新型智慧城市是城市数字化向智能化、进一步向智慧化发展的必然要求，是实现高质量发展的重要环节。本文首先介绍了智慧城市的背景和基本概念，分析了数字城市、智慧城市和新型智慧城市3个阶段的关系和区别。数字城市利用计算机网络、空间信息和虚拟现实技术实现城市信息数字化，重在建设信息基础设施。智慧城市则依赖时空大数据、云计算、物联网等技术，旨在整合城市生活的各个系统，重在搭建统一的数字平台以便智能化管理。新型智慧城市结合数字孪生、区块链、元宇宙等技术进行全城整合，并采用基于人工智能的智能生命体进行决策，融合现实与虚拟元素，实现先进的城市管理。本文随后探讨了新型智慧城市的建设，重点关注以技术和社会需求为驱动力的高质量城市发展。它突出了从数字城市到智慧城市的过渡，强调了信息基础设施和智能技术在发展过程中的作用。论文讨论了三维城市建模、数字孪生和元宇宙等关键技术，并详细介绍了它们对城市规划和治理的影响。本文还探讨了智慧城市如何促进经济增长、满足国家需求以及确保公共健康和安全。人工智能、物联网和区块链等技术的融合对于创造互联、高效和可持续的城市环境至关重要。本文最后评估了智慧城市在衡量经济发展方面的作用，展示了其作为国家进步基准的潜力。最后，基于人工智能技术的最新进展，本文分析并系统展望了人工智能在建设新型智慧城市中可以发挥的关键作用。人工智能在分析海量数据、改善决策以及整合各种城市系统的能力，都为实现智慧化城市生态系统的愿景提供了重要支撑。在“人工智能+物联网”、“人工智能+大数据”、“人工智能+大模型 ”和“人工智能+大算力”的协同作用下，新型智慧城市有望实现无与伦比的城市智能化水平，并最终实现可持续、高效和以人为本的高质量城市发展。

地理信息科学（GIS）既有学科自身发展的需求，也是支撑地理学、地球系统科学和未来地球学等前沿探索的技术方法，还是服务于国家战略与社会发展的支撑技术。面对当今地理信息科学发展的内在规律、相关学科发展的外在驱动，以及人工智能等新技术的牵引，本文首先从描述内容、表达维度、表达方式、分析方法与服务模式6个维度，分析了GIS的发展过程，探索了其发展规律；然后，在解读地理学发展的初心与目标的基础上，提出了面向“物理-人文-信息”三元世界的地理学学科体系，讨论了信息地理学研究对象，提出了一个综合信息7要素与地理描述7维度的概念模型；随后，从信息科学视角的地理信息科学、地理学视角的信息地理学、以及语言学视角的地理语言学3个方面分析了地理信息学科的发展趋势。最后，总结了GIS、信息时代的地理学、地理场景、地理大模型等可能的发展方向和要点，以期丰富对地理信息学科的认识，促进地理信息相关科学的发展，提升学科对国家发展需求支撑和社会服务能力。

【意义】预测是地理空间人工智能（Geospatial Artificaial Intelligence, GeoAI）重要研究方向，也是测绘地理信息技术与人工智能技术深度融合、智能化创新的关键，支撑空间智能技术走向广域多样化应用场景落地应用。【进展】本文回顾了地理空间智能预测的技术发展历史，综述了基于统计学习、深度学习及生成式大模型的智能预测模型，阐述了智能预测模型中的时空依赖关系嵌入机制，解耦了时间关系建模、空间关系建模及时空关系建模等通用计算算子。【挑战与展望】本文总结归纳了智能预测模型在标注数据稀疏、可解释性缺失、泛化能力匮乏、模型压缩轻量化及模型高可靠性不足等挑战，思考并提出了地理空间智能预测技术未来4个发展趋势与研究方向：耦合多算子的可配置通用空间智能预测平台、融合多模态知识的生成式预测模型、先验指导的深度学习智能预测模型，以及地理空间智能预测模型拓展地球系统深度预测应用领域。

【意义】 数据已成为重要的生产资料，与人工智能技术相互促进，伴生发展，并不断催生新质生产力。遥感数据智能是遥感大数据和人工智能快速发展的必然产物，不仅提高了遥感数据处理效率，还增强了应对突发事件和复杂环境变化的响应能力。【目的】 本文旨在探讨遥感数据智能的发展及其在关键领域的应用潜力，分析了遥感数据智能的出现背景和技术支撑，提出了遥感数据智能技术框架，并结合具体应用案例，展示遥感数据智能在超高分辨率遥感图像中提取中国集中式和分布式光伏分布信息的应用成效。【展望】 研究强调，对于遥感数据智能而言，高质量的数据是遥感数据智能的基础，应重视AI-ready的知识库建设和小数据的作用；有针对性的高效算法是实现遥感数据智能的关键，发展实用的数据智能方法是迫切需要研究的课题；通过数据智能，推进遥感数据、信息和知识的多层次服务。

【目的】系统梳理基于AI大模型的文生图技术的进展，并探讨该技术在城乡规划领域的应用。【探讨】本文首先分别从训练数据集、模型和评价方法3个视角出发，对文生图技术发展进行了全面、系统的回顾，以揭示其成功背后的推动性因素。尽管文生图技术在通用计算机领域取得显著进展，但城乡规划领域的实际应用中仍面临诸多关键挑战，包括缺乏高质量领域数据、生成内容的可控性和可靠性不足，以及缺乏地学先验知识约束等。针对这些问题，本文提出了相应的研究思路，包括：面向领域需求的文生图数据增强策略、基于指令拓展的空间信息增强文生图模型、以及基于诱导布局的局部编辑文生图模型。在此基础上，结合多个实际应用案例展示文生图技术在城乡规划设计领域的应用价值和潜力。【展望】文生图技术通过技术突破和多学科融合，有望成为城乡规划设计领域的重要创新动力，为高效、智能化的设计实践提供支持。

【目的】随着知识图谱技术在GIS领域应用和发展，地理知识图谱（GeoKG）近年来逐渐成为GIS领域的重要研究方向。GeoKG往往无法确保涵盖所有知识，知识的缺失和不一致性严重影响应用性能，需要采用GeoKG推理技术来自动补全缺失知识、识别矛盾知识、预测地理现象未来发展趋势。区别于通用知识图谱推理技术，GeoKG推理技术需要着重考虑地理知识的复杂时空特性。本文对近年来GeoKG的推理工作进行了全面介绍和总结。【分析】首先，介绍了GeoKG推理的相关概念与问题描述；其次，本文分析了GeoKG推理的二大核心任务： ① 面向知识补全的推理模型，主要用于填补图谱中的空白，确保知识的完整性； ② 面向预测任务的推理模型，旨在通过已有地理数据预测未来的趋势。两类模型各自针对不同的应用场景进行优化，并在地理数据的处理中各有侧重。【展望】展望了GeoKG推理的未来发展趋势，指出未来GeoKG推理技术的发展将更加关注时空数据的复杂关系处理、多尺度地理知识的推理、多模态数据的融合，以及提高推理模型的可解释性与智能化。此外，GeoKG与大规模预训练模型的结合也将成为关键方向。

【目的】地理系统是涵盖地球表层自然与人文现象及其相互关系的综合系统，而现有地理信息系统（GIS）虽能数字化处理这些地理要素，但其局限性在于缺乏物理与信息空间的双向交互，并且其模型通常依赖于预设规则和历史数据，难以应对快速变化和三维结构复杂的地理情境。为此，本文提出了“地理智能体”，作为地理信息系统的进阶形式，融合了具身智能、自监督学习和多模态语言模型，旨在提升环境感知、空间理解和自主决策能力。【方法】本文设计的地理智能体架构包含多模态感知、智能中枢和行动操控模块，分别通过传感器网络获取全方位环境信息、利用知识图谱和生成模型进行复杂情境推理，并最终实现对物理环境的实时调控和多层次规划。此外，地理智能体将通过地球模拟器和试验场平台测试，以适应虚拟和真实环境的差异，从而在复杂、动态地理情境中具备更强的自主应对能力。【结果】本文以虚拟数字人“地球通”为例，初步展示地理智能体在空间智能化应用中的具体实现。【结论】“地球通”作为地理智能体的原型机，集成了时空知识图谱（GeoKG）和认知地图生成大模型（GeoGPT）等模块，能够辅助用户在应急管理、城市规划和生态监测等领域中快速获取智能化的空间决策支持，充分体现了地理信息系统从信息处理工具向自主空间智能体的发展演化。

【目的】 随着深度学习技术的发展，遥感影像自然资源要素变化监测能力得到显著提高。基于深度学习的变化检测技术善于挖掘遥感影像的低层次语义信息，但在区分土地利用类型变化与非土地利用类型变化（如农作物轮作、水位自然变化、森林自然退化等）方面存在局限性。为了保证变化检测的高召回率，深度学习变化检测方法往往产生大量虚警变化图斑，仍需大量人工作业工作量来排除虚警变化图斑。【方法】 针对这一问题，本文提出了遥感时空知识图谱驱动的自然资源要素变化图斑净化算法。该方法可以在保持变化图斑高召回率的前提下，尽可能降低变化图斑虚警率，从而提高自然资源要素变化监测效率。为了支撑遥感时空知识图谱智能构建与高效推理，本文设计了顾及时空特性的遥感时空知识图谱本体模式，研发了图数据库内存储运算一体化的GraphGIS工具包。本文提出了基于GraphGIS图数据库原生空间分析的矢量知识抽取技术、基于SkySense视觉大模型高效微调的遥感影像知识抽取技术和基于SeqGPT大语言模型的图斑净化知识抽取技术。在时空本体模式约束下，矢量知识、影像知识和文本知识汇聚形成遥感时空知识图谱。受变化图斑净化业务人工作业方式的启发，本文提出了基于遥感时空知识图谱一阶逻辑推理的变化图斑自动净化技术。为了提升遥感时空知识图谱的并发处理与人机交互核验效率，本文研发了一套遥感时空知识图谱管理服务系统。【结果】 针对广东省2024年3—6月自然资源要素变化图斑净化任务，本文方法的存真率达到95.37%、去伪率达到21.82%。【结论】 本文提出的自然资源要素变化图斑智能净化算法及系统能够在充分保留真实变化图斑的条件下，可以高效剔除虚警变化图斑，显著提升自然资源要素变化监测作业效率。

【意义】自然资源时空大数据作为自然资源开发利用的泛在观测，蕴含了丰富的资源要素分布、时空过程演化与关联关系知识。【进展】本文聚焦于自然资源时空大数据挖掘与知识服务，探讨了5种自然资源时空大数据挖掘方法及其知识服务重要应用。首先，分别阐述了时空聚类分析、关联挖掘、异常探测、预测建模和地理风险评估的核心思想、技术体系、方法流程及其在自然资源管理和国土空间决策中的重要应用。然后，提出了描述型、诊断型、预测型和决策型四类自然资源时空知识服务体系，为资源现状监测、规划用途管制和防灾减灾等重大应用提供重要支撑。最后，指出了当前自然资源管理正从数据汇聚分析迈向以知识为核心的智能化服务，逐渐形成大数据-大分析-大知识-大服务的研究与应用范式。【展望】未来工作将延拓数据与知识协同驱动的挖掘方法，着重解决时空知识库与知识服务面临的标准化问题，并探索生成式大模型等前沿技术在自然资源领域中的潜在应用，为自然资源信息化、智能化建设提供新动力。

【目的】 大语言模型是否具有空间认知能力及其水平的量化方法，是大模型和地理信息科学研究的重要问题。目前还缺乏大语言模型空间认知能力测评的系统方法和标准。本文在研究现有大语言模型特征的基础上开展大语言模型在空间认知问题上的测试标准研究，最终形成一套具备大语言模型空间认知能力的测试标准框架SRT4LLM和测试流程，用以评估大语言模型的空间认知能力。【方法】 SRT4LLM分别从空间场景中的空间对象类型、空间关系和Prompt策略3个维度研究构建测试体系，包括3种空间对象类型、3种空间关系和3种提示工程策略，并制定标准化测试流程。通过对8个不同参数的大语言模型进行多轮测试，验证SRT4LLM标准的有效性和结果的稳定性，据此标准测试不同大模型在逐次改进的提示工程的得分。【结果】 输入空间对象的几何复杂度影响大语言模型空间认知，不同大模型表现差异较大，但同一大模型得分较为稳定，随着空间对象几何复杂性和空间关系复杂度的增加，大语言模型对3种空间关系的判断准确率最大仅有7.2%的小幅下降，显示本测试标准在不同场景间的较强的适应性。改进的提示工程能够部分改善大语言模型的空间认知问答得分，且不同大模型的改善程度差异较大，本标准具备挖掘大模型空间认知能力的能力。同一大语言模型多轮测试表明测试结果收敛，大模型之间的分值差也较稳定。【结论】 SRT4LLM具备度量大语言模型空间认知能力的能力，可作为大语言模型空间认知能力的评估的标准化工具，可为下一步构建原生的地理大模型提供支持。

【意义】社会现象本质上具有内在空间属性，空间视角为解析复杂社会问题提供了关键路径。随着社会科学“空间转向”的不断深化，以及地理信息系统（GIS）在数据获取、空间分析与建模、空间可视化等方面的持续进步， GIS已成为社会问题求解的重要工具。然而，地理学与社会科学在理论范式、方法逻辑与尺度认知上的差异，制约了二者的深度融合。亟需系统厘清其融合路径，辨识核心挑战与潜在机遇。【进展】本文提炼GIS赋能社会科学研究的五大优势：拓展研究思维、支撑时空数据、提升调查技术、丰富表达形式、强化分析能力；综述其在经济学、政治学与社会学中的典型应用，揭示跨学科共性与学科差异；深入剖析融合过程中的三重挑战——数据与问题的匹配难题、方法与机制的整合困境以及地点与尺度的情境错位，并提出针对性的应对路径。【展望】人工智能，特别是大模型的发展，为GIS空间分析注入新方法论动能。未来应构建“大模型-空间分析”协同范式，推动GIS从工具应用向理论支撑跃升，提升其在社会问题求解中的科学价值与实践效能。

【目的】轨迹知识图谱能够有效记录轨迹与地理空间实体间深层语义联系，在揭示复杂关联信息方面展现出显著优势。传统的面向领域数据源的知识图谱构建方法依赖于专业知识，涉及繁重的数据预处理和实体关系抽取工作，对用户的专业技能要求较高。【方法】为降低轨迹知识图谱构建门槛，本文提出了一种大语言模型提示学习增强的轨迹知识图谱构建方法，支持以自然语言驱动的任务执行流程，显著降低了知识图谱构建的使用门槛。首先设计预处理任务提示策略，引导模型自动生成异常轨迹数据处理代码，完成数据预处理工作，降低了编程能力的依赖；其次设计工具调用的两级系统提示策略，完成轨迹实体关系抽取工具的匹配与调用，将繁重的构建流程封装于提示模板与自动化工具中，使非专业用户通过简单的语言指令完成图谱构建。【结果】为验证本文方法的可行性与有效性，本文通过构建轨迹预处理和实体关系抽取工具匹配的测试语句集，选取真实船舶和车辆轨迹数据作为知识图谱构建数据集，评估提示策略的适用性，在通义千问和百度千帆主流大语言模型上，分别达到了75%和80%以上的准确率。【结论】本文验证了结合提示学习的大语言模型在低门槛构建轨迹知识图谱中的有效性，展现出所设计提示策略的良好泛化性与应用价值。