社会感知与地理空间智能的研究动态与展望——“社会感知与地理空间智能”专栏导读

地理大数据及其提供的社会感知手段为信息地理学、人文地理学带来了全新的研究范式,在“人—地”关系研究中发挥了重要价值。地理空间智能(GeoAI)作为地理空间科学与人工智能相结合的交叉研究方向,有力提升了对于地理现象和地球科学过程的动态感知、智能推理和知识发现的能力。该文系统综述了社会感知与地理空间智能研究的发展动态,在此基础上,对大数据时代社会感知研究面临的挑战和发展趋势进行了展望。     

地理空间认知综述

地理空间认知研究是地理信息科学的核心内容之一,包括地理事物在地理空间中位置的研究和地理事物本身性质的研究。地理空间认知作为认知科学与地理科学的交叉学科,需将认知科学研究成果进行基于地理科学的特化研究。从认知过程的角度对地理空间认知研究进行综述,包括地理知觉、地理表象、地理概念化、地理知识的心理表征和地理空间推理。     

基于地理空间语义网络的多媒体电子地图系统

多媒体与数据库技术、电子地图系统空前发展,已使得它们之间相互结合更加紧密,出现了在电子地图系统、地理信息系统( GIS)应用多媒体技术表达地理穿梭间信息的趋势.针对地理空间知识和空间关系及人类认知特点,设计建立了基于地理空间语义网络和多媒体表达的电子地图系统,探讨了系统的组成、结构和功能,并对应用实例作了简要介绍.     

地理空间元数据关联网络的构建

利用资源描述框架（RDF）设计地理空间元数据关联模型,根据地理空间元数据之间的语义关系和语义相关度的计算,以构建以元数据为节点、元数据之间的语义关系为边、语义相关度为权重的关联网络。在这一网络中,一个节点是一个地理空间元数据的资源描述图,包含属性特征（数据来源、空间特征、时间特征、内容）及其关系特征（元数据之间的语义关系、语义相关度）。实验及其分析表明,地理空间元数据关联网络可以有效地支持地理空间数据语义关联检索、推荐等应用,这与传统的基于关键词的元数据检索方式相比,具有更高的准确度。     

空间数据挖掘的地理案例推理方法及试验

从空间数据挖掘的角度谈地理案例推理方法,认为地理案例推理是面向问题的一种空间数据挖掘方法。针对这一思想进行了基于地理案例的空间数据挖掘具体算法介绍。首先在明确地理案例具体定义的基础上,给出了面向问题的空间数据挖掘地理案例界定和组织方法;其次,鉴于地理空间的自然地带性和区域分异性规律的影响,深入探讨了地理案例自身或其间所可能存在的相互依赖和相互制约关系,并给出了采用粗糙集方法进行地理案例内蕴空间关系的定量挖掘方法;第三,针对地理案例表达时考虑的空间特征和空间关系的不同,给出了三种状况下的空间相似性计算模型;最后,以土地利用这一典型的地学现象为例,给出具体实例,一方面进行土地利用问题的定量分析与推测;另一方面,通过实例展示地理案例推理方法在地学问题求解以及空间数据定量分析上的特点和优势。     

地理分析中的空间效应

地理信息科学传承了地理学的空间分析传统。在地理空间分析中,由于地理空间的特殊性,地理信息科学在构造分析方法时,需要考虑空间效应。然而,空间效应具体的内涵和外延,到目前尚未有系统探讨。本文定义了地理空间效应,进而在形式化定义空间、位置、场、距离、区域等概念的基础上,归纳了4类空间效应：即空间异质性效应、空间依赖的近邻效应、空间交互的距离衰减效应、和空间分区的尺度效应,探讨了4类效应的内在逻辑关系,建立了统一的表达框架。其中,空间异质性效应是最为基础的效应,近邻效应和距离衰减效应反映了地理空间中两个位置之间的二阶关系,尺度效应则由于区域单元的汇总带来,因此这4类效应形成了递进关系。最后本文梳理了目前地理分析中对空间效应的体现,指出了地理空间人工智能技术对于空间效应的揭示和量化能力。     

地理研究者的地图空间认知过程

地理研究者的地图空间认知过程，经历了地图的感知觉阶段、心象形成阶段、心象记忆对比分析阶段和认知思维（提出问题、解决问题）阶段。其对地图的认知带有强烈的目的性，已有的心象地图（地理空间概念）对地图空间认知有重要的影响。知觉过程经历了先自上而下后自下而上的两个阶段，是两个阶段的有机结合；心象地图的形成过程是概括地物图形特点、抽取地物组成元素及其组织关系的过程；心象地图的记忆则是构成心象的元素和组织这些元素的关系分别编码储存的过程；认知思维是根据地理空间概念进行判断、推理的过程，是地理研究者认知地图空间的核心；心象地图（地理空间概念）则是认知思维的基础。     

基于场所的GIS研究

探讨从地理空间认知出发,实现基于场所的GIS（PB—GIS）的相关问题。PB—GIS以场所为核心,显式表达地理空间知识,并遵循特定规则进行定性空间推理,从而服务于空间行为决策。比较PB—GIS与基于坐标的GIS（CB—GIS）之间的差异和适合解决的问题,并描述定性空间推理的特点及其在PB—GIS中的应用。在分析实现PB—GIS的关键技术基础上,采用三层架构设计了一个PB-GIS的概念体系结构。     

基于知识标注的地理信息语义服务框架研究

基于空间语义学基础理论,将传统的地理信息服务技术与新兴的语义服务技术相结合,建立地理信息语义服务框架及知识标注方法体系,并应用于地理空间信息服务处理中,提供智能化、自动化的地理信息服务发现、组合与触发策略;设计基于文本挖掘算法的半自动知识标注引擎,提高服务处理自动化程度,实现包含丰富语义信息的地理空间语义服务的发布;建立基于规则和推理引擎的地理信息服务匹配与发现机制,提高服务发现效率;建立地理信息服务语义标注与服务匹配评价方法,采用基于空间关联规则的标注正确性评估策略,验证知识标注价值。     

论地理信息的空间粒度

粒度是刻画地理信息抽象程度的主要要素,在比例尺相同的情况下,描述地理信息细节层次可以不同,这受地理信息粒度的控制。地理信息粒度包括语义粒度、时间粒度、空间粒度,其中空间粒度起决定性的作用。该文论述了地理细节层次刻画与尺度的各要素间的关系,对描述地理细节层次的空间粒度进行了分类,把空间粒度分为空间大小粒度、空间特征粒度、空间拓扑关系粒度、空间距离关系粒度和空间方向关系粒度,并详细探讨了其内涵及其对地理信息抽象程度刻画的影响,同时阐述了空间粒度对于语义粒度的影响作用。     

体育与地理空间的国内研究进展

基于对国内文献的搜集和整理,从体育的内涵辨析和学科演进梳理着手,对体育人才、体育产业、体育活动以及体育场地与地理空间的关系4 个方面进行综述。研究发现：体育人才、体育产业、体育活动和体育场地均具有很强的地理特征和空间指向性,体育人才与地域文化和历史关系密切,体育产业受基本经济地理格局深刻影响,体育活动具有明显空间差异特征;体育场地是城市空间的重要组成部分;体育学科内涵在持续拓展,与地理学的交叉将是一个重要机遇;人文地理学在学科综合、关注视角、研究方法和技术手段等方面具有较好的学科优势,能够很好地参与体育研究,推动体育现象的全景揭示和深度解析。     

地理空间数据的尺度问题及其研究进展

介绍尺度的概念、尺度的表达方式和尺度效应,重点介绍信息领域中尺度问题的最新研究成果,包括地理空间数据处理的尺度理论和多尺度空间数据挖掘理论与方法。     

地理空间的尺度-结构分析模式探讨

本文以地理学、景观生态学有关尺度的研究为基础,应用层次理论,在大、中、基本三种尺度上,就有关地理空间研究的一个重要方面-地理空间的尺度-结构分析模式进行了探讨.初步建立了一种有关地理空间结构与功能表达的空间等级序列,该等级序列能够反映地球表层在不同尺度上的空间结构组成以及它们之间的相互转换关系,以其为基础开展地理空间研究有利于发现不同地理现象的内在成因及其发生机理(在基本尺度上),有利于发现区域不同地理现象的表现形式及其变化过程的动力学机制(在中尺度上).与传统地理学对于地理空间研究的宏观有余而微观不足的特点相比,该等级序列能够实现地理学的"宏观机制"研究与"微观机理"研究的结合,是现代地理科学有关"定性与定量综合集成"研究的基础.     

地理空间中不同分层抽样方式的分层效率 与优化策略

地理空间对象中分层抽样的效率受抽样总体的空间相关性特征限制,分层效率的提高源于两个方面,一是 抽样总体的空间相关性会使分散的样本布局精度得到提高,二是先验知识使层内方差变小,只有在空间相关性特 征较强时,追逐先验知识的分层方式才会比任意分层方式具有更好的分层效率,当空间相关性较弱时,知识分层并 不会比任意分层得到更高的抽样精度,地理空间相关性特征对分层抽样设计有重要影响,而这在实际应用中往往 被忽视。本文采用蒙特卡罗模拟抽样方法以山东省1985 年和1995 年细小非耕地地物面积比例的抽样调查为例分 析了空间相关性特征对不同分层方式抽样效率的影响,并提出了地理空间对象中分层方式的优化选择策略。     

Aggregation-based information retrieval system for geospatial data catalogs

Geospatial data catalogs enable users to discover and access geographical information. Prevailing solutions are document oriented and fragment the spatial continuum of the geospatial data into independent and disconnected resources described through metadata. Due to this, the complete answer for a query may be scattered across multiple resources, making its discovery and access more difficult. This paper proposes an improved information retrieval process for geospatial data catalogs that aggregates the search results by identifying the implicit spatial/thematic relations between the metadata records of the resources. These aggregations are constructed in such a way that they match better the user query than each resource individually.     

试论地理信息科学

通过阐述地理信息科学的定义,及其地理学传统和技术驱动机制,论证地理信息科学是地理学信息革命和范式演进的结果,是从信息机理的角度研究地球表层人地关系系统的地理学科,并提出其内容框架和学科体系。     

ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND ITS APPLICABILITY TO GEOGRAPHICAL PROBLEM SOLVING

Artificial Intelligence (AI) may be regarded as an attempt to understand the processes of perception and reasoning that underlie successful problem-solving and to incorporate the results of this research in effective computer programs. At present, AI is largely a collection of sophisticated programming techniques. Many of these techniques are based on the premise that the manner in which knowledge is acquired, organized, accessed and modified in both humans and machines provides the basis of “intelligent” decision-making. The techniques of AI are applicable to a wide variety of geographical problems, including the modeling of individual and aggregate decision-making, and the construction of expert systems and “intelligent” geographical information systems.     

物联网时代信息地理研究的思考

近年来物联网在全球掀起巨大热潮。作为新一代信息技术,物联网不仅将给生产运行、经济和社会管理乃至个人生活带来极大影响,同时将会给地理学带来深刻变化,成为信息地理研究的重要对象。深入分析物联网对于地理学核心概念以及信息地理研究方法带来的影响,构建物联网时代信息地理研究的理论框架,主要包括:物联网构造了新的地理空间--现实地理空间与虚拟空间的统一体,推动人地关系的改善;物联网时代的信息实时收集与处理特征,使得空间结构、产品空间、行为空间发生重要变化,信息作为区位的影响因素将得到增强,城市交通、居住、工作和休憩功能空间受到影响,物联网从规范产业链和改变消费行为两个方面影响商业模式,人的环境感应能力增强,影响人们的空间感知和空间行为;基于物理世界的海量实时数据,信息地理研究方法发生变化,实证、时间维度、微观尺度等方面的研究将会增强。进而,系统性提出物联网时代信息地理的主要研究内容。     

资本积累驱动下不同尺度地理空间的不平衡发展——史密斯马克思主义空间理论探讨

尼尔·史密斯是世界知名的人文地理学者和马克思主义地理学家。他在不平衡发展理论的基础上,整合马克思主义和地理学的资本周期运动、空间一体化与尺度推移等范畴,提出了实现平衡发展的途径,极大地丰富和发展了马克思主义地理学,为研究当代社会空间问题提供了更为具体的分析框架和新的理论解释。其理论的核心是把地理空间视为生产资料、社会产物以及空间关系的总和,认为地理空间生产是特定时期资本增殖的重要方式。目前中国学者虽引进其部分理论,但整体了解还比较欠缺。本文将其理论概括和梳理为空间生产、地理尺度、美式帝国主义、绅士化4个方面,分析资本积累驱动下地理空间的不平衡发展过程,深度解析社会、空间与地理的尺度交错与互动关系,阐明资本周期运动、美式帝国扩张和绅士化的逻辑关联,最后以租隙理论为主剖析了城市尺度的资本周期运动。本文旨在为国内学者研究史密斯的马克思主义空间理论以及马克思主义地理学提供纲要和逻辑线索,并为中国城市化转型和经济增长方式转变提供理论参考和方法启示。     

论地理信息科学的发展

该文阐述 1995年以来 ,中国地理学界关于 3S(RemoteSensing ,GlobalPositioningSystemandGeographicalIn formationSystem)的研究与应用 ;1998年以来 ,对数字地球有所介绍与了解 ;2 0 0 0年以来 ,对对地观测系统给予充分的关注。国外有“地理信息科学”的杂志 ,国外也有将 3S称为空间信息技术 (SpatialInformationTechnique )的。该文作者长期以来研究并讲授地理信息科学、地理信息系统、地理信息系统工程、全球定位系统等课程 ,提出航天信息与地理信息一体化网络系统 ,是一个开放的、复杂的信息巨系统 ,进而提出了新一代的地理信息系统 ;以天地信息一体化网络系统为基础 ,提出了天地人机关系 ,发展了地理学中的人地关系 ;并且论述了地理信息科学是可持续发展信息社会的重要支柱 ;指出地理信息科学研究的方向与前景。