地理学报 ›› 2022, Vol. 77 ›› Issue (3): 507-517.doi: 10.11821/dlxb202203001
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李双成1(), 张文彬2, 陈立英2, 梁泽1, 张雅娟1, 王铮1
收稿日期:
2020-08-17
修回日期:
2022-01-25
出版日期:
2022-03-25
发布日期:
2022-05-25
作者简介:
李双成(1961-), 男, 河北平山人, 博士, 教授, 主要从事地理学综合研究。E-mail: scli@urban.pku.edu.cn
基金资助:
LI Shuangcheng1(), ZHANG Wenbin2, CHEN Liying2, LIANG Ze1, ZHANG Yajuan1, WANG Zheng1
Received:
2020-08-17
Revised:
2022-01-25
Published:
2022-03-25
Online:
2022-05-25
Supported by:
摘要:
数字孪生研究呈现由平稳发展到爆发态势,应用领域迅速增加,规模不断扩大,亟需发展用于指导各个领域和不同结构与规模的数字孪生研究与应用的方法论体系。本文在总结分析各个领域数字孪生发展过程和趋势的基础上,提出以孪生空间作为概括和统摄各尺度数字孪生体的框架,并给出了孪生空间的定义和一般特征。然后,以目前已有初步实践基础的孪生城市为例简要阐述了其应用。作为地理学研究对象的载体抑或研究对象本身的空间,由自然地理空间、人文社会空间和地理信息空间三元空间构成,彼此整合度不高。为更有效地开展地理学综合研究,我们提出以孪生空间整合三元空间,重构地理研究空间。孪生空间具有与物理空间的双向实时互馈特征,能够打破地理三元空间内部的壁垒,进而实现模拟现实、预测变化和调控过程的地理综合研究任务。
李双成, 张文彬, 陈立英, 梁泽, 张雅娟, 王铮. 孪生空间及其应用——兼论地理研究空间的重构[J]. 地理学报, 2022, 77(3): 507-517.
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表2
孪生空间常用的模型分析方法和平台
模型或平台 | 模型类型 | 简要特征 |
---|---|---|
机器学习 | 支持向量机 浅层神经网络 朴素贝叶斯 随机森林 自适应增强 深度神经网络 | 解决小样本、非线性及高维模式识别问题,常用于分类和回归分析 对噪声有较强的鲁棒性和容错能力,能充分逼近复杂的非线性关系 对小规模的数据表现好,能够处理多分类任务,适合增量式训练 决策树类型的集成算法,可解释性强、泛化性能强 可以使用各种方法构建子分类器,弱分类器的构造极为简单 每一层对其输入应用非线性变换,并在其输出中提供分布式表示,使下一层神经元会学习更高级的特征 |
智能算法 | 模拟退火算法 遗传算法 禁忌搜索算法 粒子群算法 | 改进接受目标函数和衰减极限,能避开局部极小 利用随机化技术指导对一个被编码的参数空间进行高效搜索,简单通用、健壮性强、适于并行处理 通过对一些局部最优解的记忆,达到接纳一部分较差解,从而跳出局部搜索的目的 利用群体中的个体对信息的共享使整个群体的运动在问题求解空间中产生从无序到有序的演化过程,从而获得最优解 |
地理空间智能算法 | 地理空间知识发现和科学决策的智能算法,如深度合成空间模型、空间生成对抗网络模型和长短期记忆网络—轨迹生成对抗网络模型等,在空间表征学习、时空预测和地理文本语义分析等方面具有优势[ | |
云计算 | 基础设施即服务 (IaaS) 平台即服务(PaaS) 软件即服务(SaaS) | 基础设施即服务是主要的服务类别之一,它向云计算提供商的个人或组织提供虚拟化计算资源,如虚拟机、存储、网络和操作系统 平台即服务是一种服务类别,为开发人员提供通过全球互联网构建应用程序和服务的平台。PaaS为开发、测试和管理软件应用程序提供按需开发环境 软件即服务通过互联网提供按需软件付费应用程序,云计算提供商托管和管理软件应用程序,允许其用户连接到应用程序并通过全球互联网访问应用程序 |
边缘计算 | 个人边缘 业务边缘 多云边缘 | 以个人为核心,计算将围绕着个人展开并涉及到和个人相关联的周边环境。其传感器和终端设备包括家庭机器人、智能眼镜、智能手机等 泛指工作场景,例如工厂、大型办公环境等。其场景涉及的设备包括传感器、机器手臂、车辆、无人机等 多云边缘是服务提供商对应用性能和内容传送的需求在网络边缘中添加的应用和数据处理能力 |
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