“地理时空知识图谱理论方法与应用”专刊导言

<正>地理信息的不断泛化对经典的地理信息分析与服务模式提出了巨大挑战，网络化的知识服务将逐渐成为地理信息应用的新模式，助力地理计算到社会计算的形态转变。知识图谱是通过有向图的方式表达实体、概念及其相互之间语义关系的数据组织形式或产品。知识图谱不仅可有效表达人类已有知识，辅助推理新的知识，也可与人工智能模型相辅相成，提高数据分析模型的可解释性。     

基于流域系统模拟一情景优化的精细治理决策支持方法

面向美丽中国生态文明建设所需,亟待有效实现流域精细治理的科学决策,以根据流域综合治理愿景目标,优化流域管理措施（BMP）的空间布局方案（即BMP情景）、制定符合实际需求的实施路线图。对此,“流域系统模拟—情景优化”方法框架近年展现出广阔应用前景。本文介绍了该框架在应对实际应用需求中尚存的一系列问题,开展了体系性的方法研究：(1)提出新的流域过程建模框架,以兼顾建模灵活性和高性能计算、高效实现流域系统模拟;(2)提出以坡位单元作为BMP空间配置单元、并在情景优化过程中可进行单元边界动态调整的BMP情景优化方法,可有效考虑流域综合治理的经验知识,保障优化结果合理性;(3)提出考虑分阶段投资约束的BMP情景实施次序优化方法,可推荐出符合实际落地需求的实施路线图;(4)设计研发用户友好的参与式流域规划系统,供各方利益相关者协商决策。通过典型小流域应用案例验证了上述新方法、工具和原型系统的有效性和实用价值。     

陈述彭先生的学术思想与贡献

中国科学院资深院士、国际欧亚科学院院士、第三世界科学院院士,原IGBP中国委员会委员、中国国家环境咨询委员会委员、原中国-巴西资源卫星应用分系统总设计师、中国地理学会原理事长、中国环境与发展国际合作委员会委员、国际数字地球学会委员、中国科学院地理科学与资源研究所研究员、中国科学院遥感应用研究所名誉所长陈述彭先生因病医治无效,于2008年11月25日20时05分在北京逝世,享年88岁.     

基于特征的城市交通网络非平面数据模型

本文通过分析交通网络特征,提出了一种适合城市交通网络数据表达与操作、基于完整交交通特征的ＧＩＳ数据模型,以弥补传统基于弧段－节点的ＧＩＳ数据模型在城市交通网络建模中的不足,并在此基础上将传统的交通网络平面图表达模式升华到非平面模式,设计了基于特征的交通网络非平面数据模型的概念建模与逻辑建模方法,为相应的数据结构与数据库实现奠定了基础。     

基于层次空间推理的交通网络行车最优路径算法

讨论了如何在贪心策略及方向策略的基础上 ,利用人类思维的层次空间推理方法建立空间启发式搜索策略 ,以提高交通网络最短路径算法的效率和适用性 ,并使行车最优路径的选择更符合人类的思维特点     

适于城市交通时序空间数据预测的层叠泛化模型

受地理过程的动态随机性影响,时序空间数据建模普遍存在先验知识缺乏与模型参数设置问题,导致单一模型难以有效地反映地理系统的整体运行状态。本文提出了一个普适性的集成学习框架,设计了基于异态集成学习的层叠泛化模型,按照组合模型最大化减小原始预测误差原则改进了层叠泛化模型平均输出的混合策略,并基于error-ambiguity decomposition对提出的层叠泛化模型的有效性进行了数学证明。基于北京市交通路网通行状态数据的实验结果表明,层叠泛化模型的均方根误差与平均绝对误差均小于单一模型;平均绝对误差方差均小于基于数理统计的混合模型,验证了层叠泛化模型在时序空间数据预测方面的优越性。     

地缘环境系统模拟研究（英文）

Geographical circumstances are the fundamental background for all kinds of geopolitical events. The geopolitical environment system(GES) refers to a system that combines both physical and anthropogenic subsystems. Research on the geopolitical environment system simulation is a key to understanding the international geopolitical phenomenon. The theory of GES arose from the integration of the traditional geopolitics and earth system sciences. As an interdisciplinary system composed of many different fields, integrated reviews and a metadata study of GES are urgently needed. This paper presents a comprehensive view into the origination and advance of the GES theory. The conceptual framework of the GES is described in detail. The methodology for simulating and forecasting geopolitical events is also provided. It is proposed that the core topics of the GES science may include, but are not limited to, issues as data acquisition technologies; principles on the interactions between multiple subsystems(or factors) at different scales; evaluating and mitigating the global geopolitical risks, including the political risks, economic risks, the social risks, the environmental risks and the technological risks; and forecasting the geopolitical events with machine learning and artificial intelligence techniques.     

重大事件发生前后的海运网络动态分析（英文）

Investigating the influence of international events on global maritime networks is a challenging task that must comprehensively incorporate geographical, political, and maritime sciences. Understanding global maritime network dynamics is an initial and critical step in this investigation. This study proposes an automatic identification system(AIS)-based approach to understanding maritime network dynamics before and after international events. In this approach, a spatiotemporal modeling method is introduced to measure the similarity in shipping trends before and after international events. Then, a spatiotemporal analytic framework is proposed to understand the maritime network dynamics by grouping similar situation, and assessing possible indirect effects within a network. Finally, three case studies of international events, military conflict, lifted economic sanctions, and government elections, were used to investigate the observed network dynamics possibly affected by international events. The results indicate that container, tanker, and bulk shipping between India and its connected countries all declined more than 69% after military conflicts between India and Pakistan in August 2015. Tanker shipping between Iran and the United Arab Emirates increased 51% after economic sanctions on Iran were lifted. Container shipping between Sri Lanka and Singapore, Malaysia, and India increased more than 74% after the general election in Sri Lanka. These investigations demonstrate the feasibility of the proposed approach in assessing the possible effects of international events on maritime network dynamics.     

新年寄语

新年伊始,万象更新。伴着祖国大江南北的漫天瑞雪和北京冬奥的轻盈脚步,2022年如期而至。作为地球信息科学学术思想交流的优秀平台,《地球信息科学学报》已走过25个春秋。多年以来,学报始终秉承"理论方法技术创新+地理综合分析应用"的办刊宗旨,挺立潮头,努力营造宽松的地球信息科学新思想、新理论、新方法交流环境,侧重以地球信息科学理论方法创新驱动多学科发展,发挥中国科学院地理科学与资源研究所的多学科综合优势,推动地理学、测绘科学、计算机科学等学科的交叉与融合,形成鲜明的办刊特色。     

大都市圈的凝聚力与竞争力

都市圈的形成是自然和社会因素长期共同作用的成果,是人类文明的进步。都市圈战略是中国未来区域发展的重要战略。随着全球经济竞争日益激烈,通过调整空间结构来扩展经济效益空间是大势所趋。目前,国内掀起了规划建设都市圈的热潮。然而,从世界都市圈发展的经验和教训来看,人口、经济发展集中于沿海超大城市的现象越来越突出,反映出地区经济发展的不平衡和对海岸带的依赖。都市圈的战略规划应当遵循社会经济发展的自然规律。都市圈的形成是较长时期的历史积淀结果。它们早在农业经济时代就是人口密集、水网发达地区的河港,近代工业经济发展时期,又成为面向大洋的海港,在信息时代,必须再向现代化的航空港和信息港的方向发展。多港融合,才能具备世界级自由港的功能。这是区域经济发展的终极目标。从地缘经济来看,大都市圈一般具备明显的地域经济优势,具有明显的金融中心龙头效应,占有GDP的绝对比重。随着城市通勤圈的不断扩张和大陆腹地的袭夺,大都市圈通过不断的城市扩张,打破了行政区划的时空分布模式,推动了区域经济重组,并促使其向跨国经济发展。都市圈的发展极不平衡,各具特点,总体上表现出发展的阶段性和空间分异的规律性。就目前比较成熟的三大都市圈,从地缘关系上看,京津冀都市圈具有人文优势,珠三角背靠国际大都市香港,具有亚洲优势,而长三角更具“蝴蝶效应”潜质,展现出吸引全球的世界魅力。都市圈内部各城市之间也存在着激烈的中心城市竞争。因城市化的天时(经济发展水平、发展机遇)、地利(区位优势)与人和(人为因素影响程度)的基础不同,都市圈凝聚力和竞争力的提高,需要在科学发展观指引下,因势利导,统筹规划,因地制宜,优势互补,去跨越各自发展中的门槛。都市圈普遍存在大都市的通病,而且应急反应能力十分脆弱。在都市圈规划和发展过程中,必须针对目前存在的各种生态环境问题,从都市圈整体可持续发展的角度,统筹规划,有针对性地研究制定解决方案和应急预案,防患未然。