地理分析导向的虚拟地理环境_框架_结构与功能.pdf

中国科学: 地球科学 2011 年 第41 卷 第4 期: 549 ~ 561 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 地理分析导向的虚拟地理环境: 框架、结构与功能 闾国年 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室, 南京 210046 E-mail: gnlu@ 收稿日期: 2010-12-06; 接受日期: 2011-03-09 国家自然科学重点基金(批准号:资助 摘要 针对目前虚拟地理环境侧重表达、忽略地理分析的现状, 从现代地理学研究与发展 关键词 前沿需求出发, 探讨了可支撑地理分析与模拟的虚拟地理环境的框架、结构与功能. 围绕虚拟 虚拟地理环境 数据环境 地理环境的构建理论和实现技术, 分析了面向地理分析的虚拟地理环境的建设目标, 构建了 建模环境 虚拟地理环境整体框架; 将虚拟地理环境分为数据环境、建模环境、表达环境与协同环境四 表达环境 个子环境, 深入解析了各子环境的功能、关键技术与研究思路, 为虚拟地理环境进一步发展及 协同环境 虚拟地理环境平台研制与开发提供参考. 现代地理学在揭示区域自然、经济和社会诸要素 统的空间知识表达与获取方式. 相对于GIS 空间分析, 及其相互作用的时空结构、动态过程与形成机制, 在 虚拟地理环境更注重通过多源数据整合、共享、集成 研究人类活动与资源环境和社会经济间的协调与可 与信息挖掘, 借助地理分析模型与多感知表达技术, 持续发展, 在为国家和地方社会、经济发展提供科学 实现地理问题分析、地理规律提炼、地理现象模拟、 依据与决策支持等方面具有不可替代的作用. 地理 地理环境变化再现与预测以及人类活动影响评价, 系统的整体性、综合性和复杂性特征, 要求在全球/ 并通过分布式协同交互, 实现人在虚拟环境中对地 区域系统研究框架中, 对相关学科领域的理论、模型 理目标与地理现象的交互操作, 最终形成新的地学 与方法进行整合、集成与发展, 进而开展全球变化背 研究技术方法和研究平台. 开展融表达地理环境、研 景下的全球/ 区域地理环境的再现表达、集成建模、 究地理问题、提炼地理规律、设计和改造自然工程、 模拟调控、预测预报及影响评价, 揭示地理环境的演 再现和模拟地理现象于一体的虚拟地理环境建设, 化过程、时空特征、驱动机制及其演变趋势. 以“3S” 是地理学发展的必然需求, 对地理学乃至地球科学 技术为代表的现代科技进步, 极大地拓展了地理学 研究方法与研究手段, 以及对地理科学思维方式和 研究的对象、内容和任务, 推动其由实体世界进入信 重点研究领域都有着巨大的影响[6~8]. 本文梳理和总 息世界, 由现实世界进入虚拟世界, 由描述世界进入 结了虚拟地理环境研究的现状、目标及关键问题, 探 数字化世界, 由物理空间进入赛博空间, 从而能在虚 讨了面向地理分析的虚拟地理环境的整体框架与结 拟时空中再现过去、表达现在与预测未来[1~5]. 构功能, 进而分析了数据环境、建模环境、表达环境 虚拟地理环境 (Virtual Geographic