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面向虚拟地理环境构建的地理分析模型集成应用方法进展

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遥感学报 2024年第5期28卷 1262-1280页

作者：乐松山闾国年温永宁陈旻南京师范大学地理科学学院南京210023 虚拟地理环境教育部重点实验室(南京师范大学) 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

地理分析模型作为求解地理问题、模拟地理环境、支撑决策分析的重要资源,在虚拟地理环境(或数字孪生地理环境)的构建中发挥着重要作用。集成多领域具备不同模拟能力的地理分析模型,能够更加全面的表达现实地理环境,支撑构建可视、可用... 详细信息

地理分析模型作为求解地理问题、模拟地理环境、支撑决策分析的重要资源,在虚拟地理环境(或数字孪生地理环境)的构建中发挥着重要作用。集成多领域具备不同模拟能力的地理分析模型,能够更加全面的表达现实地理环境,支撑构建可视、可用、可分析、可交互的虚拟地理环境。针对地理分析模型的集成应用方法,本文系统性梳理了当前的研究进展,从地理分析模型的演进特征、支撑虚拟地理环境构建的途径、多模型的集成方法和地理信息服务的相关支撑技术等方面进行了综述。总结发现,通过多模型集成来解决复杂地理问题已经成为广泛认可的研究途径,自然—人文相结合、融合大数据与深度学习的集成建模也越来越受到关注。然而,现有模型集成方法仍然面临个案化的局限,在处理异构模型的兼容性方面难以形成持续可复用的集成成果,导致模型集成容易陷入到重复的技术改造工作中。借鉴信息服务领域的容器化理念,本文提出了“地理分析模型容器”的思路并进行了方法实现。通过设计柔性装配结构的信息交互通道和事件响应机制的功能计算通道,构建了能够持续积累和提升模型集成复用能力的容器,并基于此种模型容器来进行配置式的模型集成应用。

关键词：遥感地理分析模型虚拟地理环境数字孪生地理环境模型集成地理分析模型容器

空间约束及其在遥感图像信息提取中的应用研究

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遥感学报 2024年第4期28卷 843-859页

作者：沈宇臻玉院和韦玉春郭厚财芮旭东江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京师范大学地理科学学院南京210023 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

遥感卫星技术的发展使得高空间分辨率的遥感图像得到了更广泛的应用。然而,由于高空间分辨率遥感图像通常具有高的类内方差,因此限制了许多遥感信息提取方法的性能。为解决此类问题,遥感图像中像素间的空间约束成为研究热点,并取得了一... 详细信息

遥感卫星技术的发展使得高空间分辨率的遥感图像得到了更广泛的应用。然而,由于高空间分辨率遥感图像通常具有高的类内方差,因此限制了许多遥感信息提取方法的性能。为解决此类问题,遥感图像中像素间的空间约束成为研究热点,并取得了一些研究成果。整体上,这些成果缺少联系和系统性。鉴于此,本文基于近20年来发表的100余篇相关文献,对现有空间约束流程、应用场景和方法进行了归纳与总结,对各类空间约束方法进行了原理解释及优缺点的比较。最后,本文分析了空间约束方法的发展趋势,列举了空间约束研究存在的不足,并对空间约束方法的研究提出了建议。

关键词：空间约束遥感图像信息提取邻域辅助约束遥感变化检测目标提取地表覆盖

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地理信息学科发展的思考

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 767-778页

作者：闾国年袁林旺陈旻张雪英周良辰俞肇元罗文乐松山吴明光南京师范大学地理科学学院南京210023 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

地理信息科学(GIS)既有学科自身发展的需求,也是支撑地理学、地球系统科学和未来地球学等前沿探索的技术方法,还是服务于国家战略与社会发展的支撑技术。面对当今地理信息科学发展的内在规律、相关学科发展的外在驱动,以及人工智能等新... 详细信息

地理信息科学(GIS)既有学科自身发展的需求,也是支撑地理学、地球系统科学和未来地球学等前沿探索的技术方法,还是服务于国家战略与社会发展的支撑技术。面对当今地理信息科学发展的内在规律、相关学科发展的外在驱动,以及人工智能等新技术的牵引,本文首先从描述内容、表达维度、表达方式、分析方法与服务模式6个维度,分析了GIS的发展过程,探索了其发展规律;然后,在解读地理学发展的初心与目标的基础上,提出了面向“物理-人文-信息”三元世界的地理学学科体系,讨论了信息地理学研究对象,提出了一个综合信息7要素与地理描述7维度的概念模型;随后,从信息科学视角的地理信息科学、地理学视角的信息地理学、以及语言学视角的地理语言学3个方面分析了地理信息学科的发展趋势。最后,总结了GIS、信息时代的地理学、地理场景、地理大模型等可能的发展方向和要点,以期丰富对地理信息学科的认识,促进地理信息相关科学的发展,提升学科对国家发展需求支撑和社会服务能力。

关键词：地理信息地理信息系统地理信息科学信息地理学地理语言学地理场景三元世界

顾及全生命周期的国际大洋钻探科学数据模型构建与管理服务方法研究

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 638-653页

作者：孙昊阳林冰仙周良辰闾国年南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

国际大洋钻探计划是地球科学中规模巨大、历时长久的国际合作项目,其数据具有来源复杂、存储分散、格式多样等特征。现有岩芯、测井、文献等数据库平台建设较早,数据组织不统一、检索条件单一、分析应用困难,缺少集成且多样的可视化及... 详细信息

国际大洋钻探计划是地球科学中规模巨大、历时长久的国际合作项目,其数据具有来源复杂、存储分散、格式多样等特征。现有岩芯、测井、文献等数据库平台建设较早,数据组织不统一、检索条件单一、分析应用困难,缺少集成且多样的可视化及分析工具,不利于数据的统一管理、有效整合、高效调度、广泛共享和综合利用。针对上述问题,论文首先剖析了全生命周期的国际大洋钻探科学数据产生流程和组织形式,并分析国际大洋钻探数据要素分类和描述体系,构建了顾及全生命周期的国际大洋钻探科学数据模型,在此基础上,提出包含数据组织、数据查询和专题制图的国际大洋钻探科学数据整合和服务应用框架,设计基于弹性搜索引擎数据冷热分离的数据存储、基于要素按需整合思想的数据查询和可定制可配置的钻孔数据专题制图方法,最后开展了在线验证平台研发实践。研究结果表明,本数据模型及应用框架具备支持数据统一存储、多要素查询和灵活制图等能力和特点,可为科学大数据的高效管理和应用提供借鉴。

关键词：国际大洋钻探计划科学数据数据模型数据整合数据组织数据服务数据共享深时数字地球

长三角城市群CO_(2)排放时空格局和影响因素

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长江流域资源与环境 2024年第2期33卷 242-253页

作者：朱振东齐璇璇贾一越黄蕊南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023

长三角城市群低碳转型对推动其他地区高质量发展具有重要引领作用。基于夜间灯光数据构建CO_(2)排放反演模型,利用趋势分析、空间自相关分析和地理加权回归模型探究2000~2019年长三角城市群县域CO_(2)排放的时空变化和影响因素。结果表... 详细信息

长三角城市群低碳转型对推动其他地区高质量发展具有重要引领作用。基于夜间灯光数据构建CO_(2)排放反演模型,利用趋势分析、空间自相关分析和地理加权回归模型探究2000~2019年长三角城市群县域CO_(2)排放的时空变化和影响因素。结果表明:长三角城市群CO_(2)排放较高的县域分布在上海、苏州等大城市的中心区域,低排放县域主要分布在西南地区,但这些县域2011年之后呈现快速上升的态势。县级尺度CO_(2)排放空间分布以高-高集聚和低-低集聚为主,低-低集聚区域不断减少。人口总量、人均GDP和使用外资总额对长三角城市群CO_(2)排放的影响均为正效应。其中,人口总量对CO_(2)排放影响程度最大。研究结果可为长三角城市群精准实施减排措施和更高质量一体化发展提供科学支撑。

关键词：夜间灯光 CO_(2)排放空间自相关地理加权回归

空间认知能力评价及其与场景草图面要素方位特征间关系的研究

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地球信息科学学报 2024年第1期26卷 170-183页

作者：唐柳天盛业华唐铭虚拟地理环境教育部重点实验室南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京工业职业技术大学南京210023

场景草图是人们对周围环境认知结果的概括性表达,研究人们空间认知能力和场景草图不同特征之间的关系是实现场景草图与地图匹配的重要基础之一。然而,现有研究中仍然缺少空间认知与面要素间方向关系相互影响的研究。本文使用基于锥形模... 详细信息

场景草图是人们对周围环境认知结果的概括性表达,研究人们空间认知能力和场景草图不同特征之间的关系是实现场景草图与地图匹配的重要基础之一。然而,现有研究中仍然缺少空间认知与面要素间方向关系相互影响的研究。本文使用基于锥形模型的四方向模型和八方向模型以及基于投影的MBR模型描述场景草图中面要素间的方位关系,将空间认知能力划分为心理旋转能力(MRT)、方位能力和复杂图形记忆能力(CFT),设计认知能力实验,分析在社区级尺度下多类型场景中人们空间认知能力差异和场景草图面要素方位关系之间的相关性。研究表明:在居民区、商业区等等面要素类型丰富且分布复杂的区域:①心理旋转能力和场景草图面要素方位关系呈正相关;②方位能力和面要素方位关系呈显著正相关;③复杂图形记忆能力和面要素方位关系则没有明显关联,而在面要素类型单一分布规整的区域,3种空间认知能力和面要素方位关系则关联不明显。本文研究结果可以为场景草图在数据库中匹配寻址提供支持,也表明草图中地物间的方位关系是一个合适的匹配因子。

关键词：空间认知能力场景草图方向模型面要素方位关系社区级尺度多类型场景

基于RAGA-PPM模型的城市活力评价方法研究——以南京市中心城区为例

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地球信息科学学报 2024年第11期 2567-2582页

作者：余蕾盛业华刘星雨南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心

城市活力是提高和维持城市竞争力和生命力的关键。随着城市化进程的发展，城市治理的难度越来越大，亟待城市规划和管理者对城市提出更合理且更精准的措施。本研究以南京市中心城区为研究区，基于基础路网和建筑数据、百度热力图数据、... 详细信息

城市活力是提高和维持城市竞争力和生命力的关键。随着城市化进程的发展，城市治理的难度越来越大，亟待城市规划和管理者对城市提出更合理且更精准的措施。本研究以南京市中心城区为研究区，基于基础路网和建筑数据、百度热力图数据、餐饮店铺数据、社交媒体签到数据、POI数据和创新源数据等多源地理大数据，分别从人群活动、网络互动和建成环境3个层面入手，构建一种深入且细致的城市综合活力评估框架。结合基于实数编码的加速遗传算法优化的投影寻踪模型（RAGA-PPM），对9个城市活力影响因子进行降维得到各因子对综合活力的贡献值，最后分析南京市单维活力和综合活力的空间分布格局，并与熵权法（EWM）计算的活力结果进行差异对比。研究结果表明：从活力产生的角度，整合人群活动、网络互动、物理建设3个维度的城市活力新框架得到的城市综合活力结果，能够更加精准地识别研究区的潜在活力极，通过对活力团样本区域分析，验证了本文提出的城市综合活力评估框架的有效性；南京市单维活力呈现出相似的空间特征，与综合活力一样都呈现出单中心的城市结构，高值区从新街口商圈往外围逐渐递减，且RAGA-PPM方法比EWM识别活力结果的更符合实际。本研究可以为城市设计者提供更加全面且多维的城市活力模式提供借鉴依据。

关键词：城市活力投影寻踪遗传算法地理大数据城市规划南京市城市街区

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同方期刊数据库

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化石激光剥蚀原位铀系测定年龄

人类学学报 2024年

作者：刘玥焦亚诺卢泽基胡贵兰邵庆丰南京师范大学地理科学学院虚拟地理环境教育部重点实验室江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心

哺乳动物的骨骼和牙齿化石常见于考古和古人类遗址且铀含量较高，可用于铀系直接测年，但难题在于，化石是开放体系，不满足放射性同位素测年关于样品保持“封闭体系”的假设前提。为了获取化石内部铀浓度和铀钍同位素的空间分布数据，... 详细信息

哺乳动物的骨骼和牙齿化石常见于考古和古人类遗址且铀含量较高，可用于铀系直接测年，但难题在于，化石是开放体系，不满足放射性同位素测年关于样品保持“封闭体系”的假设前提。为了获取化石内部铀浓度和铀钍同位素的空间分布数据，以解译铀吸附模式和铀系衰变不平衡的年代信息，本文发展了激光剥蚀原位分析铀钍同位素的方法，并详细描述了标准样品制备、仪器调谐、激光剥蚀、同位素测试和数据处理的相关流程。此外，本文利用激光剥蚀原位分析技术分析了许家窑人遗址的两颗马牙化石。结果表明出自上文化层的样品XJY-1929经历了铀早期吸附，其扩散模型的铀系年代为172.0±5.1 kaBP；而下文化层的样品XJY-3055经历了相对晚期吸附，其扩散模型的铀系年代为58.8±4.5 kaBP，显著小于地层的地质年代，这可能是由于该样品长期处于还原环境导致的结果。

关键词：骨骼化石牙齿化石激光剥蚀铀系原位定年许家窑人遗址

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同方期刊数据库

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从视觉神经科学的视角看地图视觉变量理论

地理学报 2024年第9期79卷 2191-2205页

作者：吴明光乔莉鸽闾国年南京师范大学地理科学学院南京210023 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

地图是地理学的语言,视觉变量是地图学的基础理论。然而,当前对地图视觉变量的研究主要以经验描述归纳为主,视觉机理解释不足,存在感知顺序不清晰、“形状”视觉变量划分粒度不精细、“位置”视觉变量界定不清楚3个基本问题。本文在总... 详细信息

地图是地理学的语言,视觉变量是地图学的基础理论。然而,当前对地图视觉变量的研究主要以经验描述归纳为主,视觉机理解释不足,存在感知顺序不清晰、“形状”视觉变量划分粒度不精细、“位置”视觉变量界定不清楚3个基本问题。本文在总结眼—脑系统中的主要视觉神经元的基础上,详细分析了视觉变量的神经机理,研究发现:①视觉变量的感知顺序首先是亮度和色彩,其次是简单的位置、方向、尺寸,最后是复杂的形状和纹理;旅游图的眼动实验表明,利用色彩能够被优先感知的特点,可以将色彩作为视觉线索,用于加强地图的视觉层次,引导读者的视觉注意力。②曲率可作为形状视觉变量的细分变量;可持续发展制图案例表明,曲率视觉变量可以有效用于表达定性、定量信息。③位置能够被视觉神经元直接高效识别和处理,应该被定义为一个视觉变量,但是在强调图形位置精度的情况下,它不宜变化。导航地图和印象地图的对比实验表明,位置视觉变量能够引起显著的视觉和情感唤醒度差异。本文研究结果可加深对地图视觉变量理论的理解,可为可持续发展制图、个性创意地图设计等提供新的视觉设计理论。

关键词：视觉变量地图学视觉感知视觉神经科学