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基于云原生的地理空间知识库管理关键技术与服务方法研究

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地球信息科学学报 2024年第9期26卷 2013-2025页

作者：仲腾张雪英许沛曹敏陈碧宇刘启亮王曙杨宜舟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 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 中南大学地理信息系长沙410083 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 北京吉威空间信息股份有限公司北京100043

地理空间知识的本质在于揭示地理事物和现象的时空分布、时空变化过程及其相互作用规律。地理空间知识库管理系统(GeoKGMS)以“图-文-数”一体化的地理空间知识库引擎为核心,致力于支撑地理空间知识资源的高效汇聚、地理空间知识图谱的... 详细信息

地理空间知识的本质在于揭示地理事物和现象的时空分布、时空变化过程及其相互作用规律。地理空间知识库管理系统(GeoKGMS)以“图-文-数”一体化的地理空间知识库引擎为核心,致力于支撑地理空间知识资源的高效汇聚、地理空间知识图谱的自动构建和一站式地理空间知识工程建设,旨在形成新一代地理信息系统(GIS)的重要基础平台。本文重点阐述了基于云原生的地理空间知识库管理关键技术,包括云原生的地理空间知识库微服务统一调度技术、人机协同的地理空间知识图谱构建技术、地理空间知识图谱时空混合编码技术、以及多模态地理空间知识存储技术。在此基础上,设计了GeoKGMS的服务框架,实现了地理空间知识库管理、多模态地理空间知识抽取、地理空间知识图谱人机协同构建、地理空间知识推理、地理空间知识图谱质量评估和地理空间知识可视化六大管理服务功能。以喀斯特地貌知识图谱为例,充分发挥机器挖掘和专家知识的优势,实现了可持续的地理空间知识图谱工程化协同共建。

关键词：云原生地理空间知识知识库管理人机协同知识图谱构建知识推理知识检索知识存储知识质量评估

基于流域系统模拟一情景优化的精细治理决策支持方法

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地理学报 2024年第1期79卷 58-75页

作者：秦承志朱良君申申吴彤肖桂荣吴升陈芸芝汪小钦冯险峰朱阿兴陆锋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 数字中国研究院(福建) 福州350108 福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350108 南京师范大学地理科学学院南京210023 威斯康星大学麦迪逊分校地理系美国麦迪逊WI 53706

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... 详细信息

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。

关键词：流域系统模拟流域管理措施情景分析智能优化决策支持

季节补偿效应导致2015/2016厄尔尼诺期间北半球未发生明显的碳汇降低

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中国科学：地球科学 2024年第1期54卷 294-308页

作者：石芳忠吴秀臣李小雁 Philippe CIAIS 刘鸿雁岳超杨雨亭张树磊彭书时印轶 Benjamin POULTER 陈德亮北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 青海师范大学青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室西宁810016 北京师范大学珠海校区流域环境生态工程研发中心珠海519085 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement(LSCE) CEA-CNRS-UVSQUMR8212Gif-sur-Yvette 91191France 北京大学城市与环境科学学院地表过程教育部重点实验室北京100871 清华大学水利工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中山大学大气科学学院南方海洋科学与工程广东省重点实验室(珠海) 广州510275 California Institute of Technology PasadenaCA 91125USA Biospheric Sciences Laboratory NASA Goddard Space Flight CenterGreenbeltMaryland 20771USA Regional Climate Group Department of Earth SciencesUniversity of GothenburgGothenburg SE-40530Sweden

厄尔尼诺事件通常在北半球导致广泛的植被生长下降和碳汇降低.然而,基于遥感观测、全球陆地生态系统模型模拟及大气CO_(2)反演多套数据,本研究表明在2015/2016厄尔尼诺成熟阶段,北半球(主要为热带之外的区域)植被普遍持续增绿,陆地碳汇... 详细信息

厄尔尼诺事件通常在北半球导致广泛的植被生长下降和碳汇降低.然而,基于遥感观测、全球陆地生态系统模型模拟及大气CO_(2)反演多套数据,本研究表明在2015/2016厄尔尼诺成熟阶段,北半球(主要为热带之外的区域)植被普遍持续增绿,陆地碳汇未见减弱.研究结果发现,春季植被生长增强对随后的夏季和秋季植被生长有明显的补偿效应,这种补偿效应维持了夏季植被增绿,并导致2015年春季、夏季及2016年春季陆地碳汇略有增加,特别是在生长季前期(前一年的11月至当年的3月)水分供应增加的北半球热带之外的区域.两套独立数据集结果表明,相对于厄尔尼诺事件发生前5年均值, 2015年春季和夏季陆地碳汇分别平均增加23.34%和0.63%, 2016年春季平均增加6.82%.同时,相较于1997/1998厄尔尼诺事件,更强的季节补偿效应有效地缓解了2015/2016年厄尔尼诺事件对植被生长的不利影响.本研究进一步明确,生长季前期的供水对后续植被生长的遗留效应能够持续约6个月.该研究结果凸显了季节补偿效应在应对偶发性极端厄尔尼诺事件时对植被生长和陆地碳汇的调节作用.

关键词：厄尔尼诺季节补偿效应植被增绿陆地碳汇净生态系统交换遗产效应

水库调控影响下黄河春季入海径流变化及其对河口渔业恢复的潜在效力

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中国科学：地球科学 2024年第5期54卷 1619-1630页

作者：吴晓王厚杰范勇勇毕乃双缪驰远徐景平杨作升中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 崂山国家实验室青岛266061 黄河河口海岸科学研究所东营257000 北京师范大学地理科学学院地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055

近几十年随着水库大坝的兴建,全球河流碎片化程度加剧.水库的拦截与调蓄改变了河流自然水文过程,进而导致河流-河口系统发生一系列重要变化.因此,缓解水库大坝导致的负面生态效应、保障河流-河口系统可持续发展已经成为全球共同关注的... 详细信息

近几十年随着水库大坝的兴建,全球河流碎片化程度加剧.水库的拦截与调蓄改变了河流自然水文过程,进而导致河流-河口系统发生一系列重要变化.因此,缓解水库大坝导致的负面生态效应、保障河流-河口系统可持续发展已经成为全球共同关注的重要问题.作为受人为干预最为强烈的大河之一,黄河流域内广泛分布的水库改变了黄河径流通量和时空输送格局,引起河口生物地球化学过程和河口生态系统的显著调整.近年来,为了改善河口生态环境、促进河口渔业资源恢复,黄河水利委员会开始在春季(黄河口鱼类的主要产卵期)实施生态补水,通过加大小浪底水库的下泄流量,增加春季入海径流通量,塑造适宜的河口盐度环境.2011~2020年,小浪底水库春季总计过流84.05km^(3),其中约40%(33.16km^(3))来自小浪底水库的库容排放.生态补水导致黄河春季入海径流由1.50km^(3)/a增加至3.46km^(3)/a,河口区平均盐度下降1.6PSU,河口鱼卵密度、仔稚鱼密度明显增加.黄河通过水库调控增加春季入海径流改善河口生态系统、促进渔业资源恢复,为缓解水库的负面生态效应、实现陆海协调发展提供了重要借鉴.

关键词：水库调控淡水排放春季径流河口生态系统黄河

早全新世生境改善促进中国北方农牧交错带的农业起源

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中国科学：地球科学 2024年第8期54卷 2574-2586页

作者：贾鑫张志平孙永刚江润琪弋双文陈炜孙珏李国强王树芝李恩瑞胡晓农包青川李峯鹿化煜江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 赤峰学院历史与文化学院赤峰024000 南京大学地理与海洋科学学院南京210023 中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 兰州大学西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国社会科学院考古研究所北京100710 乌兰察布市博物馆乌兰察布012000 内蒙古自治区文物考古研究院呼和浩特010011 香港中文大学地理与资源管理系中国香港999077 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023 南京师范大学地理科学学院南京210023 南京师范大学环境考古研究院南京210023

中国北方农牧交错带农业起源的机制尚不明晰.内蒙古高原中部地处中国北方农牧交错带的核心区,是探索中国北方旱作农业起源机制的关键区域.本研究以代表内蒙古自治区新石器文化开端的裕民文化为研究对象,对裕民、坝南遗址中的沉积剖面(YM... 详细信息

中国北方农牧交错带农业起源的机制尚不明晰.内蒙古高原中部地处中国北方农牧交错带的核心区,是探索中国北方旱作农业起源机制的关键区域.本研究以代表内蒙古自治区新石器文化开端的裕民文化为研究对象,对裕民、坝南遗址中的沉积剖面(YM、BN1和BN2)开展石英光释光(OSL)测年,建立了各剖面的年龄-深度框架.在此基础上,通过对裕民遗址的植物浮选和炭化种子的鉴定、各剖面的多指标分析,系统探讨了中国北方农业起源与气候变化之间的关系.结果显示,裕民遗址记录的该区域农业起源的时间明显滞后于降水显著增加的早全新世,但与8.4ka前后该区域植被显著增加的时间一致.通过进一步与裕民文化圈周边高分辨率古环境记录的比对,证实了区域农业起源与气候变化的“异步”现象.自全新世伊始,随着水热条件的逐渐转好,区域生态环境逐步改善,促使地表由贫瘠的砂质层逐渐转变为富含有机质的土壤.早全新世区域生态环境的改善,为8.4ka前后中国北方旱作农业的起源提供了适宜的环境基础.早全新世的“环境积累效应”在中国北方农业起源中发挥了重要的作用,本研究将为未来气候变化背景下的区域农业管理提供参考.

关键词：农业起源环境积累效应裕民文化中国北方全新世

非平稳标准化降水蒸散指数构建及中国未来干旱时空格局

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地理学报 2020年第7期75卷 1465-1482页

作者：温庆志孙鹏张强姚蕊安徽师范大学地理与旅游学院芜湖241002 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学减灾与应急管理研究院北京100875 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

旱灾是一种致灾因子与成害机理均非常复杂的自然灾害,也是目前对其检测与风险防御最为困难的自然灾害种类之一。随着全球气候变化,干旱的变化逐渐趋于非平稳化,水文气象序列的非平稳性已有广泛研究,但在干旱检测指标中却鲜有考虑。基于... 详细信息

旱灾是一种致灾因子与成害机理均非常复杂的自然灾害,也是目前对其检测与风险防御最为困难的自然灾害种类之一。随着全球气候变化,干旱的变化逐渐趋于非平稳化,水文气象序列的非平稳性已有广泛研究,但在干旱检测指标中却鲜有考虑。基于标准化降水蒸散指数(SPEI)和非平稳性理论,构建非平稳性标准化降水蒸散指数(NSPEI)并进行适用性评价,利用NSPEI评估未来不同排放情景下中国气象干旱时空格局演变规律。结果表明:①非平稳性站点集中在东北平原、黄淮海平原、长三角地区、青藏高原及周边区域,NSPEI拟合最优的站点占中国气象站点的88%(2177个站点)。②SPEI对温度较为敏感,在评估未来干旱变化时会高估干旱强度和持续时间性,而NSPEI能够克服这一弱点,较SPEI可更好的检测中国气象干旱,且能很好的刻画中国未来干旱变化。③低、高排放情景下中国北方干旱加剧,南方呈湿润化趋势;中排放情景下中国北方湿润化趋势明显,而中国南方则呈干旱化。基于NSPEI干旱检测结果,中高排放情景下中国未来极端干湿历时与发生频率均呈增加趋势。

关键词：非平稳标准化降水蒸散指数干旱检测时空格局全球变暖

基岩海岸节理对区域宏观断裂系的响应及其对海岸线分形性质的影响研究——以中国福州市基岩海岸为例

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海洋通报 2003年第5期22卷 22-22,21,20,23-25页

作者：朱晓华王建蔡运龙北京大学资源环境地理学系地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 南京师范大学地理系

在跟踪国内外相关研究进展的基础上，通过采取野外实地勘测与室内分析相结合的研究方法，以中国福州市基岩海岸为例探讨了基岩海岸节理对区域宏观断裂系的响应以及节理对海岸线分形性质的影响问题。得到的基本结论为：第一，节理与区域... 详细信息

在跟踪国内外相关研究进展的基础上，通过采取野外实地勘测与室内分析相结合的研究方法，以中国福州市基岩海岸为例探讨了基岩海岸节理对区域宏观断裂系的响应以及节理对海岸线分形性质的影响问题。得到的基本结论为：第一，节理与区域大尺度宏观断裂系存在着一定的响应关系；第二，节理由于其空间复杂程度的不同和发育走向的差异，对海岸线的分形性质产生着不同程度的重要影响。

关键词：基岩海岸节理宏观断裂系分形分维海岸线

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湖南省地形因素对水稻生产的影响

地理学报 2018年第9期73卷 1792-1808页

作者：王琛智张朝张静陶福禄陈一丁浒北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

作为一种人工生态系统,水稻的生产受自然条件和人为管理的共同影响。其中,地形因素不仅决定了水稻生长必须的光热等资源的再分配,而且还影响人类的农业管理活动。以中国水稻主产区中地形较为复杂的湖南省为研究对象,基于多种数据,从生... 详细信息

作为一种人工生态系统,水稻的生产受自然条件和人为管理的共同影响。其中,地形因素不仅决定了水稻生长必须的光热等资源的再分配,而且还影响人类的农业管理活动。以中国水稻主产区中地形较为复杂的湖南省为研究对象,基于多种数据,从生态学的"格局—过程"思想出发,讨论了地形因素对水田分布、水稻生长过程及水稻产量的影响。研究发现,地形因素对水田分布的空间格局影响最为明显,对水稻生长过程影响次之,而对水稻产量影响较弱。在各地形因素中,高程对于水稻生产的影响最为突出。研究结果还反映出地形因素造成了湖南省水田分布和热量分配在北部平原地区的不匹配,政府部门应根据区域特征,因地制宜采取措施,提高该地区水稻生产效益。

关键词：水稻生产地形因子空间自相关空间格局水稻物候

中国大陆山系、断层系与水系的空间维数及其关系

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山地学报 2003年第3期21卷 311-317页

作者：朱晓华蔡运龙王建北京大学资源环境地理学系南京师范大学地理系北京 100871 地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京 100871 江苏南京 210097

根据分形理论,应用网格法系统地探讨了中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构,并计算出中国大陆以及三大自然区山系、断层系与水系的空间维数,在此基础上还探讨了山系、断层系与水系空间维数在三大自然区的变化情况。得出的基本结论... 详细信息

根据分形理论,应用网格法系统地探讨了中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构,并计算出中国大陆以及三大自然区山系、断层系与水系的空间维数,在此基础上还探讨了山系、断层系与水系空间维数在三大自然区的变化情况。得出的基本结论为:(1)中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构是客观存在的;(2)中国大陆山系的空间维数值为1.1513,中国大陆断层系的空间维数值为1.2507,中国大陆水系的空间维数值为1.4169;(3)在三大自然区中,山系、断层系空间维数值均以青藏高原区相对为最大,而以西北干旱区相对为最小,山系与断层系空间维数值的变化在空间上有着一致的对应关系,山系空间维数值较大,则断层系空间维数值亦较大,而水系空间维数值的大小依次为东部季风区水系、青藏高原区水系与西北干旱区水系;(4)中国大陆山系、断层系空间维数响应的关系为D_F=0.6884D_M+0.4446(式中:D_M为山系的空间维数,D_F为断层系的空间维数)。该式不仅为山系、断层系关系的定量化研究提供了全新的手段,而且还为山系、断层系内在密切关系的证实提供了全新的分形理论的证据;(5)整个中国大陆山系、断层系与水系的空间维数值并不等于三大自然区相应要素空间维数值的简单加和平均值;(6)进行山系等地貌现象的分形研究,应遵循相同的分维

关键词：分形空间维数山系、断层系、水系中国大陆