地学信息图谱的探讨与展望

“图”是指空间信息图形表现形式的地图 ,也包括图像、图解等其他图形表现形式 ;“谱”是按事物特性所建立的系统 ,或按时间序列所建立的体系。地学信息图谱具有图形与谱系的双重特性 ,是由大量地学数字信息经过图形思维与抽象概括 ,并以计算机多维与动态可视化技术 ,显示和揭示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。本文分别论述了 :1.图谱的基本概念 ;2 .地学信息图谱的探讨 ;3.地学信息图谱建立的基本过程与步骤 ;4.地学信息图谱实例--中国自然景观综合信息图谱 ;5 .地学信息图谱的意义与展望。     

县域生态景观要素信息图谱的图像分析

“数字福建”、“数字厦门”正在建设中。本文以永泰县为例,在RS技术支持下,对生态景观要素信息图谱进行初步研究。利用影像光谱信息统计分析、特征变换等进行生态景观要素(生态水、生态能和生态元)的遥感监测,对山区水热状况、山区植被类型作了分析。     

土地利用演化信息图谱的研究——以北京市顺义县为例

自 1998年陈述彭先生提出地学信息图谱这一新概念来 ,国内已有许多学者做了不少地学信息图谱的研究工作 ,但对“地学信息图谱”的研究 ,利用遥感图像开展地区时间系列的发展研究还是新的探讨。     

把握“数字地球”战略,全面建设小康社会

1　“数字地球”新战略“数字地球”的观念 ,是美国原副总统戈尔( A.cole,1 999)提出的 ,引起了政治家和科学界的关注。中央军委江泽民主席在院士大会上号召青年科学家密切关注 ,中国科学院发起组织了第一届“数字地球”国际研讨会 ,发布了“北京宣言”,第二、三届分别在北美 ,欧洲举行 ,第四届 ( 2 0 0 5年 )将由日本举办。     

“中国西部开发战略图解”的分析

本文重点分析了《中国西部开发战略图解》的5幅地图,从环境人口负荷、水资源/水源保护、生态景观区划与环境退化评价、山地垂直结构和城镇化与经济发展等方面,在宏观层次上从自然和社会经济角度,运用现代地学信息图谱的理论与方法,对西部开发现状及开发前景做了定性与定量的综合评价,为贯彻可持续发展战略,切实保护生态环境,落实退耕还林政策提供一些依据。并对“地学信息图谱”的方法进行了探索研究,力求简化复杂系统的图形表达,在发展过程中不断为读者提供一些一目了然、具有不同尺度的可视化图形、空间分析结果和解决方案,为西部现代化提供信息服务。     

“数字房产”时空数据模型的建立与应用

本文根据“数字房产”中空间数据变化缓慢、属性数据变化频繁的时空变化特征,提出一种快照序列模型和基态修正模型相结合的时空数据模型。在信息系统中,据该模型提出三库分离技术,实现了对房产时空数据的管理。     

1980s-2005 年内蒙古地区土地利用/覆被变化分析

近几十年来, 由气候变化和人类活动共同驱动的内蒙古地区土地利用/覆被变化(LUCC)较为剧烈, 其引发了一系列的生态环境问题。本文基于3 期LUCC数据, 借助于变化率指数、动态度指数、转类矩阵, 在全区和地级市尺度上, 分析了内蒙古地区土地利用/覆被变化的时空特征及驱动因素。研究结果显示, 受地形因素的影响, 研究区土地利用/覆被变化表现出明显的区域差异及区域趋同性。在经济发展和人口增长的双重压力下:(1)平原耕作区深受国家宏观政策的影响, 2000 年之后的“林地、高覆盖草地开垦”总体速度下降了近35%;(2) 平原耕作区北部边缘条带状地区、山区草原区受制于降水不显著的波动呈减少态势, 2000 年之后的“草地退化及荒漠化”趋势加强了近85%。研究结果为内蒙古地区土地资源的可持续利用与科学管理提供了依据。     

《山海经》中的“东山”区位地理考古研究

《山海经》是一部中国最古老的地理著作。其中“五藏山经”篇中所讲的西、南、北、中山都分布在中国大陆,只有东山的记述在国内一直找不到,三千多年来我国古书上多“无注”或称“其山水无可考”。美国女学者亨利埃特·默茨(HenrietteMertz)通过实地考察后所写的《淡淡的墨迹(Palegnk-TosoOreientRecordsofChineseExplorationinAmerica1953)》证明“东山”海外部分竟分布在美洲大陆,它们就是落基山脉、内华达山脉、喀斯喀特山脉以及海岸山脉,它们的距离,山峰数与动植物的种类与《山海经》记载的都基本相同。该书主题提示这样写的:“《山海经》-印第安人-中国的影响-美洲-中国人的发现和探索”。书中结语还特别强调:“对于在4000年左右,就已踏着白雪皑皑的山顶和峻峭的山峰而徒步考察无畏的中国人后面,我们所能做的,首先要向他们顶礼膜拜、鞠躬致敬。”     

“数字地球”科学工程

“数字地球”是集科学、技术和工程于一体的一项宏伟的科学体系。“数字地球”由基础研究、技术支撑和科学工程三部分组成,其中科学工程是“数字地球”的核心和目标。文章在我国“数字地球”科学工程现状分析的基础上,结合国情,对我国“数字地球”科学工程的发展提出了建议。     

土地利用结构优化图谱研制——以科尔沁沙地典型样区为例

地学信息图谱是一种现代信息技术条件下的地理时空分析方法论。本文阐述了土地利用结构优化图谱的时空尺度、情景过程、层次结构、图谱和模型的互馈等科学问题。提出遥感影像信息源和前期工作产生的土地利用现状、生态安全单因子评价系列的征兆图谱,中期工作得出的生态安全及土地利用综合评价系列的诊断图谱,后期的土地利用优化情景系列的实施图谱。各层次图谱在分类和分级体系上要具有一定的统一协调性。科尔沁沙地八仙筒镇的优化实例表明,应用地学信息图谱进行土地利用结构优化可以实现对过去、现在和未来的反演、评价和预测,进而为区域土地可持续发展提供决策依据。     

地学信息图谱方法研究的框架

本文对地学信息图谱方法从地理学的角度提出了概念性的框架 ,认为图谱研究不仅仅局限于表现 ,而且更重要的是一种分析方法。地学信息图谱是图形、方法和认知三者的综合与统一。讨论了对地学信息图谱概念的认识。然后从中国古代的风水理论和地图学 ,以及物理学和生物学方面分析了人类在使用图谱方法上的借鉴意义 ,最后从哲学、理论和技术的层面上分析和论述了地理学存在的问题 ,指出将分析与综合紧密结合在一起的整体综合思想 ,是地学信息图谱方法的哲学基础。地学信息图谱的内容将是联结地理学传统理论和地理信息系统之间的“纽带”。作为地学信息图谱研究的起步工作 ,地理学在区域地理单元及其等级体系 ;主要地理要素的遥感影像特征分析 ;地学信息图谱的表达方法三方面的进展将会使地学信息图谱的研究获得更清晰的思路。     

地学信息图谱与区域可持续发展虚拟

地学信息图谱综合了景观综合图的简洁性和数学模型的抽象性 ,它是现代空间技术与我国传统研究成果结合的产物 ,它可反演过去、预测未来。本文在分析地学信息图谱、生态系统发展战略、DL U土地利用战略、数学模型与地理信息系统集成等研究成果的基础上 ,设计了一个区域可持续发展虚拟系统。在这个虚拟系统中 ,如何将区域可持续发展的有关信息转换为征兆图、诊断图和实施图是其核心理论问题。数学模型计算机程序自动生成软件和开放式地理信息系统的研究成果表明 ,这些理论问题在不久的将来是可以解决的。也就是说 ,这个区域可持续发展虚拟系统的进一步研究 ,能够形成一个可操作的、实用的决策支持系统。     

试论地学信息图谱思想的内涵与传承

地学信息图谱是陈述彭先生倡导的重要理论探索领域。本文根据先生的相关文献和论述,探讨了地学信息图谱思想的内涵,认为图谱是许多领域都采用的表达和分析的方法论,地学图谱是针对地学领域地学现象和过程的图谱,地学信息图谱则强调在地理信息系统支持下,通过定量地学信息（地学数据库）和地理计算实现的地学图谱,以期通过运用地学图形语言进行地理时空表达与分析,用于描述人与自然和谐相处的规律,反演它的过去,评估它的现状乃至预测它的未来。地学信息图谱思想的提出与陈述彭先生的职业生涯密切相关。他青年时期的坚实地理学基础,中年时期将综合地理和地图设计紧密结合的实践,晚年时期对遥感与地理信息系统的引领,促使他集一生在地理科学研究中的丰富理论、方法、技术成果积淀,开辟了这一探索性的地学研究新领域。地学信息图谱是陈述彭先生留给后来者的科学问题。为此,作者根据新近相关领域的研究进展,提出了未来可能的研究方向：全息地图的发展是地学信息图谱表达的重要基础,并有助于进一步发现新的地学现象和新的地学规律。遥感对地表信息的“谱”探知要以地理学“图”分析思想为支撑,它将最终回归于对复杂地表分布与内在发生机理等地理学核心问题的回答。地学信息图谱的认知以人地关系为中心,以实现从客观地理空间到虚拟空间的人地关系新认知构建一套认知理论。地学信息图谱的目标是辅助发现与利用新的地学知识,为实现自动化、智能化的地理知识图谱奠定理论与方法基础。     

地学信息图谱思想与实践探索

本文回顾和综述了陈述彭院士关于地学信息图谱的学术思想,该学术思想来源于陈先生的科学实践。他提出了地学信息图谱的相关概念及其类型体系,地学信息图谱是地学图谱与现代信息技术结合的产物。地学信息图谱的核心在于发现地学时空知识和规律,并能为社会经济建设提供应用服务。按研究对象划分为地学各分支学科的信息图谱和各行业的信息图谱,按功能划分为：征兆图谱、诊断图谱和实现图谱。陈先生发展了地学信息图谱生成的技术方法,提出了地学信息图谱的工作流程,促进了地学信息图谱在经济社会发展中的应用。陈先生指出了发展地学信息图谱的创新方向：创新地学大数据获取技术方法,提升地学信息图谱生成智能化与自动化水平,促进地学信息图谱应用的深度和广度。陈先生指出网格地图是地学信息图谱的重要基础。该思想至今对推动地球信息科学的发展及其在解决国家重大战略需求方面,仍然具有重要的指导意义。总结了在陈先生地学信息图谱思想的指导下,在地学信息图谱方面的一些实践探索和结果,包括：发展了基于知识发现的专题信息提取和多数据多知识协同的精细地表要素获取的技术方法,提高了水体、绿被、积雪和城乡聚落提取以及精细土地利用和精细植被类型信息获取的自动化水平和效率;拓展了时空变化图谱的研究和应用,提升了时空变化图谱生成的智能化水平和效率;地学信息图谱在社会经济发展、生态建设、环境保护和灾害风险防控等方面的应用实践已展示出了巨大前景。最后,结合新时代共建全球人类命运共同体和地球科学国际化的重大战略需求,提出了开展全球地学信息图谱关键技术与应用研究,以期实现地表大观测到大数据,再到大知识大应用的提升转化,支撑地表治理体系和治理能力的现代化,提升地学服务经济社会发展的水平和能力,彰显学科特色与优势。     

福建省海岸带脆弱生态环境信息图谱研究

海岸带是陆地和海洋的交接地带,随着沿海经济的发展和对外开放,对海岸带的各种开发活动,一方面促进了沿海地区的经济发展,另一方面也使海岸带面临的压力越来越大,如人口增多、资源消耗、环境污染严重等。此外,海岸带的自然灾害频繁,常见的有台风、干旱和地震,海岸带生态环境呈现出典型脆弱性的特征。以地学信息图谱的方法论对海岸带脆弱生态环境进行研究:首先,它依托由对地观测技术、实地调查及社会经济统计而建立起的时空数据库,通过数据挖掘与知识发现,产生征兆图谱;然后,结合评价和时空分析模型及G IS提取诊断图谱;最后,在预测模型的支持下产生实施图谱,从而形成决策方案。实践证明,通过信息图谱能够更直观地反映海岸带脆弱生态环境,包括其现状、驱动因素,以及未来变化趋势,为海岸带的可持续发展规划决策、环境管理,以及防灾减灾对策的制定提供重要的科学依据。     

福建省生态环境空间格局图谱分析

本文基于地学信息图谱的理论,采用地学信息系统和遥感技术,编制了福建省生态环境综合评价等级图,并在定义区域生态环境质量指数基础上,编制出基于多种空间要素为背景的生态环境质量指数空间格局图,以构成福建省生态环境空间格局图谱。最后分析了福建省生态环境空间分布格局的形成、变化规律。     

地面滑坡信息图谱的浅析

地学信息图谱作为地学问题的一种研究思路和方法论 ,有助于深化地学现象和过程滑坡研究。从地球信息科学和滑坡学理解的滑坡信息图谱形式上有一定的差别 ,其研究内容也有一些异同。本文从地球信息科学的角度详细阐述了滑坡信息图谱方法的内容及具体应用 ,文中将滑坡信息图谱分解为滑坡征兆、诊断与实施图谱 ,用于辅助解决滑坡研究不同阶段和层次的方法论问题 ,其主要目的是提出并寻找 GIS对滑坡研究应用的途径和方法体系。