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中国机场延误模式动态时空异质性分析

地理学报 2025年第2期 490-502页

作者：王中一张恒才王培晓於佳宁康永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中国科学院大学资源与环境学院 ESRI(北京)软件研发中心

延误模式反映了机场之间空间交互关系与特征，已有研究大多聚焦于静态或单一机场延误模式探索，忽视了机场延误的复杂非线性动态变化特点。本文提出机场延误模式动态时空异质性分析框架，通过延误网络构建、Gi*统计、Mann-Kendall趋势... 详细信息

延误模式反映了机场之间空间交互关系与特征，已有研究大多聚焦于静态或单一机场延误模式探索，忽视了机场延误的复杂非线性动态变化特点。本文提出机场延误模式动态时空异质性分析框架，通过延误网络构建、Gi*统计、Mann-Kendall趋势检测、网络节点影响力测度构建PageRankCube模型，对中国247个机场2021年10月约35万条航班记录捕捉进港延误、离港延误、飞行延误3种延误影响力网络的时空异质性模式。研究发现：(1)机场延误影响力的共性时空模式呈现出“东强西弱”，“南强北弱”，高置信度冷热点多中心聚集，较低置信度冷点分散分布的特点；(2)京津、长三角、珠三角与成都等大中型国际机场形成连续、增强的高延误时空影响力；东北地区、中部西部地区的中小型机场时空上呈现持续较低的延误影响力；(3)相较于离港延误网络，进港延误网络在时空分布上展现了更为显著的异质性特征，飞行延误与进港延误两种网络之间的时空异质性表现出较高的相似性；(4)增强热点型机场不仅具有强大的延误影响力，且易成为引发或传导大面积延误的关键环节；持续冷点型机场呈现出离散边缘化的结构特征，展现出“小世界”的网络特性。本文克服了传统静态延误模式分析的局限性，实现延误模式的动态时空异质性捕捉，为航空管控策略制定提供技术支撑。

关键词：机场延误时序延误网络 PageRank 时空异质性延误模式中国

东北地区新增耕地空间格局及地理环境特征分析

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遥感技术与应用 2025年第01期 248-257页

作者：邢可蔡红艳张定祥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中国科学院大学资源与环境学院中国国土勘测规划院

分析耕地的数量和空间格局变化对于评价区域粮食安全现状和耕地资源可持续利用有重要意义。研究基于全国第二次土地调查及变更数据，采用空间分析、趋势分析等方法，对东北地区2009～2018年耕地的数量和空间分布变化进行了分析，揭示了... 详细信息

分析耕地的数量和空间格局变化对于评价区域粮食安全现状和耕地资源可持续利用有重要意义。研究基于全国第二次土地调查及变更数据，采用空间分析、趋势分析等方法，对东北地区2009～2018年耕地的数量和空间分布变化进行了分析，揭示了新增耕地格局及其地理环境特征。结果表明：(1)2009～2018年间东北地区的耕地数量略有上升，增长幅度缓于以前；(2)新增耕地集中分布在西辽河平原、松辽平原西部及三江平原等地区，主要来源于林草地及未利用地的开垦；(3)东北地区整体上新增耕地水热条件略好于传统耕地，但在三江平原、小兴安岭—长白山脉地区情况相反。尽管新增耕地主要分布在平原地区，但局部地区仍出现耕地上山现象。同时发现内蒙古东部、松辽平原新增耕地的土壤肥力略弱于传统耕地。研究发现，新增耕地与传统耕地的自然条件存在差异，考虑到耕地开垦可能带来的生态风险，未来需要加强对新增耕地的质量评估和监测，尤其需要权衡耕地开垦的经济增值与生态退化的风险，以促进对耕地资源的有序利用与可持续发展。

关键词：东北地区新增耕地空间格局自然地理特征

中国近地面臭氧时空-属性模态分解及其影响因素解析

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地球信息科学学报 2025年第1期27卷 226-238页

作者：张湘雪徐成东程昌秀赖小莹钟方宁江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院徐州221116 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 北京师范大学地理科学学部北京100875 天津大学管理与经济学部天津300072

【目的】近年来,由于工业化和城市化的快速发展,中国许多地区的近地面臭氧污染日益严重,对人们的生产生活产生了负面影响。鉴于此,本研究从时空-属性模态地视角分解气象条件和社会经济状况对中国近地面臭氧分布特征的影响。【方法】基于... 详细信息

【目的】近年来,由于工业化和城市化的快速发展,中国许多地区的近地面臭氧污染日益严重,对人们的生产生活产生了负面影响。鉴于此,本研究从时空-属性模态地视角分解气象条件和社会经济状况对中国近地面臭氧分布特征的影响。【方法】基于2014—2023年中国331个城市的空气污染、气象和社会经济数据,采用经验正交函数和地理探测器模型,多视角识别中国近地面臭氧污染典型的时空模态,量化各影响因素及其交互作用对臭氧污染不同时空模态的解释力。在此基础上,本研究创新性的结合地理演化树模型,进一步分析主要空间模态的动态演化过程。【结果】第一时空模态对总方差的贡献率为71.1%,揭示出高风险地区主要分布在华北和长三角地区,且呈现明显的季节变化,峰值主要集中在夏季,影响该模态的主导社会经济和气象因素分别是人口密度(Geo_q=0.20)和平均温度(Geo_q=0.86)。第二时空模态对总方差的贡献率为6.8%,揭示出高风险地区主要分布在包括珠三角在内的中国南方地区,且呈上升趋势,影响该模态的主导社会经济和气象因素分别是人口密度(Geo_q=0.26)和平均温度(Geo_q=0.37)。值得注意的是,各因素之间的交互作用较因素本身对臭氧污染的影响更大。【结论】中国臭氧污染的典型时空特征受多种因素的共同影响,且臭氧污染程度随着城市类型和城市发展阶段的不同而动态变化。

关键词：臭氧时空异质性时空统计时空模态地理探测器解释力交互作用

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智能时代的红树林知识服务展望:从植物图谱到知识图谱

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中国科学:地球科学 2025年第1期55卷 111-125页

作者：侯志伟荆文龙秦承志杨骥夏清尹小玲广东省科学院广州地理研究所广东省遥感与地理信息系统应用重点实验室广东省地理时空大数据工程实验室广州510070 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 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 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 长沙理工大学交通运输工程学院长沙410114

红树林关乎地球生态安全和人类福祉,其管理、保护与修复离不开生物、生态等多学科领域知识与时空信息的支撑.植物图谱等传统知识服务可以提供图文并茂的红树林知识.然而,这种面向信息检索的服务方式,无法有效挖掘和利用多源异构数据中... 详细信息

红树林关乎地球生态安全和人类福祉,其管理、保护与修复离不开生物、生态等多学科领域知识与时空信息的支撑.植物图谱等传统知识服务可以提供图文并茂的红树林知识.然而,这种面向信息检索的服务方式,无法有效挖掘和利用多源异构数据中的碎片化知识,面临“数据海量、知识难求”困境.知识图谱可将海量数据中蕴含的知识,提取、组织、融合为计算机可理解、可计算的语义网络,为实现智能知识服务提供了解决方案.本文聚焦红树林知识获取、形式化表达及智能服务的迫切需求,提出了红树林知识图谱和知识服务构想.首先分析了不同领域图谱概念的异同,认为红树林知识图谱是以红树林生态系统为核心,融合了多领域知识和时空信息的大规模知识库;然后提出了红树林知识服务的研究框架,该框架可实现多模态数据到智能知识服务的转变,包括泛在数据感知与汇聚、知识组织与图谱构建、智能知识服务等多个层次;接着重点介绍了红树林知识图谱的构建方法与流程;最后探讨了目前红树林知识服务面临的挑战,提出在人工智能时代,构建融合领域特色与时空特征的红树林知识体系,探索大模型支持下的知识抽取与融合方法,并研发面向典型场景的智能知识应用,是红树林知识服务的主要发展方向.

关键词：红树林图谱知识图谱多模态知识服务

阿拉善-华北北缘晚古生代-早中生代岩浆作用:对古亚洲洋俯冲-闭合过程的制约

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岩石学报 2025年第1期41卷 66-90页

作者：曾浩宋东方肖文交李普庆中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学... 详细信息

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析。锆石U-Pb定年表明这些岩体分别形成于早二叠世(283±3Ma、273±5Ma、272±5Ma)和中三叠世(238±3Ma)。早二叠世岩体以石英闪长岩和闪长玢岩为主,富集轻稀土与大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta等,Hf同位素显著亏损(-4.0~+15.6)。它们可能是由俯冲板片流体交代地幔楔部分熔融形成的基性岩浆经分离结晶演化而成。中三叠世侵入体为花岗闪长岩,轻重稀土元素强烈分异,锆石ε_(Hf)(t)值均为正值(+5.0~+8.5),可能代表了碰撞造山阶段新生下地壳物质部分熔融的产物。在此基础之上,本文系统收集并分析了阿拉善-华北北缘地区晚古生代-早中生代岩浆岩的时空分布规律与地球化学特征,以限定其构造背景与深部动力学过程。结合前人研究成果提出:石炭纪时期,古亚洲洋向南俯冲至阿拉善-华北克拉通之下并不断向北后撤;至早二叠世,俯冲板片转变为前进式俯冲,整体处于挤压环境,发育大规模岩浆活动与弧背前陆盆地;早-中三叠世,古亚洲洋闭合,阿拉善-华北克拉通沿索伦缝合带与北侧的中亚弧增生体系发生碰撞-拼贴。

关键词：阿拉善华北北缘晚古生代-早中生代古亚洲洋俯冲-闭合

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从地理信息系统到地理智能体

地球信息科学学报 2025年第1期27卷 83-99页

作者：罗斌刘文豪吴进韩嘉福吴文周李洪省中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室北京100101 北京星球时空科技有限公司北京100083

【目的】地理系统是涵盖地球表层自然与人文现象及其相互关系的综合系统,而现有地理信息系统(GIS)虽能数字化处理这些地理要素,但其局限性在于缺乏物理与信息空间的双向交互,并且其模型通常依赖于预设规则和历史数据,难以应对快速变化... 详细信息

【目的】地理系统是涵盖地球表层自然与人文现象及其相互关系的综合系统,而现有地理信息系统(GIS)虽能数字化处理这些地理要素,但其局限性在于缺乏物理与信息空间的双向交互,并且其模型通常依赖于预设规则和历史数据,难以应对快速变化和三维结构复杂的地理情境。为此,本文提出了“地理智能体”,作为地理信息系统的进阶形式,融合了具身智能、自监督学习和多模态语言模型,旨在提升环境感知、空间理解和自主决策能力。【方法】本文设计的地理智能体架构包含多模态感知、智能中枢和行动操控模块,分别通过传感器网络获取全方位环境信息、利用知识图谱和生成模型进行复杂情境推理,并最终实现对物理环境的实时调控和多层次规划。此外,地理智能体将通过地球模拟器和试验场平台测试,以适应虚拟和真实环境的差异,从而在复杂、动态地理情境中具备更强的自主应对能力。【结果】本文以虚拟数字人“地球通”为例,初步展示地理智能体在空间智能化应用中的具体实现。【结论】“地球通”作为地理智能体的原型机,集成了时空知识图谱(GeoKG)和认知地图生成大模型(GeoGPT)等模块,能够辅助用户在应急管理、城市规划和生态监测等领域中快速获取智能化的空间决策支持,充分体现了地理信息系统从信息处理工具向自主空间智能体的发展演化。

关键词：智能地理系统地理智能体具身智能自监督学习多模态感知知识图谱大模型空间智能

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低空经济时代地理信息科技发展的机遇和挑战

地球信息科学学报 2025年第1期27卷 1-9页

作者：廖小罕黄耀欢刘霞中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室北京100101 中国地理信息产业协会无人机应用与管控工作委员会北京100053 中国民航局低空地理信息与航路重点实验室北京100101 北京清源四维科技有限公司北京100015 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

【意义】低空经济作为新质生产力代表,正逐渐成为推动经济增长的新引擎。低空经济以低空空域资源开发利用为基础,在给地理信息科技带来发展机遇的同时也对其提出了全新的挑战。【进展与分析】本文首先对低空经济下低空空域资源划分以及... 详细信息

【意义】低空经济作为新质生产力代表,正逐渐成为推动经济增长的新引擎。低空经济以低空空域资源开发利用为基础,在给地理信息科技带来发展机遇的同时也对其提出了全新的挑战。【进展与分析】本文首先对低空经济下低空空域资源划分以及典型无人机应用场景进行了介绍,进而分析了地理信息科技将在空域资源精细化利用与低空环境构建、空中交通新型基础设施规划建设运行、无人机安全高效运行与运营监管等低空经济关键环节具有广泛应用前景,指出地理信息产业也将面临新的技术融合与创新、市场需求增长、政策支持与产业引导、产业升级与转型等发展机遇。【展望】本文简要分析了地理信息科技支撑低空经济发展所面临的时空升维、地图和位置服务、高频次迅捷数据获取体系、全时全域能力和泛在智能化技术等挑战,这些也将成为地理信息科技未来可以发展和突破的方向。

关键词：低空经济地理信息科技地理信息产业发展机遇挑战

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地理空间智能预测研究进展与发展趋势

地球信息科学学报 2025年第1期27卷 60-82页

作者：王培晓张恒才张岩程诗奋张彤陆锋中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 香港中文大学太空与地球信息科学研究所中国香港999077 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 政务大数据应用省部共建协同创新中心福州350003

【意义】预测是地理空间人工智能(Geospatial Artificaial Intelligence,GeoAI)重要研究方向,也是测绘地理信息技术与人工智能技术深度融合、智能化创新的关键,支撑空间智能技术走向广域多样化应用场景落地应用。【进展】本文回顾了地... 详细信息

【意义】预测是地理空间人工智能(Geospatial Artificaial Intelligence,GeoAI)重要研究方向,也是测绘地理信息技术与人工智能技术深度融合、智能化创新的关键,支撑空间智能技术走向广域多样化应用场景落地应用。【进展】本文回顾了地理空间智能预测的技术发展历史,综述了基于统计学习、深度学习及生成式大模型的智能预测模型,阐述了智能预测模型中的时空依赖关系嵌入机制,解耦了时间关系建模、空间关系建模及时空关系建模等通用计算算子。【挑战与展望】本文总结归纳了智能预测模型在标注数据稀疏、可解释性缺失、泛化能力匮乏、模型压缩轻量化及模型高可靠性不足等挑战,思考并提出了地理空间智能预测技术未来4个发展趋势与研究方向:耦合多算子的可配置通用空间智能预测平台、融合多模态知识的生成式预测模型、先验指导的深度学习智能预测模型,以及地理空间智能预测模型拓展地球系统深度预测应用领域。

关键词：地理空间人工智能时空预测时空建模深度学习生成模型

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基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测

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地球信息科学学报 2025年

作者：刘杰张彤王培晓韩士元冷亮肖艳姣济南大学信息科学与工程学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室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山东女子学院人工智能学院中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻... 详细信息

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻碍了预测准确性和稳定性的提升。【方法】本文提出基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测方法，在个别变化理论约束下估计气象状态，并在卡尔曼滤波的指导下依据估计误差进行气象状态校正，以实现准确和可靠的暴雨预测。所提“估计-校正”网络包括个别变化约束的深度状态估计和估计误差指导的气象状态校正2个核心单元；前者根据历史气象状态估计下一时间步的气象状态及误差；后者根据估计误差和观测误差进行气象状态的校正；二者共同提升暴雨预测精度和稳定性。【结果】在ERA5和NCEP数据集上的实验证明，所提方法的暴雨预测准确性指标CSI比所对比的基线方法提升了5%，并以稳定性指标SPREAD≈0.5的成绩取得了良好稳定性。【结论】验证了在深度学习中融合滤波理论缓解不确定性问题的可行性。

关键词：暴雨预测卡尔曼滤波“ 估计-校正”循环网络个别变化物理信息神经网络