随着科技的飞速发展,人工智能(AI)已经成为推动科学发展和社会进步的重要力量。在地理科学领域,AI技术的应用正逐渐深入,为地理大数据与时空信息的采集、分析和应用带来了革命性的变化,并在多个方面展现出广泛的创新与应用潜力。本文系统梳理了AI在地理科学领域中的发展与应用,详细介绍了机器学习、计算机视觉、自然语言处理、规划系统以及大模型等不同AI技术的发展脉络及其在地理学中的具体应用,分析了AI在地理学应用中面临的问题与挑战,并对“AI+地理科学”交叉研究的未来发展前景进行了展望。
人工智能(AI)引发的新一轮技术革命已成为全球各国抢抓的竞争优势,同时也会引发城市地理学的革新。本文回溯了人工智能发展历程,提出了面向人工智能的城市人地系统概念模型,从数据表达、场景应用、空间变革、城市发展等4个方面梳理与总结了人工智能介入的城市地理研究,并提出了学科智能化转型面临的困境、情境、探索路径与未来展望。研究发现:① 面向人工智能的城市人地系统要素交互更加复杂。② 人工智能成为城市地理研究主要手段的趋势逐渐明显,具有高效率、低成本、学习能力强的数据处理优势,对空间感知与智慧决策也具有重要意义;人工智能引发了空间变革,不仅打造了复杂的虚拟空间,同时重构了社会空间;人工智能助力建设智慧城市并打造城市前沿应用平台。③ 智能化转型下的城市地理研究面临数据与技术困境以及全球与地方变革、科技伦理与人文价值发展等情境,未来可在突破技术壁垒、关注城市空间建设与治理、注重多元智能转向效应研究等3方面探索发展路径,学科亟待全面转型升级。
随着经济从基于物质产品再生产向基于数据、信息、知识、智慧再生产的转变,聚焦于传统有形物质产品因素的克鲁格曼核心—边缘模型已无法系统解释中国经济活动空间集聚现象和人才区域迁移机制。本文基于新空间经济理论构建了包含空间品质及其溢价效应的核心—边缘模型,研究发现:① 新空间经济学核心—边缘模型具有类突发性聚集、非对称维持点和完全自由贸易时空间并非无差异的新特征;② 非农劳动力倾向空间品质更高的地区,且空间品质差距越大则流动趋势越明显;③ 缩小空间品质差距需要综合考虑各区域的便利设施水平以及区内和区际旅行成本等多方面因素。研究结果表明,未来促进区域高质量协调发展需要科学认识空间品质对经济活动空间区位的影响作用,需要把握缩小空间品质差距的理论逻辑和重视空间品质的区域一体化建设。
乡村吸引力是表征流动情境的乡村地域系统功能的重要指标,是乡村地理学理论研究的前沿领域。基于对乡村吸引力的研究进展与理论基础的回溯,从地理学视角建构乡村吸引力的理论框架,阐释其重要议题。① 乡村吸引力研究从对吸引力乡村的零散阐述和乡村吸引力的单维分析,转向城乡交互作用的乡村吸引力概念、机制与评价体系的探索。人地关系地域系统理论、引力定律与引力模型、人口迁移理论与吸引物权理论,可为乡村吸引力研究提供理论支撑与观点启发。② 围绕乡村吸引力“是何—如何—因何—能何”等科学问题,朝向“理论发展—服务实践—方法指导”的框架目标,以乡村地理学时空综合理论范式及其方法体系为支撑,建构乡村吸引力的理论框架。③ 从时空过程视角,解析基于乡村地域系统本底的、空间交互作用的乡村吸引力概念内涵;依据乡村吸引力的概念内涵与测评原理,建构乡村吸引力的测度框架;从空间关联和尺度转换的视角,识别乡村吸引力的地域类型与空间结构;遵循系统思维思维和尺度思想,探究乡村吸引力的内生发展机理和外源嵌入机制;考量历史过程和空间异质性,探讨乡村吸引力的提升路径与政策建议。研究旨在推进乡村吸引力的“时—空—人—地”综合分析,为乡村振兴战略实施与宜居宜业和美乡村建设提供理论借鉴与政策启示。
乡村振兴战略实施以来,乡村社会经济结构快速转变,但乡村社会价值如何提升正成为迫切问题,而多元主体对价值增长的推动性是其解决的前提。基于对乡村社会价值内涵的深入解析,本文以中国发达乡村地域之一的八桥镇为例,利用SolVES模型评估乡村社会价值,分析其供给格局;并基于深度访谈构建驱动案例村社会价值供给格局形成的行动者网络,梳理格局的形成机理,提炼格局构建与优化的基本路径。结果显示:① 社会价值供给呈空间不均衡性,供给源聚集区与高价值指数区存在空间错位。② 人类行动者以村两委为核心,以打造或优化供给源为手段,驱动供给格局的形成。③ 非人类行动者以自身功能属性塑造价值的空间形态,亦可在人类行动者的引导下转化为价值供给源。④ 乡村社会价值供给格局构建的过程也是异质行动者让利益相关者在特定时空感知到既定价值的过程。综上,本文提出“行动目标设立—供给源设计与布局—利益相关者感知强化”价值供给格局构建与优化的基本路径。上述结论对完善乡村价值理论、推动社会价值高效供给和优化乡村多元治理体系具有指导意义。
都市圈正在成为支撑国家经济增长、促进区域协调发展和参与全球竞争合作的重要空间载体。国际上一般认为都市圈是1 h通勤圈,当前中国都市圈规划同时提出城市间产业分工协作的目标,希冀建成空间结构清晰、城市功能互补、产业分工协调的现代化都市圈。本文基于城市间投入产出分析,对中国都市圈内部的产业分工与功能协同展开研究。结果表明:① 基于产业分工与功能协同,可以将中国都市圈分为单中心离散结构、核心—边缘结构、边缘拓展结构和多中心网络结构4种类型,多中心网络结构是都市圈空间结构演化的高级阶段;② 中国都市圈的产业链空间网络多数由加工制造品生产环节网络流主导,首都、天津都市圈加工制造品生产环节网络流与同类型都市圈相比存在较大差距,成都、长株潭和广州都市圈生产性服务环节网络流存在明显提升空间;③ 若要将中国都市圈建设成为功能互补的产业协作圈,关键在于优化产业链空间网络,强化城市间功能协同,促进都市圈内部的空间融合;④ 长株潭、石家庄、成都和武汉等单中心离散结构都市圈应先向核心—边缘结构都市圈演化,南京、杭州等边缘拓展结构都市圈以及天津、深圳、广州和首都等核心—边缘结构都市圈应向多中心网络结构演化。
城市行政中心迁移对于优化城市空间结构,推动国家治理体系与治理能力现代化具有重要意义,深入分析中国城市行政中心迁移的时空格局、驱动机理和发展趋势既是支撑国家治理现代化的现实需要,也是推进行政中心迁移规范化、科学化的前提。基于空间分析方法,对中国1978年改革开放以来地级及以上城市行政中心迁移进行综合分析。研究发现:① 自1978年改革开放以来,中国共有81起行政中心迁移案例,2003—2007年是迁移高峰期,并存在显著的区域差异,迁移多是短距离迁移,并以推动城市新区建设为主要目的,呈现出与地理中心相分离的特点。② 城市行政中心迁移是一个涉及多种因素相互作用的复杂过程,这一过程涉及国家政策、政府引导、权力分配、资源重组以及规划调整等因素的多维博弈,国家政策的调控和城市政府的引导是其中的关键。③ 在国家严控行政区划调整的背景下,城市行政中心迁移将继续强化传统驱动因素,同时适应社会经济和技术变革,呈现生态治理、交通驱动及创新产业发展等新导向。应在保持行政中心基本稳定的前提下,审慎考虑迁移的必要性,做好行政中心迁移的顶层设计,规范审批程序和分析论证环节,以推动城市全面发展。本文能为科学认识城市行政中心迁移的规律和内在机制提供参考。
基于产业转移视角,利用2004—2020年数据实证研究中国地级以上城市分工的空间关系并构建空间OD模型检验城市分工的影响因素。结果表明:① 中国城市产业分工存在显著的网络自相关特征,且相较于转入地网络自相关性,产业转出地网络自相关性对分工的影响更强,而转出地—转入地网络自相关性对分工的影响为负;② 城市产业分工的网络自相关强度与产业转移“城市对”所在地区、经济发展水平差距相关,也具有产业特征和时间阶段性,东、中部地区内部及相互城市之间、经济发展水平差距较大城市之间产业分工的网络自相关性更突出,空间流动性强产业及2012年以前城市产业分工的网络自相关性也更明显;③ 城市产业分工由多种因素驱动,空间距离、产业转出地与转入地的数字经济发展水平、对外开放程度和人力资本储备、环境规制、能源消费结构、金融约束、创新能力等都会影响城市分工并存在溢出效应。因此,识别城市产业分工格局、推动城市产业转型升级应关注产业转移及其网络依赖关系所产生的非对称影响。
国内大循环在新发展格局下对社会经济发展发挥着重要作用。基于中国省际铁路货运数据,从节点特征、空间关联、邻近性3个方面探讨省际铁路货运网络结构的时空演化特征。研究发现:① 中国省际铁路货运网络节点中心性服从幂律分布,集聚特征明显。出—入度空间组合差异大,形成中西部向东部输送货物的格局,东北、华北处于高出高入区域,低出低入集中在闽新轴带西南侧,高出低入集中在内蒙古、山西、陕西,低出高入分散分布。② 空间关联具有明显的集聚性和空间指向性,“马太效应”明显,东—中—西地域分异性和梯度推移特征显著,路径依赖与路径锁定并存,呈现“中心—外围”和“点—轴串珠”的组织模式,但空间结构不明显,未形成“菱形结构”。③ 板块角色合理且稳定,省际铁路货运网络互惠性好。双向溢出板块集中在东北和华北,净受益板块集中在西南,经纪人板块由长三角向闽新轴带转移,净溢出板块省份数量少,呈分散分布。④ 区域邻近、实地距离、社会距离、文化距离对省际铁路货运影响显著,经济距离影响不显著,社会距离和文化距离对省际铁路货运的影响趋于下降,空间邻近和产业距离对省际铁路货运的影响程度呈上升态势。
城市化一直是发展地理学研究的重要领域,符合城市发展特征的区域发展战略和科学的建设用地指标分配可以有效引导城市群高质量协调发展,但城市化与发展战略是否匹配的问题在地理学上始终缺乏深度应答。此外,随着对农业和生态空间的管控愈加严格,既定的建设用地指标越来越有限,如何对建设用地进行合理分配对于区域资源要素配置十分关键,也关乎区域城市群协调发展目标的实现。本文结合发展地理学指标体系的构建原则及“核心—外围”理论,综合考虑城市化的3个子系统(人口、经济、土地)和城市空间关联强度,分析“虹吸”和“辐射”效应对区域发展的影响,解读中国两大区域发展战略是否与城市群综合发展特征相匹配,并基于此完成了京津冀和长三角城市群建设用地指标的量化分配。结果表明:京津冀核心城市(北京和天津)与外围城市发展水平差异明显,表现出明显的“核心—外围”结构;随着城市化进程推进,“虹吸效应”逐渐减弱,北京市的发展首位度降低,城市综合发展水平在研究时段内首尾5年的增长率由53.89%降低至10.60%。长三角“辐射效应”始终较为明显,呈现小区域多增长极带动的发展格局。随着城市化逐渐推进,京津冀呈协同发展趋势,长三角的一体化程度进一步加强。建设用地量化分配的结果对比政府自上而下的指标分配数据,其波动性降低,稳健性明显。本文从发展地理学视角证实了京津冀协同发展和长三角一体化区域发展战略与当前城市发展特征相匹配,并为建设用地指标分配研究提供了实证支撑。
随着中国高质量发展和新型城镇化的推进,大城市的空间发展模式从规模扩张转向存量优化,多中心体系结构被广泛应用在空间规划的宏观结构引导中,对于转变城市发展方式、提升城市效率、缓解“城市病”和推进城市更新都具有重要意义。本文构建城市多中心体系的空间绩效分析框架,基于多源数据,融合空间分析、空间统计和密度梯度分析等方法,以杭州主城区为例,从4个空间绩效维度开展评估,探究城市内部空间组织规律和形成机理。研究发现:① 杭州主城区当前主中心极化效应大于扩散效应,呈现“强主副中心、弱次中心;老城集聚、外围离散、次中心分化”的发展格局,规划引导效果差异明显;② 城市核心区和主导发展方向上的中心绩效总体较高,空间形态上趋于“一体化”或“中心消融”;③ 活动密度绩效呈现低层级均衡状态,次中心和主导发展方向上的中心更均衡;④ 产业升级转型、重大设施建设引导多中心功能分化,中心功能的水平分工与垂直分工格局显现;⑤ 出行效率绩效也同步呈现与多中心的一致性,就业多中心均衡性逐步显现;⑥ 中心体系演变受到历史路径依赖、自然地理特征、经济产业发展、社会需求升级和政府政策引导等方面的综合影响;尤其以政府行政力量包括发展战略、空间规划、资源配置政策、大事件驱动等的影响更为持续,且引导效应显著。未来应通过多中心体系功能的分工协同,从不同产业对空间成本和交易成本的需求特征,空间适配综合型和专业型中心;利用重大事件与重大设施驱动机制,提升中心能级;还要关注微观主体需求,利用集聚经济效应和市场机制,保障自发形成中心的有序发育;通过政府行政力量和政策工具配置重要资源,提升外围副中心和次中心发展能级。
中山路最早出现于中华民国时期(1912—1949年),至今中国各地仍存有数百条中山路,并多处于城市繁华之处。本文针对这一极为罕见、跨越百年的地名命名现象,结合地名学、历史地理、GIS等多研究视角,全面开展1925—2021年中国县级及以上政区范围内中山路的建构历程及其时空特征研究,通过对中华民国报刊和地图资料的考订、中国国家地名信息库及OpenStreetMap等地名数据的获取,在历史GIS时空框架下采用空间量算、位置分析、可视化等方法,得出以下结论:① 中山路缘于对孙中山先生逝世后的纪念,中华民国时期共产生599条中山路,集中分布在东南沿海省份、台湾、河南及陕西等地;② 现存中山路共653条,分布在中国除西藏、香港和澳门以外的其他地区;③ 通过空间量算可知,最长的是台湾中山高速公路,最短的是台湾新竹县峨眉乡的中山街,拥有中山路最长的为台湾台南市,最密集的则为上海市黄浦区;④ 与历史城墙的空间范围分析可知,1949年之前中山路多位于旧城镇中心地带,其后命名的中山路,有随着时间推移而远离城镇中心的趋势;⑤ 中山路的命名时间有4次高峰:一是1925年孙中山先生逝世之后命名以示纪念,二是1945年抗战胜利之后海峡两岸庆祝光复,三是20世纪80年代恢复“文化大革命”时期被更改的地名,四是21世纪初为新修道路命名。这一跨越百年的中山路建构历程,凝聚着中华民族对孙中山的纪念及其精神的传承,是中国近代以来追寻现代化与民族复兴的体现。本文的数据分析或将随着更多史料的挖掘以及计量方法的更新有待局部改进,但应不影响总体结论。
在全球化背景下,从新兴国家向发达国家的高技能人才流动浪潮兴起。现有人才跨国流动研究主要集中在目的国,较少关注来源国维度,尤其缺乏从动态视角讨论其对来源国技术演化的影响。本文基于全球专利数据库,旨在研究流向发达国家的人才群体为新兴国家反向引回知识技术、实现技术演化路径突破的过程,并进一步讨论潜在机制。结果发现:① 新兴国家的技术演化具有路径依赖特征。流向发达国家的高技能人才有助于新兴国家发展与本国知识基础不相关的技术类型并维持比较优势,实现技术演化的路径突破。② 人才流出对新兴国家技术演化路径突破的影响与专利跨国合作、引用有关。相较一般专利,跨国合作或引用专利与本国知识基础的差异更大,是国家技术演化路径突破的潜在机制之一。③ 人才流出对新兴国家技术演化的影响主要集中于高复杂性、低新颖性的技术类型,而对低复杂性、高新颖性技术的作用不明显。本文补充了现有人才流出与来源国技术演化研究的不足,实证检验跨国人才流动对新兴国家技术追赶的积极作用,为新兴国家人才派出、引进以及创新政策制定提供建议。
本文运用经济普查数据和企业POI数据,以深圳为案例,首先从经济关联和空间关联两个维度证明深圳的高技术制造业与高技术服务业具有协同集聚特征,进而运用地理探测器展开时空分析,辨析高技术制造业与高技术服务业之间的空间追随现象,通过产业集聚的空间过程解释协同集聚的形成原因。研究发现:① 从经济关联看,深圳医药制造业与高技术服务业呈现协同集聚关系;② 从空间关联看,医药制造企业与高技术服务企业已形成“多极+多中心”格局,3个案例医药制造龙头企业周边地区均呈现与高技术服务业协同集聚增强的趋势;③ 从形成过程看,高技术服务业对医药制造业存在布局的空间追随现象,即企业的追随性布局行为促成了高技术产业的协同集聚。具体表现为:信息服务业主要追随化学药品制剂制造业和化学药品原料药制造业集聚,科研服务业主要追随卫生材料及医药用品制造业集聚。空间追随为协同集聚形成的空间过程分析提供了思路,高技术产业协同集聚与产业间的空间追随关系为政策引导加快培育高质量园区提供了有益的启示。
在全球不确定性事件频发背景下,研究全球农产品供应链风险结构及其韧性水平,不仅可为中国更好地利用国际资源与市场、保障农产品进口安全提供科学依据,也可发展典型产品跨越地理空间的风险韧性治理理论与方法,拓展资源地理研究。本文构建了包括供应、采购、运输、需求4个阶段和出口商、物流与运输部门、进口商3个环节的全球供应链分析框架,采用两阶段DEA和CoDEA模型方法,对中国典型进口依赖型农产品大豆的全球供应链风险和韧性进行了评估。结果显示:① 2000—2020年大豆进口供应链整体风险不断上升,风险主要来自需求和采购阶段,供应和运输阶段风险较小但有明显增长,与出口国的贸易关系、经济政策不确定性是影响大豆进口供应链安全的长期风险因子。② 中国自巴西进口大豆供应链整体韧性相比美国和阿根廷较强,显示了与巴西探索优化供应链协作的充分潜力。③ 大豆全球供应链风险韧性治理需区分短期和长期风险,短期视角下着重提升对区域减产、海运阻塞、贸易制裁等风险的应对能力,长期视角下着力探索战略层面的布局优化和系统构建,提升供应链话语权和掌控力。
能源是全球经济正常运作的重要基石,理清全球能源产业格局的特征和态势意义重大。基于联合国跨国投入产出数据对1990—2022年能源产业价值进行测算,揭示了全球不同产业环节的价值分配、非对称依赖关系及其影响因素。研究表明:① 全球能源价值规模在时序上大致上呈现“缓慢—快速—缓慢—萧条”的发展趋势,与全球经济10年周期规律基本一致。② 能源小国高度依赖于能源大国,大国间相互依赖数值也有所上升,尤其是勘探开采环节依赖指数迅速增长,全球逐渐趋向于“共存共荣”的经济命运共同体。③ 中国、俄罗斯、沙特等国家的崛起,推动着全球依赖网络中的链主和枢纽转换,区域社团边界趋向模糊、权力等级结构开始迭代,冷战后美国为核心的单极世界向多极化方向演进,全球能源秩序正深刻重组。④ 国家(地区)间能源产业依赖关系是国家(地区)主体差异、相对优势和多维邻近性共同作用的结果。其中贸易差距、企业差距、共同语言、历史殖民和合作组织呈现出显著的正向驱动,地理距离呈现出显著的负向抑制作用,而经济差距、制度环境差异的影响并不明显。不同时期能源产业环节间的影响因素效能也存在明显差异。