全球及中国周边地区资源环境科学数据库构建

 全球及中国周边地区资源环境科学数据是支撑包括全球变化在内的资源环境前沿科学研究,以及我国宏观决策制定重要的基础性支撑数据,对于保障国家安全具有重要意义。针对现阶段尚无一套完整的、标准化的全球及中国周边地区资源环境科学数据库的现状,结合中国科学院 "资源环境科学数据库建设与决策支持研究"实践工作,本文构建了包括3大体系在内的全球及中国周边地区资源环境科学数据库的基本框架,即资源环境科学数据库标准规范体系结构、全球资源环境科学数据库系统、中国周边资源环境科学数据库系统。其中,资源环境科学数据库标准规范体系结构,包括3个大类共计22类标准规范;全球资源环境科学数据库系统包括2大类、13亚类、35个小类的数据库;中国周边地区资源环境科学数据库由东北亚、东南亚、南亚和中亚4个区域共计23小类数据库构成,以期为后续相关大尺度资源环境科学数据库的构建提供探索性的借鉴。今后将进一步完善全球及中国周边地区资源环境科学数据库构建工作的深化与拓展研究。     

基于对象流的地缘环境时空分析模型

地缘环境时空分析是对地缘体、地缘关系及地缘结构进行的解析、评价和预测,是把握地缘环境空间特征、关联关系演化规律的重要途径。本文采用文献研究、类比归纳、建模研究等方法,提出地缘环境对象是地理信息世界中对现实地缘环境实体抽象后的数字化表达,地缘环境对象流是对象间物质、信息和能量数据交互过程的总称,与地缘关系间存在映射关系,对地缘环境态势和演化过程具有关键作用。在对地缘环境对象流相关概念和内涵解析的基础上,探讨了地缘环境对象流的数据表达与组织方法,构建了地缘环境分析模型,模型从地缘环境系统构成出发,将地缘环境对象流的分析逻辑和数据模型结合,分别建立地缘环境对象流分析原理的逻辑表达及地缘环境对象化数据组织体系,在数据支持下利用数据分析算法来确定地缘环境对象与地缘关系间的映射函数,实现面向应用场景和具体问题的地缘环境分析。本文对地缘环境分析模型进行了验证,以“印太地区”地缘经济环境分析为例,基于2009—2018年该区域经济水平排位前10的国家经济数据,进行了地缘经济实体特征的抽象、贸易对象流的数据表达与组织、数据分析及地缘关系测度,分析了贸易流的时空变化过程、地缘影响力以及地缘关系群组等,验证了模型在面向具体场景的地缘环境分析中的有效性。     

异构数据共享与网格计算

科技创新是推动人类社会进步的不竭动力。科学数据则是科技创新的基石,是人类科技活动智慧的结晶,更是科学研究的宝贵财富。我国各研究单位、科技工作者在长期的科研活动中积累了丰富的数据资源。为了更好地对科学数据进行管理,早在 1983年,中国科学院就提出了“科学数据库及其信息系统”项目,开始了多学科、多领域的科学数据库建设。科学数据库经过二十多年的发展,已经形成了一个大规模、多学科、综合性的科学数据库群,在国家宏观决策、经济建设、科学研究、生产应用、国际合作等方面发挥着重要的数据支撑作用。当前,科学研究趋向于跨学科…     

土地类型多级地理格网分类体系框架的建设构想

土地类型研究在综合自然地理学中具有重要的地位和意义。该研究虽在国内外已取得很多成果以及制图实践,但仍然有3个问题有待解决：（1）如何对土地类型进行系统分级、分几级;（2）如何选择土地类型各级指标要素;（3）如何利用多源数据进行计算机自动跨尺度土地类型制图。针对上述问题,本文基于国家标准地理格网提出一种土地类型指标数据库建设方案,即构建4级标准地理格网模型,以各级格网单元作为指标表达载体,选择土地类型研究普遍采用的地带、地貌、土壤和植被4要素,进行多级标准地理格网指标库建设框架设计。通过设计与分析,指出多级地理格网分类体系有其物质基础,即地球科学各学科都具有多尺度研究特征,各学科所具有的分类体系层次性可用多级格网来表达,尤其是影响土地类型分类分级系统的地貌、土壤、植被3个要素间存在相互作用,决定了三者分类体系分级数目和各级格网单元尺度应一致或相近。因此,本文基于标准格网体系,给出了一个土地类型指标数据库建设框架,以期用于土地类型研究与制图格网数据库平台的构建,为进一步开展土地类型制图实践研究提供新思路。     

利津县努力争当服务经济建设排头兵

Oracle数据库管理系统已成为我国国家级和省级国土资源基础数据库建设的主流技术平台。该文就国家级和省级数据库的建设,提出了在Oracle数据库技术环境下,如何在物理上合理组织和布局各种类型的数据,如何设置和管理各衍生数据,如何实施数据完整性要求,其目的是实现国土资源基础数据的高效管理和可持续更新支持,更好地满足国土资源基础数据库之上各业务应用系统运转的要求。     

基于融合技术的结构性栅格时空数据平台的构建

时空数据融合是当前研究地理现象空间格局的数据存储、处理方法与有效途径。在构建国家资源环境时空数据平台过程中 ,我们设计了基于 1 km栅格单元的土地利用现状与变化数据库。这种时空数据表达方式的优点 :(1 )在保持面积信息不损失情况下明显减少了数据存储量 ,并且满足区域分析的空间尺度要求 ;(2 )便于多时间序列的数据存储与变化分析 ,以及变化专题信息提取与结果显示 ;(3)有利于区域土地利用变化环境背景与驱动力分析 ,可以实现与其他多源数据的有效融合 ;(4 )从小尺度到大尺度的空间尺度转换非常便利 ,在空间聚合的基础上能够快速实现从区域分析扩大至国家尺度、全球尺度的分析。     

地理实体模型构建与表达研究

在加快新型基础测绘体系建设、推进基础地理信息数据库向无尺度基础地理实体数据库转变的过程中,地理实体数据建设成了一个需要深入研究的问题。其中,地理实体模型构建及存储管理是一个重点内容。为了实现这一目标,立足省级新型基础测绘建设,通过试点探索,提出基于图元的地理实体数据模型,依托模型建立研究区地理实体数据,并利用关系图谱实现地理实体数据的表达与可视化。研究成果已在江苏省新型基础测绘体系数据库建设中得到应用。     

基于Web的资源环境模型元数据管理

模型元数据是资源环境模型共享的重要信息,它有利于促进模型的高效利用。在面向对象的资源环境模型库管理系统中,模型的属性、方法、数据接口和元数据被封装为模型对象,模型元数据用于资源环境模型的辅助管理。通过建立资源环境模型元数据库,开发基于Web的资源环境模型元数据管理系统,使Internet上的一般用户也可以查询到已建立模型的信息,避免了模型的重复构建,促进了资源环境模型信息的共享。目前,模型元数据研究还需要解决以下两个主要问题:①制定资源环境模型元数据的国家标准;②建立面向对象资源环境模型表达的行业规范。     

“海上丝绸之路空间数据分析”专辑导言

正"21世纪海上丝绸之路"倡议旨在增进沿线国家和地区的交往,发展面向南海、太平洋和印度洋的战略合作经济带,促进亚欧非经济贸易一体化。"21世纪海上丝绸之路"建设与决策过程亟需地理空间数据获取与分析方法的支撑。如何从地理信息角度评估"21世纪海上丝绸之路"所涉及国家与区域地缘关系、把握     

中小尺度下植被冠层对屋顶表面温度的调控效应分析

随着城市化进程的加快,城市热岛问题日益严重,对人类健康和城市可持续发展产生了巨大威胁。植被可有效遮蔽阳光直射,并通过蒸腾作用降低气温,是改善局部热环境的重要途径之一。开展植被对建筑物温度的调控效应的研究,对于理解城市热岛成因、缓解城市热环境恶化等方面都有重要意义。然而,当前研究往往是在遥感影像的基础上进行的,缺乏植被结构信息,同时,受制于有限的空间分辨率,研究大多在城市尺度下开展。在中小尺度上定量地研究植被冠层密度对建筑物温度的影响仍然具有一定挑战性。鉴于此,本文使用激光雷达（Light Detection and Ranging, LiDAR）获取的高分辨率冠层密度数据,在楼间尺度和街区尺度下开展圣罗莎市三维植被结构与单体建筑物表面温度之间定量关系的研究,分析不同尺度下植被冠层的降温特征及其在局部环境中的降温贡献。结果表明：植被对建筑物的降温作用与其周围的冠层密度有密切关系：冠层密度需达到17%才能起到有效的降温作用,其中在中小尺度上冠层密度分别高于30%和40%时,能最大限度发挥植被的温度调控功能;当冠层密度相同时,2个尺度下的温度变化显著不同：随着冠层密度的增加,街区尺度下的屋顶温度比楼间尺度下的屋顶温度平均下降了0.89 ℃;中小尺度下的屋顶温度变化不仅受到其周围植被结构的影响,还与整体热环境状况有关。本文的研究思路与结果有助于在有限的城区土地资源上合理规划绿地建设,构建可持续的人类宜居环境。     

“海上丝绸之路”超大城市环境变化遥感分析

随着城市化进程的加快,如何及时、精确地对城市环境的变化做出评价,进而制定出合理的发展方案,对城市可持续发展至关重要。本文综合利用卫星遥感获取的PM_2.5浓度数据、地表温度数据（Land Surface Temperature,LST）、植被指数数据（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）及城市用地辅助信息数据,基于综合评价指标,分析海上丝绸之路沿线12个超大城市地区2000-2013年环境质量的动态变化。研究结果表明,2000-2013年,海上丝绸之路沿线约75%的超大城市呈现出不同程度的环境恶化现象。12个超大城市用地环境恶化及逐步恶化面积占研究区域总面积的31.33%（4732.39 km²）。2000-2013年,城市扩张用地恶化和逐步恶化面积约占总扩张用地的29.48%（3765.83 km²）。平均地表温度的上升、植被覆盖度的急剧下降及PM_2.5浓度的增加均对海上丝绸之路沿线超大城市环境质量变化产生影响。其中,空气中PM_2.5浓度的大幅度增加是2000-2013年海上丝绸之路沿线超大城市扩张用地环境退化的主要原因。     

“一带一路”经济走廊资源环境信息开发利用研究进展与展望

六大经济走廊是“一带一路”倡议的战略支柱,该区域横跨亚、欧、非大陆,涉及国家众多,地理条件千差万别,资源环境本底复杂。通过对沿线区域资源环境信息进行系统性、全面性的揭示,能够为科学推进“一带一路”倡议实施提供至关重要的决策支持作用。本文提出了面向协同创新的“一带一路”空间信息服务系统框架,综述了“一带一路”经济走廊地区在资源环境信息开发利用进展,具体包括资源环境格局与时空演变、联合国可持续发展目标监测与评价、防灾减灾知识服务关键技术应用、资源环境信息集成与共享、新冠疫情对经济社会发展影响,进而展望了其发展趋势和潜在的研究方向,为“一带一路”经济走廊的可持续发展提供决策支持。     

GIS支持下的全球武装冲突数据体系建设评介

地缘环境安全是国家安全的重要组成部分。准确、精细、及时更新的各类地缘冲突信息是全球地缘风险评估和预警的基础。本文全面回顾了以武装冲突为核心的全球地缘冲突数据体系建设的发展历程,剖析了地理时空定位、大数据挖掘等技术的应用进展。在地理信息系统（GIS）技术支持下,对武装冲突内涵和武装冲突事件数据体系总体框架的理解不断深入,生产出一大批高质量的数据集合或数据产品;地缘冲突在主题上逐渐细化,冲突事件记载的空间定位精度从国家发展到更小尺度的地理位置（经纬度）;在网络信息搜索与大数据挖掘技术支持下,武装冲突信息的更新频率从年度更新提高到每小时更新,全球武装冲突数据体系建设初见成效。地缘环境系统科学与地理科学的深度融合、地理大数据与人工智能技术的广泛应用将是推动本学科领域发展的重要动力。     

基于自发地理信息的“一带一路”区域陆路交通状况分析

路网密度的研究是实施“一带一路”愿景之互联互通倡议的基础工作。“一带一路”顺应了世界经济全球化、一体化、多极化、信息化的趋势,牵连着蓬勃发展的亚太和发达的欧洲经济圈,带动中间国家的经济发展。在新形势下,如何通过交通基础设施建设推进丝绸之路经济带沿线区域间的互联互通、促进区域合作和经济发展,具有重要的现实意义。本文利用自发地理信息数据——OpenStreetMap（OSM）道路网数据,运用地理信息系统（GIS）空间分析技术,探究了“一带一路”陆路经济带辐射区域亚欧大陆的路网络密度和通行能力的空间分布格局,并分析了六大经济走廊节点城市的公路可达性空间格局。结果表明：“一带一路”陆路经济带的交通基础设施的发展存在着不平衡现象;路网密度和通行能力均呈现沿海高内陆低的空间格局;中亚、西亚地区和中南半岛地区成为道路水平落后带,限制了丝绸之路经济带资源整合与贸易畅通,建议在建设新跨国公路铁路同时,对原有老旧道路进行加宽加固等升级改造;全区域道路等级级配不合理;节点城市可达性具有明显的分异状况,六大经济走廊中83%的区域可达性在10 h以内。研究产出亚欧大陆1 km分辨率路网密度和通行能力数据集,发现了“一带一路”陆路经济带道路水平的薄弱区域,为“一带一路”陆路经济带的交通基础设施建设以及进一步的道路网研究提供了基础数据。     

Risk Assessment of Marine Environments Along the South China Sea and North Indian Ocean on the Basis of a Weighted Bayesian Network

Marine environments have a considerable influence on the construction of the Chinese 21 st Century Maritime Silk Road. Thus, an objective and quantitative risk assessment of marine environments has become a key problem that must be solved urgently. To deal with the uncertainty in marine environmental risks caused by complex factors and fuzzy mechanisms, a new assessment technique based on a weighted Bayesian network(BN) is proposed. Through risk factor analysis, node selection, structure construction, and parameter learning, we apply the proposed weighted BN-based assessment model for the risk assessment and zonation of marine environments along the Maritime Silk Road. Results show that the model effectively fuses multisource and uncertain environmental information and provides reasonable risk assessment results, thereby offering technical support for risk prevention and disaster mitigation along the Maritime Silk Road.     

格网化资源环境综合科学调查的若干问题思考

资源环境综合科学调查,是获取反映区域自然基础和社会发展情况的科学数据和资料的重要手段。中国幅员辽阔、地理国情复杂且数据资料积累薄弱,因此,我国重视并长期发展资源环境综合科学调查。然而,由于不同时期、不同区域开展的综合科学调查,在时空尺度、调查内容、技术规范等方面存在很大差异,尽管资料获取越来越多,但仍难以集成利用,缺少对我国总体资源环境的认识。能否以格网化的思路来获取和管理考察资料,能否有适宜于资源环境调查的标准规范,来集成历史资料并指导未来的动态监测,能否建成一个中观尺度的长期资源环境调查系统?针对这些问题,结合当前正在实施的格网化资源环境综合科学调查规范项目的实践,提出以下一些思考,包括：资源环境调查格网体系、格网的剖分与编码、资源环境调查标准规范、资源环境调查适宜尺度、属性数据格网化、格网化数据获取与管理、资源环境数据共享与应用。     

“海上丝绸之路”沿线重要港口竞争力评价

“海上丝绸之路”是促进亚欧和亚非互联互通的重要通道,对其沿线重要港口的竞争力研究,可以为海上丝绸之路的建设提供参考。本文综合考虑港口的自然条件、腹地环境、基础设施、服务水平、政府廉洁度,及其在航运网络中的地位差别等因素,运用熵权-层次分析法对沿线51个国家的99个重要港口的竞争力进行评价。结果表明,① 港口综合竞争力空间分布呈明显的区域化特征,且与国家经济发展水平显著相关,地中海地区港口竞争力普遍较强,亚洲次之,非洲最弱。② 港口的网络地位对竞争力的影响最大,竞争力强的港口多位于重要水域的战略通道,网络地位高,辐射范围广。③ 我国投资的部分沿线港口综合竞争力与成熟港口之间还存在一定差距,但是具备较大的竞争力提升空间。     

An international program on Silk Road Disaster Risk Reduction——a Belt and Road initiative (2016-2020)

Belt and Road Initiative (BRI) is a Chinese national strategy which calls for cooperative economic, political and cultural exchange at the global level along the ancient Silk Road. The overwhelming natural hazards located along the belt and road bring great challenges to the success of BRI. In this framework, a 5-year international program was launched to address issues related to hazards assessment and disaster risk reduction (DRR). The first workshop of this program was held in Beijing with international experts from over 15 countries. Risk conditions on Belt and Road Countries (BRCs) have been shared and science and technology advancements on DRR have been disseminated during the workshop. Under this program, six task forces have been setup to carry out collaborative research works and three prioritized study areas have been established. This workshop announced the launching of this program which involved partners from different countries including Pakistan, Nepal, Russia, Italy, United Kingdom, Sri Lanka and Tajikistan. The program adopted the objectives of Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015–2030 and United Nation Sustainable Development Goals 2030 and was implemented to assess disaster risk in BRCs and to propose suitable measures for disaster control which can be appropriate both for an individual country and for specific sites. This paper deals with the outcomes of the workshop and points out opportunities for the near future international cooperation on this matter.     

中国道路网引起的景观破碎格局及其对保护区的影响

道路的修建往往带来景观破碎、生态系统功能受损等后果。有关道路网络的生态影响格局及其影响因素,是当前道路生态学、地理空间分析等领域共同关注的问题。本文利用2015年全国道路网络数据,采用定量空间分析方法,刻画了当前中国铺装道路所引起的陆表景观破碎的格局特征,并分析了道路网络对自然保护区的干扰及与多变量的影响关系。结果表明：① 全国铺装道路的生态影响面积占陆地面积的10%,将陆表切割成3万多个斑块,并呈现小斑块数目众多,大斑块数目较少的分布特点;同时,陆表破碎化程度呈现明显的东西分异规律,空间格局与人口分布、经济发展水平等影响因素的地理分布规律趋同;② 全国约58%的自然保护区受到道路干扰,保护区的受干扰情况存在高等级保护区受干扰弱、低等级保护区次之、国家公园受干扰程度最强等差异特征,且国家公园处于受干扰高于未设保护区域的状态;③ 主要人类活动因素与保护区受干扰程度呈正相关,保护区面积、地形因素与受干扰程度呈负相关,具有面积小、受保护等级低、位于平原地区、气候适宜等特征的保护区更易受到道路干扰,处于已经受到人类活动破坏,生态脆弱的状态。因此,中国道路建设应追求社会发展与生态保护双平衡,同时道路干扰受到自然以及人文要素的共同作用,在相关影响机制研究和生态保护政策制定中应进行综合考虑。