从地理信息服务到地理知识服务:基本问题与发展路径

从地理信息服务升级到地理知识服务,既是一种必然的发展趋势,也是信息爆炸困境下的迫切现实需求.本文辨析了地理知识服务的内涵、与地理信息服务的联系及区别,以及其对形式化知识表示与智能化知识处理的要求.在分析传统人工智能技术的局限性和人工智能技术新近突破性进展的基础上,指出最新发展水平的人工智能技术为发展地理知识服务提供了令人乐观的认知智能基础.从地理知识服务的时空本质特性的角度,指出了发展地理知识服务面临的空间表示知识化、空间分析认知化、知识服务情境化3方面的主要问题,进而提出了地理知识服务的分级发展策略和推进路径.     

多源异构数据的大规模地理知识图谱构建

虚拟地理环境作为新一代的地理语言,需要通过对多源异构时空数据的分析与挖掘,构建虚拟地理环境知识工程,实现“数据—信息—知识—智慧”的转化,促进智能虚拟地理环境系统中地理知识的快速转换和融合,从而为虚拟地理环境中地理信息的智能化处理、地理知识的智慧化服务提供支撑。知识图谱是人工智能与虚拟地理环境知识工程相结合的桥梁。本文系统评述了知识图谱、地理知识图谱的研究现状,提出了地理知识图谱的构建流程,重点研究了地理知识图谱构建的关键技术,讨论和阐述了地理知识图谱的应用方向。本文的研究将有助于实现地理信息的知识化,提高虚拟地理环境系统的智能化服务水平。     

一种面向地图认知的城市道路知识图谱构建方法

城市道路网是由城市内各种道路组成的相互联络、交织成网状,且为城市提供空间通道的道路系统。随着我国经济及3S技术的发展,城市道路里程呈几何式增长,“数据爆炸,知识匮乏”的情况愈加突出。知识图谱作为一种使用语义网将概念、实体及两者进行形式化表达的一种知识系统,可实现“数据-知识”的转化。但目前地理领域内的知识图谱普遍存在缺失空间关系描述的问题,因此将知识图谱和地理数据的空间特征相结合,构建成基于城市道路数据的知识图谱。文中介绍地理知识图谱的概念、内涵及现状,分析城市道路知识图谱中空间关系的重要性,讨论构建道路知识图谱的关键技术,最后阐述该知识图谱的应用方向。本研究在地理信息领域有一定的通用性,可为推动的地理知识服务智能化的发展提供理论支撑。     

将高精度地理信息获取作为基础测绘重要战略任务的思考

高精度地理信息具有提供更高空间定位精度和更强空间关系表达能力的优势。“十四五”期间,高精度地理信息获取作为基础测绘重要战略任务,其相关成果将为经济社会发展和自然资源综合管理提供更好的空间参考依据。本文从高精度地理信息的获取进展出发,分析了高精度地理信息产品的需求形势和对基础测绘服务能力的提升作用,以及高精度地理信息获取和产品提供过程中遇到的问题,提出了提升高精度地理信息获取和产品提供能力的相关建议。     

应用描述词汇约简的OGC地理信息服务演绎推理

针对OGC地理信息服务在地理空间知识的有效组织和表达方面的能力比较弱,缺乏对服务信息的描述,数据丰富而知识缺乏,致使已有的数据在知识的表示和检索上存在缺陷,通过引入地理本体,按照基础地理信息要素分类,对地理信息服务的关键描述词汇进行提取,构建了地理信息服务本体库和实例数据库,应用粗糙集理论建立关键描述词汇约简模型,基于该模型实现了对地理信息服务实例数据库进行知识约简,形成最优实例数据库。最后应用地理信息服务本体库和实例数据库,基于演绎推理模型开发实例原型系统,实现了对地理信息服务对象的语义检索和推理,并通过试验从查全率和查准率两个指标验证了该方法的可行性、有效性和准确性。     

地理信息资源网络服务技术及其发展

随着网络技术的发展,地理信息技术已经从地理信息系统向地理信息服务转变。本文系统地介绍地理信息资源网络服务技术,包括地理空间数据服务、地理信息处理软件服务、传感网服务等空间信息资源网络服务的最新进展,并结合作者提出的地理空间服务网(GSW),介绍各种空间信息资源网络服务的技术特点、研究进展以及在GSW中的地位与作用。对比传统的地理信息系统,GSW通过以Web服务技术为基础的互联网,借助中间件整合多样的地理信息资源,实现异构信息资源的整合与互操作。GSW的发展将聚焦于建立数据、信息和知识共享与交换的平台,实现空间数据、地理信息和地学知识的网络共享与在线服务。     

海南国际旅游岛数字地理空间框架基础地理信息数据体系建设

基础地理信息数据体系是地理空间框架的核心,包括基础地理信息数据库、面向服务的产品数据、数据管理系统以及支撑环境。本文从这四个方面介绍了数字海南地理空间框架基础地理信息体系的建设情况。     

地理空间知识服务概论

随着互联网的广泛应用,地理信息技术已经从地理信息系统向地理信息服务转变。人们不仅希望从网络上获取地理空间数据和信息,同时也希望在网络上获取地理空间知识。地理空间知识网络服务以互联网为平台,将已有的地学常识、规则、模型、过程等各种地学知识在网上进行注册,对各种用户提供共享服务。首先阐述了地理空间信息服务向地理空间知识服务转变的背景,在此基础上介绍了地理空间知识和地理空间知识服务的基本概念,以及地理空间知识服务所需要的技术及其实现的基本步骤。     

基于存量数据的基础地理实体转换生产软件设计与实现——以1:10000基础地理信息要素数据为例

基础地理实体作为新型基础测绘产品体系的核心,主要采用基于存量基础地理信息要素数据转换和基于航天航空(含倾斜摄影)遥感影像、激光点云等数据采集两种方式生产。本文重点围绕第一种方式,设计与实现了基于存量数据的基础地理实体转换生产软件,并且以1∶10 000基础地理信息要素数据为例,验证了其用于省级基础地理实体数据转换生产的可行性。     

高分辨率遥感影像智能解译研究进展与趋势

遥感影像解译是一个不断发展的研究方向,随着日新月异的遥感应用需求、高分辨率遥感数据的快速发展、地理知识的日积月累、以及人工智能技术的发展,亟需发展自动化、智能化的遥感影像解译技术。本文针对遥感影像智能解译,首先从遥感影像解译单元、分类方法、解译认知3个方面阐述遥感影像解译的研究进展,然后提出了面向地理场景的 “地理知识图谱构建—深度学习模型构建—地理知识图谱与深度学习模型协同的遥感影像语义分类”遥感影像智能解译总体框架,并给出初步试验成果,最后对智能解译的重要发展趋势予以展望,以期拓展遥感影像智能解译研究的思路与方法,提高遥感影像智能解译的精细程度和智能化水平,使智能解译具备地理空间理解能力,推动“数据—信息—知识—智能”的深度转化。     

Geospatial Service Web: towards integrated cyberinfrastructure for GIScience

A geospatial cyberinfrastructure is needed to support advanced GIScience research and education activities. However, the heterogeneous and distributed nature of geospatial resources creates enormous obstacles for building a unified and interoperable geospatial cyberinfrastructure. In this paper, we propose the Geospatial Service Web (GSW) to underpin the development of a future geospatial cyberinfrastructure. The GSW excels over the traditional spatial data infrastructure by providing a highly intelligent geospatial middleware to integrate various geospatial resources through the Internet based on interoperable Web service technologies. The development of the GSW focuses on the establishment of a platform where data, information, and knowledge can be shared and exchanged in an interoperable manner. Theoretically, we describe the conceptual framework and research challenges for GSW, and then introduce our recent research toward building a GSW. A research agenda for building a GSW is also presented in the paper.     

基于全球剖分网格的地理空间信息保障服务技术研究

随着空间和对地观测技术的飞速发展,建立一个适应全球的多源、多尺度、多时相跨平台统一数据组织的网格框架具有非常重要的意义。当前地理空间数据的生产、维护分散在不同单位,且采用的数据网格标准各异,造成了部门或系统之间、不同历史阶段之间标准不统一。本文针对高分专项地理空间信息保障库对数据资源全局展示、关联检索和模版应用等综合服务展示需求,基于GeoSOT网格与编码理论体系,提出了"地理空间信息全球统一网格化编码管理"的数据剖分组织解决思路,并进行了系统分析、研究与设计。通过试验证明,基于GeoSOT虚拟一张图的数据组织管理方法能够显著提高地理空间信息保障服务系统的整体应用效能。     

展望5G/6G时代的地球空间信息技术

随着通信技术的发展,5G/6G时代逐渐到来。在新的网络环境下,地球空间信息技术的发展也将催生新的发展趋势。文章首先对5G/6G时代进行了论述,分析其主要特点。然后阐述了5G/6G时代下地球空间信息技术的发展趋势(真三维实景模型的形成,地球空间信息处理的智能化和自动化,地球空间信息服务的社会化和大众化)。最后分析了新时代背景下我国自主的通导遥一体化空天信息实时智能服务系统建设的必要性;分析其发展路线(局域服务系统,区域服务系统,全球服务系统)和技术储备;对5G/6G、大数据和人工智能技术支撑下,我国地球空间信息技术的发展进行了展望。     

建构主义理论视域下的地图学理论与地图服务研究

认知科学是地图学基础理论之一,作为近年来兴起的新思想,建构主义倡导的"知识主动建构"的理念被广泛接受。地图是地理空间环境认知的结果,同时也是认知地理空间环境的工具。建构主义认知理论所倡导的新理念与"互联网+时空大数据"时代地图服务的理念高度吻合。分析了建构主义视域下的地理信息传输和地图认知,提出了以建构主义为指导的地图服务模型。     

展望大数据时代的地球空间信息学

20世纪90年代,随着全球信息化和互联网的推进,地球空间信息学应运而生,推动了数字地球和数字城市的建设。21世纪以来,随着全球信息化与工业化的高度集成发展,出现了物联网和云计算,人类进入了大数据时代。本文论述大数据时代地球空间信息学的特点(无所不在、多维动态、互联网+网络化、全自动与实时化、从感知到认知、众包与自发地理信息、面向服务)和必须解决的主要关键技术问题(全球空天地一体化的非线性地球参考框架构建技术、星基导航增强技术、天地一体化网络通信技术、多源成像数据在轨处理技术、天基信息智能终端服务技术、天基资源调度与网络安全、基于载荷的多功能卫星平台设计与研制)。本文最后给出大数据时代地球空间信息学的新定义,即地球空间信息学是用各种手段和集成各种方法对地球及地球上的实体目标(physical objects)和人类活动(human activities)进行时空数据采集、信息提取、网络管理、知识发现、空间感知认知和智能位置服务的一门多学科交叉的科学和技术。从这个新定义出发,地球空间信息学将在构建智慧地球和智慧城市的大数据时代面临更多的发展机遇和艰巨的任务,必将为人类社会的进步和可持续发展作出更大的贡献。     

网格GIS中地理空间数据访问与集成技术研究

将网格技术应用于地理信息领域,构建实现地理信息资源共享与协同工作的网格地理信息系统,是目前地理信息行业研究的热点之一。OGC制定的网络服务规范作为得到广泛支持的地理空间数据互操作规范。与网格技术的相关规范存在许多不兼容之处,使得OGC服务在网格体系下难于集成和管理。文章研究了OGC数据服务WMS,WFS和wCS的相关规范和OGSA—DAI网格中间件技术,提出将OGC数据服务扩展为OGSA—DAI的数据资源的方案,将WMS,WFS和WCS封装为符合WSRF的网格资源,实现分布式异构地理空间数据在OGSA—DAI框架下的访问、集成与管理。此方案提供了一种将OGC服务集成到网格环境中的方法,比较容易实现,对相关研发工作的开展具有很好的借鉴作用。     

基于云计算的三维地理空间信息服务的表达

当前云计算的发展已能支持高性能的地理空间服务,比如在数字城市和电子商务等行业。Apache基金支持下的开源软件框架Hadoop,可以用来构建一个云环境的集群用来存储和处理高性能的地理空间数据。开放地理空间联盟(OGC)的Web三维服务(W3DS)就是这样一个很好的三维的地理空间数据服务标准。在标准的云计算环境下将是一个更好的应用示范。基于此,本文研究了OGC的W3DS服务在云计算环境下的实验结果。实验采用Apache的Hadoop框架作为三维地理空间信息服务实验展示的基础。实验结果对展示高性能的三维地理空间信息提供了有价值的参考。     

从测绘学到地球空间信息智能服务科学

回顾了从传统测绘学到当今地球空间信息智能服务科学的60年发展历程;总结了测绘学从模拟到解析再到数字化发展的3个重要阶段;介绍了GNSS、RS与GIS(3S)集成,从而形成了地球空间信息学的兴起;分析了数字地球时代地球空间信息学的发展,进而论述了当今智慧地球时代地球空间信息科学走向实时智能服务的最新进展,并对"互联网+"空间信息智能服务的3个发展水平进行了重点论述。可以肯定,在大数据时代传统的测绘学必将集通信、导航、遥感、人工智能、虚拟现实和脑认知科学之大成,发展成为地球空间信息智能服务科学,为富国强军与利民作出应有的贡献。     

全国警用空间信息服务互联互通的关键技术

针对大型空间信息服务平台构建过程中的数据互联互通和信息集成问题,从集成框架体系结构、技术路线和关键技术3个方面进行研究,提出了分布式地理空间信息集成框架的5层体系结构模型和原子空间信息服务概念;通过研究分布式空间查询路由算法和虚拟四叉树模型等关键技术,探索实现分布式环境下的空间信息的互联互通。     

空间服务语义模式的地理信息服务发现

如何从大规模地理信息服务集合中快速且准确地发现目标服务是地理信息服务应用中的一个关键问题。当前基于关键字的服务发现方式缺乏语义支持,搜索效率低。本文在WSMO/WSML框架下,提出了一种基于空间服务语义模式的服务发现方法,将地理信息从语法模式转换为语义模式,明确表达空间数据中隐含的知识,有效克服数据源之间的语义异构。该方法能够显著提高地理信息服务发现的查全率和查准率。