模型>>详细解读

Layout graph model for semantic façade reconstruction using laser point clouds

■  作者

Hongchao Fan, Yuefeng Wang & Jianya Gong

■  摘要

具有详细可计算信息的先进三维(3D)建筑物模型，在城市规划、热工性能评估和虚拟现实等应用中发挥着重要的作用。在这种建筑模型中，语义墙面模型是关键组成部分。然而，根据建筑风格、功能和建筑规模的不同，建筑墙面可以有不同的模式。为了灵活地处理不同类型的墙面和不同质量的点云数据，以及提高模型重建的重建健壮性和准确性，在墙面结构复杂的情况下推导和重建语义立面模型，并从3个数据集中选取多个不同特征的墙面点云数据，验证了该方法的有效性。

■  原文速递

Hongchao Fan, Yuefeng Wang & Jianya Gong (2021) Layout graph model for semantic façade reconstruction using laser point clou-ds, Geo-spatial Information Science, 24:3,  403-421,DOI: 10.1080/10095020.2021.1922316

 <7>

■  标题

VNLSTM-PoseNet:一种新的用于城市街道场景的六自由度相机再定位深度卷积网络>>详细解读

VNLSTM-PoseNet: A novel deep ConvNet for real-time 6-DOF camera relocalization in urban streets

■  作者

Ming Li, Jiangying Qin, Deren Li, Ruizhi Chen, Xuan Liao & Bingxuan Guo

■  摘要

基于图像的相机实时再定位是户外场景中众多新应用需要解决的一个重要问题，近些年随着智能传感器技术和新颖图像处理算法的涌现，使其重新成为了科学界和产业界的关注焦点，有望取得新的研究突破与创新应用。深度学习的兴起，更加激起了广大研究人员在该领域的探索，剑桥大学的Alex Kendall等学者正是在其启发下，首次提出了通过卷积神经网络（CNN）来实现基于单张图像的实时相机姿态解算方法PoseNet。为了更好地解决PoseNet及其改进算法在户外复杂环境中的位姿估计精度和鲁棒性问题，本文提出并实现了一种新的基于深度卷积神经网络的视觉重定位方法（VNLSTM-PoseNet）。

■  原文速递

Ming Li, Jiangying Qin, Deren Li, Ruizhi Chen, Xuan Liao & Bingxuan Guo (2021) VNLSTM-PoseNet: A novel deep ConvNet for real-time 6-DOF camera relocalization in urban streets, Geo-spatial Information Science, 24:3, 422-437, DOI:10.1080/10095020.2021.1960779

 <8>

■  标题

将地球空间信息引入道路停车占用率预测的价值——案例研究

Value of incorporating geospatial information into the prediction of on-street parking occupancy – A case study

■  作者

Michael Balmer, Robert Weibel & Haosheng Huang

■  摘要

随着城市交通不断增长，停车场对城市的管理越来越重要，近年来停车位占用率的预测是重大研究热点。在以往的预测模型中，通常考虑许多外部数据源，但忽视了基本的地理背景。因此，为了研究地球空间信息对停车位占用预测模型的贡献，将道路网络中心性、土地利用和兴趣点 (POI) 数据加入随机森林 (RF) 和人工神经网络 (ANN，特别是前馈神经网络) Network FFNN) 预测模型。将模型性能与只考虑历史和时间输入数据的基础模型进行比较。此外，还探讨了训练数据量、预测范围和预测空间变化的影响。结果表明，与基础模型相比，引入地球空间信息的性能提高了 25%。此外，随着预测范围的扩大，预测的可靠性降低，地理空间数据的相关性增加。总的来说，土地利用和 POI 数据比道路网络中心性更有益。训练数据量对 RF 模型的性能没有显著影响。相反，ANN 模型在 5 天的训练输入上取得了最佳结果。可能归因于不同的占用模式，可以确定不同停车区和街道段的预测性能差异。一般来说，RF 模型在所有预测上都优于 ANN 模型。

■  原文速递

Michael Balmer, Robert Weibel & Haosheng Huang (2021) Value of incorporating geospatial information into the prediction of on-street parking occupancy – A case study, Geo-spatial Information Science,24:3, 438-457, DOI:10.1080/10095020.2021.1937337

 <9>

■  标题

1972-2019年青藏高原典型湖泊面积、湖位、容积变化及其对气候变化的响应>>详细解读

Area, lake-level and volume variations of typical lakes on the Tibetan Plateau and their response to climate change, 1972–2019

■  作者

Ju Zhang, Qingwu Hu, Yingkui Li, Haidong Li & Jiayuan Li

■  摘要

青藏高原是世界上海拔最高的高原，被誉为“亚洲水塔”、“世界屋脊”、“第三极”，对大气环流的动力和热力作用对东亚和世界气候有着巨大的影响，是全球气候变化的敏感指标。由于青藏高原所处位置偏远、环境恶劣，大多数湖泊仍然保持或接近它们的自然状态。因此，它们的变化受人类活动影响较小，更能反映区域气候和环境变化。本文针对1972 - 2019年青藏高原5个子区域25个湖泊面积、湖面高度和蓄水量的的变化特征进行研究，并分析了该时期湖泊温度、降水、冰川和冻土融化变化的潜在影响。

■  原文速递

Ju Zhang, Qingwu Hu, Yingkui Li, Haidong Li & Jiayuan Li (2021): Area, lakelevel and volume variations of typical lakes on the Tibetan Plateau and their response to climate change, 1972–2019, Geo-spatial Information Science,24:3, 458-473 DOI: 10.1080/10095020.2021.1940318

 <10>

■  标题

使用遥感数据和机器学习精确估算作物产量>>详细解读

Integration of maximum crop response with machine learning regression model to timely estimate crop yield

■  作者

Qiming Zhou & Ali Ismaeel

■  摘要

及时、可靠地估计区域作物产量是粮食安全评估的一个重要组成部分，特别是在发展中国家及地区。传统的作物预测方法需要大量的时间和人力来收集和处理田间数据，卫星遥感数据被认为是在像素级预测作物产量的一种经济有效和准确的方法。本文估算了巴基斯坦旁遮普省的小麦和水稻产量，比较了5种不同模型的预测精度，并对该地区农作物产量及其空间分布进行了早期预测。本文方法能够在收获前7-8周估算小麦产量，在收获前6-7周估算水稻产量，进一步采用精细空间分辨率遥感数据集并结合本研究得到的EVImax发生的空间信息进行研究，将提高产量估算结果的精确度。有助于制定有效的农业政策，促进社会、环境和经济的可持续发展。

■  原文速递

Qiming Zhou & Ali Ismaeel (2021) 

Integration of maximum crop response with machine learning regression model to timely estimate crop yield, Geo-spatial Information Science,24:3, 474-483, DOI: 10.1080/10095020.2021.195772

 <11>

■  标题

一种用于车辆出行GPS数据地图匹配的自适应马尔可夫链算法

An adaptive Markov chain algorithm applied over map-matching of vehicle trip GPS data

■  作者

Bilge Kaan Karamete, Louai Adhami & Eli Glaser

■  摘要

马尔可夫链(MC) 经常用于将可能的路线与一组由驾驶车辆在特定的图形道路网络上发出的GPS 行程数据相匹配，这类地图匹配 (MM) 算法目前设计为统计对等式，以驱动马尔可夫链转换概率，来选择受图形道路网络约束的最佳路线组合。本文设计了一种自适应算法来修改MC内核窗口，沿着 GPS 样本移动以减少因使用更窄的 MC 宽度而产生的误差。临时增加 MC 窗口宽度的度量选择为当前路线的测地距离与每对 GPS 样本之间的实际测地距离之间的比率。结果表明，虽然增加了在可接受范围内的计算成本，但结果得到了显著的提高，证明了本文算法的可用性。

■  原文速递

Bilge Kaan Karamete, Louai Adhami & Eli Glaser (2021) An adaptive Markov chain algorithm applied over map-matching of vehicle trip GPS data, Geo-spatial Information Science,24:3, 484-497, DOI:10.1080/10095020.2020.1866956

 <12>

■  标题

匈牙利格里茨山的滑坡清单验证和敏感性地图创建

Landslide inventory validation and susceptibility mapping in the Gerecse Hills, Hungary

■  作者

Dávid Gerzsenyi & Gáspár Albert

■  摘要

山体滑坡对匈牙利构成一定的威胁，当前可用的滑坡数据库保存了以往该地区站点记录，但该数据库已过时。本文通过使用基于似然比函数的多变量模型创建滑坡敏感性图，解决了修订国家地籍滑坡数据库的问题。该模型应用 TanDEM-X DEM (0.4" res.)、该地区当前的滑坡数据清单以及从地质图获取的数据。通过网格计算方法比较滑坡和非滑坡区4个变量的分布，产生研究区的滑坡敏感性估计。估计显示了某个区域与样本区域的相似程度以及未来受滑坡影响的可能性。检查模型预测的准确性，并与之前使用 SRTM-1 DEM 进行类似分析的研究结果进行比较。当某些校正措施应用于输入数据集时，该模型给出了准确的估计。还讨论了模型、输入数据集和建议的校正措施的局限性。

■  原文速递

Dávid Gerzsenyi & Gáspár Albert (2021) Landslide inventory validation and susceptibility mapping in the Gerecse Hills, Hungary, Geo-spatial Information Science,24:3, 498-508, DOI:10.1080/10095020.2020.1870872

 <13>

■  标题

基于网格距离和旅行时间动态建模的城市公园可达性公平度评估

Modeling relationships between the network distance and travel time dynamics for assessing equity of accessibility to urban parks

■  作者

Tahereh Ghaemi Rad & Abbas Alimohammadi

■  摘要

可达性的静态模型通常基于固定距离或平均旅行时间模型。但由于忽略了交通作为通过旅行时间的变化影响可达性的动态过程，这些模型导致时间不公平。与以往研究中对TT的时间变化的考虑不同，与交通相关的TT的变化及其与网络距离的关系尚未考虑。在本研究中，模拟了 VTT 与访问德黑兰大城市公园的网络距离之间的关系。每天五次的交通地图用于生成交通分析区 (TAZ) 到其 3 个最近公园的 TT 地图。可访问性的基尼系数的比较表明，在一天中的不同时间，可访问性存在显著的不平等。本文方法可用于卫生和教育中心的可访问性等公共服务评估工作。

■  原文速递

Tahereh Ghaemi Rad & Abbas Alimohammadi (2021) Modeling relationships between the network distance and travel time dynamics for assessing equity of accessibility to urban parks, Geo-spatial Information Science,24:3, 509-526, DOI:10.1080/10095020.2020.1858189

翻译：王浩天 ｜ 排版：王浩天

编辑：王晓醉 ｜ 审核：张淑娟

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期刊简介

Geo-spatial Information Science（GSIS）是由武汉大学主办的测绘遥感专业英文期刊，主编为中国科学院院士、中国工程院院士李德仁教授。2020年9月被SCIE收录，IF2020:4.288；CiteScore2020 7.4。

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