历史GIS的研究现状和发展趋势

历史地理信息系统（历史GIS）属于地理信息系统（GIS）与历史学相结合的交叉研究领域,它有机地集成了GIS的技术方法、地理学家的空间视角和历史学家的时间视角,量化历史时期的地理过程并构建相应的时空模型,为面向未来的科学预测提供研究基础。历史GIS兴起于20世纪90年代中期,给GIS学科、历史地理学和历史学都带来了新的研究机遇与活力,并表现出强劲的发展势头,但也存在一些尚待解决的问题。近年来,历史GIS向社会提供了日益丰富的历史地理信息服务,并逐渐跨越系统的技术层面,向着科学层面纵深发展。本文通过对国内外相关文献的梳理与分析,回顾了历史GIS产生的背景,从数字化、数据模型、数据库建设与系统开发、空间分析和可视化5个方面综述了国内外历史GIS的研究现状。最后,从历史资料的空间化与数字化、历史地理时空大数据、历史地理空间框架构建及历史地理信息服务、历史地理时空过程及模型构建、历史地理信息科学和技术学科体系的形成等角度展望了历史GIS的发展趋势,以期为历史GIS未来的发展提供新的研究思路。     

时空数据质量与模型

时空数据不确定性与数据质量是地理信息科学的基础理论之一,也是GIS应用发展的重要问题.本文作为ISPRS2008大会专题"时空数据质量与模型"导读,从空间实体的位置不确定性、数字高程模型的位置不确定性、遥感数据的不确定性、属性数据的不确定性与质量控制、空间分析与操作的不确定性传播和空间数据采集的不确定性与处理等方面,分析了时空数据不确定性与数据质量的最近发展.     

面向人类行为研究的时空GIS

人类时空行为是地理学、物理学、规划学、流行病学等多学科共同关注的研究主题。时空GIS面向地理时空数据的建模与分析需求,注重时间与空间的一体化表达,为人类行为特征分析与规律探索提供基础方法支撑。然而,现有时空GIS在人类行为时空过程表达以及人类行为与时空场境交互分析等方面存在不足。本文通过深度融合时间地理学理论,提出一种面向人类行为研究的时空GIS方法,以丰富与完善现有的时空GIS方法体系。在深入解读时间地理学中“情境”、“企划”等核心概念的基础上,本文分别从情境要素存在性动态表达、情境要素相关性动态理解及情境要素变化的动态感知等方面探讨拓展现有时空GIS方法的可行性。     

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。     

《地球信息科学学报》征稿简则

正《地球信息科学学报》是由中国科学院主管,中国科学院地理科学与资源研究所、中国地理学会主办的综合性学术刊物,2001年9月经国家新闻出版总署和ISSN中国国家中心批准,2002年正式向国内外公开发行。地球信息科学是面向21世纪信息时代的新兴学科,是地球系统科学、信息科学、地理信息技术交叉与融合的产物。它以地球系统信息流为研究对象,探索时空数据挖掘与知识发现、地理系统格局与过程模拟、遥感地学计算的方法体系,完善地球信息科学方法论,发展时空数据集成管理、高性能地学计算、时空数据可视化、地理信息服务等核心技术,促进地理信息系统技术创新,研究地球系统科学数据共享标准规范与关键技术,推动地学信息化科研环境建设。《地球信息科学学报》主要刊登地球信息科学领域具有前瞻性、创新性、探索性和交叉性的原创研究论文,设有地球信息科学理论与方法、陆地表层系统模拟、地理空间分析综合应用、地理信息系统软件技术、遥感科学与应用技术、地图学与地学信息图谱、人文学和社会科学研究中的空间分析应用等专栏。热忱欢迎国内外学者踊跃赐稿。     

对地理信息系统地理性的认识

从操作对象、数据管理、分析模型、系统功能、GIS应用等五方面对地理信息系统所具有的或所表现出的地理学特性作了初步的探讨,认为:地理学是GIS的理论依托,地理学特性、地理区域分析方法、地理思维方式渗透在GIS的整个工作流程中,成为GIS区别于其他信息系统的本质特征,而计算机等相关技术作为实现GIS功能的技术支持,不应该成为-GIS的理论根本.GIS是地理科学体系的重要组成部分,是现代地理研究的重要手段和工具,具有显著的地理性,GIS专业学生应当重视地理学理论的学习.     

霞客GIS的探索与研究

《徐霞客游记》是展现我国古代地理学家注重空间、人文、社会有机融合的伟大成果.霞客GIS是利用GIS技术优势,以原著文本、徐学研究成果与GIS时空多尺度信息表达相结合的一次探索.本文介绍了霞客GIS构建与设计的基本理念、时空描述构架、数据模型及系统功能构成.应用结果显示,该系统的建立,可望为传统的地学经典著作《徐霞客游记》搭建现代GIS展示与分析平台,以利于地学分析优势的发挥、霞客精神知识的传播、徐学研究的深入及成果的共享.     

GIS的基本技术与发展动态

GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科结合的技术。其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。     

地理与历史双重视角下的历史GIS数据模型

近年来,越来越多的历史、历史地理学者开始关注和使用GIS技术,在历史GIS数据库和信息系统研究和建设方面进行了大量的探索。但是,这些研究多是技术主导应用,对历史、历史地理信息的组织多是面向特定专题或应用,且通用性差,亟需遵循历史、历史地理学科的知识体系,发展历史GIS基础软件层面的通用数据模型。本文从地理与历史双重视角出发,以时间、地点、人物、事件（始末）历史4个要素为基础,融合地理学强调“人地关系”的思想,将历史信息抽象为历史人物、历史事件、历史地物和历史场景,以及关系和经历/过程等要素,提出并设计了一种基础的、通用的历史GIS数据模型,探讨了该数据模型的时空对象组成、时空对象的属性以及时空对象之间的关系,设计了时空对象的存储方案,并在应用系统中以典型历史人物、事件、地物和场景等要素的存储和可视化等为例,验证了模型的有效性。     

基于GIS的电子政务综合应用构建平台建设研究

由于政府部门在办公和决策过程中处理的事件或信息大都与地理空间位置相关,因此,建设以地理空间数据和GIS技术为基础的电子政务系统是必然发展的趋势。本文通过对基于GIS的电子政务系统建设内容、要求及其特点的分析,提出了基于GIS技术的电子政务综合应用构建平台的概念,对平台的总体技术设计与开发问题进行了深入的讨论,并就系统组成与应用框架、地理空间数据共享服务平台、专项应用系统建设等理论技术问题进行了分析和研究。     

全国警用空间信息服务互联互通的关键技术

针对大型空间信息服务平台构建过程中的数据互联互通和信息集成问题,从集成框架体系结构、技术路线和关键技术3个方面进行研究,提出了分布式地理空间信息集成框架的5层体系结构模型和原子空间信息服务概念;通过研究分布式空间查询路由算法和虚拟四叉树模型等关键技术,探索实现分布式环境下的空间信息的互联互通.     

基于GeoSOT-3D的空间对象快速可视化与实验分析

地球空间信息剖分组织,在全球海量、多源、多分辨率数据组织与管理方面表现出了极大的优越性。但全球尺度的空间数据往往数据量大、内容丰富,进行对象表达时需处理的数据量,远远超出计算机硬件的处理能力。鉴此,本文在GeoSOT-3D地球空间剖分框架下,借鉴已有三维快速可视化技术,并顾及GeoSOT-3D自身的全球多尺度划分、无缝无叠、二进制一维整形编码等特性,将现有三维快速可视化方法与GeoSOT-3D剖分框架特性相结合,提出了八叉树索引的空间对象裁剪和消隐策略,实现了GeoSOT-3D框架下空间对象的快速剖分表达。同时,以空间电磁场的表达为例,开发了试验系统,并对结果进行了分析,解决了GeoSOT-3D空间对象表达效率低下的问题。     

基于OGSA-DAI扩展的空间数据访问与集成

将网格技术应用于地理信息领域,构建实现地理信息资源共享与协同工作的网格地理信息系统,是目前地理信息行业研究的热点之一。OGSA-DAI(Open Grid ServicesArchitecture-Data Access and Integration)是网格环境下进行数据访问与集成的网格中间件技术,为了实现网格环境下地理空间数据的访问与集成,提出WSRF-SDAI(Web ServicesResource Framework-Spatial Data Access and Integration)的概念,并介绍了WSRF-SDAI的实现方法。WSRF-SDAI的含义是基于网格体系结构WSRF进行地理空间数据的访问与集成,是OGSA-DAI在地理信息领域的应用与扩展。     

空间综合人文学与社会科学研究综述

地理信息科学与哲学、历史、文学、艺术、社会学、经济学、政治学、管理学等人文学与社会科学进行了全面的深度融合。一方面,地理信息科学领域的学者积极拓展研究领域,为人文学与社会科学领域的学者提供空间化、可视化的技术手段;另一方面,人文学与社会科学领域的学者积极学习和掌握地理信息技术,在研究中积极引入空间思维和空间可视化方法。同时,一些适用于人文学与社会科学研究者的开放平台、代码和工具不断涌现。本文在对空间综合人文学与社会科学的最新进展进行全面总结的基础上,探讨了空间人文学与社会科学研究的思路和框架,并分别对该框架各分支的研究进展进行了梳理和评述,包括：历史GIS,文学GIS,语言学GIS,GIS与哲学、人类动力学、人文地理学等;以及GIS与政治学及国际关系学,GIS与管理学、空间计量经济学、社会地理计算、空间社会网络与空间交互网络、犯罪地理学、健康地理与公共卫生学等。接着,本文对空间综合人文学与社会科学的研究方法进行了分析,包括：空间思维与空间计量、认知心理学与空间认知、空间可视化与虚拟地理分析、平台研发等。最后,对空间综合人文学与社会科学研究的关键问题和未来发展方向进行了展望。     

基于RIA技术的WebGIS研究

该文分析了目前WebGIS所存在的问题,同时介绍了RIA的有关情况,并据此提出了基于RIA构建WebGIS的思路。在分析这种方案理论可行性的基础上,着重介绍了RIA环境下地理信息组织、存储以及缓存等关键技术问题,同时也给出了RIA构建WebGIS的体系结构方案,并对客户端、服务器端以及协议方面作了详细探讨,通过系统的开发,对下一步工作,如语义挖掘、安全问题等作了分析,认为RIA在地理空间数据的发布和共享中将发挥越来越大的作用。     

计算机技术应用于山东地矿工作的回顾与展望

回顾了４０ 多年来计算机技术在山东地矿工作中从无到有，从简单的数据处理到各种各样专用软件的开发应用的发展历程。总结了计算机技术在数据库建设、遥感影像的处理、制图以及地理信息系统等方面取得的主要成果。展望了 Ｇ Ｉ Ｓ 技术和网络技术的广泛应用，以及 Ｇ Ｉ Ｓ 技术与 Ｉ Ｔ 技术相结合应用于地矿事业的广阔前景。     

人工智能GIS软件技术体系初探

作为人工智能的代表性技术,深度学习已经成为大数据等各个领域中最具有突破性发展的新技术。深度学习的成功主要得益于其新颖的数据驱动的特征表示学习能力,这种能力成功地替代了传统建模中基于领域知识人为设计特征的方式。在这些技术推动下,人工智能技术在新一代GIS基础软件技术的研究与应用中发挥着极为重要的作用,而现有人工智能GIS（AI GIS）技术研究整体仍处于初步探索阶段,距离成熟阶段尚有较大距离。作为新一代GIS基础软件的方法和技术,AI GIS已经广泛应用在遥感数据分析、水资源研究、空间流行病学和环境健康等地学领域,与传统GIS模型相比大大提高了对非结构化的遥感或街景影像和文本的地理信息提取和特征理解能力,显示出巨大的价值和发展潜力,但现有研究对AI GIS软件技术体系的梳理和总结尚不够全面。大部分研究只关注地理空间人工智能算法的研究及其特定场景下的应用研究,而对相关的AI GIS软件技术体系关注较少。本文分析了地理智慧的几个层次,并讨论了其与AI GIS的关系,总体介绍了国内外现有人工智能技术与GIS软件相结合的发展现状,进而提出了AI GIS软件技术体系。根据AI与GIS的结合关系提出了AI GIS由地理空间智能算法、AI赋能GIS和GIS赋能AI三部分组成。此外,为深入介绍AI GIS各部分组成,本文以SuperMap为例,探讨了AI GIS软件的设计与实现。最后,探讨了AI GIS的未来发展中亟需解决的问题。本文基于AI GIS软件技术的初步探索,尝试为地理智能的基础GIS软件技术体系的构建提供理论基础,以促进人工智能技术与GIS技术的进一步融合和发展,为实现地理智能提供一个可行的研究方向。     

从地理信息系统到虚拟地理环境的认知转变

自20世纪60年代初以来,地理信息系统引领了地理信息的分析与服务。然而,由于地理学家对于地理过程开展多维模拟的需求,同时许多大型工程需要对于不同方案的后果事先开展模拟评估,为此中国学者们在世纪相交之际开始了对于虚拟地理环境的探索。本文从地理信息系统到虚拟地理环境的认识上的转变着手,分析了虚拟地理环境的演进过程、当前的阶段定位与挑战,着重探讨了虚拟地理环境研究的新态势：基于虚拟地理环境的地理空间认知研究、虚拟地理环境与实验地理学新方向、大数据背景下的虚拟地理认知实验方法和虚拟地理环境与地理知识工程,并给出最新研究思路。     

分布式环境下矢栅一体化数据组织模型设计

随着地理信息技术与计算机网络技术的结合和发展,基于全球框架的地理信息服务对海量数据管理的要求越来越高,传统的单中心的关系数据库的管理模式已经不能满足要求。分布式文件系统、半结构化数据库和关系数据库技术优势互补,为海量数据高效管理提供了新的技术思路。本文提出了分布式环境下空间数据一体化存储管理架构,设计了矢量和栅格数据的数据逻辑组织和物理存储模型,通过统一的分层+分块的数据划分规则,实现了矢、栅数据分布式环境下的一体化管理。在该模型中,利用关系数据库和半结构化数据库的特点,对空间索引和实体数据分开管理,有效地提高了数据处理和访问效率。实验表明,该模型具有更高的数据管理能力,可为分布式环境下数据服务中心构建提供一个有效的解决方案。