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祝贺《地球信息科学学报》第200期发行！

中国地理资源期刊网 · 公众号 · · 2024-05-20 10:21

正文

编者按

今天为大家呈上2024年第26卷第4期刊文摘要。本期为 《地球信息科学学报》第200期专刊 ，包含3个栏目“地球信息科学理论与方法”“遥感科学与应用技术”“地理空间分析综合应用”总计22篇文章。敬请阅读！全文可在中国知网或学报官网下载。

学报主要刊登以地理系统信息流为研究对象，以地理信息认知理论、地理时空大数据挖掘、地理空间智能分析、地球信息图谱、遥感信息提取、虚拟地理环境、地理空间综合分析等为研究主题的学术论文，以及相关评论与简讯，重点关注地球信息科学理论方法创新成果的报道。欢迎各位研究者关注和赐稿！

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《地球信息科学学报》

主编寄语

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本期目录

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地球信息科学理论与方法

● 01 ●

地理信息学科发展的思考

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*

引用格式：

闾国年,袁林旺,陈旻,等.地理信息学科发展的思考[J].地球信息科学学报,2024,26(4):767-778. [ Lv G N, Yuan L W, Chen M, et al. Reflections on the development of the geographic information discipline[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):767-778. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.240149

摘要： 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

GIS发展历程与发展规律的维度分析

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● 02 ●

新型智慧城市建设与展望：基于AI的大数据、大模型与大算力

张新长，华淑贞，齐霁*，阮永俭

引用格式：

张新长,华淑贞,齐霁,等.新型智慧城市建设与展望：基于AI的大数据、大模型与大算力[J].地球信息科学学报,2024,26(4):779-789. [ Zhang X C, Hua S Z, Qi J, et al. Progress and prospects of new smart city construction: AI-based big data, big models and big computing power[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):779-789. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.240065

摘要： 新型智慧城市是城市数字化向智能化、进一步向智慧化发展的必然要求，是实现高质量发展的重要环节。本文首先介绍了智慧城市的背景和基本概念，分析了数字城市、智慧城市和新型智慧城市3个阶段的关系和区别。数字城市利用计算机网络、空间信息和虚拟现实技术实现城市信息数字化，重在建设信息基础设施。智慧城市则依赖时空大数据、云计算、物联网等技术，旨在整合城市生活的各个系统，重在搭建统一的数字平台以便智能化管理。新型智慧城市结合数字孪生、区块链、元宇宙等技术进行全城整合，并采用基于人工智能的智能生命体进行决策，融合现实与虚拟元素，实现先进的城市管理。本文随后探讨了新型智慧城市的建设，重点关注以技术和社会需求为驱动力的高质量城市发展。它突出了从数字城市到智慧城市的过渡，强调了信息基础设施和智能技术在发展过程中的作用。论文讨论了三维城市建模、数字孪生和元宇宙等关键技术，并详细介绍了它们对城市规划和治理的影响。本文还探讨了智慧城市如何促进经济增长、满足国家需求以及确保公共健康和安全。人工智能、物联网和区块链等技术的融合对于创造互联、高效和可持续的城市环境至关重要。本文最后评估了智慧城市在衡量经济发展方面的作用，展示了其作为国家进步基准的潜力。最后，基于人工智能技术的最新进展，本文分析并系统展望了人工智能在建设新型智慧城市中可以发挥的关键作用。人工智能在分析海量数据、改善决策以及整合各种城市系统的能力，都为实现智慧化城市生态系统的愿景提供了重要支撑。在“人工智能+物联网”、“人工智能+大数据”、“人工智能+大模型 ”和“人工智能+大算力”的协同作用下，新型智慧城市有望实现无与伦比的城市智能化水平，并最终实现可持续、高效和以人为本的高质量城市发展。

关键词： 数字城市；数字孪生城市；新型智慧城市；高质量发展；城市规划与治理；人工智能；大模型；物联网

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智慧城市发展历程

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● 03 ●

地形场景的地理空间认知与内容表达

朱红春*，张怡宁，徐月雪，朱国灿，宋词

引用格式：

朱红春,张怡宁,徐月雪,等.地形场景的地理空间认知与内容表达[J].地球信息科学学报,2024,26(4):790-798. [ Zhu H C, Zhang Y N, Xu Y X, et al. Research on geospatial cognition and content expression of terrain scenes[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):790-798. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230450

摘要： 地球表面空间承载着诸多地理实体，随着时空大数据时代的到来，以还原论为基础、以独立分层建模为特征的传统信息描述方式越发难以描述地形及其关联环境要素所具有的海量信息、产生的复杂相互作用和呈现的时空变化规律，相关研究亟需以系统和整体的角度考察研究对象。针对这一问题，本文从场景学的视角对地形本体及关联环境要素的内容和相互作用开展系统的地理空间认知，提出了地形场景的概念，用于整体性地描述地形场景中的实体、联系与时空变化过程；分析了地形场景的要素构成和逻辑结构，使用时间、地点（空间）、事物、事件、现象为核心的更加整体化、语义化和逻辑化的要素对地形场景进行描述；对地形场景对象及其信息的内容构成进行解析和整理，创建了以“要素-对象-信息”为核心的结构描述框架，并对地形场景未来的发展与可能的技术应用进行了展望。地形场景的提出是场景学概念从整体表达朝向整体研究的一次探索，为进一步进行地形问题的场景化求解和表达奠定基础。

关键词： 地形；地形场景；地理场景；场景学；地理信息；地理空间认知；内容表达；地理规律

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地形场景内部与场景间相互关系与作用反馈过程示意

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● 04 ●

地理时空数字化底座理论框架构建与应用实践

吴田军，骆剑承*，李曼嘉，张静，赵馨，胡晓东，左进，闵帆，王玲玉，黄启厅

引用格式：

吴田军,骆剑承,李曼嘉,等.地理时空数字化底座理论框架构建与应用实践[J].地球信息科学学报,2024,26(4):799-830. [ Wu T J, Luo J C, Li M J, et al. Theoretical framework construction and application practice of the geographic spatiotemporal digital base[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):799-830. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230747

摘要： 随着高质量发展成为全面建设社会主义现代化国家的首要任务，地理时空信息支撑国家和地方社会经济发展的重要性被提到新的高度。本文面向高质量发展对地理时空信息赋能提出的迫切需求，先从复杂地表系统表达、时空不确定性分析、地理空间智能计算等视角出发，全面综述地理时空表达计算理论方法的研究现状，进而以解构复杂地表、解析精准参数为问题驱动，提出“地理时空数字化底座”的相关理论思考与研究思路，概述了其中的基本概念与技术要点，重点分析了复杂地表系统的多重表达与知识关联、空间形态约束谱序特征重建的不确定性分析、“星-地-人”协同的信号传递与优化控制3个关键科学问题，从“全域空间可解构”、“局部空间可解析”、“空间之间可传递”3个目标切入串联“空间表达”与“参数计算”前后两阶段，阐释了可靠表达、可信分析、可控计算的难点所在及可行求解路径。在此基础上，重点以农业生产空间的监测监管为需求导向，介绍了数字化底座的农业应用案例，通过展示其搭建过程与综合智能计算实施效果，说明底座之上承载并组合发挥时空数据要素的保障优势和基础性支撑作用，彰显了为复杂山地现代农业发展提供高品质时空信息服务的潜能。

关键词： 高质量发展；时空信息；复杂地表系统；地理时空数字化底座；可靠表达；可信分析；可控计算；数字农业应用

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地理时空数字化底座总体研究框架

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● 05 ●

人类移动数据生成方法：研究进展与趋势探讨

刘康*

引用格式：

刘康.人类移动数据生成方法：研究进展与趋势探讨[J].地球信息科学学报,2024,26(4):831-847. [ Liu K. Approaches for human mobility data generation: Research progress and trends[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):831-847. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230488

摘要： 人类移动行为与交通、传染病、安全应急等现实应用息息相关。尽管现代信息和通信技术发展使得采集大规模个体移动定位数据成为易事，但涉及个人隐私又存在冗余、缺失和噪声的原始轨迹数据在实际中的可得性和易用性仍有很大局限。通过建模方式生成个体轨迹数据和群体移动数据，使其在统计层面接近并在应用层面可替代真实数据，是值得尝试的解决思路。本文面向个体轨迹数据生成和群体移动数据生成两大研究主题，将生成方法分为基于机理模型的方法和基于机器学习的方法，对其研究进展进行了系统总结，并探讨了其发展趋势和所面临的挑战。本文提出，未来人类移动数据生成方法研究需要多学科深度交叉共同探索人类移动行为底层机制、关注机理模型与机器学习耦合建模、借助生成式人工智能与大语言模型前沿技术、平衡生成数据可用性与隐私保护效果、强调空间泛化与迁移学习能力、控制模型训练与使用成本等。本文认为，人类移动过程是典型的人地交互过程，地理信息科学应在吸纳计算机科学、统计物理学、复杂性科学等多学科理论方法的基础上，充分发挥本学科特色，将空间依赖、距离衰减、空间异质性、尺度等地理空间效应显式纳入建模过程，提升模型性能及合理性。

关键词： 人类移动数据；合成数据；轨迹生成；机器学习；机理模型；生成式人工智能；隐私保护；地理空间人工智能

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人类移动数据生成研究框架

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● 06 ●

网络空间“测”与“绘”

蒋秉川，司东雨，刘靖旭，任琰，游雄*，曹喆，李佳薇

引用格式：

蒋秉川,司东雨,刘靖旭,等.网络空间“测”与“绘”[J].地球信息科学学报,2024,26(4):848-865. [ Jiang B C, Si D Y, Liu J X, et al. Cyberspace surveying and mapping[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):848-865. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.240151

摘要： 网络空间测绘已经成为各领域普遍关注的热点问题。其核心任务是探明网络空间组成要素，分析网络空间现象规律，绘制网络空间结构。网络空间测绘的研究存在概念术语多样、研究框架不统一，要素及规律的认识不清晰，网络空间地图表达方法不规范、缺乏统一标准等问题。在系统梳理各领域对网络空间测绘研究现状的基础上，分析了各领域对网络空间内涵的共性认识；从网络空间的空间特性、地理特性和人文特性出发，剖析了从测绘地理学角度研究利用网络空间的特点和优势；提出了网络空间测绘的研究框架，重点描述了网络空间“测”与“绘”的核心内容和关键技术，并阐述了其与实景三维、数字孪生及元宇宙之间的关系；将网络空间“测量”分为狭义的和广义的网络空间测量，指出其缺少从整体角度对网络空间特征测量和缺乏针对人在网络空间活动现象和规律的测量研究；从网络空间认知需求出发，提出了网络空间地图概念模型和分类；从网络空间坐标系、“地理-网络”关联映射、网络空间地图表达方法等方面重点描述了网络空间地图制图的关键技术，系统分析了网络空间地图表示方法及其适用性；最后，对网络空间顶层概念、网络空间建模方法、网络空间地图理论与方法以及网络空间地图应用场景设计等需要重点研究的关键科学问题和关键技术进行了展望。

关键词： 网络空间；网络空间测绘；网络空间地图；地图认知；知识图谱；“地理-网络”关联映射

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网络空间与数字孪生空间、元宇宙空间的关系

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● 07 ●

地球表层系统开放科学数据目录关联网络构建研究进展

邱芹军，郝孟璂，谢忠*，陶留锋，李伟杰，王洋，刘建东

引用格式：

邱芹军,郝孟璂,谢忠,等.地球表层系统开放科学数据目录关联网络构建研究进展[J].地球信息科学学报,2024,26(4):866-880. [ Qiu Q J, Hao M Q, Xie Z, et al. Research progress of construction of an association network of open scientific data catalogues for the earth surface system [J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):866-880. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230557

摘要： 快速发现、挖掘并利用海量地球表层系统（以下简称“地表系统”）开放科学数据，是大数据时代下地表系统开放科学数据共享新的发展趋势和前沿研究方向。地表系统开放科学数据具有组织分散、多源异构、多模态、多类型等特性，通常以专题共享网站、数据服务、元数据、期刊论文（特别是数据论文）等形式存在，研究发展适应不同模态的地表系统开放数据挖掘方法、分析其共享质量是充分利用这些数据的关键科学问题。关联网络为地表系统开放科学数据的语义互联和知识发现提供了有力的支撑，其以元数据URI（Uniform Resource Identifier）为节点，元数据间的语义关系为边，节点间关联性的强弱作为边的值。本文从地表系统开放科学数据关联网络构建角度出发，对其发展现状、基本特征和构建技术进行了调研与分析。首先选取国内外典型关联网络和相关文献作为研究对象，根据所选取的9个主流关联网络和200余篇相关文献，从关联网络的基本特征和构建技术2个方面进行比较分析。在基本特征方面，分析了关联网络的数据来源、自动化程度和更新方式；在构建技术方面，介绍了关联指标的选择，讨论了地表系统开放科学数据特征的提取、表示和计算方法。最后提出了未来地表系统关联网络构建的建议，包括构建高质量、全覆盖的地表系统开放科学数据本体、考虑顾及“时间-空间-内容”地学知识复杂关系及推理、建立面向多语言的地表系统开放科学数据关联网络方法以及提升地表系统开放科学数据关联网络应用成效等。

关键词： 地球表层系统；关联网络；数据目录；特征计算；元数据；共享程度评价；数据本体；关联指标

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地表系统开放科学数据目录关联网络构建技术路线

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● 08 ●

自然资源和国土空间大数据技术应用框架

程立海，崔荣国*，董瑾，张迎新，宋文婷，刘聚海

引用格式：

程立海,崔荣国,董瑾,等.自然资源和国土空间大数据技术应用框架[J].地球信息科学学报,2024,26(4):881-897. [ Cheng L H, Cui R G, Dong J, et al. Technical application framework of big data on natural resources and territorial space[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):881-897. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230637

摘要： 自然资源和国土空间大数据是科学配置和高效管理自然资源的重要基础，是优化和治理国土空间的重要支撑。本文基于大数据的发展历程、技术现状和主要挑战，概述了自然资源领域大数据感知、管理、分析等方面的关键技术进展，提出了自然资源领域大数据研究与应用中的研究领域单调、技术应用零碎问题；从自然资源、国土空间和人类活动的维度阐述自然资源和国土空间大数据的基本内涵，地域空间无限与资源空间耦合是区别其他大数据的显著特点。在应用需求基础上，构建了要素化、数智化、一体化的自然资源和国土空间大数据技术应用框架，该框架包含数据采集、数据治理、应用支撑、应用和用户5层结构体系和关键技术集成，实现大数据到知识服务再到数智化治理的转变，聚焦自然资源“两统一”核心业务，重构了4个方面10项自然资源业务应用。从自然资源调查监测、“智慧+”监管决策、“互联网+”政务服务3个方面开展应用实践分析；展望了自然资源和国土空间大数据在数据采集存储、数据治理、应用支撑、应用服务方面的发展方向。

关键词： 自然资源；国土空间；人类活动；大数据；地域无限；要素耦合；技术应用框架；应用实践

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自然资源、国土空间、人类活动与大数据的关系

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● 09 ●

面向城市更新的地理空间信息技术研究现状与展望

林良国，赵耀龙*，柯恩童

引用格式：

林良国,赵耀龙,柯恩童.面向城市更新的地理空间信息技术研究现状与展望[J].地球信息科学学报,2024,26(4):898-914. [ Lin L G, Zhao Y L, Ke E T. Research status and prospects of geospatial information technology for urban renewal[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):898-914. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.240198

摘要： 我国城镇化处于后期增速放缓及质量提升阶段，城市增长方式逐步从“增量发展”向“存量提质”过渡，进入城市更新的城镇化新模式。城市更新作为城市国土空间全域范围内持续完善功能、优化空间布局、提升环境品质、激发经济社会活力的空间治理活动，地理空间信息正在其中发挥重要的技术和思维支撑作用。本文在“生产空间”、“生活空间”、“生态空间”（简称“三生空间”）视角下，重新审视了城市更新的内涵，指出城市更新本质上是对“三生空间”的统筹优化。基于“城市认知”中的感知、评估和优化等全过程，构建了“三生空间”视角下的城市更新逻辑架构，并基于此架构梳理了地理空间信息技术在“三生空间”中要素感知、效益评估和空间优化方面的应用与研究现状。立足城市更新实际需求，基于现代地理空间信息技术，通过对城市的综合感知、综合评估和综合优化，提出构建涵盖“感知-评估-优化”城市认知全过程的全空间城市更新技术体系，以提高城市适应未来发展的自我调控能力，实现国土空间治理体系和治理能力现代化。

关键词： 城市更新；地理空间信息；三生空间；要素感知；效益评估；空间优化

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“三生空间”视角下的城市更新内涵

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● 10 ●

公共服务空间公平性区位问题研究进展与展望

连晨晨，张广利，孔云峰*，翟石艳

引用格式：

连晨晨,张广利,孔云峰,等.公共服务空间公平性区位问题研究进展与展望[J].地球信息科学学报,2024,26(4):915-926. [ Lian C C, Zhang G L, Kong Y F, et al. Balancing service efficiency and equality in location models: Research progress and prospects[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):915-926. ] DOI: 10.12082.dqxxkx.2024.230768

摘要： 兼顾公平与效率的公共服务规划受到学术界、决策者和公众的长期关注。本文从公共服务设施布局规划的角度，对空间公平性区位问题研究进行了回顾和展望。首先，在辨析公共服务公平性概念的基础上，总结了空间公平性的度量指标。其次，根据空间公平性区位问题的建模原理，将建模途径划分为3类：直接使用公平性指标，构建单目标优化模型、多目标优化模型，或带公平性约束条件的优化模型；根据罗尔斯“无知之幕”公平正义性原则，使用有序距离加权函数构建有序中值问题模型；以及遵循社会学“不公平厌恶”原理，构建能够权衡公平与效率的公平聚合目标函数。一般地，能否找到“公平有效”的设施布局方案是空间公平性建模的一般准则，构建严格满足或“弱满足”不公平厌恶聚合函数是区位建模的技术途径。最后，对空间公平性区位建模进行了展望：引入距离阈值，简化有序距离加权函数，并将其一般化；证明了新函数是单调函数，且“弱满足”Pigou-Dalton转移规则；讨论了使用新函数改进P中值问题的可行性。

关键词： 公共服务；区位问题；空间公平性；数学模型；公平聚合函数；空间妒忌；Pigou-Dalton转移规则；改进P中值问题

3种公平区位建模途径比较

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● 11 ●

水文时间序列分析方法研究进展

李路，宫辉力*，郭琳，朱琳，陈蓓蓓

引用格式：

李路,宫辉力,郭琳,等.水文时间序列分析方法研究进展[J].地球信息科学学报,2024,26(4):927-945. [ Li L, Gong H L, Guo L, et al. Research advances on hydrologic time series analysis methods[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):927-945.]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230336

摘要： 水文时间序列分析领域的发展对于有效管理和利用水资源至关重要。本文基于WoS核心合集数据库和CNKI数据库，采用文献计量学方法和CiteSpace软件，揭示国内外水文时间序列分析领域的发展脉络、研究热点及发展方向。首先从水文时间序列的随机性、非线性、不确定性等出发，结合机器学习、神经网络等新兴方法，将水文时间序列分析领域的相关进展分为6个方面。然后，对各方面开展了详细介绍，并与传统方法作对比，总结了传统方法的缺陷；最后，指出提高水文时间序列分析结果准确性的方向，主要包括：① 在时空尺度上进行建模，并融合多元数据进行分析；② 将物理机制融入机器学习模型，提高模型的可解释性和泛化能力；③ 在研究过程中考虑气候变化(极端天气事件)和水文过程的耦合；④ 将多个复杂特性综合进行研究，并提高每个复杂特性的研究水平。通过揭示国内外水文时间序列分析领域的发展脉络、研究热点及发展方向，我们能够更好地理解和应对气候变化、极端天气事件以及人类活动对水资源的影响，提高我们对水文过程的认识，为水资源规划、水灾风险管理和可持续发展提供科学依据。

关键词： 水文时间序列分析；CiteSpace；机器学习；非线性；不确定性；非平稳性；耦合

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水文时间序列分析方法研究进展分类

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● 12 ●

面向城市交通的动态知识图谱综述——构建、表示与应用

刘奕含，宁念文*，杨东霖，李伟，吴斌，周毅

引用格式：

刘奕含,宁念文,杨东霖,等.面向城市交通的动态知识图谱综述——构建、表示与应用[J].地球信息科学学报,2024,26(4):946-966. [ Liu Y H, Ning N W, Yang D L, et al. Survey of dynamic knowledge graph for urban traffic: construction, representation and application[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):946-966. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230572

摘要： 在智能交通领域中，各种信息采集设备积累了海量的多源异构数据，如车辆轨迹、道路状态、交通事件等。如何依据这些海量的交通数据进行关联整合，并利用这些数据进行辅助决策是当前面临的挑战。为应对这些挑战，知识图谱技术由于其具有强大的实体间关联建模能力，在知识挖掘、表示、管理及推理能力等方面显现出了巨大的应用潜力。首先，本文依次针对地理交通图、多模态知识图谱及动态知识图谱的构建技术进行综述，以此展示知识图谱在智能交通领域的广泛适用性。接着对智能交通领域的各类知识图谱构建方法进行介绍。其次，对智能交通领域的知识图谱表示学习技术及知识推理技术进行归纳总结。其中涵盖了多模态知识图谱表示学习的相关算法以及动态知识图谱表示学习的探讨，并展开介绍了动态交通多模态知识图谱中的补全技术和因果推理技术，对于提高智能交通系统的数据理解能力和决策推理水平具有重要的理论意义和实际应用前景。再次，归纳整理了几个应用场景下知识图谱为城市的智能决策提供重要支撑的解决方案。最后，对现有技术瓶颈进行了分析和探讨，并对未来交通知识图谱的关键技术及其辅助应用进行了展望。

关键词： 智能交通；知识图谱；知识表示；知识推理；图神经网络；辅助决策；城市规划；交通管理

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智能交通知识图谱的技术流程

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● 13 ●

融合知识图谱与协同过滤的微地图推荐

牛雪磊，杨军*，闫浩文

引用格式：

牛雪磊,杨军,闫浩文.融合知识图谱与协同过滤的微地图推荐[J].地球信息科学学报,2024,26(4):967-977. [ Niu X L, Yang J, Yan H W. WeMap recommendation by fusion of knowledge graph and Collaborative filtering[J]. Journal of Geo- information Science, 2024,26(4):967-977. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.220581

摘要： 针对推荐系统中数据稀疏问题，传统的协同过滤算法无法捕捉辅助信息之间的相关性，从而降低了推荐的准确性。为此，本文提出融合知识图谱的协同过滤模型（Knowledge Graph Embedding Collaborative Filtering，KGCF），引入知识图谱作为辅助信息，利用知识图谱中多源结构性的数据来缓解数据稀疏问题。KGCF模型结合知识图谱的语义信息和协同过滤的偏好信息，能够挖掘出用户和微地图的隐语义交互信息，从而达到“千人千面”的推荐效果。① 融合知识图谱和协同过滤算法对微地图数据集进行采集训练；② 通过皮尔逊相关系数计算出用户之间的相似矩阵，并对稀疏的评分矩阵进行隐语义矩阵分解，采用基准（Baseline）得到用户和微地图地名的偏好信息；③ 通过知识图谱将微地图语义信息转化为低维向量，采用余弦相似度计算出微地图地名之间的相似矩阵；④ 将用户和微地图地名结合为一个推荐结果集。通过在微地图数据集上实验，证明了本文提出的KGCF模型能有效解决数据稀疏，可准确为用户推荐感兴趣的微地图。

关键词： 知识图谱；协同过滤；数据稀疏；微地图；推荐系统；结构性数据；隐语义

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KGCF算法流程

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● 14 ●

城区数字高程模型修正方法：顾及空间异质性的可解释随机森林模型

刘妍，孙延宁，陈传法*，刘盼盼，刘雅婷

引用格式：

刘妍,孙延宁,陈传法,等.城区数字高程模型修正方法：顾及空间异质性的可解释随机森林模型[J].地球信息科学学报,2024,26(4):978-988. [ Liu Y, Sun Y N, Chen C F, et al. Improving urban Digital Elevation Models based on interpretable Random Forest Methodconsidering spatial heterogeneity[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):978-988. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230590

摘要： 目前，以遥感测量手段获取的全球数字高程模型（Global Digital Elevation Model，GDEM）在城区含有各种地物而不能反映真实的地球表面形态。因此，为提高城区GDEM产品质量，本文提出了一种顾及空间异质性和SHAP（Shapley Additive Explanations）特征筛选的GDEM修正方法。该方法首先利用高斯混合聚类（Gaussian Mixture Model，GMM）和泰森多边形将研究区域划分为同质子区，解决GDEM修正误差和特征因子空间关系的异质性问题；然后基于SHAP可解释框架筛选每个子区的最优特征变量并借助随机森林（RF）构建对应的修正模型用于城区GDEM修正。为验证本文方法的实用性和高效性，以纽约30 m分辨率的COPDEM（COPDEM30）为研究对象，将本文方法与其他3种方法（包括顾及空间异质性的局域随机森林（SH-RF）、顾及SHAP特征筛选的全局随机森林（FS-RF）和传统随机森林（RF））的预估结果以及一种去除建筑物和植被偏差的GDEM（FABDEM）进行对比。实验结果表明，本文方法预测效果最优，SH-RF、FS-RF次之，RF效果最差。此外，与FABDEM相比，本文方法的平均绝对误差（MAE）降低了42.3%，中误差（RMSE）降低了63.2%。对本文方法的迁移实验表明，相比原始COPDEM30，修正后GDEM的MAE和RMSE分别降低了50.5%和50.4%。

关键词： 全球数字高程模型；修正；空间异质性；SHAP可解释模型；特征筛选；城区；精度评价

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基于不同方法修正后GDEM精度对比

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● 15 ●

地理信息视角的传统聚落景观基因特征参数及其提取

胡最*

引用格式：

胡最.地理信息视角的传统聚落景观基因特征参数及其提取[J].地球信息科学学报,2024,26(4):989-1001. [ Hu Z. The concept of core feature parameter of geographic information to cultural landscape genes of traditional settlements[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):989-1001. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230743

摘要： 经济社会领域的深层变革使得传承和发扬优秀传统文化成为重要社会需求。传统聚落是优秀传统文化的重要载体和社会发展的优质资源，发掘其文化资源特征具有重要意义。当前缺乏从地理信息视角审视传统聚落文化资源的本质特征，现有GIS不能直接支持传统聚落景观基因（以下简称景观基因）的地理信息特征分析。对此，论文首先从环境空间、聚落空间和社会文化空间出发，以自然、生存和社会文化为价值认知向度，剖析了景观基因地理信息的认知维度特征。接着，论文论述了景观基因地理信息的组成要素和信息内容。然后，根据景观基因地理信息的位置、形态、文化、属性、演变和地理价值特征，论文提出了景观基因地理信息特征参数（以下简称特征参数）并探讨了其数学意义，分析了相应的识别法则和识别方法。结合理论成果，论文以湖南省保存较为完好的6个国家级历史文化名村为例进行了空间布局基因特征参数的提取实验。结果表明，特征参数可以从地理信息角度揭示传统聚落文化资源重要特征，具有重要意义和实践价值。

关键词： 传统聚落；景观基因；地理信息特征；价值向度；认知维度；特征参数；湖南省

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景观基因地理信息的认知维度

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遥感科学与应用技术

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Google Earth Engine 在农业管理中的研究现状与展望

蒙继华*，何荣鹏，林圳鑫

引用格式：

蒙继华,何荣鹏,林圳鑫. Google Earth Engine 在农业管理中的研究现状与展望[J].地球信息科学学报,2024,26(4):1002-1018. [ Meng J H, He R P, Lin Z X. Status and prospects of Google Earth Engine in agricultural management research[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):1002-1018. ] DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230760

摘要： 农业作为中国国民经济的战略性产业，在粮食生产和可持续发展目标方面起着举足轻重的作用。为了满足农业管理中大空间尺度、长时间序列遥感数据的存储、组织和处理，节省用户计算资源，提高农业生产管理专题的时效性和普适性，地理空间数据处理云平台备受关注。谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）作为一款集数据获取、数据运算、模型建立、精度验证以及可视化分析于一体的地理空间分析开源智能云平台，极大地扩展了农业领域研究的广度和深度，为精准农业领域的发展带来了新的机遇。本文从GEE平台、农业应用数据、作物种植支撑管理和农田管理工具等角度出发，分析了基于GEE平台的农业管理研究最新研究进展，以“平台-数据-农业管理-工具”为大框架，强调了多源协同的有效数据信息支撑农业监测管理决策的制定，高效易扩展的农田种植管理和作物生长监测工具可以辅助提高农业生产效率，农情数据信息和农业管理工具在全球背景下共同促进农业可持续发展。文章对GEE在农业应用数据支撑、农业监测管理和农田管理工具等方面的研究现状进行分析总结，突出了GEE云平台相比于传统的桌面端地理空间数据处理平台分别在数据、工具和应用3个方面给农业管理带来的创新性变革，凸显了GEE在破碎化农田区域和病虫害监测领域等方面的发展潜力，讨论了GEE在全球背景下辅助农业可持续发展方面的研究趋势。随着GEE在数据质量、数据处理功能和农情参数信息利用等方面的有效改进，展望了其在精准农业管理、农情监测和预测、移动端智能农业决策支持系统开发以及生态系统管理等农业管理领域的应用前景。以期为平台使用者提供参考并为我国农业领域的云计算平台的建设和应用提供借鉴。

关键词： 谷歌地球引擎；农业管理；卫星遥感；农田管理工具；研究现状；展望

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GEE支撑农业管理领域研究系统架构

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山地冰川冰湖变化及其溃决洪水遥感监测研究进展

李晓恩，刘易，江利明*，黄荣刚，周志伟，庞校光

引用格式：

李晓恩,刘易,江利明,等.山地冰川冰湖变化及其溃决洪水遥感监测研究进展[J].地球信息科学学报,2024,26(4):1019-1039. [ Li X E, Liu Y, Jiang L M, et al. A review on remote sensing monitoring of glacial lake change and glacial lake outburst floods in mountain glacier regions[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):1019-1039. ]

DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230458

摘要： 冰湖作为冰川融水主要储蓄载体，能在一定程度延缓区域冰川淡水资源流失，但也为冰湖溃决洪水(Glacial Lake Outburst Floods, GLOFs)、滑坡、泥石流等山地灾害发生提供了孕灾场所，是众多山地冰川灾害链的重要环节。升温、极端气候变化扰动下，冰川物质亏损/减薄速率进一步加剧，冰湖形态变化速率加快、GLOFs发生频次与规模有所提升、灾害影响效应愈发显著，对高海拔山地冰川区下游居民生命财产和基础设施安全带来潜在风险。鉴于此，本文以冰湖与GLOFs研究为主题，首先，通过冰湖研究文献计量分析确定了近些年研究热点专题；其次，围绕山地冰川冰湖与GLOFs研究的3个主要方向：冰湖与GLOFs遥感监测、冰湖时空演化与冰川变化分析及未来潜在冰湖探测、冰湖灾害风险评估与GLOFs案例研究，遴选10项重要专题内容，分门别类、系统梳理总结、剖析了国内外研究进展，阐述了当下研究存在不足；最后，针对所选专题结合技术发展趋势与研究热点问题，围绕冰湖形态信息与GLOFs智能提取、冰川-冰(前/面)湖系统演化及其气候变化响应关系、冰湖监测预警与灾害防治内容，对未来研究做了一定展望，以期为山地冰川冰湖灾害管理与适应性规划提供借鉴与参考。

关键词： 山地冰川冰湖；冰湖溃决洪水GLOFs；遥感监测；未来潜在冰湖编目；冰湖时空演化；冰湖水量(库容)估算；冰湖风险评估；气候变化响应

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山地冰川冰湖水循环与多源遥感观测示意

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祝贺《地球信息科学学报》第200期发行！

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