地学信息图谱的基础理论探讨

文章在分析地学信息图谱的发展现状的基础上,从基本概念与特点、研究内容与目标、研究意义等几方面来阐述地学信息图谱的基本理论,最后对地学信息图谱的发展前景进行了展望。     

地学信息图谱的理论和方法

首先阐述了地学信息图谱的科学概念及其内涵界定,即从"谱"到"图谱"再到"地学图谱",最终引出"地学信息图谱"的定义、特点及其关键科学问题.随后阐述了地学信息图谱的理论基础和标准化模式,说明地学信息图谱的理论基础有地学基础、认知基础和地学信息机理3个方面;地学信息图谱的标准化模式包括标准式样和组成结构、分类标准、提炼模式、建模标准、集成和应用模式等.在此基础上,进一步研究了地学信息图谱的归纳和提炼方法,说明了其一般步骤,并着重强调了人工目视归纳和提炼、GIS和RS工具辅助归纳和提炼、全自动化归纳和提炼等反映地学信息图谱研究水平由低到高的3种不同层次的归纳和提炼方法.再次,介绍了知识创新工程领域前沿项目"地学信息图谱"在区域和中国地学信息图谱研究方面的进展,包括区域尺度的黄土高原地貌形态与土壤侵蚀信息图谱、中国宏观尺度的水网信息图谱和综合景观信息图谱等内容.最后,展望了地学信息图谱对地球科学和地球信息科学的发展的推动意义,分析了它在地学中应用前景. 等.在此基础上,进一步研究了地学信息图谱的归纳和提炼方法,说明了其一般步骤,并着重强调了人工目视归纳和提炼、GIS和RS工具辅助归纳和提炼、全自动化归纳和提炼等反映地 信息图谱研究水平由低到高的3种不同层次的归纳和提炼方法.再次,介绍了知识创新工程领域前沿项目"地学信息图谱"在区域和中国地学信息图谱研究方面的进展,包括区域尺度的黄土高原地貌形态与土壤侵蚀信息图谱、中国宏观尺度的水网信息图谱和综合景观信息图谱等内容.最后,展望了地学信息图谱对地球科学和地球信息科学的发展的推动意义,分析了它在地学中应用前景.     

南极无冰区菲尔德斯半岛生态环境信息图谱的构建

将地学信息图谱的方法引入到南极无冰区生态环境的研究中,以菲尔德斯半岛作为研究区,采用矢-栅混合数据模型确定图谱单元,通过数据挖掘对环境诸要素信息进行分类提取、分级和归纳概括,构建了地形地貌、土壤、植被、人类活动等系列单要素专题信息图谱模型和环境景观综合信息图谱模型,对图谱模型进行了空间三维可视化设计,定量化、定位化、谱系化地揭示了区域生态环境及其要素的空间形态结构和空间相关特征,为南极无冰区生态环境的深入研究提供新的技术途径和科学依据。     

黄河三角洲新生湿地土地利用变化图谱

在陈述彭先生提出的地学信息图谱理论和方法基础上,构建了土地利用图谱模型,在黄河三角洲新生湿地四期土地利用数据提取的基础上,合成了土地利用系列图谱,分别是1956～1984年,1984～1991年,1991～1996年三个时序。本文从黄河三角洲新生湿地土地利用强度变化、土地利用结构变化和土地利用格局变化三个方面进行了土地利用变化图谱分析,为地学信息图谱在土地利用变化研究中的应用提供了典型案例和实证。     

城镇交通网络信息图谱研究刍议

研究了地学信息图谱的概念及其与城镇交通网络共有的基本特性,探讨了既有交通网络中已经运用到的地学信息图谱概念的情形,拓展了基于地理信息图谱概念,综合现代RS、GIS、GPS、ITS等技术,科学研究、系统改进交通网络中地学信息应用的可能。在此基础上,预测了未来地理信息图谱理念的深入应用将可能大力改进交通网络的几个方向。     

人居环境研究的信息论科学基础及其图谱意象系统

从人居环境研究的系统性、融贯性内在要求出发,结合信息论、人居环境科学、地学信息图谱及城市意象理论的基本观点,本文对人居环境研究的内容和流程进行了信息论解读;结合城市意象的认识论逻辑,本文提出了基于信息论观点的人居环境意象及人居环境信息图谱意象系统概念,为人居环境研究提供了一种方法论思维模型。本文认为对人居环境研究的信息论解读包含信息本体界定、信息流向界定和信息流内容及其度量方式界定三大论域,可以此为基础派生人居环境信息主体、客体、载体以及正向信息流、反向信息流、信息立方体和人居环境信息熵等概念;论文在全面继承并充分融合人居环境科学及地学信息图谱理论的基础上提出了人居环境信息图谱的基本概念系统,认为人居环境信息图谱是3 大模块(自然环境、社会环境、人工环境)、3 大层次(宏观、中观、微观)、3 种类型(征兆图谱、诊断图谱、实施图谱) 和3 种维度(空间维度、时间维度和时空综合维度) 的融贯综合。该概念系统的提出和实现将会为人居环境研究提供一个数字化的模拟、实验、分析、控制平台。     

空间目标方向关系的图谱分析方法

在地学信息图谱理论的基础上,应用数学形态学原理和方法建立了能够兼顾目标形状、尺寸和距离的方向关系模型,生成方向关系图谱并进行图谱分析。首先将源目标进行形态变换;然后选择方向关系的粒度,用变换后的源目标和参考目标相交区域面积的比值生成图谱,再根据设定的特征值(如均值、方差、熵等)进行方向关系图谱的分析;最后通过实例验证了该方法的正确性和可行性。     

基于GIS的时空复合体-土地利用变化图谱模型研究方法

本文以地学信息图谱理论、地球空间信息认知理论、地球系统科学与地理综合体理论、地理信息系统中的时空复合体模型为依据 ,提出了研究土地利用 /土地覆被变化的基本单元 ,即“图谱单元”,它是记录时空复合信息的基本单元 ,由“相对均质”的地理单元和“相对均质”的时序单元复合而成 ,并提出了研究土地利用 /土地覆被变化图谱的概念模型。     

基于GIS的时空复合体-土地利用变化图谱模型研究方法

本文以地学信息图谱理论，地球空间信息认知理论，地球系统科学与地球综合体理论，地理信息系统中的时空复合体模型为依据，提出了研究土地利用／土地覆被变化的基本单元，即“图谱单元”，它是记录时空复合信息的基本单元，由“相对均质”的地理单元和“相对均质”的时序单元复合而成，并提出了研究土地利用／土地覆被变化图谱的概念模型。     

地学信息图谱研究及其应用

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。在分析地学信息图谱、生态系统发展战略、DLU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,提出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。     

金沙江虎跳峡成因及形成时代探讨

虎跳峡是金沙江峡谷的典型代表,其成因及形成时代涉及金沙江-长江水系发育及其环境效应问题。文中分析研究了虎跳峡附近发育的夷平面、剥蚀面、阶地等区域性的层状地貌,并认为虎跳峡上下游河谷发育历史具有一致性;从地质构造上的分析表明,虎跳峡两侧的玉龙雪山、哈巴雪山为一相对完整的地块,不存在虎跳峡大断裂,因而虎跳峡峡谷是在区域地壳抬升、先成河深切作用下而形成的。根据相关盆地沉积物、玉龙雪山的冰川发育状况、前人在附近发现的哺乳动物化石等,初步认为虎跳峡峡谷形成于中更新世。     

土地利用变化的生态环境效应研究--以前郭县为例

随着人口的增加及经济的发展，人类对土地利用模式的改变更为显著，导致了土地资源生态环境背景的变化，对土地利用变化的生态环境效应进行研究，可改善农业生产条件和人类生态环境，促进区域经济与生态环境协调发展。     

Research on the Sustainability of Afghanistan Based on the Emergy Analysis

Afghanistan is an important country for the Silk Road Economic Belt and the 21st Century Maritime Silk Road (the Belt and Road) proposed by China. Due to years of war, Afghanistan is not well-developed economically. However, Afghanistan has abundant mineral resources and unique geographical advantages that are of far-reaching significance for Chinese economic strategic development. To investigate the sustainability of the eco-economic system of Afghanistan, we completed a quantitative evaluation of the emergy of Afghanistan during the period 2008 to 2015 by establishing an indicator system based on an emergy analysis. Results showed that from 2008 to 2015, the total emergy used of Afghanistan increased from 5.56×10²² sej to 9.75×10²² sej, among which the proportion of non-renewable emergy was less than 25.7%. This indicates that local resources in Afghanistan have yet to be exploited and utilized effectively and that its economic development relied heavily on the input of external resources. Meanwhile, the Emergy Sustainability Index (ESI) of Afghanistan from 2008 to 2015 dropped from 3.00 to 0.72, the Environmental Loading Ratio (ELR) increased from 0.77 to 2.06, and the Emergy Yield Ratio (EYR) dropped from 2.31 to 1.49, reflecting the imbalanced utilization of resources and the low level of economic development in Afghanistan. As a result, the potential for sustainable development of Afghanistan is relatively great. Basic infrastructure construction and reasonable exploitation of natural resources are the urgent needs.     

基于GIS的荒地资源适宜性评价

采用GIS进行土地适宜性评价,不仅可将与评价有关的土地空间数据和土地属性数据进行综合,而且可灵活地对这些数据进行分析、处理,从而明显地提高土地适宜性评价的效率和精度.本文以漳州市为例,选取了11个参评因子,应用ARC/INFO地理信息系统软件,对荒地资源的宜耕、宜园和宜林适宜性进行评价,为荒地资源的合理开发利用提供科学根据.     

草莓施用硅肥效果研究

对硅肥在草莓上施用效果进行了对比试验研究。结果表明,硅肥对草莓的生长发育和产量的提高有较大的作用,硅肥能够促进草莓的营养生长,使草莓株高增加１．９￣２．５ｃｍ,硅肥能促进草莓的果实增大,使外观鲜红圆润、有光泽,经济价值提高。施用硅肥可使草莓产量增加１９．１％￣２８．７％。     

基于中部崛起的区域旅游合作动力机制研究

在经济全球化和区域经济一体化的背景下,区域旅游合作是重要的发展趋势之一,也是未来影响世界各国旅游业竞争力的重点领域。在中部崛起的宏观背景下中部六省区域旅游合作已经启动,具有极大的发展前景。通过空间生长力、政府调控力和市场驱动力3个层面对中部区域旅游合作的动力机制进行研究,对于中部六省区域旅游合作的实践具有重要意义。     

天山南坡科其喀尔巴西冰川消融估算

能量平衡模型是目前估算冰川表面消融最准确的方法之一.利用科其喀尔巴西冰川野外气象和消融观测数据,结合1:5万地形图,对不同坡向和坡度格点上总辐射和净辐射进行了地形校正模拟,并采用空气动力学法对冰面感热和潜热进行了计算,最后对冰川表面消融进行了模拟.结果表明,模拟小时总辐射和实测值存在较好的一致性,二者相关系数为0.85,而净辐射模拟效果较差.消融模拟值大体反映了实际的消融值,平均误差为2.9mm w.e/day,均方根误差为4.2 mm w.e/day,且模拟值一般略大于观测值,距离自动气象站较近的花杆模拟相对误差较小,随着花杆距离冰面自动气象站距离的增大,模拟相对误差呈增加的趋势.     

生态交界带特征与动态变化机理分析

文章论述了生态交界带是两个以上生态系统交接的过渡带，它具有特有的生态系统结构，生态交界带生态系统的结构，功能和物质，能是以及信息的交流与相邻生态系统有密切的联系，但又表现出明显的异质性，其动态变化机理显示生态交界带内物质，能量和信息的均衡状况。     

氮沉降对长白山苔原植被影响的试验研究

为了探讨氮沉降增加对苔原植被的影响,特别是对草本植物侵入苔原的作用,在长白山高山苔原带进行了连续4 a的人工氮沉降模拟实验,测定3种设定的氮沉降水平下牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum)、笃斯越橘(Vaccinium uliginosum)和小叶章(Deyeuxia angustifolia)的生长状况和群落结构变化。研究结果表明:1与牛皮杜鹃、笃斯越橘等苔原本地种相比,氮沉降量增加更有利于侵入的小叶章生长;牛皮杜鹃生长对氮沉降量变化响应微弱,氮沉降量增加能明显抑制笃斯越橘的生长。2无小叶章侵入的牛皮杜鹃和笃斯越橘斑块在不同氮沉降量条件下,群落结构变化不明显,氮沉降增加不是小叶章侵入苔原带的直接原因。3在小叶章侵入牛皮杜鹃和笃斯越橘斑块后,氮沉降量增加强化了小叶章的竞争能力,逐渐取代牛皮杜鹃或笃斯越橘,成为优势种,推动高山苔原向高山草甸转化。因此,随着氮沉降量的不断增加,长白山苔原带将面临退化与草甸化。     

人工沟渠对流域水文格局的影响研究

人工沟渠是指以排水和灌溉为主要目的的人工挖掘的水道。目前,国内外对人工沟渠的研究主要集中在控制沟渠对农田或斜坡影响的水文过程上,而有关人工沟渠对流域水文格局影响的研究比较少,并且缺乏人工沟渠景观及其所携带污染物管理的研究。在流域的尺度上,从人工沟渠对流域径流、污染物传输和水文连通性的影响三方面,详细阐述了人工沟渠对流域水文格局的影响;并对目前人工沟渠对流域水文格局影响研究中存在的问题进行了讨论,同时指出了需要进一步开展的相关研究工作。