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Geographic modeling and simulation systems for geographic research in the new era: Some thoughts on their development and construction

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Science China Earth Sciences 2021年第10期64卷 1207-1223页

作者： Min CHEN Guonian LV chenghu zhou Hui LIN Zaiyang MA Songshan YUE Yongning WEN Fengyuan ZHANG Jin WANG Zhiyi ZHU Kai XU Yuanqing HE Key Laboratory of Virtual Geographic Environment(Ministry of Education of PRC) Nanjing Normal UniversityNanjing 210023China State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System Institute of Geographical Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China School of Geography and Environment Jiangxi Normal UniversityNanchang 330027China Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application Nanjing 210023China State Key Laboratory Cultivation Base of Geographical Environment Evolution(Jiangsu Province) Nanjing 210023China College of Oceanography and Space Informatics China University of PetroleumQingdao 266580China

Regionality,comprehensiveness,and complexity are regarded as the basic characteristics of *** exploration of their core connotations is an essential way to achieve breakthroughs in geography in the new *** paper focuses on the important method in geographic research:Geographic modeling and ***,we clarify the research requirements of the said three characteristics of geography and its potential to address geo-problems in the new ***,the supporting capabilities of the existing geographic modeling and simulation systems for geographic research are summarized from three perspectives:Model resources,modeling processes,and operational ***,we discern avenues for future research of geographic modeling and simulation systems for the study of regional,comprehensive and complex characteristics of *** on these analyses,we propose implementation architecture of geographic modeling and simulation systems and discuss the module composition and functional realization,which could provide theoretical and technical support for geographic modeling and simulation systems to better serve the development of geography in the new era.

关键词： Geographic characteristics Development of geography Regionality Comprehensiveness Complexity Geographic modeling and simulation

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全月球撞击坑的空间分布模式

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第4期42卷 512-519页

作者：王娇周成虎程维明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

以基于嫦娥探月工程公开数据识别的全月球直径大于500m的106 016个撞击坑为研究对象,划分月海、月陆、经向、纬向研究区域,采用核密度估计与Ripley’s K函数的规格化函数—L函数相结合的GIS点模式分析方法,研究全月球撞击坑的空间模式... 详细信息

以基于嫦娥探月工程公开数据识别的全月球直径大于500m的106 016个撞击坑为研究对象,划分月海、月陆、经向、纬向研究区域,采用核密度估计与Ripley’s K函数的规格化函数—L函数相结合的GIS点模式分析方法,研究全月球撞击坑的空间模式。研究结果表明,全月球撞击坑分布形成了三个聚集中心,南北两极核密度低,东半球核密度高,西半球核密度低,北半球核密度高,南半球核密度低;月陆地区的核密度大于月海地区的核密度,在撞击坑直径范围1~500km范围内,月陆地区的撞击坑数量是月海地区平均水平的5倍;全月球撞击坑的L(d)曲线随距离变化的过程中在总体上呈现先增后减的态势,经向、纬向研究区位在不同空间尺度上的聚集程度存在差异。

关键词：月球撞击坑空间分析点模式核密度估计 Ripley’s K函数多尺度

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混合励磁同步电动机分段弱磁控制

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电工技术学报 2015年第1期30卷 52-60页

作者：黄明明周成虎郭健河南工程学院电气信息工程学院郑州451191 南京航空航天大学自动化学院南京210016

针对混合励磁同步电动机在高速区的弱磁运行特点,首先推导出其弱磁调速过程中保持平稳运行的电流变化关系,然后在此基础上提出了一种采用模糊控制与粒子群优化算法分阶段电流调节的效率最优控制方法。该控制方法的基本思想是,当电机处... 详细信息

针对混合励磁同步电动机在高速区的弱磁运行特点,首先推导出其弱磁调速过程中保持平稳运行的电流变化关系,然后在此基础上提出了一种采用模糊控制与粒子群优化算法分阶段电流调节的效率最优控制方法。该控制方法的基本思想是,当电机处于弱磁调速过渡阶段时,通过模糊控制器对电流进行初步调节,使其迅速起动或进行状态调整,获得较高的动态性能;当电机进入稳态运行阶段后,以铜耗最小化为目标,采用粒子群优化算法对电流进行进一步调整,使其实现效率最优化控制。最后,通过仿真与实验结果分析验证了上述控制方法的有效性。

关键词：混合励磁同步电机粒子群优化模糊控制铜耗最小化弱磁控制宽调速

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生态安全:国内外研究综述

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地理科学进展 2005年第6期24卷 8-20页

作者：陈星周成虎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

生态安全是21世纪人类社会可持续发展所面临的一个新主题。本文归纳了学术界对生态安全概念的各种理解和认识,并将生态安全内涵概括为:(1)生态系统自身的健康、完整和可持续性,(2)生态系统对人类提供完善的生态服务。简述了生态安全的... 详细信息

生态安全是21世纪人类社会可持续发展所面临的一个新主题。本文归纳了学术界对生态安全概念的各种理解和认识,并将生态安全内涵概括为:(1)生态系统自身的健康、完整和可持续性,(2)生态系统对人类提供完善的生态服务。简述了生态安全的研究内容,提出了生态安全研究框架。综述10年来生态安全方面的研究进展,概括出生态安全研究十几年来的3个基本理论:①生态系统健康与环境风险评价理论;②环境(生态)安全的国家利益理论;③生态权利理论及其法律实践,以及生态安全研究所采用的几种主要技术方法．最后提出了生态安全研究展望。

关键词：环境生态安全可持续发展研究综述

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对自然地理区划方法的认识与思考

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地理学报 2008年第6期63卷 563-573页

作者：郑度欧阳周成虎中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

在研习和继承前人区划研究工作与成果的基础上,着重于自然地理区划方法论及其体系的探讨。首先,深入阐述了自然地理区划的内涵,认为:自然地理区划既是区域划分的结果,也是区域划分的方法与过程,同时还是认识地理特征和发现地理规律的一... 详细信息

在研习和继承前人区划研究工作与成果的基础上,着重于自然地理区划方法论及其体系的探讨。首先,深入阐述了自然地理区划的内涵,认为:自然地理区划既是区域划分的结果,也是区域划分的方法与过程,同时还是认识地理特征和发现地理规律的一种科学方法。第二,假设性认为自然地理区划是客观存在的,针对不同的区划目的和采用不同的区划原则所形成了不同类型的自然地理区划,如部门区划与综合区划、区域区划与类型区划等,则构成了对区划对象的多角度认识,并且这些区划间存在内在联系,具有一定的一致性和可转换性。第三,在分析总结各种自然地理区划方案研究的基础上,提出了包括区划本体、区划原则、区划等级系统、区划模型和区划信息系统的自然地理区划范式,其中自然地理区划原则、等级系统和区划模型构成了区划方法的核心,并且通过区划模型,实现区划原则、指标体系和单位等级系统的综合。最后,论文对自然地理区划信息系统研究所涉及的主要科学问题和主要功能作了简要的说明和讨论,并指出:在地理空间单元理论的指导下,可以实现在统一的科学框架下的各种自然地理区划的集成,并为开展综合区划研究提供可用的技术方法。

关键词：自然地理区划区划方法区划模型区划信息系统

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The Tartary Buckwheat Genome Provides Insights into Rutin Biosynthesis and Abiotic Stress Tolerance

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Molecular Plant 2017年第9期10卷 1224-1237页

作者： Zhang, Lijun Li, Xiuxiu Ma, Bin Gao, Qiang Du, Huilong Han, Yuanhuai Li, Yan Cao, Yinghao Qi, Ming Zhu, Yaxin Lu, Hongwei Ma, Mingchuan Liu, Longlong zhou, Jianping Nan, chenghu Qin, Yongjun Wang, Jun Cui, Lin Liu, Huimin Liang, Chengzhi Qiao, Zhijun Shanxi Acad Agr Sci Inst Crop Germplasm Resources Res Taiyuan 030031 Shanxi Peoples R China Minist Agr Key Lab Crop Gene Resources & Germplasm Enhanceme Taiyuan 030031 Shanxi Peoples R China Shanxi Key Lab Genet Resources & Genet Improvemen Taiyuan 030031 Shanxi Peoples R China Chinese Acad Sci Inst Genet & Dev Biol State Key Lab Plant Genom Beijing 100101 Peoples R China Univ Chinese Acad Sci Coll Life Sci Beijing 100049 Peoples R China Shanxi Agr Univ Coll Agron Taiyuan 030801 Shanxi Peoples R China Chinese Acad Sci Inst Microbiol State Key Lab Microbial Resources Beijing Peoples R China South China Agr Univ Coll Marine Sci Guangzhou 510642 Guangdong Peoples R China

Tartary buckwheat （Fagopyrum tataricum） is an important pseudocereal crop that is strongly adapted to growth in adverse environments. Its gluten-free grain contains complete proteins with a well-balanced composition of essential amino acids and is a rich source of beneficial phytochemicals that provide significant health benefits. Here, we report a high-quality, chromosome-scale Tartary buckwheat genome sequence of- 489.3 Mb that is assembled by combining whole-genome shotgun sequencing of both Illumina short reads and single-molecule real-time long reads, sequence tags of a large DNA insert fosmid library, Hi-C sequencing data, and BioNano genome maps. We annotated 33 366 high-confidence protein-coding genes based on expression evidence. Comparisons of the intra-genome with the sugar beet genome revealed an independent whole-genome duplication that occurred in the buckwheat lineage after they diverged from the common ancestor, which was not shared with rosids or asterids. The reference genome facilitated the identification of many new genes predicted to be involved in rutin biosynthesis and regulation, aluminum stress resistance, and in drought and cold stress responses. Our data suggest that Tartary buckwheat＇s ability to tolerate high levels of abiotic stress is attributed to the expansion of several gene families involved in signal transduction, gene regulation, and membrane transport. The availability of these genomic resources will facilitate the discovery of agronomically and nutritionally important genes and genetic improvement of Tartary buckwheat.

关键词： tartary buckwheat de novo genome assembly rutin biosynthesis aluminum resistance abiotic stress,whole genome duplication

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Spatio-temporal distribution and transformation of cropland in geomorphologic regions of China during 1990–2015

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Journal of Geographical Sciences 2019年第2期29卷 180-196页

作者： GAO Xiaoyu CHENG Weiming WANG Nan LIU Qiangyi MA Ting CHEN Yinjun zhou chenghu State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research CAS University of Chinese Academy of Sciences Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS

Landforms are an important factor determining the spatial pattern of cropland through allocation of surface water and heat. Therefore, it is of great importance to study the change in cropland distribution from the perspective of geomorphologic divisions. Based on China's multi-year land cover data(1990, 1995, 2000, 2005, 2010 and 2015) and geomorphologic regionalization data, we analyzed the change in cropland area and its distribution pattern in six geomorphologic regions of China over the period of 1990-2015 with the aid of GIS techniques. Our results showed that the total cropland area increased from 177.1 to 178.5 million ha with an average increase rate of 0.03%. Cropland area decreased in southern China and increased in northern China. Region I(Eastern hilly plains) had the highest cropland increase rate, while the cropland dynamic degree of Region IV(Northwestern middle and high mountains, basins and plateaus) was significantly higher than that of other regions. The barycenter of China's cropland shifted from northern China to the northwest over the 25-year period. Regions IV and I were the two regions with the greatest increase of cropland. Region II(Southeastern low and middle mountains) and Region V(Southwestern middle and low mountains, plateaus and basins) were the main decreasing cropland regions. The area of cropland remained almost unchanged in Region III(Northern China and Inner Mongolia eastern-central mountains and plateaus) and Region VI(Tibetan Plateau). The loss of cropland occurred mostly in Regions I and II as a result of growing industrialization and urbanization, while the increase of cropland occurred mainly in Region IV because of reclamation of grassland and other wasteland. These analyzing results would provide fundamental information for further studies of urban planning, ecosystem management, and natural resourcesconservation in China.

关键词： spatio-temporal distribution transformation of cropland geomorphologic regions China

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面向全空间信息系统的多粒度时空对象数据模型描述框架

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地球信息科学学报 2017年第9期19卷 1142-1149页

作者：华一新周成虎解放军信息工程大学地理空间信息学院郑州450052 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

全空间信息系统是一种面向从微观到宏观的动态复杂世界的空间信息系统,其理论基础是多粒度时空对象数据模型。为了确定多粒度时空对象数据模型的具体内容,需要确定描述多粒度时空对象特征的基本框架;为了开展多粒度时空对象的实际建模,... 详细信息

全空间信息系统是一种面向从微观到宏观的动态复杂世界的空间信息系统,其理论基础是多粒度时空对象数据模型。为了确定多粒度时空对象数据模型的具体内容,需要确定描述多粒度时空对象特征的基本框架;为了开展多粒度时空对象的实际建模,需要明确多粒度时空对象数据模型的建模过程。为此,本文首先从数据模型、数据管理、可视化、空间分析和实际应用5个方面,分析了全空间信息系统与传统GIS的联系与区别,从空间范畴、动态变化、复杂关系、认知与行为、可视化技术、时空大数据分析6个方面,分析了传统GIS空间数据模型存在的不足;在此基础上,提出了多粒度时空对象的多粒度、多类型、多形态、多参照系、多元关联、多维动态、多能自主7个特点,确定了由时空参照、空间位置、空间形态、组成结构、关联关系、认知能力、行为能力和属性特征8项内容构成的多粒度时空对象数据模型描述框架;最后在分析了传统GIS空间数据模型建模过程的基础上,提出了多粒度时空对象数据模型的建模过程和思路。

关键词：全空间信息系统多粒度时空对象多粒度时空对象数据模型空间数据模型地理信息系统空间信息系统

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Tidal land Digital Elevation Model Remote Sensing based on High-Resolution Tidal level Grid

Tidal land Digital Elevation Model Remote Sensing based on H...

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者： WU Di Du Yunyan zhou chenghu Su Fenzhen Yang Xiaomei Zhang Tao Key State Lab of Resources and Environmental Information system Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research CAS Yantai Institute of Coastal Zone Research CAS Dalian Naval Academy

Waterline method and tidal level grid were investigated to construct Digital Elevation Model （DEM） of tidal land of mud. Based on a series of China property Beijing-1（BJ-1） small satellite image data, which are kept in the achieves and can cover an area of 600 km×600 km, a series of waterlines were automatically extracted with improved accuracy using "region grow integrating edge information" considering different tidal conditions of the mud tidal land. A high precision tidal level grid of 1.2′×1.2′ of China coastal sea of Bohai was firstly applied to establish spatial joining with each waterline at each time when the satellite was imaging. This fine regional ocean tide model around China sea was based on POM model and blending assimilation approach. Then the assignment of elevations to the waterlines were performed by spatial joining between this tidal level grids and waterlines. Based on these waterline points, the triangulated irregular network （TIN） of tidal land topography was built. Then the grid DEM was generated by TIN. Different from other methods, waterline is not considered a contour line but the elevation of waterline points were assigned according to the high precise tidal level grid, so a precise DEM was acquired. Compared with the results of in situ GPS RTK surveying of three profiles, the mean values of elevation absolute error were less than 0.2 m, and the overall standard error was 0.188 m. This accuracy will meet the DEM mapping acquirement of 1:200 000, and some important area of 1:50 000.

关键词： tidal land of mud waterline tidal level grid digital elevation model

来源： cnki会议评论

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面向遥感大数据的地学知识图谱构想

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地球信息科学学报 2021年第1期23卷 16-28页

作者：王志华杨晓梅周成虎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

由于地球表面的时空异质性与复杂性,传统从遥感影像具有的信息特征出发,构建智能解译算法解决遥感地学认知的思路在应对面向全球的海量遥感大数据分析时,其精度和地学实用性已触及瓶颈。为此,本文从地学知识为核心的角度出发,结合当前... 详细信息

由于地球表面的时空异质性与复杂性,传统从遥感影像具有的信息特征出发,构建智能解译算法解决遥感地学认知的思路在应对面向全球的海量遥感大数据分析时,其精度和地学实用性已触及瓶颈。为此,本文从地学知识为核心的角度出发,结合当前知识图谱理论的发展,提出一种新的面向遥感大数据分析的地学思维构想——地学知识图谱。本构想将地学知识的概念进行重构,依次划分为数据性知识、概念性知识和规律性知识3个层次,并分别利用图模型的节点和边进行统一化表达和关联,打通不同层次地学知识间的反馈迭代与更新,在此基础上赋予地学知识图谱分析遥感大数据分析时知识的查询检索、知识推理、动态校正、拓展更新等功能。其中,如何构建具有多尺度、高维度特征的地理实体以及大体量、异质性的知识层级间的关联推理是地学知识图谱构想实现的关键难点。得益于知识的分层次和图模型结构的统一化表达,提出的地学知识图谱构想在促进遥感大数据时代背景下的地学知识精准化,提升遥感大数据解译精度和地学实用性,深化地学规律认知等方面应该具有广阔的前景。

关键词：遥感大数据遥感信息提取遥感智能解译土地利用/覆盖变化地学知识图谱地学信息图谱地学知识知识图谱

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