地理空间信息基础平台研究进展及应用
地理信息系统中的数据采集与处理研究
地理信息系统中的数据采集与处理研究地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS），是一种利用计算机和配套的软件工具来进行空间数据采集、储存、处理、分析及输出的系统。
其主要应用领域包括城市规划、环境保护、自然资源管理等。
在GIS技术应用中，数据采集与处理是很重要的一环。
本文将探讨GIS中数据采集与处理的研究进展及其应用。
1. GIS中的数据采集GIS中数据采集的方法多种多样，包括GPS定位技术、航空遥感、卫星遥感等，同时也需要人工地面采集。
其中，GPS定位技术被广泛应用于实时数据采集，如车辆定位、人员定位等。
而遥感技术则主要用于获取大范围的地理空间信息。
在GIS中，常见的数据采集方式还包括行摄法、斜摄法等。
行摄法是指利用航空器或直升机在空中拍摄地面影像，通过图像处理技术来提取地物信息。
而斜摄法则是指以斜角度拍摄地面影像来获取三维建模数据。
这种方法在城市建设、规划方面有较好的应用前景。
数据采集过程中需要注意的问题有很多，如数据的准确性、质量、时间效应等。
数据的准确性是指地理数据在空间和时间上的准确性，如精度、分辨率等。
而数据的质量则包括真实性、完整性、一致性等。
这些问题需要通过合适的方法来保证数据质量。
2. GIS中的数据处理在GIS中，数据处理包括数据清洗、数据匹配、数据转换、数据分析等多个方面。
数据清洗是指对采集到的原始数据进行处理和剔除，以保证数据的准确性和可靠性。
而数据匹配则是指将各种不同的数据源进行整合，以便于后续数据处理。
数据转换则是指将不同格式、不同结构的数据转换成一种标准的格式。
数据分析则是GIS中的核心任务之一，通过数据处理来解决复杂的地理问题。
在数据处理过程中，应该对地理数据进行分类处理，同时要注重数据的可视化，以便用户更好地理解空间数据。
数据可视化将数据以图形形式呈现出来，如地图、图表等，让用户更容易理解和发现数据之间的联系。
同时，数据可视化还可以帮助用户更好地进行空间分析和模型建立。
面向地理空间信息的知识图谱构建与应用研究
面向地理空间信息的知识图谱构建与应用研究随着信息技术和人工智能技术的迅猛发展，知识图谱作为一种新型的知识表示和应用方式，在各个领域得到了广泛的应用。
而在地理信息领域，以地理信息为主体的知识图谱也逐渐成为研究的热点。
本文将探讨面向地理空间信息的知识图谱构建与应用研究的相关进展。
一、地理知识图谱的基础架构在地理空间信息领域构建知识图谱，需要考虑以下几个方面：1、地理信息本体构建：地理信息本体是地理知识图谱构建的核心，通过构建地理信息本体，可以实现对地理信息的精准定义和分类，从而形成地理知识的语义基础。
目前，已有一些常用的地理信息本体模型，如地理词汇本体GeoWordNet、地理信息本体GEO信息国际标准等。
2、地理数据分类管理：地理空间信息的多样性和不确定性使得其数据的规模相对较大，而各式各样的地理数据形式也使得对其进行处理和管理显得异常困难。
为了更好地管理地理数据，并为构建地理知识图谱提供有效支持，需要对地理数据进行分类。
3、地理知识库提取：地理知识库是地理知识图谱构建的基础，通过从地理数据中提取关键信息来填充地理知识库，可以为构建地理知识图谱提供更多的数据。
在进行地理知识库提取时，需要考虑如何对地理数据进行语义化处理，以便更好地支持知识图谱的构建。
二、地理知识图谱的应用研究构建地理知识图谱，可以实现对地理信息的深度挖掘和应用。
下面是地理知识图谱的应用研究方向：1、地理知识检索：地理知识图谱可以提供更加智能的地理知识检索服务。
通过建立以地理知识图谱为核心的搜索引擎，可以为用户提供更加精细的地理信息检索服务，从而提高检索的效率和准确性。
2、地理知识推荐：地理知识图谱可以实现基于知识的地理信息推荐。
通过基于用户兴趣与场景，结合地理知识图谱，实现地理信息和服务的自主推荐，为用户提供更加智能化、个性化的地理信息服务。
3、地理智能应用：地理信息与其他信息的相互融合，可以产生更多有价值的地理智能应用。
例如，基于地理知识图谱的城市旅游导航系统，可以为用户提供更加个性化、全面的旅游信息；基于地理知识图谱的交通出行服务，可以为用户提供更加智能化、高效的出行路径推荐等等。
地理信息科学研究进展
地理信息科学研究进展摘要：本文论述从地理信息系统到地理信息科学发展的相关概念、活动、以及近年发生的重要事例。
讨论地理信息科学的主要研究内容、发展阶段特征与趋势，认为地理信息科学的基本思想、核心框架理论与学科定位等仍在不断的探索之中，仍需要在地理科学、地球系统科学等的大框架下，基于天地人机网络一体化信息系统，以数字地球与虚拟地理环境建设为目标，结合实验遥感、实验地理学等来构建与发展。
从地球表层系统的人-地关系视角，提出了发展面向“人”地理信息科学的科学问题。
最后，对于地理信息科学与遥感(信息)科学的集成与未来发展进行了思考。
关键词：地理信息科学，地球信息科学,数字地球The Research progress of Geographic informationscienceAbstract：This paper discusses from the geographic information system to the development of geographic information science related concept, activities, and important cases happened in recent years.Discuss the main researching contents of geographic information science, development characteristics and trends, think of geographic information science, the basic idea of core framework theory and subject orientation and so on continues to explore, still need in geography science, earth system science under the framework of man-machine integration of network information system based on heaven and earth, according to the construction of digital earth and virtual geographical environment as the goal, combined with experiment of remote sensing, geography and so on to build and development.From the perspective of earth surface system - relation, put forward the development of "people" oriented geographical information science scientific questions.Finally, for geographical information science and remote sensing (information) integration and the future development of scientific thinking.Key words：Geographic information science;The earth information science;Digital earth1 引言1990年Goochild提出“Spatial Inofrmation Science”，1992年在国际杂志IJGISystem 上发表“Geographical information science”，从而标志着地理信息科学作为一个学科正式成立，自此关于地理信息科学理论、方法的研究与相关活动，在国际上也逐渐展开、活跃，例如1996年国际杂志IJGISystem 改名IJGIScience，美国国家科学基金委从1997年2月到2000年2月资助了地理信息科学相关的Varenius研究项目。
国内外地理学视角下数字基础设施的研究进展与展望
国内外地理学视角下数字基础设施的研究进展与展望
许吉黎;叶玉瑶;郭杰;许险峰;袁振杰
【期刊名称】《地理科学》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】本文利用文献计量方法回顾并对比了国内外地理学视角下数字基础设施的研究进展。
研究发现:①国外研究起步早、进展快、主题多,持续深入拓展,国内研究尽管起步相对较晚,但2019年以来在经济管理学者主导下呈爆发性增长态势;②国外研究基于批判性视角和需求端,重点关注数字鸿沟、社会–空间不平等和弱势地区的数字化转型,国内研究强调功能性视角和供给端,聚焦数字基础设施赋能区域数字经济发展和互联互通。
总体而言,新一轮数字技术革命、信息社会公平公正和国家战略需求从供需两端推动数字基础设施研究兴起,国内外研究议题相近但研究重点、视角和导向相异。
展望未来,建议:①平衡供给和需求端的中国数字基础设施地理学研究,强化研究成果的联动性和系统性;②将数字基础设施融入地理学既有理论框架,推进学科知识生产和理论建设;③充分挖掘地理学综合性优势,引领数字基础设施的跨学科交叉研究。
【总页数】12页(P586-597)
【作者】许吉黎;叶玉瑶;郭杰;许险峰;袁振杰
【作者单位】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;广州市城市规划勘测设计研究院;广州大学地理科学与遥感学院/华南人文地理与城市发展研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】K902;F129.9;F283
【相关文献】
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4.地理学视角下中国农业功能研究进展与展望
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GIS技术在ITS中应用前沿进展
GIS技术在ITS中应用的研究前沿进展摘要：本文介绍了目前国内gis技术在its中的应用情况，主要从基于gis的its需求、gis数据库中的数据组织、gis数据库数据来源、最短路径搜索、交通车辆调度与诱导、gis对交通信息的发布、地图匹配技术和三维虚拟技术几个方面进行了阐述。
并探讨了未来gis技术在its中的应用发展趋势。
关键字：gis技术；its；应用；目前世界各国对its的服务领域主要的划分为交通管理与规划、电子收费、出行者信息服务、车辆安全与辅助驾驶、紧急事件和安全运营管理自动公路综合运输。
若将上述功能相近的实体归纳成为系统和子系统，则its有四个子系统即中心子系统、出行者子系统（或远程接入子系统）、车辆子系统和路边子系统（路侧子系统）[1]。
数据库的建立既要从宏观把握，又要结合局部信息。
1 针对its功能需求构建gis数据库1.1基于gis的its需求工程。
建立支持智能交通系统的gis数据库的总体设计原则是数据库中的数据应该依据其本身的特点进行组织，而不是依据数据的使用目的不同而不同设计。
同时，数据库的结构应当反映出不同的应用目的和要求。
支持各种应用程序和目的。
gis数据库是一个对空间数据合理存放的一个集合。
其数据库设计的一般步骤为需求分析、原型概念化设计、gis数据库详细设计、自动化方案制定、试点项目实施以及数据库总体实施[2]。
建立数据库需要首先要进行需求分析，根据不同的应用目的建立具有特定用途的数据库。
朱爱民等在运用gis技术建立公路交通数据库时设计出如下各层次专题数据库及其主要内容:基础数据库（测量资料和图件，地质资料和图件，管理与机构，建设档案，气象条件，航测，遥感数据，环境状况，勘测报告，图表，工程主设计、施工及验收报告等）、公路资源数据库（人员，车站，桥涵，隧道，道口，管线，公路线路状况及其附属物，环境，名称，技术手册，规程规则，里程桩，边界点，规划设计，物质装备等）、社会经济数据库（人文资料，地理环境，历史变迁与发展，社会经济统计，经济状况调查，人口分布，交通状况，调查数据，检查管理，政策法令，风俗习惯等）、灾害防治数据库（历史记载，灾害线路状况，参数，消除事故隐患，灾害评价，预防措施，辅助决策，实验分析，预报方法，变形监测，治理方法，气象分析等）[3]。
地理信息技术研究报告
地理信息技术研究报告地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一种将地理数据与信息技术相结合的学科。
地理信息技术以地理空间数据为基础，利用计算机和通信技术进行数据的采集、存储、处理、分析和展示，以实现对地理空间信息的有效管理和利用。
本研究报告将主要介绍地理信息技术在以下几个方面的应用及研究进展：1. 地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）：GIS是地理信息技术的核心，它将地理空间数据与属性数据进行整合和分析，用于地理问题的解决和决策支持。
本报告将介绍GIS的基本原理和功能，以及在城市规划、环境保护、土地管理等领域的应用。
2. 遥感技术（Remote Sensing Technology）：遥感技术利用航空器、卫星等传感器获取地球表面的影像数据，用于监测和分析地球表面的特征和变化。
本报告将介绍遥感技术的基本原理和数据处理方法，以及在资源调查、环境监测、农业与林业管理等领域的应用。
3. 全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）：GPS利用卫星信号提供的定位信息，可以精确确定地球上任意一点的位置坐标。
本报告将介绍GPS的基本原理和使用方法，以及在导航、地图制作、交通管理等领域的应用。
4. 地理信息技术与智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）的结合：地理信息技术可以为智能交通系统提供实时的交通信息和路况分析，以提高交通管理的效率和减少交通拥堵。
本报告将介绍地理信息技术在智能交通系统中的应用，并探讨未来的研究方向。
总结起来，地理信息技术是一门跨学科的领域，涉及到地理学、计算机科学、遥感学等多个学科的知识。
它在城市规划、环境保护、资源管理、交通管理等领域具有广泛的应用前景，同时也面临着数据质量、数据安全和技术创新等挑战。
国家测绘地理信息局关于加强数字中国地理空间框架建设与应用服务的指导意见
国家测绘地理信息局关于加强数字中国地理空间框架建设与应用服务的指导意见文章属性•【制定机关】国家测绘地理信息局(已撤销)•【公布日期】2006.09.25•【文号】国测国字[2006]35号•【施行日期】2006.09.25•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】测绘正文国家测绘地理信息局关于加强数字中国地理空间框架建设与应用服务的指导意见（国测国字[2006]35号）各省、自治区、直辖市、计划单列市测绘行政主管部门和信息化主管部门，新疆生产建设兵团测绘主管部门和信息化主管部门，副省级省会城市信息化主管部门，国家测绘局所属有关单位：数字中国地理空间框架是国家空间信息基础设施的重要组成，是国民经济和社会信息化的基础支撑平台。
近年来，数字中国地理空间框架建设取得了明显进展，基础地理信息资源不断丰富，在经济社会发展中发挥了重要作用。
但仍存在一些亟待解决的问题，主要是：统筹协调和监管力度不够，各自为政和重复建设比较严重；基础设施薄弱，信息资源自主保障能力不强；政策法规、标准规范和安全保障体系不健全，信息资源开发不足、利用不够；信息共享机制不完善，信息服务社会化程度低，不能完全满足经济社会发展的需要等。
为进一步贯彻落实中央领导同志关于推进数字中国地理空间框架建设的重要指示和《中共中央办公厅国务院办公厅关于加强信息资源开发利用工作的若干意见》精神，统一认识、理清思路，加快数字中国地理空间框架建设，促进地理信息资源开发、整合、共享和应用，更好地为国民经济和社会信息化服务，提出如下指导意见。
一、指导思想和基本原则（一）指导思想是：以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，树立和落实科学发展观，坚持以改革和创新为动力，完善保障环境，推动基础地理信息资源共建共享，提高应用和服务水平，促进地理信息产业发展，充分发挥数字中国地理空间框架在国民经济和社会信息化中的重要作用。
（二）基本原则是：（1）统筹规划，加强协调。
农八师石河子市：空间地理信息框架信息共享典型应用做法与成效
理信 息 公 共 平 台 来 管 理 、分 发 各种 基 础 空 间数 据 ，实 现 信 息 资 源的 整 合 共 享 和 交 换 ，避 免 无 序和 低 水 平重 复建 设 。
通 过 师 市 长 办公 会 议 明 确 了该 项 目由 信 息 化 工作 办公 室 总 牵 头 ，提 出 整体 项 目 的实 施 意 见 ，对 各 子 项 目的 详细 设计 和 实
“ 以图管房产权产籍贯”系统也已启动建设。
石河子市地处天山北麓中段，古尔班通古特大沙漠南缘，即 电子 政务 支撑 空间地 理信 息框 架跨部 门信 息共享
东经 ８ ８ 一 ６ ２ ” 北纬 ３ ２ ” 。 ０ 。石河子 市是 以大农业 ４ ５ ”８ ’４ ， ’６一 ５ ２ ” 结 合 八 师原 有 电子 政 务 外 网资 源 和 正 在 建设 的 兵 团政 务 外
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由 国土 资 源 局 建 设 统 一 的 城市 基 础 空 间信 息 公 共 平 台 ，为
各部 门提 供 基 础 空 间 地 理 信 息 服 务 ’并 定期 进行 更新 。 “ 字城 管 ”系统在 统一 的城 市基础空 间信 息上 ，对 城市部 件 数 进行 测绘 和标 注 ，形 成 城市 部件 地理 信 息专 题数 据 库 ，定 期 与城
目建 设 正 式 启 动 。该 项 目是石 河子 市 国 民经 济 快 速 发 展 的 一 项
战略 ，通 过 深 度 开 发 和 整 合应 用 各种 信 息资 源 ，建 立 统 一 的 地
任 组 长 ，主 管城 市建 设 的 党委 常 委 、副 市 长 任 副 组 长 ，有 关部 农八 师石 河子 市 ： 空间地理信息框架信息共享典型应用做法与成效
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将GIS与大数据技术结合，基于Hadoop、Spark等分布式计算框架，实现各类空间、非空间地理大数 据的一体化高效存储和管理，提供矢量大数据、实时大数据、影像大数据、文本大数据分析服务，提 供高性能的地图服务，支持在线多源异构服务聚合，集成多种可视化技术实现地理大数据的多样式表 达和高性能渲染
基于BIM数据自身的特性，实现专业的的射线分析、动态剖切、属性查询等功能，促进BIM与GIS的深度融合，辅助 BIM模型全生命周期精细化管理。
动态模拟
X-射线分析
内部属性查询
动态剖切
横截面输出矢量图件 从三维到二维
动态剖切生成矢量CAD图
全空间一体化展示分析——现实虚拟一体化展示分析
利用虚拟现实，实现地理环境的计算机仿真与沉浸式体验；利用增强现实技术，实现真实世界和虚拟空间信息的集成 和实时交互，让GIS世界更加丰富绚丽。
语义、规则
白盒认知
图文数据语义关联匹配 多源数据智能化分析与预测
知识
数字空间
地理实体提取和变化监测 众源地理空间数据质量评价
认知空间
深度学习
黑盒认知
图文数据语义关联匹配
• 地理实体有多种不同的描述方式，包括地图空 间数据、文本描述数据、图片数据等
• 针对同一个地理实体的不同描述数据隔离存储、 管理和应用，难以满足关联分析与挖掘的需要
多源数据能化分析与预测
基于海量时空大数据，运用多元统计和机器学习方法，提供数据关联与融合、空间分析与预测等智能化服务，实现态 势感知与预警、个人画像描绘与行为推断、群体运动模式与异常识别等大数据分析。
安全态势实时感知与预警：分析历史数据，根据以往野外 地质调查事故发生情况，结合实时态势数据，利用时空自 回归、地理时空加权回归等多元模型，实时感知野外调查 人员安全态势，对事故风险进行预测
0.715
0.767
MaOpuGr MISoMdeoldel Accuracy
MRR
利用20226档数据集对模型进行训练和测试，查全率和查准率比doc2vec方法有较大提升
地理实体提取和变化监测
基于深度学习技术，融合ResNet、Faster-RCNN、Deeplab、FCN等多种神经网络图像分割算法，实现多种地理实体 的高精度提取和变化监测。
待识别数据集
神经网络模型
建筑物
识
别
植被
结
果
道路
水体
地理实体提取和变化监测
创新性：提出了一种基于深度残差网络的图像分割神经网络模型，支持像素级地理实体的提取。利用引导滤波器对分 类结果进行优化，去除噪声，达到最优的提取效果
（a）原始遥感图像 （b）样本标签 （c）深度学习预测结果 （d）滤波优化结果 利用162,000张256*256图像进行模型训练，38880张验证数据集进行验证，对建筑物识别率最高可达到98.5%。
数字化
辅助 决策
智能 感知
认知 空间
全空间三维一体化展示分析——地上地下一体化展示分析
集成融合地上地下空间三维场景，依靠透明地表、地面开挖、动态剖切、爆管分析等工具来实现地上下一体化的城市 管理与智慧运行
一体化查询
动态卷帘
透明地下
地面开挖
爆管分析
连通分析
全空间一体化展示分析——室外室内一体化展示分析
智能GIS关键技术探索
GIS与深度学习结合，实现地理特征智能提取、变化检测和关联分析与预测，科学 解决复杂空间问题
地理大数据关键技术突破
将GIS与大数据技术结合，基于Hadoop、Spark等分布式计算框架，实现地理大 数据的高效存储、分析与可视化表达
数字 空间
地上
现实
空间
地表
地下
模拟 认知
观测 传感
多源数据融合与智能分析
基于海量时空大数据，运用多元统计和机器学习方法，提供数据关联与融合、空间分析与预测等智能化服务，实现态 势感知与预警、个人画像描绘与行为推断、群体运动模式与异常识别等大数据分析。
群体运动模式与异常行为判别：利用手机信令、浮动车等 多源数据，对群体时空轨迹运动模式进行挖掘，分析群体 运动时空聚集特征，用于发现群体运动规律、群体运动趋 势，应用于公共安全领域，辅助发现大规模人群聚集行 为，提前研判预警群体事件
VR漫游体验
VR交互分析
AR实景导航
点选查询属性
点击地面执行开挖
全空间一体化展示分析——静态实时一体化展示分析
集成多种实施传感器数据，实时数据与地理空间无缝集成，实现全空间场景从静态到动态的跨越
手机信令轨迹
交通压力分析
城市摄像头监控数据
卫星轨迹
GIS与深度学习结合，实现地理特征智能提取、变化检测和关联分析与预测，科学解决复杂空间问题。
Cloud Computing
云计算
IT新技术 推动GIS发展
GIS
行业应用 拉动GIS发展
智慧城市 智慧国土 空间规划 智慧地质 智慧交通 智慧医疗 智慧气象
…
全空间关键技术创新
打通与地理信息紧密结合的遥感、无人机、点云、倾斜摄影、BIM、VR/AR等技 术环节，实现从地下到地上，从室外空间到室内空间、从现实世界到虚拟场景、 从静态空间数据到动态时空数据的多维全空间关键技术创新
01 PART ONE
地理空间信息基础平台研究现状及进展
IT新技术推动GIS技术的进步，GIS技术融合IT新技术，不断推陈出新。同时，诸如智慧城市、智慧国 土、空间规划、智慧地质等新一代行业应用也在拉动GIS技术的发展。
Artificial Intelligence
人工智能
Big Data
大数据
• 对文本进行向量化处理，通过计算文本向量之 间的距离，实现文本的相似度计算
图文数据语义关联匹配
创新性：采用双层带注意力机制的连体网络模型，实现图文数据语义相似度计算，解决富文本型空间实体与外部描述 文本的关联匹配问题
0.9
0.8
0.7
0.675
0.621
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 doc2vec
个人画像描绘与行为推断：基于个人出行轨迹（手机信令、浮动 车）、场所属性信息等多源数据，开展时空行为序列模式挖掘， 分析频繁出现的场所，关联场所语义特征，推断个人爱好和生活 习惯等，对个人画像进行描绘，对行为模式进行推断，应用于公 共安全领域，基于个人画像结果，对案发特定时间段和特定空间 范围内的人群进行分类筛选，辅助发现重点可疑人员