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公共卫生与安全应急视角下人群动态的观测思考与挑战

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武汉大学学报（信息科学版） 2020年第12期45卷 1847-1856页

作者：方志祥武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

公共卫生事件和公共安全应急事件凸显了人群动态的观测重要性,人群动态的观测是对人观测的重要组成部分,也是构建"空-天-地-海-人"全球观测体系的重要环节。首先介绍人群动态的观测概念、内涵和边界,以及该方面理论的作用与意义;接着,... 详细信息

公共卫生事件和公共安全应急事件凸显了人群动态的观测重要性,人群动态的观测是对人观测的重要组成部分,也是构建"空-天-地-海-人"全球观测体系的重要环节。首先介绍人群动态的观测概念、内涵和边界,以及该方面理论的作用与意义;接着,基于公共卫生与安全应急的视野,重点分析人群动态的精准性、科学性和按需性等观测需求,以及人群动态的数据感知、人群规模的采样扩样、人群动态的定量建模、人群动态研究领域等现状;然后,从4个重要方面思考人群动态的观测任务,包括个体与群体的严谨区分、以时空过程为中心的非常态观测、数据缺失下的观测思维突破、特定情景推演下的人群动态科学预测等;最后,结合公共卫生与安全应急任务,总结3个重要的研究挑战,包括观测能力的提升挑战、对人与对地观测的融合观测挑战、对人观测的研究伦理挑战等。该研究所提出的概念、思考维度与挑战方向,对应对公共卫生与安全应急重大事件、弄清城市多类空间发展规律、掌握空间演进分异机制、掌控城市空间发展路径等提供基础理论与方法,具有重要的前沿探索意义。

关键词：人群动态观测位置感知大数据公共卫生安全应急

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人群动态的观测理论及其未来发展思考

地球信息科学学报 2021年第9期23卷 1527-1536页

作者：方志祥武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

在“新冠”肺炎疫情发展过程中,人群动态的观测理论研究与应用受到了国内外许多研究人员和民众的重点关注,特别是公共卫生学、临床医学、地理学、公共管理学等多学科交叉,探索科学的疫情动态监测、精准防控、准确预测与有效应对等方面... 详细信息

在“新冠”肺炎疫情发展过程中,人群动态的观测理论研究与应用受到了国内外许多研究人员和民众的重点关注,特别是公共卫生学、临床医学、地理学、公共管理学等多学科交叉,探索科学的疫情动态监测、精准防控、准确预测与有效应对等方面的理论与方法。本文首先系统介绍人群动态的观测理论研究背景和意义,概括地描述其核心的3个问题(观测其如何变、分析其为何变、控制其如何变),从信息地理学、测绘学等领域角度阐述人群动态的观测理论研究意义及其学科价值。接着,围绕人群动态的观测与时空应用,本文阐述地理时空大数据背景下人群动态的关键观测理论框架(如基础时空理论、时空定量与综合观测理论、时空过程优化理论等),及其所存在的瓶颈问题和发展需求。然后,结合未来理论研究与关注变化,阐述了4个典型的人群动态观测理论趋势变化,包括:数字化社会治理与公共安全/卫生应急等需求驱动下的精细化观测、公共利益至上与个人保护最大化兼顾下的差异化观测、对人观测与对地观测的集成化观测理论发展、高阶需求层次管控与服务的人群动态观测理论突破。最后,本文强调在多学科交叉背景下,指出重点发展人群大数据感知、多空间精细化观测、人地系统化建模等方面的基础理论与方法,实现差异化、集成化、层次化的对人观测,系统支撑面向地学的研究与时空应用,科学支撑不可逆的管理、控制、服务等社会治理现实应用决策。该方面理论研究,将对“新城镇化”、“美丽中国”、“人工智能”、“新基建”等国家战略中城市和区域的绿色、高效、智慧与可持续发展等都有重要支撑作用。

关键词：人群动态观测城市动态感知时空过程时空建模时空服务数字化治理公共安全公共卫生

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高速公路多源数据融合下的层次拥堵区间探测方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2020年第5期45卷 682-690页

作者：方志祥黄守倩苏荣祥肖和平武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 湖南省交通运输厅科技信息中心湖南长沙410083

随着我国经济的发展及城市化建设的推进,交通拥挤问题日益突出。作为城际之间生命线的高速公路在节假日期间的拥堵情况尤为严重,为了更有效地管理高速公路、及时疏导交通拥堵,需要对高速公路上的拥堵事件进行探测,实现对高速公路路段交... 详细信息

随着我国经济的发展及城市化建设的推进,交通拥挤问题日益突出。作为城际之间生命线的高速公路在节假日期间的拥堵情况尤为严重,为了更有效地管理高速公路、及时疏导交通拥堵,需要对高速公路上的拥堵事件进行探测,实现对高速公路路段交通状态的监管。首先利用高速公路路径识别点的识别数据、收费系统的收费流水数据和"两客一危"重点车辆的全球定位系统(global positioning system,GPS)轨迹数据,构建了多源数据融合下的层次拥堵区间探测方法;然后采用模糊综合评价算法,对多层次路段的交通状态进行识别;最后,利用湖南省长株潭城市群区域2018年2月中两周的数据进行了实际探测和结果分析。

关键词：高速公路拥堵识别多源数据层次区间探测模糊综合评价算法

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顾及地标可视性的室内导航路径优化算法

武汉大学学报（信息科学版） 2017年第1期42卷 43-48页

作者：刘涛张星李清泉方志祥武汉大学测绘学院湖北武汉430079 深圳大学深圳市空间信息智能感知与服务重点实验室广东深圳518060 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

提出了一种构建室内行人通行网络的方法,利用矢量建筑图自动构建室内建筑、地标的可视关系,建立行人导航通行规则,支持室内导航路径规划。实验结果表明,此方法能够有效描述室内行人通行规则,并满足拓扑网络构建的实时性需求,减少大规模... 详细信息

提出了一种构建室内行人通行网络的方法,利用矢量建筑图自动构建室内建筑、地标的可视关系,建立行人导航通行规则,支持室内导航路径规划。实验结果表明,此方法能够有效描述室内行人通行规则,并满足拓扑网络构建的实时性需求,减少大规模存储与维护室内路网的压力。在此基础上提出了一种多目标导航路径优化算法,该算法时间开销较低,能够实时地进行路径规划,得到的最优路径与最短路径相比具有更高的地标可见性和覆盖率。

关键词：行人导航室内通行网络地标路径规划多目标优化

融合Markov与多类机器学习模型的个体出行位置预测模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第6期46卷 799-806页

作者：方志祥倪雅倩黄守倩武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 高德软件有限公司北京102200

随着城市化的发展,人们出行的方式逐渐多样化,对人类行为的深入理解以及对个体出行行为的建模预测有助于解释若干复杂的社会经济现象,且在基于位置的服务、交通规划、公共安全等方面具有重要价值。个体出行行为预测建立在深入理解人类... 详细信息

随着城市化的发展,人们出行的方式逐渐多样化,对人类行为的深入理解以及对个体出行行为的建模预测有助于解释若干复杂的社会经济现象,且在基于位置的服务、交通规划、公共安全等方面具有重要价值。个体出行行为预测建立在深入理解人类活动特性的基础上,而在移动互联网时代,网络空间的上网行为与现实空间的出行行为密不可分。首先基于上网行为特征,融合马尔可夫(Markov)模型和多类机器学习模型,构建了个体出行位置预测模型,该模型使用了基于频率分布图的自适应融合规则,融合了传统的Markov模型和机器学习多分类模型的结果进行个体出行位置预测;然后利用手机数据、上网流量数据、兴趣点数据及天气等多源数据进行个体出行位置预测实验。实验结果表明,该模型的第1个和前3个预测结果中包括正确结果的准确率分别为74.59%、94.19%,均优于基础模型的准确率和利用投票法融合规则融合基础模型的准确率,且预测时间粒度为30 min时,该模型的预测效果较好。

关键词：马尔可夫模型机器学习模型出行位置预测手机数据特征融合

移动定位大数据视角下的人群移动模式及城市空间结构研究进展

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地理科学进展 2018年第7期37卷 880-889页

作者：杨喜平方志祥陕西师范大学地理科学与旅游学院陕西省旅游信息科学重点实验室西安710119 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

了解城市人群移动行为和空间结构对城市规划、交通管理、应急响应等具有重要的意义。近年来,随着信息技术(ICT)的快速发展,采集大规模、长时间序列的人群移动定位大数据变得容易,为人群移动行为研究带来了新的机遇和挑战。本文首先介绍... 详细信息

了解城市人群移动行为和空间结构对城市规划、交通管理、应急响应等具有重要的意义。近年来,随着信息技术(ICT)的快速发展,采集大规模、长时间序列的人群移动定位大数据变得容易,为人群移动行为研究带来了新的机遇和挑战。本文首先介绍了目前用于城市人群移动行为和空间结构研究的主要数据源及其特征,并分别从人群移动行为、城市空间结构2个方面对近3年国内外相关研究进行归纳总结。目前的研究主要从移动定位大数据中挖掘人群移动模式,理解人群移动时空规律,进一步透视城市的空间结构特征;而对城市空间结构与人群移动行为影响的研究较少。未来可通过融合多源时空数据,综合研究人群移动行为与城市空间结构之间的相互作用,发展大规模群体移动行为时空分析理论和模型,进一步深入理解人群移动行为与城市空间结构的耦合关系。

关键词：移动定位大数据人群移动行为城市空间结构研究进展

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一种大规模车辆路径问题的启发式算法

武汉大学学报（信息科学版） 2013年第3期38卷 307-310,338页

作者：涂伟李清泉方志祥武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉市珞喻路129号430079 武汉大学时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心武汉市珞喻路129号430079 时空信息智能感知与服务深圳市重点实验室

针对大规模物流配送,提出了一种集成模拟退火机制和Voronoi长边引导优化的启发式算法。模拟退火机制控制局部搜索过程,Voronoi长边发现解中不合理的空间结构,引导局部搜索过程,从而优化路径质量。实验结果表明,本文算法的搜索性能良好,... 详细信息

针对大规模物流配送,提出了一种集成模拟退火机制和Voronoi长边引导优化的启发式算法。模拟退火机制控制局部搜索过程,Voronoi长边发现解中不合理的空间结构,引导局部搜索过程,从而优化路径质量。实验结果表明,本文算法的搜索性能良好,能够在较短时间内给出高质量的车辆路径安排方案。

关键词：物流车辆路径问题模拟退火局部搜索 Voronoi

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船舶动态驱动的碳排放时空分布规律挖掘

中国环境科学 2023年

作者：余红楚方庆龙方志祥刘敬贤武汉理工大学航运学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

随着“碳达峰”与 “碳中和”目标的提出，航运业的二氧化碳(CO2)减排已成为全球热点问题。集装箱作为全球贸易的重要运输船舶，其全球动态能够为CO2排放计算提供依据，为减少二氧化碳排放提供决策支撑。本文基于2018年全球集装箱船的AI... 详细信息

随着“碳达峰”与 “碳中和”目标的提出，航运业的二氧化碳(CO2)减排已成为全球热点问题。集装箱作为全球贸易的重要运输船舶，其全球动态能够为CO2排放计算提供依据，为减少二氧化碳排放提供决策支撑。本文基于2018年全球集装箱船的AIS轨迹数据，采用自下而上的方法，挖掘全球集装箱船CO2排放的时空分布规律，分析主要远洋运输航线的排放特征。结果表明，2018年全球集装箱船的CO2年排放量达到1.2355亿吨，1月份的排放最高，而11月份排放量是全年最低的，在时间上呈现明显的分异特性。集装箱船月度排放的空间分布总体较为相似，排放高峰区域主要分布在靠近海岸线和主要远洋航路上。通过这些分析，可以更深入地剖析集装箱船CO2排放的规律和影响因素，能够为全球航运业的绿色节能管理提供科学依据和决策支持。

关键词：集装箱船 CO 排放 AIS轨迹时空分布

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融合可视与不可视地标的行人相对定位方法

武汉大学学报（信息科学版） 2021年第5期46卷 601-609页

作者：方志祥姜宇昕管昉立武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 自然资源部第一大地测量队陕西西安410083

充分考虑不同数据源在变化场景下的数据差异性和行人在导航定位服务中的空间认知习惯,提出了一种融合可视地标与不可视地标的行人相对定位方法。利用基于传感器复合证据理论的方法构建目标路径的不可视地标(如磁场变化、WiFi更新等),检... 详细信息

充分考虑不同数据源在变化场景下的数据差异性和行人在导航定位服务中的空间认知习惯,提出了一种融合可视地标与不可视地标的行人相对定位方法。利用基于传感器复合证据理论的方法构建目标路径的不可视地标(如磁场变化、WiFi更新等),检测GoPro Fusion设备获取的全景影像中的视觉显著的可视地标及其与采样点间的相对空间方位属性;根据行人实时获取的传感器数据和地标方位信息分别推估行人在目标路径中可能停留的路段区域;采用贝叶斯概率融合方法融合可视地标与不可视地标数据进行行人定位结果推估。实验结果表明,融合多源数据可以解决单一场景下行人定位精度不足的问题。在传感器特征较少的单一场景下,与基于不可视地标的行人定位方法相比,该方法的精度提升了12.78%。

关键词：地标相对定位法传感器全景影像贝叶斯概率融合