新刊速覽：地理智能技術應用專題 | 2025年第18期

智能浪潮席卷科學研究的每個角落，我們正見證著從認知工具到科研范式的深刻變革。地理智能作為連接自然與社會、微觀與宏觀的橋梁，正催生新質生產力，推動科研邁向智能時代。

為此，《科技導報》2025年第18期推出了“地理智能技術應用專題”。本專題展現了地理智能系統如何重構空間認知、培育新質生產力，探討大模型如何理解時間數據，讓城市動態可預測，解析“對象空間建模”如何將復雜地理實體轉化為AI可推理的單元，提升智能決策水平。從突破性的遙感數據格式，到用大模型精準定位考古遺址，地理智能正從理論走向實踐，成為重塑國土治理與文化遺產保護的核心引擎。

卷首語

“坤元”地理科學大模型地理智能實踐

作者：周成虎

作者信息：地理學家，中國科學院院士，國際歐亞科學院院士，中國科學院地理科學與資源研究所研究員。現任中國測繪學會智慧城市工作委員會主任委員、中國服務貿易協會會長，南京大學、中國地質大學（北京）、湖南師范大學兼職教授。研究方向為地理信息科學與地理人工智能。

摘要：“坤元”是地理科學邁向智能時代的重要里程碑，為中國構建自主可控的地理認知系統奠定了基礎。

科技新聞

前沿動態

• 《2025年全球創新指數》勾勒“強技術、慢落地”的全球創新脈搏

• 戈壁鋪開26萬面反射鏡實現24 h穩定供電

• 全球首個類腦脈沖大模型全流程國產化

• 摻鹽讓冰發電邁向寒區低成本能量采集

• 看起來更綠但連不通才是森林最大風險

• 發酵果實讓野外黑猩猩“微醺”

• 光助力二氧化碳選擇性加氫成乙烯

• DNA盒式磁帶可能解決全球數據存儲問題

卓越亮點

• 可解釋人工智能刷新傳統氣候災害模型

• 透明冷卻薄膜為城市降溫

深度報道

• 細胞通信進入光時代

• 最強黑洞碰撞驗證廣義相對論

• 植物基因流中斷早于動物

科技評論

科學研究智能化轉型：基于 AI 的新范式及其深遠影響

作者：朱鵬飛，姚鑫杰，姜國崧，范妍，曹海芳，高西遠，徐興歆，陶柏安，李維浩，武嘉和，胡清華

天津大學智能與計算學部

摘要：人工智能（AI）的快速發展正在推動科學研究邁向以“智能驅動”為核心的第 5 科研范式，這是繼經驗、理論、計算與數據驅動之后的新一輪科研模式變革。回顧了科研范式的歷史演進，分析了AI 推動科研從“人類主導”向“人機協同”的轉型邏輯，論述了大模型時代的發展與現狀，并探討了AI 在科研管理、科學假設生成、論文與項目中的應用場景。研究發現，AI 不僅能夠重塑科研流程和提升科研效率，而且能夠推動跨學科知識重組與創新，逐步形成以大模型和生成式 AI 為核心的智能科研生態，同時也帶來了模型幻覺、可解釋性不足和倫理風險等問題。基于此，提出構建可信科研 AI 體系，推進人機協同創新模式，完善科研治理與政策框架，加強跨學科融合，并健全科研倫理與社會責任機制，以確保 AI 驅動科研范式的可持續發展與有序演進。

本刊專稿

無線輸能超表面技術研究進展

作者：司黎明1,2,3，馬天宇1,2,3，黨晨陽1,2,3，劉博洋1,2,3，孫厚軍1,2,3，呂昕1,2,3

1 北京理工大學集成電路與電子學院

2 毫米波與太赫茲技術北京市重點實驗室

3 臨近空間環境特性及效應全國重點實驗室

摘要：隨著無線通信與人工智能技術的發展，小型移動設備的數量正在急劇增加，傳統有線電力供應模式已不能滿足人們對便攜性和移動性的需求。射頻與微波無線輸能技術能夠擺脫有線能源的限制，在無線設備中具有巨大的應用潛力。綜述了超表面技術的關鍵熱點，介紹了無線輸能融合無線通信、無線傳感、可重構智能超表面和目標識別與定位等技術的研究進展。超表面具備獨特的電磁參量調控能力和二維緊湊可共形等優勢，有望在射頻與微波無線輸能領域起到關鍵作用。無線輸能超表面技術的關鍵熱點主要包括無線電力傳輸、無線能量收集、同步無線信息與電力傳輸和可重構無線輸能技術等。在無線輸能系統中，超表面可以在發射端生成能量波束，在傳輸路徑中增強耦合諧振，還可以在接收端提高交直流轉換效率。

特色專題：地理智能技術應用

地理智能培育新質生產力的發展路徑

作者：姜侯1，姚凌1,2*，劉唐1，黃耀歡1,2，秦軍1,3，周成虎1*

1 中國科學院地理科學與資源研究所地理信息科學與技術全國重點實驗室

2 中國科學院大學資源與環境學院

3 云南師范大學地理學部

摘要：地理智能系統（GeoIS）作為融合地理科學與人工智能的新興技術體系，正成為驅動空間認知重構與時空智能決策的重要力量。梳理了 GeoIS 的發展演進與國際關鍵研究進展，聚焦“感知—分析—決策”3 層核心能力，分析中國在傳感器、算法、平臺引擎與數據治理方面存在的“應用強、基礎弱”結構性失衡問題。在此基礎上，提出了“技術攻堅—交叉融合—場景牽引”的發展路徑，并建議明確頂層戰略定位、加強 AI-Ready 數據標準建設、強化安全治理與人才保障體系等政策建議，為構建自主、安全、協同演進的 GeoIS 體系提供參考。

面向時間序列和時空數據分析的大模型研究進展

作者：羅遠波1，孫嘉1，陶俐芝2

1 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）

2 江西師范大學鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室

摘要：近年來，大模型憑借其強大的序列建模能力、優異的表征學習潛力和靈活的預訓練?微調范式，在自然語言處理和計算機視覺領域取得了突破性進展，也為時間序列和時空數據的挖掘分析帶來新的發展機遇。綜述了大模型在時間序列與時空數據分析中的研究進展，重點涵蓋大語言模型賦能與專用基礎模型構建 2 條路徑。前者通過提示工程、標記化設計和參數微調等手段，使大模型能夠適配時序與時空任務；后者則依托跨域大規模預訓練，形成統一的動態表征能力。大語言模型賦能路徑具有開發成本低、零樣本/少樣本遷移靈活等優勢，而專用基礎模型在跨域泛化方面表現更優。與此同時，這2 類方法仍存在可解釋性不足、多模態語義對齊困難等問題。未來研究亟需在可解釋性增強、多模態聯合建模以及模型架構創新等方面取得突破。

對象空間建模賦能大模型地理空間智能的研究進展

作者：王嘉嚇1,2，趙鑫科3，羅遠波4，安晨瑾1,2，李忠美5*

1 中國科學院地理科學與資源研究所地理信息科學與技術全國重點實驗室

2 中國科學院大學

3 信息工程大學地理空間信息學院

4 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）

5 北京市遙感信息研究所

摘要：面向對象建模方法是地理信息系統領域的重要建模范式，在表達空間結構、語義關系與動態行為等方面具有明顯優勢。回顧了對象空間建模的理論基礎與發展脈絡，梳理了其在空間認知建模體系中的核心地位與演進路徑，并結合城市建模、流域管理與滑坡研究等典型場景，闡述其由幾何向語義、由靜態向智能的演進路徑，展示在語義融合、過程耦合與智能推理等方面的技術成效；針對大模型時代對地理空間智能的需求，從結構化空間語義嵌入、可計算空間關系邏輯、圖譜化認知執行框架和統一中間表示語言 4 個方面，提出了對象空間建模賦能大模型地理空間認知的路徑與方法。研究表明，引入面向對象的認知結構與動態過程模型，能夠顯著提升預訓練模型在空間語義理解、因果推理與復雜任務執行中的表現。

遙感多維數據格式研究進展

作者：張立福1,2，張賽1,3，孫雪劍1,2*，趙淑馨1,3，黃長平1,2，高宇1,3，童慶禧1,2

1 中國科學院空天信息創新研究院遙感科學國家重點實驗室

2 中國科學院空天信息創新研究院遙感衛星應用國家工程研究中心

3 中國科學院大學資源與環境學院

摘要：綜述了遙感多維數據格式（特別是多維時空譜數據）的國內外發展情況、最新研究成果、當前技術難點以及未來發展方向。介紹了中國科學院空天信息創新研究院在國際上首次提出的多維數據格式及其多維遙感數據綜合與表征的理論和技術體系，促進了國內在數據組織方面的發展，并對國際研究產生了積極影響。隨著遙感技術的快速發展，多維時空譜遙感數據不斷涌現。旨在綜述遙感多維數據格式的國內外發展情況，闡述最新研究成果，剖析當前技術難點，并對未來發展方向進行展望，為相關領域研究人員提供全面的參考。

基于大語言模型的考古遺址精確定位

作者：陸宇翔1,2，沈靖2,3*，姜侯2，劉唐2

1 中國地質大學（北京）人工智能學院

2 中國科學院地理科學與資源研究所地理信息科學與技術全國重點實驗室

3 中國科學院大學

摘要：由于早期考古工作受限于技術手段，大量遺址僅以文本形式記載大致位置，缺乏精確坐標信息，給后續的考古調查、遺址保護與研究帶來了諸多不便。傳統的田野調查方法耗時費力，難以適應大規模、多批次的遺址定位需求。為解決這一問題，提出了一種基于大語言模型的考古遺址智能定位框架。該方法通過設計自然語言提示，引導大語言模型從互聯網中的考古文獻與資料中自動提取遺址的地理描述信息（如參照物、方位、距離等）；隨后結合遙感影像分析技術，獲取目標區域的高分辨率衛星圖像，綜合推理并計算遺址的精確地理坐標。該流程實現了從文本信息抽取、遙感數據調用到空間位置反演的全流程自動化，顯著提升了遺址定位的效率與智能化水平。在老虎山遺址、三星堆遺址和遼中京遺址的實證驗證中，自動定位結果與實測坐標的偏差控制在千米以內，最優精度可達 10 m 級，滿足考古學對定位精度的基本要求。定位誤差主要來源于文獻描述模糊和影像判讀的不確定性。與傳統人工方法相比，該方法不僅大幅減少了人力投入，還具備更強的可擴展性和應用潛力。研究成果為考古信息數字化、遺址保護與再研究提供了新的技術路徑和工具支撐。

研究論文

視覺大模型驅動高標準農田數字化遙感應用

作者：沈靖1,2，劉澤1,3*，何亞文4

1 中國科學院地理科學與資源研究所地理信息科學與技術全國重點實驗室

2 中國科學院大學

3 中國地質大學（北京）人工智能學院

4 中國石油大學（華東）海洋與空間信息學院

摘要：提出了一種融合提示工程與遙感特征知識驅動的高標準農田多要素自動提取流程框架，結合視覺大模型的通用分割能力，以及開源數據與遙感特征驅動的專用算法，實現了對農田地塊、田間道路、農田防護林及灌溉與排水等關鍵要素的高效自動識別，以山東省壽光市高標準農田建設區為例，基于高分辨率國產衛星遙感影像開展了農田多要素遙感提取技術驗證。實驗結果表明，所提方法可在農田項目區實現批量自動處理，顯著降低對大量高質量訓練樣本的依賴和人工處理工作量，并在不同時相、不同分辨率及不同地區的影像上均表現出良好的泛化能力，顯著提升了數據生產效率和實際應用潛力。

基于多源數據融合的新疆土地資源智能識別與空間分異

作者：王白雪1，程維明1,2,3,4*，錢紫華5*，宋珂鈺1,2，師慶東6，包安明7

1 中國科學院地理科學與資源研究所資源與環境信息系統國家重點實驗室

2 中國科學院大學

3 江蘇省地理信息資源開發與應用協同創新中心

4 南海研究協同創新中心

5. 自然資源部國土空間規劃監測評估預警重點實驗室

6 新疆大學生態與環境學院

7 中國科學院新疆生態與地理研究所沙漠與綠洲生態國家重點實驗室

摘要：土地資源類型是評價土地適宜性和開發潛力的基礎。“三山夾兩盆”的地貌格局和“山地?綠洲?荒漠”的景觀分布特征對新疆土地資源類型劃分提出了較大的挑戰。構建了一種基于網格的模糊自組織特征映射（grid?based fuzzy self?organizing feature map model，GF?SOFM）耦合方法的土地資源分類方案，首先基于主控因素（氣候+地貌）、穩定因素（土壤）、相對穩定因素（植被）、動態因素（土地利用）的研究思路，構建 5 個因素多項指標的 4 級土地資源分類體系。然后將研究區劃分為 1 km×1 km 網格單元，在每個網格中對所選指標進行空間量化，并以主控因素為控制邊界，將模糊處理后的指標數據輸入 SOFM 模型，實現土地資源類型自動識別，生成新疆土地資源類型圖。最后通過面積一致性檢驗，將 GF?SOFM 方法與傳統主題圖層疊加法的分類結果進行對比驗證。結果表明：新疆地區被劃分為133 類主控因素類型、1906 類穩定因素類型、6054 類相對穩定因素類型和 38493 類動態因素類型，總體分類精度平均達 86%。本方案與傳統分層疊加法的分類結果在空間上高度一致，其中主控因素128 類面積一致性超過 92.35%。通過細化地貌分類和土地利用現狀，GF?SOFM 方法能夠有效實現對土地資源的精細分類，分類結果精準刻畫了“氣候?地貌?土壤?植被?土地利用”的空間格局。應用該方法開展不同氣候地貌區域的生態地理研究，能夠有效指示區域分異，是一種相對理想的自然地理綜合分類方法。該研究可為土地資源的合理開發與利用提供科學依據。

北斗/全球導航衛星系統廣域快速精密單點定位研究進展

作者：曹新運1,2,3，葛玉龍4，劉天駿5，楊柳6，徐磊7，沈飛1,2,3*

1 南京師范大學地理科學學院

2 虛擬地理環境教育部重點實驗室（南京師范大學）

3 江蘇省地理信息資源開發與利用協同創新中心

4 南京師范大學海洋科學與工程學院

5 武漢大學衛星導航定位技術研究中心

6 南京郵電大學物聯網學院

7 武漢大學測繪學院

摘要：廣域快速精密單點定位（PPP）技術突破了傳統差分技術對密集參考站的依賴性，是推動全球導航衛星系統（GNSS）實現廣域自主高精度時空基準建立與維持的關鍵手段之一。圍繞北斗/GNSS 廣域快速 PPP，系統梳理了北斗/GNSS 系統星座構成、地基站點建設以及衛星精密產品的發展現狀，綜述了多頻多模增強、模糊度固定增強、大氣增強、低軌衛星增強等關鍵技術手段的研究進展，重點分析了上述 4 種技術手段對提升 PPP 定位精度與收斂速度的貢獻，總結了國內外 PPP 商業化服務的應用現狀，闡述了包含北斗 PPP-B2b 的星基 PPP 服務的最新動態，最后，探討了當前廣域快速 PPP 面臨的誤差建模與改正、異構星座、GNSS 信號與網絡異常等核心挑戰，，展望了高低軌星座深度融合、多源融合定位增強、廣域星基 PPP 服務體系等未來重點發展方向，旨在為北斗/GNSS 高精度定位技術的規模化應用和服務體系構建提供參考。

政策建議

國家高新區開放創新水平：差距來源與對策

作者：孫紅軍1，黃菊秀2*，杜洋1

1 中國標準化研究院國家標準館

2 標 新 科 技 （北 京 ）有 限 公 司

摘要：實證研究了 2015—2020 年 147 家國家高新區開放創新水平的時空分異與動態轉移特征。研究發現：世界一流高科技園區開放創新水平高于創新型科技園區，創新型科技園區好于創新型特色園區；8 大地區國家高新區開放創新水平的整體區域內差距呈現擴大態勢，南部沿海、北部沿海以及東部沿海國家高新區開放創新水平的區域內差距最大，大西北國家高新區區域內差距最小；8 大地區國家高新區開放創新水平的區域間差距均呈現出了擴大態勢，其區域間差距增速存在明顯的區域異質性，區域間差距逐步成為區域差距的主要來源；在不考慮空間關聯效應下，其空間轉移特征表現出“非對稱向上”“俱樂部趨同”“階段性差異”等態勢。

科技人文

李政道在中美高能物理合作初期的角色及貢獻

作者：葉青1,2，樊榮2

1 中國科學院中國現代化研究中心

2 中國科學院大學人文學院

摘要：20 世紀 80 年代，中美兩國在合作需求、人才資源和目標認知等方面的差異是中美高能物理合作面臨的巨大挑戰。李政道憑借跨國學術聲望與中美雙邊網絡資源，具備打通合作要素流通的關鍵優勢。分析了在北京正負電子對撞機項目的推進過程中，李政道以信任中介、知識中介和人才中介三重角色，促成了雙方在政策制定、目標決策和人才培養等方面的有效對接，推動了中美高能物理合作的順利開展；提出了非對稱性情景下國際科技合作中中介角色的重要性，并為未來的國際科技合作提供借鑒與參考。

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《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、專稿專題、綜述、論文、政策建議、科技人文等。