地学信息图谱的探讨与展望

“图”是指空间信息图形表现形式的地图 ,也包括图像、图解等其他图形表现形式 ;“谱”是按事物特性所建立的系统 ,或按时间序列所建立的体系。地学信息图谱具有图形与谱系的双重特性 ,是由大量地学数字信息经过图形思维与抽象概括 ,并以计算机多维与动态可视化技术 ,显示和揭示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。本文分别论述了 :1.图谱的基本概念 ;2 .地学信息图谱的探讨 ;3.地学信息图谱建立的基本过程与步骤 ;4.地学信息图谱实例--中国自然景观综合信息图谱 ;5 .地学信息图谱的意义与展望。     

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。     

地学信息图谱思想与实践探索

本文回顾和综述了陈述彭院士关于地学信息图谱的学术思想,该学术思想来源于陈先生的科学实践。他提出了地学信息图谱的相关概念及其类型体系,地学信息图谱是地学图谱与现代信息技术结合的产物。地学信息图谱的核心在于发现地学时空知识和规律,并能为社会经济建设提供应用服务。按研究对象划分为地学各分支学科的信息图谱和各行业的信息图谱,按功能划分为：征兆图谱、诊断图谱和实现图谱。陈先生发展了地学信息图谱生成的技术方法,提出了地学信息图谱的工作流程,促进了地学信息图谱在经济社会发展中的应用。陈先生指出了发展地学信息图谱的创新方向：创新地学大数据获取技术方法,提升地学信息图谱生成智能化与自动化水平,促进地学信息图谱应用的深度和广度。陈先生指出网格地图是地学信息图谱的重要基础。该思想至今对推动地球信息科学的发展及其在解决国家重大战略需求方面,仍然具有重要的指导意义。总结了在陈先生地学信息图谱思想的指导下,在地学信息图谱方面的一些实践探索和结果,包括：发展了基于知识发现的专题信息提取和多数据多知识协同的精细地表要素获取的技术方法,提高了水体、绿被、积雪和城乡聚落提取以及精细土地利用和精细植被类型信息获取的自动化水平和效率;拓展了时空变化图谱的研究和应用,提升了时空变化图谱生成的智能化水平和效率;地学信息图谱在社会经济发展、生态建设、环境保护和灾害风险防控等方面的应用实践已展示出了巨大前景。最后,结合新时代共建全球人类命运共同体和地球科学国际化的重大战略需求,提出了开展全球地学信息图谱关键技术与应用研究,以期实现地表大观测到大数据,再到大知识大应用的提升转化,支撑地表治理体系和治理能力的现代化,提升地学服务经济社会发展的水平和能力,彰显学科特色与优势。     

中国自然景观综合信息图谱研究

地学图谱是用可视化形式 ,有规律的图形来表现空间信息 ,地学信息图谱是计算机化的地学图谱 ,是地图可视化的一种新形式。中国自然景观综合信息图谱是地学信息图谱研究的一个重要内容。本文首先介绍了自然景观信息图谱的基本概念 ;然后探讨中国自然景观综合信息图谱设计与提炼的技术路线 ,以及中国自然景观综合信息图谱与自然景观单要素信息图谱的提炼方法 ,并给出具体实例 ;最后简要介绍了中国自然景观综合信息图谱信息系统的研制。通过对中国自然景观综合信息图谱的设计与提炼 ,探讨了地学信息图谱的研究思路和技术路线 ,为地学信息图谱的进一步研究 ,提供了可借鉴的方法。     

地学信息图谱方法研究的框架

本文对地学信息图谱方法从地理学的角度提出了概念性的框架 ,认为图谱研究不仅仅局限于表现 ,而且更重要的是一种分析方法。地学信息图谱是图形、方法和认知三者的综合与统一。讨论了对地学信息图谱概念的认识。然后从中国古代的风水理论和地图学 ,以及物理学和生物学方面分析了人类在使用图谱方法上的借鉴意义 ,最后从哲学、理论和技术的层面上分析和论述了地理学存在的问题 ,指出将分析与综合紧密结合在一起的整体综合思想 ,是地学信息图谱方法的哲学基础。地学信息图谱的内容将是联结地理学传统理论和地理信息系统之间的“纽带”。作为地学信息图谱研究的起步工作 ,地理学在区域地理单元及其等级体系 ;主要地理要素的遥感影像特征分析 ;地学信息图谱的表达方法三方面的进展将会使地学信息图谱的研究获得更清晰的思路。     

地学信息图谱的基础平台设计与开发

主要介绍地学信息图谱基础平台的设计思想和相关的技术。地学信息图谱基础平台是在对地学信息图谱的理论深入研究和探讨后,根据制作地学信息图谱样例的需求,利用系统设计理论和计算机软件工程技术,对基础平台的系统功能进行了设计,并采用先进的软件编程技术和思想而完成的。另对图谱表格中嵌入OLE对象、图谱表格的编辑以及图谱表格与GIS数据的连接等关键技术作了讨论。     

地面滑坡信息图谱的浅析

地学信息图谱作为地学问题的一种研究思路和方法论 ,有助于深化地学现象和过程滑坡研究。从地球信息科学和滑坡学理解的滑坡信息图谱形式上有一定的差别 ,其研究内容也有一些异同。本文从地球信息科学的角度详细阐述了滑坡信息图谱方法的内容及具体应用 ,文中将滑坡信息图谱分解为滑坡征兆、诊断与实施图谱 ,用于辅助解决滑坡研究不同阶段和层次的方法论问题 ,其主要目的是提出并寻找 GIS对滑坡研究应用的途径和方法体系。     

地学信息图谱的研究及其模型应用探讨

地学信息图谱系以遥感与地理信息系统等新技术 ,充分发挥人脑的形象思维能力来解决资源环境问题。它是地学思维在新时代下的新发展 ,在地学研究中有重要的理论和实践意义。文章着重分析了地学信息图谱研究近况 ,并结合生态系统综合评估 ,论述了地学信息图谱在该领域的应用。     

地面滑坡信息图谱的浅析

地学信息图谱作为地学问题的一种研究思路和方法论,有助于深化地学现象和过程滑坡研究。从地球信息科学和滑坡学理解的滑坡信息图谱形式上有一定的差别,其研究内容也有一些异同。本文从地球信息科学的角度详细阐述了滑坡信息图谱方法的内容及具体应用,文中将滑坡信息图谱分解为滑坡征兆、诊断与实施图谱,用于辅助解决滑坡研究不同阶段和层次的方法论问题,其主要目的是提出并寻找GIS对滑坡研究应用的途径和方法体系。     

土地利用演化信息图谱的研究——以北京市顺义县为例

自 1998年陈述彭先生提出地学信息图谱这一新概念来 ,国内已有许多学者做了不少地学信息图谱的研究工作 ,但对“地学信息图谱”的研究 ,利用遥感图像开展地区时间系列的发展研究还是新的探讨。     

复合生态系统信息图谱的研制

复合生态系统信息图谱是基于地理信息系统开发应用的成果,其具有较强的实用价值和广阔的应用前景。因为,它可有效地反映复合生态系统的时空演变规律,以辅助决策应用。本文提出了构建复合生态系统信息图谱的基本框架与设计思路,以及开发应用中应注意的几个问题。同时以福建省为例,从反映现状、揭示规律、虚拟未来3个方面进行了复合生态系统信息图谱的具体应用。     

区域生态环境综合信息图谱的分类与案例分析——以福建省为例

生态环境图谱类型的划分是自然资源合理开发利用和治理及地学信息图谱研究的基础。该文采用系统分析的思路,在总结对比分析前人对土地利用/土地覆被、植被、地貌、景观以及生态环境等的分类研究的基础上,依据地学信息图谱的方法论,借助遥感和地理信息系统等技术,构建生态环境综合信息图谱分类的系统,并以福建省为例,提出福建省生态环境图谱的分类系统。     

地球信息科学技术在国土空间规划中的应用研究进展

国土空间规划是高质量发展的空间蓝图,地球信息科学技术改变了国土空间规划的方式,其强大的数据获取、分析、预测和管理能力为国土空间规划提供了数据、方法和平台支撑,提高了国土空间规划的科学性和可操作性。本文综合运用文献调研、归纳和对比分析等方法,试图在分析国土空间规划编制、实施和监管的全流程以及国土空间规划公众参与和智慧化转型需求的基础上,系统阐述地球信息科学技术在国土空间规划中的应用研究进展,主要集中在3个方面：① 地理空间数据、遥感数据和社会经济大数据为国土空间规划提供了数据基础;② GIS分析方法、地理模拟方法和人工智能方法为国土空间规划提供技术支撑;③ GIS平台、云计算和城市智能平台等技术方法推动了国土空间规划的智慧化转型。随着2021年我国国土空间规划体系的基本建立,未来应关注智慧化规划技术和方法在农业空间和生态空间的应用、构建智慧国土空间规划的技术体系,并进一步提升国土空间规划的智慧化水平。     

广佛都市区道路网络与城镇建设用地间的影响分析

采用1957与1982年的地形图和1995与2008年两时相的卫星影像提取城镇建设用地信息,运用ArcGIS建立广佛都市区路网与建设用地数据库.采用相关性分析方法,定量地分析广佛都市区道路密度与建设用地之间的影响.结果表明,道路密度和城镇建设用地比重两个变量系数之间呈高度的线性正相关关系,不同年份区镇的道路密度与城镇建...     

2000年以来山东省地级以上城市空间格局监测分析研究

城市空间格局变化监测能够反映城市建设空间的发展规律和特点，为城镇体系发展规划、优化以及城市空间开发集约利用等提供重要基础。该文选取山东省作为研究区域，以全省17个地级以上城市城区为研究对象和统计分析单元，以2000—2017年7个时期高分辨率正射影像提取其城区边界和部分时期内部结构数据，采用城市扩展面积、城市扩展速度、城市扩展强度及紧凑度等指标，对山东省17个地级市城市空间格局发展变化进行综合分析，对城市扩展、城市用地等进行评价。研究结果表明：山东省地级以上城市空间格局演变整体呈现出以济南青岛为中心的东西两极发展格局，整体发展较为均衡，但东西部差距依然较大。城市紧凑度较低，以粗放型土地增长模式扩展，面积扩张过快，占用耕地比例较高，土地集约利用程度不够。研究成果可为优化城市空间结构，促进城镇高效、集约、节约、绿色发展等提供了合理的建议以及技术支撑。     

时空大数据在城市群建设与管理中的应用研究进展

伴随新型城镇化进程的不断推进,城市群已经成为地区社会经济发展的重要核心。大数据时代的到来促使新兴时空大数据在城市/城市群建设与管理中发挥着重要作用,并成为当前学术界的研究热点。大数据挖掘技术与融合分析技术将成为未来研究城市群的重要方法。本研究总结归纳了时空大数据在城市群建设与管理中的应用研究进展,对常见城市群时空大数据类型、获取方法和分析技术进行分类整理,并对基于资源调查和多源时空数据分析的城市/城市群研究进展进行分析,特别是对时空大数据及其技术在城市群建设与管理中的主要研究展开归类分析,认为目前时空大数据在城市群建设与管理应用领域主要涉及5大方向：城市群空间界定与发展监测、交通网络监测、关联性分析与功能布局评价、产业协同分析和环境监测与评估。最后,本文分析了现阶段时空大数据在城市群建设与管理应用中的发展瓶颈,提出了相关对策建议,并对未来研究发展趋势提出了展望。     

基于百度迁徙数据的中国城市网络结构特征研究

迁徙流作为互联网时代的新产物,信息流、资本流、交通流等流空间的基本载体,能客观地反映城市间地理行为关系,对于刻画城市网络结构具有重要意义。基于地级以上城市的百度迁徙大数据,本文尝试从全域和净迁徙的视角探索研究中国城市网络结构特征,对其网络的层级、关联关系和影响因素等进行挖掘提取。研究发现：① 全国城市网络呈现出稳定的、层级明确的三棱锥四顶点“钻石型”结构,与主要城市群的经济规模空间分布相吻合;② 区域网络表现出向高级别行政中心集聚的“核心—外围”放射状结构;③ 以省会城市为核心的典型小世界特征比较凸出,小世界网络的可达性和连通性较高;周口、阜阳、赣州、上饶、重庆等作为主要劳动力输出型城市,深圳、东莞、广州、北京、上海等城市成为了主要的外来人口聚集地,并形成了对应的人口就近输送网络关系;④ 城市的行政地位、经济规模、交通枢纽建设、劳动力资源等因素都对其网络控制力和影响力起到了决定性作用。最后,研究结合中国城市网络结构特征及其主要影响因素,提出相关政策建议,以期为中国城市网络结构均衡发展与建设提供借鉴依据。     

大数据城市通勤交通模型的构建与模拟应用

近年来大数据在交通分析中被广泛关注,但目前多以可视化展示和现象空间分析描述为主,缺乏基于大数据的交通数量模型和模拟预测研究,成为大数据技术在交通规划中应用的主要技术障碍。本文基于交通与土地利用之间的交互作用关系,构建区位空间依赖因子（(Location-space Dependence Indicator, LSDI）,对传统重力模型进行改进,提出大数据城市通勤分布模型。以北京市为例,采用某运营商2017年9月的手机信令大数据,进行模型的应用和校验。模拟结果显示,在出行产生预测中,通勤人口与常住人口表现出良好的线性关系;在出行分布预测中,基于区位空间依赖因子的修正重力模型综合表现最优,在通勤OD分布中实现了低估现象的优化,在OD数量发生率中拟合优度达到0.85。本研究为大数据城市交通预测模型研发提供了新的技术方法,对于推动大数据在交通规划中的应用具有一定价值。