整合GIS的生态环境建模与EDSS研究进展

围绕生态环境的空间问题建模及模型集成机制,综合评述了环境建模及其应用软件的研究现状和发展趋势,对比分析了生态环境模型与GIS集成的多种方式,重点讨论了当前环境决策支持系统的开发策略和研究热点,并结合本体技术和语义网服务展望了未来环境决策支持系统解决方案的特征。     

地球科学知识体系编辑平台

随着信息技术和地球科学的发展,地球科学领域数据快速增长,积累了海量数据,亟需建立领域知识图谱促进地球科学大数据的利用。因此深时数字地球（DDE）提出构建地学知识库和知识图谱,为未来的地学研究提供新一代的基础科研工具,促进研究范式的变革。文章回顾了知识图谱的发展历史,对主要知识体系构建工具进行了调研。结合地球科学学科特点,梳理了地球科学知识体系对构建工具的需求,并设计和实现了一个面向地球科学知识体系的专业编辑平台：“地球科学知识体系编辑平台”。平台具有操作简单、协同编辑、协同审核等一系列特点,基本满足地球科学知识体系的建设需求,填补了这一领域的空白。平台上线以来,已经有18个地球科学领域的专业学科人员在线协同构建,极大提高了地球科学知识图谱建设的效率。在此基础上,结合目前地球科学知识图谱建设状况,从技术角度出发,对地球科学知识体系编辑平台的后续发展方向进行了讨论。     

地理学本体论：内涵、性质与理论价值

科学哲学研究表明,本体论问题的探讨对于具体学科的科学哲学研究和理论研究都具有重要意义。本文界定了地理学本体论的内涵,讨论了地理学方法论、本体论和地理学哲学的关系,比较和分析了哲学本体论与地理学本体论之间的联系和区别,阐述了地理学本体论的性质,概括了地理学本体论的理论价值。地理学本体论包括两个层面：地理学家和地理学流派的哲学本体论观念、地理学理论的本体论承诺,地理学家的本体论影响和决定着地理学家的认识论、方法论和价值论选择,而某个地理学理论的本体论承诺则是该理论得以成立的前提和基础。     

基于形式本体的基础地理信息语义分析——以陆地水系要素类为例

以国家基础地理信息中陆地水系要素为案例,讨论其规范定义中语义描述的模糊性。鉴于本体被认为是一种克服语义屏障的有效方法,本文基于形式本体的原理,提出一种对地理信息形式化语义分析的范例方法,即在概念化的基础上,利用属性组来表达概念语义,通过定义概念的本体属性来明确及规范化地表达概念的语义。通过具体分析,本文给出基础地理信息陆地水系要素的形式化语义。     

基于本体的地球空间信息上下文建模

总结分析了典型的地球空间信息上下文,基于本体建立了面向地球空间信息服务形式化的上下文信息模型,该模型采用层次化的设计方法,并使用本体描述语言OWL描述上下文,提高了上下文表达能力。最后,设计了一个面向地球空间信息的上下文感知计算模型。     

地名本体的概念框架与构成研究

在提出地名本体的基本概念之后,根据基于地理空间语义网的日常地理信息查询需要,进行了地名本体的概念设计,提出了通过复用地名词典和地理主题词表构建地名本体的概念框架和设计方法;提出地名本体由地理实体本体、实体类型本体和空间关系本体3种地理本体构成,并详细介绍了其设计结构。     

基于Ontology的空间知识查询方法及其应用

传统的GIS空间信息查询基于要素或属性数据,无法实现知识和语义层次上的综合查询;而基于元数据的空间信息查询是要素类层次以上的数据集的查询,并未实现要素级上的信息查询。而且这两种空间信息查询方式多面向GIS专业人员,查询操作过程复杂,查询结果表达过于形式化,不适合于广大普通用户及决策人员。本文提出了一种基于Ontology的空间知识查询(ODSKQ)方法,其面向非专业用户,查询请求采用自然语言描述,查询结果高度综合和知识化,为用户提供对问题的直接回答,而屏蔽查询过程中复杂的逻辑推理和地学计算过程,实现了知识和语义层次上的智能化、自动化空间信息查询。本文以海岸带资源环境应用为例,展示了ODSKQ方法的实现过程,验证了ODSKQ方法的可行性和有效性。     

面向地貌学本源的DEM增值理论框架与构建方法

数字高程模型（DEM）在表达地貌形态、认知地表过程、揭示地学机理等研究中发挥着基础性的作用,是重要的地理空间数据模型,广泛地应用于地学分析与建模中。但是,传统DEM具有属性单一的天然缺陷,难以支撑面向地学过程与机理挖掘的地球系统科学研究。亟待在传统DEM的基础上实现其数据模型的增值,服务于新地貌学研究范式和新对地观测技术背景下的数字地形建模与分析。立足于以上问题,本文构建了DEM增值的理论框架,主要包括DEM增值的概念、内涵、内容、类别、不同增值类别之间的相互关系,以及此理论框架的研究意义和应用范畴。提出了DEM增值的构建方法,包含：① 强调地上地下一体化、时间空间相耦合的DEM空间维度和时间维度增值方法;② 重视地下、地表和地上物质构成,形态属性耦合的物质属性和形态属性增值方法;③ 顾及自然过程、人工作用的地物对象、地貌形态的地物要素和形体要素增值方法。最后,分别以数字阶地模型、数字坡地模型和数字流域模型为例,阐释DEM在面向地貌学本源问题时的不同增值方法及应用场景。期望通过对DEM进行维度、属性和要素3个层面的增值,实现现代对地观测技术背景下数字高程模型表达方法的突破,并支撑知识驱动的数字地貌问题分析。     

基于描述逻辑本体的GIS多重表达

多重表达是地理信息弹性表达和弹性存取的一个内在要求,它实质上提供了一个多尺度、多应用主题的数据集成机制。多重表达的建模不能仅限于数据库中多重几何特征的一致性表达,还必须支持不同语义粒度、不同应用主题下语义特征的弹性描述。基于形式化本体的地理信息建模更贴近于认知模型,还有助于语义表达以及基于语义的信息集成和共享。通过经典描述逻辑中具体域以及context的扩展,满足区域拓扑和上下文语义形式化描述的需要;给出一个基于描述逻辑的多表达地理本体方案,该方案能够为数据库中几何信息和语义信息的弹性表达提供一个统一的基于逻辑的模型理论基础。