基于虚拟地理环境的数字黄河研究进展

虚拟地理环境是人类社会环境和自然环境在计算机三维虚拟空间的映射,是近20年来随着信息技术进步而迅速发展起来的研究领域。“原型黄河”、“模型黄河”、“数字黄河”则是基于地理信息系统、三维可视化技术、现代遥感遥测技术和虚拟地理环境技术的发展而提出来的。通过概述“数字黄河”的研究意义、研究方法,探讨了“数字黄河”研究需要解决的关键技术问题,包括自然环境中“原型黄河”各有机组成部分在虚拟地理环境中的表达及行为描述,自然环境和人类社会环境对黄河具有重要影响的因子之间相互作用的计算机表达。以“数字河道模型”为例详细论述了“数字黄河”的重要组成部分,如“数字河道模型”、“数字流域模型”、“数字水库模型”和“数字河口模型”在虚拟地理环境的表达。     

社会科学和公共政策的空间化和GIS的应用

近年来社会科学的发展出现三大潮流,即“科学化”(强调借用自然科学的计量分析方法和模型)、“空间化”(关注社会经济现象的空间变化和相互作用) 和“应用化”(侧重于政策性规划性强的实用课题)。空间化的社会科学,尤其是应用研究离不开地理信息系统(GIS) 方法的应用,因为GIS 在整合、分析各种数据尤其是空间数据方面有独特优势。本文举例演示GIS 在相关领域(如经济学、语言历史、社会学特别是犯罪学、公共卫生和规划)的广泛应用。选取的案例来源于笔者多年研究的经验,包括美国联邦政府多家研究机构(NSF、NIH、NIJ) 资助的多项研究成果,旨在说明GIS在社会科学和公共政策研究中的应用价值。     

天山北坡经济带“组团”点轴城镇空间结构研究

以1990-2007年天山北坡城镇GDP、土地、人口、交通数据为资料,根据城镇空间分布“最近邻点指数”理论,空间相互作用和分形理论,分析了天山北坡城镇空间分布特征,构建了绿洲城镇相互作用强度判断模型,提出并论证了“组团”点-轴空间结构模式优越性。研究发现:①天山北坡经济带城镇人口规模和经济规模在空间结构呈现3个城镇高密集区,两个城镇稀疏区特征;②传统绿洲城镇空间结构下,城镇接受中心城市辐射差异很大,不利于城镇整体发展;③以“乌鲁木齐都市圈”为点的“组团”点-轴空间结构模式,有利于中心组团城镇对其他城镇的辐射;④以“５组团”为点的点-轴模式有利于组团之间的相互作用,有利于城镇发展;⑤天山北坡经济带向伊犁河谷延伸有利于中心组团城镇对其他组团城镇的辐射。     

地理信息系统的理论与应用发展

本文重点概述了地理信息系统 30多年来的应用和发展 ,简要地介绍了 GIS软件技术的进步和世纪之交深化地球信息机理、自组织、自相关理论和时空专题高维数据模型以及以 GIS为核心的综合集成技术体系的研究。同时讨论了新世纪信息时代与网络世界在“信息高速公路”、“数字地球”等高新技术迅猛发展进程中 ,对 GIS的深化应用研究 ,应纳入国家信息技术发展计划 ,使 GIS深层次、全方位地服务于国家可持续发展和全球变化的研究。     

“丝路”海运网络的脆弱性及风险控制研究

为研究海上丝绸之路集装箱海运网络的脆弱性,对沿线集装箱港口及挂靠航线进行了统计,构建了海上丝绸之路集装箱海运网络,以随机攻击和蓄意攻击两种方式分别对网络的平均度、孤立节点比例、聚类系数、平均路径长度、网络效率和最大连通子图相对大小等反映网络连通性特征值的变化进行了研究。结果表明“丝路”海运网络在受到随机攻击时较为“强壮”,在受到蓄意攻击时相对脆弱。经进一步挖掘,揭示了蓄意攻击下网络开始崩溃和完全崩溃的临界点,并据此指出了需重点保护的枢纽干线港;结合地理特征,分析了“丝路”中主要海上通道通航受阻时网络连通性的变化,发现马六甲海峡、台湾海峡、曼德海峡及苏伊士运河对网络的脆弱性影响最为显著。为进行风险评价,分析了“丝路”网络脆弱性形成因素和抗毁性机制,并提出了相应的抗毁性评价方法,经计算得出南亚为“丝路”网络中抗毁性最薄弱的区域。最后,结合地缘风险分析,提出了相应的对策和建议。本研究对于认清“丝路”海运网络的脆弱性及风险控制方法,保障其互联互通,具有重要的理论意义和应用价值。     

转型发展期“多规合一”理论认知与技术方法

中国工业化、城镇化已进入转型发展新阶段,创新驱动发展与体制机制约束的矛盾加剧,资源短缺性及其配置低效性日益凸显,“多规合一”受到各级政府和学术界的广泛关注。推进“多规合一”,创新区域规划理论与技术方法,构建中国特色的国土空间规划体系成为当前全面深化改革的重要议题之一。本文深入分析了中国“多规不一”现实问题,总结了“多规”矛盾的本质特征,探讨了“多规合一”的战略定位,构建了“三主三分”的“多规合一”基本理论框架,提出了“三步走”多规逐步调适的技术途径及其长效机制。“多规合一”的核心在于从区域空间优化的战略高度统筹协调各项规划,科学引导城乡土地优化配置,实现“多规”在空间上的同一性、在功能上的融合性、在发展过程中的协同性。“多规合一”的重点是推进形成一个总分有序、层级清晰、职能精准的区域规划体系。     

有向加权型城市网络的探索性分析

鉴于城市网络已成为城市与区域研究中的学术热点,研究引介了城市联系中无向加权网络的概念、特征、计算方法,在此基础上与无向加权网络进行比较,并以中国36 座副省级以上城市的城市间网络地图关注度为研究素材,从实证案例的角度分析无向加权网络与有向加权网络在城市网络分析方面的差别。实证研究结果显示：在网络的结节性方面,互联网异地城市之间关注度与航空流量结节性具有强相关性,异地之间的城市地图查询在一定程度上表征了城市间出行期望,互联网关注中部分城市成为典型的流入地,而华北、西北等地省会城市成为典型的流出地;在多值网络的链接方面,研究对城市网络这一复杂结构系统的流,实现了“流向”与“流量”的同步分析,互联网中城市间关注强度的“出”“入”反映了城市间吸引力系的非均衡性特征。总体而言,从互联网地理学的角度为城市网络分析方法提供一个新的切入点与数据来源,实现对有向加权网络的探索性分析,在计算方法上有向加权网络在分析城市体系中节点城市的职能与节点间的相互关系方面有更大的优势。     

打工文学中的城市空间书写 ——基于索亚“第三空间”的分析

改革开放以来,在国家与资本的双重作用下,流动于农村与城市的打工一族开始出现。打工文学作为打工者发声的平台,不仅反映了打工者观照城市的方式,也体现出城市中不同主体对打工者的规训。文章以打工文学为分析内容与工具,以索亚的“第三空间”为分析理论,从身体、厂区、城市三种空间层次出发,探讨了外来工在城市生活中的空间体验。研究发现,外来工的生活空间充满了“第三空间”的特征,是一个被资本与权力的话语操控的空间,体现为外来工“我者-他者”“压迫-抵抗”“核心-边缘”的多元体验。这一城市空间体验也促进了打工者群体主体性的建构。     

“美国2050”空间战略规划及启示

“美国2050”空间战略规划是美国第一个综合性的全国国土空间战略规划,由联邦政府提议,旨在研究和构建美国未来40-50年空间发展的基本框架,以应对21世纪面临的各种挑战。在分析“美国2050”空间战略规划制订的背景的基础上,文章从基础设施规划、巨型都市区域规划、发展滞后地区规划、和大型景观保护规划四个方面系统介绍了“美国2050”空间战略规划的核心内容。归纳总结了“美国2050”空间战略规划的特点,探讨了“美国2050”空间战略规划在理念、方法、机制等方面对中国国土空间规划的启示。     

基于DEM的分布式水文模型构建方法

基于 DEM的分布式水文模型是现代水文学同高科技 (如计算机技术、 3S技术等 )相结合的产物 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具 ,代表了水文模型的最新发展方向。从 DEM的特性出发 ,本文探讨并总结了分布式水文模型的特点、建模思路和模型基本结构框图。在流域离散化方面 ,重点介绍了分布式水文模型常用的三种单元划分方法 ;最后 ,针对分布式水文模型构建问题 ,从“输入模块”、“单元水文模型”、“河网汇流模型”三方面 ,阐述了分布式水文模型微结构构建方法。     

Digital earth, Virtual Reality and urban seismic disaster simulation

1 IntroductionIn January 1998 US Vice President AJ Gore proposed his revoluhonny concept of Digital ~. ms visionof a mulh-resoluhoft three~ensional representation of our planet has stimulated many geo-scientists topursue new wads of managing our planet. As for many prachCal aPPlications. eve need to stUdy the Earth'ssurface, interior and the Earth's processes in three dimensions. The technology of Virtual Reality, where wecombine GIS, remote sensing bogery, and other data sources, is b…     

虚拟现实技术及其在地理学中的应用

虚拟现实是一项涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域的综合集成技术。它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互，最终使得参与者产生身临其境之感。在分析虚拟现实定义及软件硬件构成的基础上，提出了虚拟地理环境的概念及其技术实施路线，探讨了现实技术在地理学中的应用前景。     

城市虚拟现实研究初探

虚拟城市是 3维城市地理信息系统的前沿领域 ,该文对在微机上如何建立虚拟城市作了初步探讨 ,把建立虚拟城市的方法分为 3维真实场景建模、海量数据环境下的场景漫游以及确定任意时刻声音文件的调入时机三个部分。重点介绍了控制三维场景漫游、自适应层次细节模型、简单碰撞检测的实现方法 ,并提出了采用泰森模型调用声音文件的新思路。最后给出在VC 开发环境下用OpenGL建立虚拟城市的应用实例。     

虚拟现实技术在古滇文化遗址旅游开发中的应用初探

历史文化遗址具有较高的旅游开发价值.但传统开发模式的局限性在一定程度上限制了旅游价值的发挥.因此,历史文化遗址旅游开发中新技术的应用成为必然.虚拟现实技术是近年来发展较快的一门新技术,已在众多领域中得到了广泛的应用.它的产生与运用,为历史文化遗址旅游开发提供了新的思路和方法.在对目前历史文化遗址旅游开发现状分析的基础上,通过虚拟现实技术的介绍,从文化遗址地旅游规划、古滇国虚拟漫游、遗址地旅游管理和旅游营销4个方面对虚拟现实技术在古滇文化遗址旅游开发中的应用进行了探讨.     

地球信息图谱与数字地球

首先探讨了数字地球技术系统及其意义,研究了作为地球信息时空变化图形表达的地球信息图谱。在此基础上,分析了数字地球与地球信息图谱之间的有机联系,指出数字地球的发展将极大地推动地球信息图谱的研究;地球信息图谱是数字地球分析、处理信息的重要手段,其理论研究必将推动数字地球应用的深入发展     

An integration of GIS,virtual reality and the Internet for visualization,analysis and exploration of spatial data

This paper explores the way in which GIS, Virtual Reality (VR) and the Internet are closely integrated through the link of Virtual Reality Modelling Language (VRML) for spatial data visualization, analysis and exploration. Integration takes advantage of each component, and enables the dynamic 3D content to be built, visualized, interacted with and deployed all on the Web. To accomplish this, a hybrid approach that merges the conventional client-side and server-side methods is proposed, which offers the best of both worlds in terms of flexibility and capability, as well as the rational use of computing resources. Based on this approach, a Web-based prototype toolkit is designed and implemented by using an affordable desktop GIS through its macro language together with Java, Common Gateway Interface (CGI) and HTML programming. This toolkit comprises a 3D visualization tool, a 3D analysis tool, and a Java/VRML interface, which are respectively used for the creation of VRML models from 2D maps, surface analysis (e.g. profile creation and visibility analysis), and interaction (e.g. selecting and querying) with the output VRML worlds of 3D visualization and analysis. It is demonstrated that this toolkit provides an integrated environment, facilitating users to gain insights from the interaction with virtual environments that are built from existing GIS databases.     

Delivering time-evolving 3D city models for web visualization

ABSTRACT

Studying and planning urban evolution is essential for understanding the past and designing the cities of the future and can be facilitated by providing means for sharing, visualizing, and navigating in cities, on the web, in space and in time. Standard formats, methods, and tools exist for visualizing large-scale 3D cities on the web. In this paper, we go further by integrating the temporal dimension of cities in geospatial web delivery standard formats. In doing so, we enable interactive visualization of large-scale time-evolving 3D city models on the web. A key characteristic of this paper lies in the proposed four-step generic approach. First, we design a generic conceptual model of standard formats for delivering 3D cities on the web. Then, we formalize and integrate the temporal dimension of cities into this generic conceptual model. Following which, we specify the conceptual model in the 3D Tiles standard at logical and technical specification levels, resulting in an extension of 3D Tiles for delivering time-evolving 3D city models on the web. Finally, we propose an open-source implementation, experiments, and an evaluation of the propositions and visualization rules. We also provide access to reproducibility notes allowing researchers to replicate all the experiments.     

"数字城市"研究初探

本文在“数字地球”的基础上对“数字城市”的基本概念进行了简单论述,总结提出了“数字城市”的研究目标和研究内容,并设计了“数字城市”总体框架模型,最后对“数字城市”的关键技术和实现策略进行了论述。     

Interoperable information model for geovisualization and interaction in XR environments

ABSTRACT

Since the vision of a Digital Earth (DE) was introduced in 1998, geo-browsers seem to have nearly fulfilled this vision. Virtual reality (VR) for visualizing the DE provides an immersive user experience in a mirror world. Location-based augmented reality (AR) browsers have been introduced and provide content according to user and environmental contexts. However, the content models of traditional geo-browsers and AR browsers have very limited interoperability, because they are described in application-specific formats using their domain standards. Each application is vertically integrated from content to application. The Web is an interoperable and open platform, and hundreds of millions of users are already using it to create and share content. To envision DE browsers for cross-reality (XR) environments that concurrently support geovisualization as well as VR, AR, and mixed-reality environments, we propose a DE content model based on Web standards and architecture that provides full interoperability and openness for XR browsers as a first-class citizen of the Web. This is expected to improve the DE content development efficiency by fully using the Web content development environment.     

基于虚拟现实的远海岛礁地理环境物联网监测系统设计与实现

针对远海岛礁生态环境监测与保护无法满足环境要素实时监测与智能处置需求,在分析现有环境要素感知与智能危机应对技术的基础上,融合虚拟现实和物联网技术,研发了远海岛礁地理环境实时监测系统。该系统依据传感器类型设计存储表格,以支持多源异构传感器数据统一组织与管理;利用物联网技术采集远海岛礁水体、土壤、气象、植被等地理环境数据,实现了感知数据的无线传输、接入与远程数据存储;利用虚拟现实技术,在远海岛礁三维场景建模的基础上,实现了场景漫游与互操作,并结合物联网技术实现了虚实一体化的智能感应设备的远程控制。基于该系统,管理人员不仅能获取远海岛礁实时地理环境数据,还能远程操作智能感应设备（如植被浇灌水阀）,解决了以往需要人工往返岛礁的管理问题,有效地提高了工作效率。