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[转载]Annals of GIS 2020年度论文合集

已有 562 次阅读 2021-1-17 16:12 |个人分类:论文推荐|系统分类:论文交流|文章来源:转载

转载自Annals of GIS公众号 

Volume 26 Issue 1


1
Why public health needs GIS: a methodological overview

为什么公共卫生需要GIS:一个关于方法的概述

Fahui Wang

这篇短文概述了在地理信息系统(GIS)的视角下,地理问题是如何与公共卫生研究和政策日益相关的。它涵盖六个主题,并重点关注方法论的问题:(1)我们与健康相关的行为因地域而异,公共卫生政策也应如此。(2)卫生保健市场中的设施(供应)和患者(需求)在地缘政治边界上相互影响,因此需要能够衡量卫生保健可及性的措施。(3)我们的健康状况是个体属性和邻域特征共同作用的结果,因此对邻域的充分定义对于评估邻域效应至关重要。(4)在人口稀少地区的疾病发生率并不可靠,解决这一问题的一种有效方法是构造一个更大的内部同质且可比的区域单位。(5)为医疗保健市场定义科学的地理单位对于研究人员、从业人员和决策者评估医疗保健资源的供给至关重要,而GIS使我们能够自动、高效、最佳地定义单位(例如,初级保健服务区,医院服务区和癌症服务区域)。(6)除了围绕效率的各种优化目标外,规划医疗资源的位置以实现医疗服务的平等分配也同样重要。本文通过案例研究对每个主题进行了说明。

 

2 Optimizing arbovirus surveillance using risk mapping and coverage modelling

基于风险图和覆盖模型的虫媒病监测优化

Joni Downs, Mehrdad Vaziri, George Deskins, William Kellner, Kristi Miley & Thomas R. Unnasch

蚊子和其他节肢动物携带的疾病在全球范围内危及着人类健康。尽管监测工作代价高昂,但这对于疾病的控制和预防至关重要。本文介绍了一种在研究区域中策略性地设置目标疾病监测站点的方法。该方法将风险指数制图和空间优化建模相结合。其中,风险指数用于标识监测需求,而最大覆盖选址问题用于选择指定数量的候选监视站点以覆盖最大风险数量。我们通过案例研究对该方法进行了验证。在案例中,我们选择了位置最佳的监测站点,以便在佛罗里达州的一个县监测东部马脑炎病毒。根据不同的目标群体(马或人)、覆盖距离(0.51.01.5公里)以及需要选择的地点的数量(1-12个),选择了最佳哨站。针对马和人的模型的哨站选择体现出了不同的空间格局,其中马的站点主要位于中西部地区,而人类的站点则位于中北部地区。我们观察到马和人类站点之间有少量的空间重叠,尤其是随着覆盖距离和站点数目的增加。此外,随着站点被逐渐添加到场景中,风险覆盖率几乎呈线性增长。这一结果表明,在研究范围内的哨站数目应以可提供的最高限额为依据,因为它们提供了类似的优待。

 

3An indoor spatial accessible area generation approach considering distance constraints

考虑距离约束的室内空间可达区域生成方法研究

Lina Yang, Hongru Bi, Xiaojing Yao & Wei Chen

考虑距离约束的室内物体可达区域生成对于空间分析具有重要的现实意义。据我们所知,很少有关于考虑距离约束的室内可达区域生成研究。并且,由于室内外环境空间特征的不同,室外空间中常用的方法不适用于室内空间。本文基于由几何与符号组合的混合空间数据模型,通过改进传统的空间缓冲区生成技术,提出了一种面向室内环境的考虑距离约束的可达区域生成方法。首先,在室内物体所处的子空间内,生成具有预定距离的缓冲区;然后根据室内空间的连通性,在其下一个相连的子空间中,依次生成出口点周围的缓冲区,最后直到距离减小到零为止。这些缓冲区的合并是基于预定义距离约束的可达区域生成的结果。在此过程中,提出了两种空间搜索策略,即深度优先搜索和广度优先搜索。我们通过两组实验验证了该方法的正确性和有效性。结果表明,该方法可有效解决具有距离约束的室内物体可达区域生成问题。此外,本文还讨论了该方法的潜在应用以及局限性。

 

4 A method of perspective normalization for video images based on map data

基于地图数据的视频图像透视归一化方法

Bingxian Lin,Changlu Xu, Xin Lan & Liangchen Zhou

目标透视失真是视频监控分析亟需解决的问题。与街景方法相比,街景方法主要依赖于专用硬件恢复场景或3D场景的先验知识,而常用的透视畸变校正方法主要基于线性关系,以透视归一化监控视频图像。然而,由透视成像引起的失真是非线性的,并且线性透视归一化模型不能保证对透视现象明显场景校正的准确性。本文提出了一种基于地图数据的图像归一化方法。通过建立视频图像空间和地图空间之间的单一关系,引入了非线性透视校正模型。通过在图像和地图之间选择控制点,我们可以计算单应性矩阵以建立透视校正模型,实现对地图中的单个像素实际大小的计算。本文所提出的透视校正模型被应用于移动目标检测。通过比较线性校正模型和所提出的非线性校正模型的结果,证明了该方法的有效性和实用性。

 

5 Geographic proximity, trade and economic growth: aspatial econometrics approach

地理邻近、贸易和经济增长:空间计量经济学方法

Sahar Amidi & Ali Fagheh Majidi

本文利用1992-2016年间的空间动态面板数据模型,从双边贸易流地理距离的角度对经济增长状况进行了考察。研究结果表明,空间溢出效应或空间依赖效应是经济增长的主要决定因素之一。我们还发现,各国间的空间关系与贸易的空间效应是密切相关的。一个国家的经济增长实际上受到其邻国和贸易伙伴的表现影响。这一结果表明,地理位置和贸易伙伴的溢出效应是经济增长的关键决定因素。实际上,忽略这些因素可能会导致模型不合规。此外,调查结果证实,劳动力增长率对经济增长会有负面影响,而对固定资本总额的形成有显著的积极影响。

6

A Bayesian spatial shared component model for identifying crime-general and crime-specific hotspots

一个用于识别一般犯罪和特定犯罪热点的贝叶斯空间共享组件模型

Jane Law, Matthew QuickORCID Icon & Afraaz Jadavji

犯罪热点的空间模式化为设计、分配和实施用于预防犯罪的政策和规划提供了基于场所的信息。然而,大多数空间热点识别方法都是针对单一变量的,只分析单个的犯罪类型,并不考虑一个热点具有多个犯罪类型的情况。本研究应用贝叶斯空间共享组件模型,在小区域范围内识别关于暴力犯罪和财产犯罪的一般犯罪热点和特定犯罪热点。利用空间共享组件模型对暴力犯罪和财产犯罪进行了联合分析,并将每种犯罪类型在特定区域的风险分为一个共享组件和一个特定类型组件,前者用于发现这两种犯罪类型共有的潜在一般犯罪空间模式,后者用于识别不同于共享模式的特定犯罪空间模式。分别基于共享组件和特定类型组件的后验概率估计,对一般犯罪热点和特定犯罪热点进行分类。结果表明,一般犯罪模式解释了大约81%的暴力犯罪变化和70%的财产犯罪变化。并且一般犯罪热点比特定犯罪热点的产生更为频繁,而关于财产的特定犯罪热点比暴力特定犯罪热点的产生更为频繁。一般犯罪热点可能是多种犯罪类型综合发生的目标地区,而特定犯罪热点可能是发生单一犯罪类型的目标地区。


Volume 26 Issue 2

 

01 Geospatial analyses to determine academic success factors in California’s K-12 education

用于确定加利福尼亚州K-12教育中学业成功因素的地理空间分析

Brianna Chew, Asish Satpathy & Elaine Wong

标准化考试成绩常被用于衡量学生的学业成绩。尽管教学技巧、课堂动态和学习技巧等因素会影响学业成功,但课堂外还有其他可能会影响学生整体学业成绩的因素。通常,这些因素会被教育工作者忽视或容易被认为是不可控的。先前的研究已经确定并检查了这些因素;但在此次分析中,我们将使用地理信息系统(GIS)来分析和展示先前不可能发现的外部因素空间模式,如家庭收入和平均家庭人数。利用GIS以及人口统计数据和生活方式数据的变化,我们可以更深入地了解这些因素是否与学业成绩呈正相关或负相关。我们利用来自加州教育部的2015–2016年学业评估测试(SAT)分数样本以及来自环境系统研究所(又称Esri)的基于位置的家庭支出、社会经济和人口统计学数据,建立统计模型,从而了解影响SAT成绩的因素。结果表明,双亲家庭和医疗保险支出对学生学业成绩有积极影响。此外,处于教育行业氛围影响下的学生SAT得分更高。我们还了解到,多样性、家庭规模和多代家庭对学生的SAT成绩有负面影响。

 

02 Multi-factor of path planning based on an ant colony optimization algorithm

基于蚁群优化算法的多因素路径规划

Mingchang Wang, Chunyu Zhu, Fengyan Wang, Tingting Li & Xinyue Zhang

本文提出了一种改进的蚁群算法,能在复杂的静态环境中避开障碍,可以解决在路径规划中,传统蚁群算法存在的评价因素单一和路径质量较低的问题。改进措施是:1)根据模糊数学的综合评价方法和层次分析法构建一种模糊规划器,对环境因素的影响进行综合评价和确认;2)优化了蚁群算法的概率选择公式;3)优化了信息素更新公式,以及4)引入角系统机制作为路径优化的后处理方法,以进一步平滑路径。本文对传统蚁群算法的模拟实验结果进行了分析,并将其与改进后的蚁群算法进行了比较。结果表明,改进后的蚁群算法具有更强的路径规划能力和更高的算法效率,生成的路径更加平滑,受环境因素的负面影响更小。因此,所提算法有望为真实环境中有效的多因素路径规划提供一个计算。

 

03 Spatial modelling of shallow landslide susceptibility: a study from the southern Western Ghats region of Kerala, India

浅层滑坡敏感性空间建模:来自印度喀拉拉邦西高止山脉南部地区的一项研究

A. L. Achu, C. D. Aju & Rajesh Reghunath

本研究旨在利用Dempster–Shafer、贝叶斯概率和Logistic回归方法,进行印度喀拉拉邦西高止山脉南部的滑坡敏感性制图。我们建立了包含82个滑坡点的清单数据库,并将其用于滑坡敏感性建模。从空间数据库中提取了岩性、地貌特征、坡角、土壤质地、至溪流的距离、至道路的距离、至轮廓线的距离、土地利用/土地覆盖、坡度曲率、降雨量、地形湿度指数和相对地势等12个用于建模的滑坡条件因子。测试了各自变量之间的多重共线性,并绘制了滑坡敏感性地图。通过敏感性、特异性、分类准确性、ROC-AUC、平方平均数误差(RMSE) kappa 指数对所建模型进行了验证。在验证阶段,贝叶斯概率模型的ROC-AUC0.833)、灵敏度(0.870)、特异性(0.800)和kappa指数(0.667)最高,RMSE0.4550)最低。此外,研究表明,在疏林结构性丘陵上的农业区10°–40°斜坡,极易发生滑坡,而且受至道路的距离、至溪流的距离和土壤质地的影响较大。该预测模型对西高止山南部的未来土地利用规划以减轻滑坡灾害风险,具有重要的指导意义。

 

04 Utilizing ecological niche modelling to predict habitat suitability of eastern equine encephalitis in Florida

利用生态位模型预测佛罗里达东方马脑炎的生境适应性

Claire Burch, Rebecca Loraamm, Thomas Unnasch & Joni Downs

东方马脑炎病毒(EEEV)是一种主要发现于美国密西西比河以东的人马共患病毒。该病以前常发生于佛罗里达等州,但近年来在美国东海岸以北的其他州,其患病率却有所增加。本研究主要使用生态位建模程序MaxentEEEV的生境适应概率进行建模。不同于传统EEEV制图将哨兵鸡感染数据作为空间数据源,该研究利用了马宿主的致死率数据。这项研究绘制了栖息地适宜性地图,并通过利用其他环境因素扩展了先前的风险模型。它证实了先前模型确定的较高概率区域,也发现了更精细的高概率区域。该模型将生态建模技术应用到空间流行病学文献中。它突出表明了环境因素在促进EEEV传播的潜力空间。考虑这些已识别的环境因素有助于确定随着新病例出现的EEEV高风险地域。

 

05 GIS-based multi criteria decision making method to identify potential runoff storage zones within watershed

基于GIS的流域内潜在径流蓄水区识别多准则决策方法

Vikas Kumar RanaORCID Icon &Tallavajhala Maruthi Venkata Suryanarayana

本研究利用Vishwamitri流域的各种物理特征,依托基于GIS的概念框架,对潜在的径流蓄水区进行识别。该概念框架使用多准则决策方法对层次分析法进行组合。它有助于根据水体的各种物理特征(降雨,坡度,土地利用/土地覆盖,最近排水渠上方高度,溪流级别,径流曲线数,地形湿度指数)来确定蓄水场所的潜在径流蓄水区。结果发现,有17%的区域是最合适的,有33.2%的区域是中等合适的,有33.1%的区域是勉强合适的,有18.7%的区域是不适合作为储水区/结构的。研究结果将有助于相关部门熟练地安排和执行与水有关的计划和方案,改善缺水状况,减少对地下水的依赖性,并确保研究地区的当地和农业用水的可持续供应。

 

06 Suitable location selection for the electric vehicle fast charging station with AHP and fuzzy AHP methods using GIS

基于AHP和模糊AHP方法的GIS电动汽车快速充电站选址

Dogus Guler & Tahsin Yomralioglu

现今,电动汽车逐步进入大众视野,因为它们不仅在依赖石油的现下为各国经济做出了贡献,而且还有助于打造更加宜居和可持续发展的城市。为了增强电动汽车的使用,电动汽车充电站位置的选择是一项最重要的议题。从这个层面上讲,本文旨在提出一种将地理信息系统(GIS)技术和多准则决策(MCDM)相结合的方法,以找到电动汽车充电站的合适位置。该方法使用了层次分析法(AHP)和模糊层次分析法(FAHP)来计算标准的权重。虽然就环境影响和可及性而言,通过AHP可以获得每个标准的两个不同权重,但利用FAHP的方式也可以获得每个标准的另一个权重。通过确定三个不同适用性指标的共通处,可以取得完整可靠的结果。利用优劣解距离法(TOPSIS)对备选位置进行排名。其结果表明,所提出的方法为选择合适的充电站位置提供了显着有效的解决方案。此外,决策者和管理者可以从这些结果中受益,以便为前瞻性计划和策略做出有效的决策。

 

07 Freshwater lake inundation monitoring using Sentinel-1 SAR imagery in Eastern Uganda

使用Sentinel-1 SAR影像监测乌干达东部的淡水湖淹没情况

Bernard Barasa & Joshua Wanyama

在洪水灾害评估中,很少在热带地区将Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)图像用于淡水湖淹没的季节性观测。为了评估淹没的空间变化,本研究调查了雨季(2月至4月和9月至11月)和干旱季节(5月至8月和12月至1月)河岸植物的淹没量级和反射率。使用面向对象的分类算法确定淹没区域,并利用后向散射系数值很好地定义了湖泊、河岸植被和海岸线的特点。研究结果表明,SAR图像可用于实际监测淹没覆盖区域,并识别湖盆的特定特征,例如高地、海岸线、水和河岸植被。由于季节性原因,2月(902平方公里)和10月(700平方公里)的淹没面积相对较高。被淹没部分的后向散射系数在-16 dB-19 dB之间变化,而河岸植被的后向散射系数在5月和8月较高。因此,这项研究揭示了河岸植被、水文学和气候变量之间的明确关联。

 

08 Analytical study on the relationship between land surface temperature and land use/land cover indices

地表温度与土地利用/土地覆盖指数之间关系的分析研究

Subhanil Guha, Himanshu Govil, Neetu Gill & Anindita Dey

本研究关注于印度赖布尔市的地表温度(LST)估算,着重分析了城市边界内的城市热岛(UHI)和非城市热岛区域,及其与归一化差异植被指数、归一化差异水体指数、归一化建筑指数和归一化多波段干旱指数的关系。整个研究是基于同年的前季风期、季风期、后季风期和冬季四个不同季节的多时相Landsat 8陆地成像仪和热红外传感器图像进行的。城市热岛主要沿城市的北部和南部边缘发展。在普通热岛中,四个不同季节的地表温度在25.7235.69之间变化。结果表明,在季风期图像和后季风期图像中,地表温度与土地利用/土地覆盖指数的相关性最强,而冬季和前季风期图像的相关性相对较弱。



Volume 26 Issue 3

 

01 Integration of spatialization and individualization: the future of epidemic modelling for communicable diseases

传染性疾病的流行病建模未来

Meifang Li, Xun Shi & Xia Li 

在过去的几十年中,传染病的流行病建模经历了一系列转变:从将研究区域作为一个整体到解决该区域内空间变化;从以人群为目标到结合亚人群分类特征并最终落到个人层面。这些转变首先是由于人们认识到常规流行病模型中对空间和人口的概括可能会降低模型的有效性;然后,可以描述流行病详细时空特征以及人类、自然方面环境特征的可用数据日益增多;最后,地理信息科学、数据科学、计算机科学和计算技术的发展为流行病建模提供了便利。通过回顾各种最新开发的传染病模型,我们明确了该领域的空间化和个性化概念,并指出两者的融合是传染病建模的未来。我们还指出,在这个领域中,基于对象概念化的模型擅长对时空过程进行建模,而基于场概念化的模型擅长空间信息表达。因此,我们提出了一种流行病模型的程序框架,该框架实现了个性化和空间化的整合,基于对象过程和基于场表达方式的整合,以及基于病人历史数据的传染关系追溯建模和未来流行病传染关系预测建模的整合。

 

02 Spatial prediction of flea index of transmitting plague based on environmental similarity.

基于环境相似性的鼠疫传播蚤指数空间预测

Haiwen Du, A-Xing Zhu & Yong Wang.

鼠疫是一种自然传染疾病,一旦被携带病菌的寄生蚤叮咬,人和哺乳动物都可以感染。蚤指数是疾病暴发的重要指标,其数值较高的地区更容易发生暴发疾病。因此,预测蚤指数的空间变化对鼠疫防控至关重要。现有的空间预测技术的方法需要大量的实地数据来开发所需的模型,因而在实地数据不足的区域往往难以使用。本文提出了一种基于环境相似性的方法。其基本思想是,如果某地环境与蚤指数高的地方越相似,该地的蚤指数也可能越高。基于该思想,我们设计了一种基于环境相似性预测鼠疫蚤指数空间分布的方法。以蒙古沙鼠的蚤指数制图为例,评价了该环境相似性方法的有效性。结果表明,与多元线性回归法(MLR)相比,环境相似性法得到了更高精度的蚤指数地图(均方根误差(RMSE)为6.6493,平均绝对误差(MAE)为1.2713),相比之下MLR的RMSE 为7.293,MAE为2.928。此外,根据环境相似性法估计的预测不确定性空间分布可以作为预测精度空间分布的指标。

 

03 Spatio-temporal analysis of mental illness and the impact of marginalization-based factors: a case study of Ontario, Canada

精神疾病的时空分析和边缘化因素的影响:以加拿大安大略省为例

Ravi Ancil Persad

精神疾病是加拿大的主要疾病。加拿大人口中的边缘化群体,如低收入人群、低受教育程度人群和少数族裔,通常更易患精神疾病。我们使用与心理健康相关的急诊科就诊状况作为精神疾病病例的指标,采用贝叶斯时空回归模型估计2006年至2017年加拿大安大略省35个公共卫生单元内的精神疾病风险。还评估了精神疾病与下列边缘化相关因素之间的关系:物质匮乏、居住不稳定和种族集中。在评估中发现,精神疾病的相对风险范围从0.45(95%CI:0.44-0.46)到3.29(95%CI:3.20-1.37)。卫生单元中的物质匮乏和居住不稳定因素与精神疾病风险的增加呈正相关,而种族集中度较高的地区通常风险较低。研究结果表明,在11年中风险的时间趋势持续增加,安大略省北部卫生单元内的风险比南部卫生单元更高。精神疾病的管理对加拿大的卫生保健系统提出了重大挑战。因此了解精神健康风险在空间和时间上的地理分布有助于改进决策和公共卫生监测。

 

04 Evaluating the effectiveness of the Hospital Referral Region (HRR) boundaries: a pilot study in Florida

评估医院转诊区域(HRR)边界的有效性:佛罗里达州的一项初步研究

Peng Jia, Fahui Wang & Imam M Xierali

全国三级医院服务区,即达特茅斯医院转诊区(HRRs),是基于1992-1993年美国的医疗保险数据创建的,以反映当时医院转诊模式和专科医疗护理患者住院模式。如今,在美国大多数需要大型、高水平医院服务区的研究中,这些过时的HRRs仍然被选择作为分析单位。这项初步研究旨在评估佛罗里达州的HRR边界是否随时间发生显著变化。本研究通过使用2011年佛罗里达州住院患者数据库,重用达特茅斯方法构建地理信息系统中的当代HRRs。对当代HRRs和达特茅斯HRRs在功能相关的几个方面进行了视觉和统计比较。当代HRRs包括38个符合条件的单元,是达特茅斯HRRs (19)的两倍,平均自给水平相当(p=0.634)。这反映了在过去2-3年里专科医疗服务(如心血管手术)在各医院之间的扩散。当代HRRs对包括医院决策、医疗系统优化和医疗市场竞争衡量在内的各种健康政策议题都具有一定价值。

 

05 A review of urban physical environment sensing using street view imagery in public health studies

在公共卫生研究中使用街景图像感知城市物理环境的研究综述

Yuhao Kang, Fan Zhang, Song Gao, Hui Lin & Yu Liu

城市物理环境是指在社区和城市中为人类活动提供场所的物理环境和建筑环境。有证据表明,城市的物理环境与各种人类健康之间存在着密切因果联系,例如人们的体育活动可能会受到周围物理环境的影响,从而影响他们的健康行为;更多地融入城市物理环境中可能有益于人类心理健康。街景图像由于能够帮助我们发现更多风景,从而成为观察和分析城市物理环境现实动态的潜在数据源。与传统的现场评估和实地观察相比,基于街景图像的数据收集相对省时且成本较低。因此,来自流行病学、心理学和地理学的研究人员已使用街景图像,进行建筑环境量化,并了解其对公共健康的影响。为了总结当前的研究趋势,本文系统地回顾了街景图像在公共卫生研究中感知城市环境的应用。具体来说,我们描述了街景图像的特征并回顾了图像处理和语义理解的方法。然后,总结了在数据和方法论方面量化城市环境所面临的挑战。最后,在城市环境研究中,推荐了一些有益于公共卫生研究和实践的未来研究方向。

 

06 Spatiotemporally Varying Coefficients (STVC) model: a Bayesian local regression to detect spatial and temporal nonstationarity in variables relationships

时空变系数(STVC)模型:用于检测变量关系中空间和时间非平稳性的贝叶斯局部回归

Chao Song, Xun Shi & Jinfeng Wang

局部回归相对于全局回归具有优势,因为它允许限定变量关系的系数是异质的,而且这种变化的回归关系是非平稳的。时空变系数(STVC)模型是第一种基于贝叶斯的局部时空回归方法,其旨在通过分别估计不同空间区域和时间框架上的后验局部尺度系数,来同时检测异构响应-协变量关系的时空非平稳性。本文首先提出了一个通用的贝叶斯STVC建模范式作为规范指南,以显示其在更广泛地理空间研究中的通用性。然后,我们将获得的2002-2011年中国东北地区县级医院人均病床数和相关社会经济因素数据,结合该模型解决了一个现实世界的医疗卫生与社会经济关系问题。结果表明,在贝叶斯模型适应性和预测能力方面,STVC模型均优于其他所有比较回归模型。在全局角度看,居民储蓄、金融机构贷款、GDP和第一产业被认为是影响东北地区医疗资源的关键社会经济条件。在时间上,从时间系数(TC)图来看,2011年后东北地区GDP和第一产业将进一步促进整体医疗卫生水平的提高。在空间上,通过空间系数(SC)图,我们可以直接确定每个行政县内四个社会经济协变量对医疗卫生的相对贡献。贝叶斯STVC模型是局部回归家族在探索时空异质变量关系方面的重要发展和扩展,特别是在贝叶斯统计、GIS科学和空间统计学中。

 

07 A web-based spatial decision support system for monitoring the risk of water contamination in private wells

基于Web的私家水井水污染风险监测空间决策支持系统

Yu Lan, Wenwu Tang, Samantha Dye & Eric Delmelle

长期接触污水会对健康造成影响,例如导致癌症。准确预测地下水中的无机物(如砷)和病原体对于供水管理至关重要。理想情况下,环境卫生机构应该使用预警系统,提醒井主此类污染的风险。结合地理信息系统和空间分析功能,即空间决策支持系统(SDSS),可以促进对这些风险的估计和预警。但是,SDSS,尤其是基于Web的SDSS,很少用于在空间上明确研究私家水井的饮用水水质。在本研究中,我们介绍了交互式井水风险评估(iWWRE),这是一个基于网络的SDSS,可方便地监测美国北卡罗来纳州加斯顿县私家水井中的水污染状况。我们的系统实现了网络化的地理处理服务,并且可以基于私家水井数据库生成动态空间分析结果。使用该系统的环境健康科学家可以对,1)特定类型的污染物(如砷),2)通过时间查询得到的不同子集,进行细粒度的空间插值。该系统可视化结果包括估算图,交叉验证信息,克里格方差和轮廓线,这些轮廓线表示由美国环境保护局(EPA)设置的最大污染物水平(MCL)的区域。基于Web的SDSS是与环境健康专家共同开发,他们发现该系统对于监测当地污染趋势特别重要,并且是一个可以为高度污染地区私家水井用户提供预警的有用工具。

 

08 Enhancing the U.S. TBI data infrastructure: geospatial perspective

增强的美国TBI数据基础设施:地理空间观点

Mara Chen, Donna Ritenour & Karl Maier

颅脑外伤(TBI)已成为一项快速增长的全球公共卫生问题。它会导致人员过早丧命,造成劳动力短缺,增加对受伤老龄人口的护理需求以及加剧其他社会经济负担。本文介绍了国家综合TBI数据库的重要性和必要性,该数据库包含地理空间数据组件以帮助应对TBI的流行。它呼吁采取立法和研究行动,以增强美国的TBI数据基础设施,从而使GIS在TBI研究中的使用成为可能。此外,它提出了一个多层概念框架和相关的实施策略,以建立其提议的国家TBI数据结构。增强版的美国TBI数据基础设施将提供一个可行的平台,以利用GIS功能进行基于位置的地图绘制、数据分析和建模。精确的TBI研究、有针对性的推广和教育可能会帮助实现更有效的预防和更好的保健服务。增强版的美国TBI数据库基础设施将成为其他发展中国家的指导模型。TBI在全球方面的共同努力可以帮助改善世界各地的整体生活质量。

 

Volume Issue 4

 

01 Examining spatial accessibility to COVID-19 testing sites in Florida

佛罗里达州COVID-19检测点的空间可达性分析

Ran Tao, Joni Downs, Theresa M. Beckie, 

Yuzhou Chen & Wrren Mcnellry

大规模且快速的检测对于遏制COVID-19的传播至关重要。卫生和政策计划人员必须确保获得和实施SARS-CoV-2检测的充分性和公平性。本研究采用了行车和步行模式相结合的两步移动搜寻法,衡量了2020年5月底佛罗里达州人口普查地区检测地点的空间可达性。研究发现不同地理位置和不同人群之间检测点的空间可达性存在差异。特别是许多农村地区都无法得到SARS-CoV-2的检测机会。虽然大城市居民具有更好的检测点可达性,但是由于检测能力限制和空间因素,许多人的检测点可达性较小。特别是,即使在城市地区,无法使用私家车的人和老人在检测点的可达性上也处于劣势地位。但由于黑人和低收入人群离测试点较近,他们不相称地集中在可达性高于平均水平的社区。这些结果表明,需要加大努力来惠及包括老年人和没有私人交通工具人群在内的弱势群体。

 

02 Choosing an appropriate training set size when using existing data to train neural networks for land cover segmentation

面向土地覆盖分割的神经网络训练数据集大小适宜性选择

Huan Ning, Zhenlong Li, Cuizhen Wang & Lina Yang

通常可以从遥感图像中获得反映地球表面物体清单的土地覆盖数据。深度卷积神经网络(DCNN)是一种具有竞争力的图像语义分割方法。有学者认为,训练集的不足将阻碍DCNN在遥感图像分割上的应用。虽然可以将现有的土地覆盖数据转换为大型训练集,但仍需要仔细考虑训练数据集的大小。本研究利用高分辨率土地覆盖图的不同部分生成不同大小的训练集来训练DCNN(SegNet和U-Net),然后定量评估训练集大小对训练后DCNN性能的影响。我们还引入了一个新的度量——边缘比率,以评估DCNN在维持土地覆盖对象边界方面的性能。我们通过实验记录了分割精度和训练集大小间的关系,以及不同土地覆盖类型间的非平稳精度。本文的研究结果可以有效地将现有的土地覆盖数据裁剪为训练集,从而加快深度学习技术在高分辨率土地覆盖信息提取中的评估和应用。

 

03 Land use/land cover and land surface temperature analysis in Wayanad district, India, using satellite imagery

Jovish John, G. Bindu, B. Srimuruganandam, 

Abhinav Wadhwa & Poornima Rajan

图片本文评估了Wayanad地区在2004到2018年间的土地利用/土地覆盖(LULC)分类和土地表面温度(LST)。首先,分别使用IRS P6LISS-III(线性成像自扫描仪)和ETM+(增强型专题制图仪)图像的热波段得到了Wayanad地区的LULC分类和LST。然后,选择最大似然分类(MLC)技术对六种土地利用特征(水体、稻田、森林、密集植被区、农作物和密集建筑区)进行分类。结果表明,从2004年到2018年,土地利用特征改变的影响与LST的升高具有相关关系。在研究期内,植被总覆盖率呈上升趋势。由于建造了两个水坝:Banasurasagar和Karappuzha,Wayanad地区的水体从4.30平方公里增加到32.68平方公里。然而,在过去的14年中,农作物和稻田面积减少了4.7%。农业作物减产可以直接与人口增长联系起来,为了满足后者的基本需求开发了各种密集建筑区。在研究期内,森林和密集植被区的覆盖面积分别增加了近2.3%和3.0%,而从2008年到2013年,竹子退化的现象也很明显。从2014到2018年间,密集建筑区的土地面积从占土地总面积的1.48%增长到了5.69%。在LST下降1.75℃的范围内,植被覆盖和LST负相关,可以看出LULC对LST有明显的影响。研究结果可以帮助当地管理部门在未来几年中,实施满足公众意愿和决策者的城市规划法规,以实现可持续的规划和管理。

 

# 04 Analysis of shoreline changes in Vishakhapatnam coastal tract of Andhra Pradesh, India: an application of digital shoreline analysis system (DSAS)

印度安得拉邦维沙哈帕特南海岸线变化分析:数字海岸线分析系统(DSAS)的应用

Mirza Razi Imam Baig, Ishita Afreen Ahmad,

Shahfahad, Mohammad Tayyab & Atiqur Rahman. 

海岸线计算是发现海岸堆积、海岸侵蚀以及分析海岸形成动力的重要方法之一。海岸侵蚀由于其非常容易受到不断增强的沿海灾害影响,对社区(尤其是沿海地区)来说是一种不确定的危险。本研究使用了1991、2001和2018年的多时间卫星图像,在印度安德拉邦维沙哈帕特南地区的海岸进行。利用数字海岸线分析系统(DSAS)计算了海岸连续侵蚀速率和堆积率。采用线性回归率(LRR)、终点变化速率(EPR)和加权线性回归(WLR)计算海岸线的变化率。通过计算,本研究将地区海岸线划分为五类:高度侵蚀区、低度侵蚀区、无变化区和低度堆积区。在135公里的海岸中,高度侵蚀区占据了5.8公里,中度或低度侵蚀区为46.2公里,大概34.7公里的海岸线很少或没有什么变化。在30.5公里处发现中等堆积趋势,而在17.8公里处有高度堆积趋势。结果表明,海岸侵蚀现象在维沙卡帕特南海岸、安卡拉海岸、耶拉曼奇利海岸更为显著,而在比穆尼帕特南海岸线则是以堆积现象为主。同时,自然现象和人为活动都影响着沿海地区海岸的侵蚀与堆积。该研究可用于未来的规划和发展,也可以为研究区域上的灾害管理机构提供决策依据。

 

05 Groundwater vulnerability assessment using modified SINTACS model in Wadi Shueib, Jordan

Muheeb Awawdeh, Noor Al-Kharbsheh, 

Mutawakil Obeidat &Mohsen Awawdeh. 

水资源短缺是约旦面临的最严重的环境挑战。由于地下水大约提供了约旦中部Wadi Shueib地区总用水量的50%,因此地下水资源需要很好的保护和管理。本研究利用GIS技术,采用改进的SINTACS模型对Wadi Shueib(As-Salt 市南部的一个山谷)流域的内在脆弱性进行评估。模型的调查区域包括极高度潜在污染区域、高度潜在污染区域和中度潜在污染区域,各区域覆盖率分别小于1%、26%和51%。高潜在污染主要受以下参数的综合影响:非饱和带、含水层介质、水系密度和有效渗透。敏感性分析结果表明:水系密度对地下水脆弱性指数的计算具有重要意义。并将选定的井水和泉水中测量的硝酸盐浓度与模型进行了比较,以检验其可靠性。模型的验证率超过70%,说明该建模方法是可接受的。此外,土地利用和土地覆盖类别与脆弱性类别具有很好的匹配关系,可作为地下水脆弱性指标。即使在这种复杂的水文地质环境中,SINTACS方法也证明了其通用性。

 

06 Analysis of spatio-temporal variability of water productivity in Ethiopian sugar estates: using open access remote sensing source

使用开放获取遥感数据源的埃塞俄比亚糖业水分生产率时空变化分析

Moti Girma Gemechu, Taye Alemayehu Huluka, Frank van Steenbergen, Yoseph Cherinet Wakjira, Simon Chevalking & Sam Wim Bastiaanssen

本研究致力于根据开源遥感数据绘制埃塞俄比亚的三个大型灌溉方案(Wonji、Fincha'a和Metahara)中甘蔗作物农业水分生产率的季节性和空间变异性。研究中使用了100m空间分辨率的WaPOR数据库获取用于估算水分生产率的卫星数据。研究表明,在2009年1月1日至2019年6月30日期间,Wonji、Fincha'a和Metahara灌溉方案的平均作物水分生产率分别为7.5kg/m3、7kg/m3和4.3kg/m3。在2018年1月1日至2019年6月30日期间,Wonji方案中位于Dodota、Sodare和Wake Tiyo的一些地块表现出较高的水分生产率。但在2012年1月1日至2013年6月30日期间,以Wonji为主要方案的水分生产率值呈下降趋势。在2009年1月1日至2019年6月30日的研究期间,Fincha'a灌溉方案中,位于东岸北部地块、西岸北部地块和Neshie南部地块的大多数地块上观察到了高水分生产率。在位于Neshie北部地块、东西岸的南部地块,Fincha'a的水分生产力较低。在Metahara灌溉方案中,位于Basaka湖附近和北部一些地块的水分生产率较低,而位于南部一些地块的水分生产率较高。






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