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时空知识图谱研究进展与展望

地球信息科学学报 2023年第6期25卷 1091-1105页

作者：陆锋诸云强张雪英中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 政务大数据应用省部共建协同创新中心福州350003

地理信息的不断泛化对经典的地理信息分析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。地理知识服务需要打通人、机构、自然环境、地理实体、地域单元、社会事件之间的关联... 详细信息

地理信息的不断泛化对经典的地理信息分析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。地理知识服务需要打通人、机构、自然环境、地理实体、地域单元、社会事件之间的关联,促进知识辅助下的数据智能与计算智能。本文聚焦地理时空知识获取与形式化表达及分析的迫切需求,首先分析了时空知识图谱的基本概念与特征,认为时空知识图谱是指具有地理时空分布或位置隐喻的知识构成的有向图,即以时空分布特征为核心的知识图谱;然后提出了时空知识图谱的研究框架,该框架可实现时空大数据到时空知识服务应用的转变,包括泛在时空大数据、时空知识获取、时空知识管理、时空知识图谱、软件系统及行业应用等多个层次;接着从文本描述地理信息抽取、异构地理语义网对齐、时空知识表达与表示学习等方面,介绍了相关研究进展;结合应用实践,介绍了面向行业的时空知识图谱构建与应用途径;最后,讨论了时空知识图谱研究目前面临的关键科学问题与技术瓶颈,提出在大模型时代,构建显式的时空知识图谱,并针对行业需求开展知识推理,仍是时空知识服务的必由之路。

关键词：时空知识知识图谱地理空间智能知识表达时空大数据信息抽取地理语义对齐研究进展

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生态环境执法事件本体构建研究和实践应用

环境污染与防治 2022年第1期44卷 117-122页

作者：王晓爽诸云强中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 北京市生态环境局综合事务中心北京100048

结合生态环境执法特点,建立生态环境执法事件本体模型,并对执法不同阶段的相关概念进行统一语义约定。该模型通过时间、环境、对象、动作、状态和语言描述六要素来描述执法事件,通过执法事件类、事件类间关系、事件推理规则和事件实例... 详细信息

结合生态环境执法特点,建立生态环境执法事件本体模型,并对执法不同阶段的相关概念进行统一语义约定。该模型通过时间、环境、对象、动作、状态和语言描述六要素来描述执法事件,通过执法事件类、事件类间关系、事件推理规则和事件实例案件的四元组结构进行执法事件的表达。同时,以某热力工程公司运营的锅炉房超标排放烟气污染物的执法案件构建为例,验证了该模型的合理性和可用性。

关键词：生态环境执法事件本体事件要素

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全息地球数据立方体模型研究

地球信息科学学报 2023年第7期25卷 1282-1296页

作者：罗斌任丽秋毛悦史瑞鹏诸云强吴超伟中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 61206部队北京100042 地理信息工程国家重点实验室西安710054 西安测绘研究所西安710054 西安测绘总站西安710054 北京星球时空科技有限公司北京100083

进入地球大数据与地球人工智能时代,数字地球建模要求也从地表扩展到全域全时全息,而当前数字地球的数据模型还基本停留在瓦片或地球网格剖分数据模型阶段,严重制约了场景化、智能化数字地球应用。本文提出了全息地球概念以及相应的地... 详细信息

进入地球大数据与地球人工智能时代,数字地球建模要求也从地表扩展到全域全时全息,而当前数字地球的数据模型还基本停留在瓦片或地球网格剖分数据模型阶段,严重制约了场景化、智能化数字地球应用。本文提出了全息地球概念以及相应的地球数据立方体组织模型,采用全球多级格网参考系统来描述和表达多尺度空间,用平面或立体格元来表达空间位置,将传统“经度、纬度、高程、时间”时空表达发展至“时间粒度、时间覆盖、网格位置、格网尺度”新时空表达体系,并设计了按照“时间—空间—尺度—属性”一致性描述的全息地球数据建模方案,将矢量、栅格、格网、时序阵列、三维模型等多模态数据归纳至一个统一模型中,使得任何引用特定地球数据立方体中的数据值在时间、空间、尺度都是对齐的,解决了全息地球跨专业、多维时空动态场景数据时空融合集成难题,并结合深时数字地球国际大科学计划全球数字化科研平台需求,开发了深时古地形时空动态可视化模拟系统,完成对模型的验证。

关键词：数字地球网格剖分数据立方体时空场景全息深时数字地球

中国近30年畜禽养殖量及其耕地氮污染负荷分析

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农业工程学报 2013年第5期29卷 1-11页

作者：杨飞杨世琦诸云强王卷乐资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

为准确掌握近年来中国畜禽养殖发展的区域差异及畜禽粪便对环境的污染威胁,该研究利用年平均增长率方法,揭示畜禽养殖量及其氮污染的增长率的区域差异和时序变化规律,分析耕地的畜禽污染负荷。结果表明,近些年中国畜禽养殖业发展迅速,... 详细信息

为准确掌握近年来中国畜禽养殖发展的区域差异及畜禽粪便对环境的污染威胁,该研究利用年平均增长率方法,揭示畜禽养殖量及其氮污染的增长率的区域差异和时序变化规律,分析耕地的畜禽污染负荷。结果表明,近些年中国畜禽养殖业发展迅速,各地区的猪、羊、家禽养殖量的年平均增长率都普遍较高,增幅甚至超过12%;牛和羊的年平均增长率的区域差异较大。畜禽养殖发展基本可分为3个阶段:稳步发展阶段(1980-1995年),全面发展阶段(1996-2006年),现代化发展阶段(2007年-至今)。华北、华中、华南、西南地区畜禽氮污染产生量都较大,华北和东北各省的年平均增长率相对较高,其中河南、四川、山东三省的畜禽养殖的增幅较快、养殖量较大、耕地的氮污染负荷较重。全国平均单位耕地面积的畜禽氮污染负荷达138.13kg/hm2,其中四川等6省市已达202.98kg/hm2以上。该研究为全国和各省区农业发展规划和畜禽养殖结构调整提供参考。

关键词：氮污染粪畜禽养殖年平均增长率

“地理时空知识图谱理论方法与应用”专刊导言

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地球信息科学学报 2023年第6期25卷 1089-1090页

作者：陆锋张雪英诸云强乐阳中国科学院地理科学与资源研究所南京师范大学深圳大学

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... 详细信息

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。

关键词：知识图谱数据分析模型地理信息分析地理信息应用地理计算数据组织可解释性有向图

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面向应急管理的事故和灾害网络舆情监管系统

计算机应用与软件 2022年第1期39卷 19-23页

作者：周天墨陈佳林诸云强中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 应急管理部信息研究院北京100029

系统基于Hadoop框架,利用MapReduce编程模型,采用K-means聚类算法,结合实际舆情处置工作流程,将舆情监测、处理、分析、上传下达等功能融为一体。面向应急管理服务,针对主要灾害及政务类网络信息开展全天候监测,第一时间获取事件与灾害... 详细信息

系统基于Hadoop框架,利用MapReduce编程模型,采用K-means聚类算法,结合实际舆情处置工作流程,将舆情监测、处理、分析、上传下达等功能融为一体。面向应急管理服务,针对主要灾害及政务类网络信息开展全天候监测,第一时间获取事件与灾害"原生态"舆情数据,并实现热点话题的快速识别与跟踪处理。通过省-市-区三级用户协同管理,在事件发生后快速发现相关信息与可能存在的网络舆论危机,分析网络舆论倾向,提供分级处置接口,为及时、有效、全面掌握与处理突发事件网络舆情提供技术支撑。

关键词：应急管理事故灾害网络舆情舆情监测

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城市交通韧性研究进展及未来发展趋势

地理科学进展 2023年第5期42卷 1012-1024页

作者：嵇涛姚炎宏黄鲜诸云强邓社军于世军廖华军扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 北京超图软件股份有限公司北京100015

交通韧性是指在极端条件下交通系统能够通过自身抵抗、减缓以及吸收的方式维持其系统基本功能和结构的能力,或者能够在合理的时间和成本内恢复原始平衡或者新平衡状态的能力。受全球增温、海平面上升以及快速城市化的影响,极端事件的风... 详细信息

交通韧性是指在极端条件下交通系统能够通过自身抵抗、减缓以及吸收的方式维持其系统基本功能和结构的能力,或者能够在合理的时间和成本内恢复原始平衡或者新平衡状态的能力。受全球增温、海平面上升以及快速城市化的影响,极端事件的风险日益增加,从而导致城市交通运输基础设施运营面临着严峻的挑战。在此背景下,如何衡量极端事件下城市交通韧性强度(包括不同极端天气事件强度对其强度的影响),如何监测其时空分布特征和演变趋势,以及多长时间交通运输系统能够恢复正常状态?针对这些问题,目前还缺乏有效的监测方法,尤其是缺乏气候变化对交通韧性影响的时空动态变化监测。因此,如何精准识别极端事件下城市交通韧性的状态,提升自然灾害交通防治水平亟待解决。而随着大数据挖掘技术和时空预测深度学习方法的发展,为重建城市交通韧性强度时空数据集,进而揭示历史极端事件影响下城市交通韧性强度时空演变特征、变化趋势以及影响机制提供了可能。论文对国内外近50年来交通韧性研究进行了梳理和概括,结合国内外交通韧性的相关研究成果对已有的研究中存在的不足进行了评述;并指出了气候变暖情况下交通韧性研究的重点领域和方向,旨在为今后开展交通韧性研究提供新的思路。

关键词：交通韧性极端事件气候变化时空演变未来趋势

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轻量化卷积神经网络遥感影像建筑物提取模型

遥感技术与应用 2023年第1期38卷 190-199页

作者：宋佳徐慧窈高少华马晨燕诸云强中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430072 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

遥感影像中的建筑物是城市大数据采集、分析的重要来源。大规模、高精度的遥感影像建筑物提取模型对智慧城市时空大数据建设、推动城市智能计算具有重要意义。当前建筑物提取模型通常利用大型卷积神经网络模型或多种网络模型串联,并辅... 详细信息

遥感影像中的建筑物是城市大数据采集、分析的重要来源。大规模、高精度的遥感影像建筑物提取模型对智慧城市时空大数据建设、推动城市智能计算具有重要意义。当前建筑物提取模型通常利用大型卷积神经网络模型或多种网络模型串联,并辅以其他边界细化算法来提高建筑物提取的精度。但是,网络模型的大型化、复杂化对计算资源消耗高,需要更多的训练时间或算力,不利于大规模快速的网络模型训练预测及在便携式等终端设备上部署应用。因此,研究面向大规模快速的遥感影像建筑物提取,提出一种轻量化全卷积神经网络模型和特征融合方案,模型参数较轻量化前减少约40%,GPU内存占用下降33.61%,平均训练时间和预测时间分别下降32.40%和26.31%。融合后的模型在公开数据集测试得到的MIoU精度在74.14%左右,达到了保证高精度建筑物提取前提下模型轻量化的预期。

关键词：全卷积神经网络建筑物残差网络特征融合轻量化

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“地理大数据与空间智能”专刊导言

地球信息科学学报 2023年第7期25卷 1267-1268页

作者：张雪英邓敏艾廷华诸云强董卫华黄舟中国遥感应用协会北京大学北京大学遥感与地理信息系统研究所南京师范大学中南大学武汉大学资源环境学院武汉大学资源环境学院教授委员会武汉大学地理信息系统教育部重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京师范大学地理科学学部地理学院中国地理学会地图学与地理信息系统专业委员会中国地理信息产业协会地图工作委员会

在数据科学技术快速发展的时代背景下，地理大数据促进了地理科学、测绘科学和信息科学等多学科交叉的新领域的研究，为地理科学研究带来了新的方法论，也为从地学视角解决社会问题提供了一种新的思路和模式。特别是，地理大数据破解了...

在数据科学技术快速发展的时代背景下，地理大数据促进了地理科学、测绘科学和信息科学等多学科交叉的新领域的研究，为地理科学研究带来了新的方法论，也为从地学视角解决社会问题提供了一种新的思路和模式。特别是，地理大数据破解了传统知识工程的瓶颈问题，使得地理空间智能继而成为地球大数据面临的新挑战。地理空间智能以高性能计算为基础，运用人工智能与数据挖掘方法，对地理大数据中的地理空间信息进行收集、描述与评价，并对其进行挖掘、测度与利用。

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