地理时空三向聚类分析方法的构建与实践

随着地理数据获取能力的不断提升,地理数据体量呈指数增长,数据种类、数据性质更加多元化。对数据的有效甄别和归类成为理解地理现象时空特征、演化过程和行为机制的关键。传统聚类方法面临数据体量大、维数高、质量差的挑战,加之对地理空间与时间关联分析的需求,对聚类方法改进和提升研究的要求越来越迫切。本文介绍了从单向到三向聚类构建思路的变革。单向聚类是仅在样本或属性方向上进行聚类,易忽视非常相似的局部特征、易犯“横看成岭侧成峰”的错误。双向聚类是基于数据矩阵内元素值的相似性,形成一个子矩阵分割方案,使子矩阵内元素相似度尽可能高,子矩阵间元素相似度尽可能低,从而实现行列两方向的同时聚类,避免了单向聚类的不足。鉴于双向聚类难以满足地理研究超出双向的解译需求,本文提出并研发了一个全新的三向聚类方法,给出了运用该方法开展地理时空格局过程探测的流程,总结了如何根据研究涉及的“空间—时间—尺度—属性”构建三维数据体;最后,展示了三向聚类的地理实践案例。结果表明：① 三向聚类是一种大数据时代探测地理数据时空分异规律的有效方法,可以解决数据维度高、质量低等问题;② 面对不同的地理问题,三向聚类在算法层面上是通用的,不同之处仅在于：根据不同问题涉及的空间、时间、尺度、属性的不同,构建不同的数据体;不同数据体聚类得到的不同结果回答不同的地理问题;③ 三向聚类可以实现地理数据的时空分异规律多方向、多尺度、多层次的联合解译,揭示地理特征时空尺度叠加效应。最后,论文强调根据地理问题组织数据的重要性,期待未来能够提升三向聚类在多空间尺度、多属性方面的地理研究实践。     

人工冻土观测的冻点对应的土壤温度研究

基于2018年12月至2020年3月喀左、沈阳、辽阳、满洲里4个国家级地面气象站人工冻土器与测温式冻土自动观测仪观测的资料,对人工冻土观测获得的冻点与测温式冻土自动观测仪获得的相应深度的温度进行对比分析。结果表明：人工冻土器获取的冻点对应的土壤温度与0℃总体一致,又不完全重合;0—35 cm深度范围,冻点对应的温度变化范围为-2~6℃,呈现跳跃性变化。35 cm以下深度范围,冻土冻点对应的温度变化范围为-0.5~1.0℃;融化过程冻点对应的平均温度高于冻结过程冻点对应的平均温度。从完全融化时间上来看,人工冻土器观测到的完全融化时间晚于测温式冻土仪0℃线完全消失的时间。人工冻土观测的实质是获得土壤温度0℃点所在位置。灌注不同台站水的冻土器内管在相同的温度环境下,冻结与融化状态无明显区别;人工冻土器内管冻结过程是温度和持续时间双重作用的结果,深层土壤温度变化缓慢,使得内管中的水冻结和融化需要的时间长。另外,作为接触式测温设备,减小外因产生的时滞是提高其灵敏度的重要环节,建议测温式冻土仪的外管壁使用温度滞后效应更小的金属外管。     

“可持续社会指数”的研究综述与展望

正确评价和监测区域可持续发展水平,是实现2030年可持续发展目标的关键参考.随着观测手段和计算机技术的蓬勃发展,以指标观测和指数表达为基础的“指标时代”的到来为研究区域可持续发展水平提供了一个思路.“可持续社会指数”是全要素的综合评价,可以综合衡量国家尺度的可持续发展程度,并长期监测.从理论研究、指标框架和方法论的角度详细介绍了“可持续社会指数”,从对“可持续社会指数”的指标选取和指数计算方面的局限和改进两个方面,对其相关研究进行综合梳理.最后,提出了未来可能应用的研究方向.     

青藏高原地壳密度变形带及构造分区

将区域重力场多尺度刻痕分析用于提取青藏高原地壳变形带的信息,可了解高原内地壳变形带从浅到深的变化和平面分布特征,并对青藏高原主要地体的空间分布定位,为岩石圈研究提供地表地质难以取得的新信息.多尺度脊形化系数的图像刻划不同深度平面上的地壳变形带.青藏高原地壳变形带从上到下由细密逐渐变为粗稀型,而且细密型变形区分布的范围逐渐缩小,到下地壳完全消失.从这种情况可以推测,以垂直地面方向上看,地壳变形带应该是树形的,下地壳粗稀型的变形带为树的主干,而中地壳粗稀型的变形带为树的分枝,上地壳的变形带为树枝的小枝杈.上地壳细密型变形分布区反映了与中新生代地壳缩短变形区的范围,下地壳清晰连续的变形带反映了青藏高原的构造骨架.多尺度边界刻痕系数的图像刻画不同深度平面上的地体边界,下地壳的刻痕边界系数与密度剧烈变化带位置吻合;因此,由多尺度刻痕分析划分地体时同时取得地体密度信息.青藏高原内密度较高的地体包括喜马拉雅地体、克什米亚地体、察隅河地体、柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体.柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体是青藏高原中有壳根的核,而密度最高的克什米亚和察隅河地体在大陆碰撞时不易碎裂,对东西两个构造结的形成起了关键作用.     

21世纪中国地理学综合研究的主要领域

面对越来越综合和复杂的研究对象,各国地理学研究正在逐步从单一要素和过程的研究向多要素、复杂过程综合集成方向发展。中国地理学研究在地表自然过程刻画和人文过程的认识方面取得了突出成就,但仍然存在着诸多需要完善的方面,综合集成研究能力有待进一步提高。新世纪我国地理学研究需要在地表过程深入研究的基础上有针对性地探讨综合集成研究的理论和方法,加快与当代国际地理学的全面融合。     

今天的中国为什么比任何时候都需要世界地理学

世界地理作为中国地理学的重要分支学科，特指研究中国以外区域或国家的地理学科，是中国特有的学科分类现象。中国地理学的这种内外有别的思想对世界地理发展危害甚大，至今都难以消弭。忽视世界地理研究，就会有只见树木、不见森林之虞。为了贯彻落实党的“十九大”精神，繁荣探索新型科研组织机制，打造一流世界地理学科，服务国家重大国际战略需求，来自国内高校、科研院所的百余人齐聚一堂，探讨中国世界地理学科发展之路。与会专家一致认为：地理学是国家发展的法宝，是立国之本。当前世界政治经济格局加速重构，为中国地理学发展带来了前所未有的历史机遇，也赋予地理学特别是世界地理学学科新的重大历史使命。为此，须充分发挥地理学科的优势和特长，紧跟国家和世界发展大势，树立全球眼光，面向国家重大战略需求，把自然与人文结合起来，面向可持续发展，团结国内各相关单位，进行跨学科研究，提升世界地理学科为二级学科，构建具有中国特色的世界地理学理论体系、逻辑框架和学科范式，提升中国地理学科，特别是世界地理学科服务国家和地方发展的能力。     

耦合高维排序权和对偶线性规划的综合指数算法

区域可持续与高质量发展需定期监测并科学评估。综合指数评价是应用最为广泛、信息传输效率最高的评估方法。该方法将表征区域发展质量不同侧面的系列指标加权聚合为单个指数,其核心是采用或客观或主观的方式确权。客观确权基于指标的数值统计特性实现,故权重值随指标值而改变,实非“客观”;主观确权能反映决策者智慧,但指标过多时难以实现。学界新提出的基于耦合排序权和熵权法的综合指标法允许决策者确权时仅给出权重排序,但仅支持低维情况（限制为3个指标）。本文在其基础上,借助对偶线性规划推导,使其适用性不再受限于指标数（即实现高维排序权）。同时,对指标的聚合方式进行修改,扩大了算法的适用范围;对熵权法的使用进行修正,增强了算法结果的可解译性。基于推导结果,本文进一步发展出单排序、复排序、全排序3种不同模式下的综合指数计算方法,以满足决策者主观性强、弱、无等不同情况。最后,将算法用于全球可持续发展格局的时空评价分析。本文新发展的算法同时适用于高低不同维度的指数聚合、可兼顾决策者不同层次的主观参与度,具有较强的普适性。     

“双一流”建设背景下北京师范大学地理学本科专业人才培养模式探索与实践

在“百年未有之大变局”的时代背景下,地理学科建设需要做好“四个面向”,其中本科人才培养是重中之重。1902年京师大学堂师范馆成立至今,北京师范大学地理学已有120年的发展历程。回顾历史,在时代的驱动下,北师大地理学本科专业人才培养不断适应国家社会需求、主动求变,经历了史地一体、独立设系、强调师范性、多元化人才培养、创新型人才培养,以及拔尖人才与“四有”好老师并重的发展阶段。北京师范大学地理学作为“双一流”建设学科,以全面提升育人水平和推动学科进入世界一流行列为首要任务,通过一系列改革措施,积极探索差异化的本科专业人才培养体系和特色化的培养模式,争取适应新时代国家和社会对地理学本科人才的新需求。     

9210工程卫星通信网络

9210工程是国家“八五”重点建设项目。该业务系统由卫星通信网络系统、计算机网络系统及话音网络系统三部分组成,这三部分是相辅相成的。以数据地球小站(PES)为基础的卫星数据同连接国家、省、地(市)级的计算机局域网构成星型的计算机网络系统,实现气象信息的共享、高效应用和统一管理。