基于INLA的时空分析方法研究与应用

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时空分析方法的发展为处理复杂时空数据集、构建复杂时空模型提供了更多可能。在这一过程中,随着贝叶斯近似计算方法的丰富,贝叶斯框架下的时空数据分析实践也不断增多。
  本研究基于时空点过程分析理论,将西北某市P区数字城管系统中累积的城管问题事件抽象为点模式事件,将城管问题事件的产生视为一个非均匀泊松随机过程。利用积分嵌套拉普拉斯逼近(INLA)与随机偏微分方程(SPDE)计算方法在贝叶斯框架下构建时空LGCP模型对其进行建模分析。综合研究街面秩序、市容环境、宣传广告三类城管问题事件的时空分布模式与演化趋势,并对未来的时空分布模式进行预测预警。同时,还利用城市兴趣点(POI)数据来考量城市建成环境因素对城管问题事件的影响。
  研究发现,同一类别的城管问题事件在不同区域的分布有很大的区别,不同类别的城管问题事件在同一区域的分布也是不尽相同的,其时空分布具有临近重复发生模式。类似的还有城市建成环境因素对三类城管问题事件的影响:不同类别的POI对同一类别的城管问题事件存在不同的影响,同一类别的POI对不同类别的城管问题事件的影响也不尽相同。这些特殊的分异规律说明某种城管问题事件的产生及其时空分布模式的形成受到了具体城市环境的深刻影响,是多种因素共同作用的客观结果。
  研究中对时空LGCP模型与DBSCAN聚类方法和核密度估计方法进行了比较。实验结果表明基于INLA与SPDE计算方法的时空LGCP模型在城管问题事件时空分布模式的规律提取和未来演化趋势的预测上有更加优异的综合表现。
  研究的结果能够为城管部门的管理工作提供更加科学的决策支持,提高城管部门管理资源的配置效率。这对加强现代化城市的治理能力,促进城市的善治具有重要意义。
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