当前，国家大力推动数字化转型和高质量发展，对自然资源与国土空间的数字化发展与应用提出了更高要求。虽然近些年国土空间数字化发展取得了很大成绩，但对标数字化转型和高质量发展的迫切要求，尚存在着与业务融合不深、技术支撑不够、整体合力不强、发展动能不足等问题，突出表现为高质量信息供给不足、高层次分析能力不强、高层次赋能手段短缺。因此，应以智慧国土为抓手，统筹数字化发展，推进智慧化应用。本文分析了智慧国土的基本内涵，提出以数据—信息—知识为主线，统筹国土空间的数字化发展，实现一体化建模、集成化管理及知识化服务；从全面动态感知、系统精准认知及全域智慧管控的角度，提升自然资源管理和国土空间治理各项工作的智慧化应用水平，实现在实景三维空间研判、用时空信息说话、凭时空知识决策。为了切实地构建国土空间治理的数字化生态、促进国土空间治理体系和治理能力现代化，今后还要加强顶层设计，推动科技创新，开展试点示范，加快专业改革。

随着新一代信息技术的深度应用及数字中国建设的推进，智慧国土逐渐成为赋能我国自然资源管理、国土空间规划与治理，以及城市社会经济发展的新手段。但从实施层面来看，智慧国土如何赋能城市高质量发展，还需进一步探索其具体的实践路径。本文在厘清城市高质量发展和智慧国土建设之间内在关系的基础上，提出了智慧国土赋能城市高质量发展的总体设计思路，具体将通过数据赋能、技术赋能及场景赋能三种模式，推动实现对城市的高质量全程智治。在此基础上，以重庆市为例，结合其发展现状和实际需求，从自然资源管理与社会经济发展两个方面，探索智慧国土赋能城市高质量发展的实践路径，以期为我国城市数字化治理和高质量发展提供理论参考与实践指导。

以智慧国土理念推动时空数字化变革，是提升自然资源治理能力现代化的重要手段。本文辨析了智慧国土建设背景下的时空数字化变革技术框架，通过梳理重庆过去在时空数据库建设、数字化平台、数字化应用等方面工作基础与成效，发现仍存在数据供给质量不高、流通不畅、应用不深等现实问题。立足全市时空数字化建设基础，面向数字重庆、智慧国土整体智治的总体要求，提出国土空间数字化治理、多跨时空信息生态构建、时空应用智能化升级等变革方向。以开展重庆市空间治理数字化平台建设为抓手，全面融入全市一体化智能化数字平台，在空间规划、空间保护、空间利用、空间安全、空间服务五大应用方向，推动融跨协同的空间治理场景构建和应用，全面提升时空数据供给质量，加强时空数据流通显化价值，全面助力空间治理数字化改革和数字重庆建设，为全国时空数字化变革提供地方实践经验。

本文基于理性二分法的原理，从工具理性与价值理性的辩证视角回顾自然资源信息化发展历程，探讨智慧国土导向下自然资源数字化治理能力发展的逻辑方向与基本路径。智慧国土是自然资源数字化转型的总体愿景，自然资源数字化治理能力提升是对智慧国土愿景目标的分阶段落地实施。自然资源数字化治理应不仅关注于工具理性层面的技术治理，更要结合要素保障、绿色生态、区域协同发展等重大战略需求，建立将工具理性与价值理性有机融合的新型治理模式，形成平衡的、可持续的自然资源数字化治理发展路径。

智慧国土是统筹自然资源与地理空间数字化发展、促进智慧化应用、赋能高质量发展的重要举措。当前，尽管关于智慧国土的相关研究成果较多，但针对智慧国土技术模式的研究尚不多见，既有为数不多的技术模式的研究也不能完全适用于当前数字中国建设架构，因此，本文开展智慧国土构建的技术模式探讨。首先，本文从当前智慧国土构建中存在的不足出发，提出从信息到知识，从知识到智慧为主线的总体构建思路，总结形成以全面动态感知、系统精准认知、全域智慧管控为特征的智慧国土构建总体技术框架；其次，在分析重庆智慧国土构建技术现状与存在问题的基础上，讨论重庆智慧国土构建的技术创新方向与重点任务；最后，针对当前智慧国土发展现状，为下一步智慧国土构建提出相应建议。研究成果旨在为智慧国土实践的技术创新方向与重点攻关任务提供参考。

挖掘地理空间数据中点事件聚集模式对于揭示流行疾病、犯罪分布热点区域及城市基础设施空间分布格局等具有重要意义。针对不同形状、密度和大小的显著空间点聚集模式的识别，目前以空间扫描统计为代表的方法虽然可以对空间点聚类的显著性进行统计推断，减少虚假聚类结果，但其主要用于识别球形或椭圆形状的聚簇，对于沿着街道或河道分布的任意形状、不同密度的显著空间点聚簇识别还存在局限。因此，本研究提出一种基于Voronoi图的空间点聚集模式统计挖掘方法。首先，采用Voronoi图来度量空间点分布的聚集性，将空间点聚类问题转化为热点区域探测问题；其次，结合局部Gi*统计量探测统计上显著的空间点聚簇；最后，通过模拟数据和真实犯罪事件数据进行实验与对比分析。结果表明：本方法能够有效探测任意形状的空间点聚类，并对空间点簇的显著性进行统计判别，识别显著的空间点簇，减少随机噪声点的干扰；聚类识别结果优于现有代表性方法，如DBSCAN算法、空间扫描统计方法等。

汶川地震后，震区产生了大量松散堆积体，受强降水影响产生了破坏性更强的山洪灾害，加剧了灾害的危险性，增加了灾害防治的困难度，研究震区山洪灾害可为评估灾害的风险性及后续的管理提供依据。本研究以66处历史山洪灾害作为样本数据，进行可量算影响因子的相关性分析，揭示山洪灾害的携沙量影响机制，确定流域面积、主沟长度、相对高差、物源量四个影响因子作为主控因子，基于SPSS进行非线性回归分析，建立了基于场次洪水最大携沙量及最大携沙距离的估算模型，并选取了汶川县和都江堰市的共23处山洪水沙灾害数据进行了模型的验证且与其他模型对比。结果表明，本研究建立的模型可靠性好，精度更高。研究成果有助于预测汶川震区潜在的山洪水沙灾害区域，为山洪水沙灾害的风险评估提供依据。

地震是全球影响最大的自然灾害之一。利用遥感数据对灾区进行动态震害评估，有助于支持应急救援和恢复重建工作，并在一定程度上降低灾害损失。然而，随着Web服务和在线计算技术的快速发展，如何根据不同震害评估任务需求，选择合适的遥感数据和处理服务进行智能组合，构成遥感信息服务链，已成为亟待解决的难题。因此，本文提出了一种任务驱动的遥感信息服务链构建方法，通过分析震害评估任务与遥感服务的特点，基于本体构建统一描述语义的震害评估任务描述模型与遥感信息服务描述模型，研究逐级精化的服务多级语义匹配方法，并从服务类型、服务功能、服务质量三个方面进行服务匹配。结果表明，本方法可构建出12条可用服务链，用时均在70 min内，且最优归一化服务质量指标达到0.607。研究成果能够支持遥感信息服务链构建，可为震害服务管理提供技术支持。

路划是相同方向的有序路段集合，也是道路网络的高阶语义，在道路网制图综合中得到广泛使用。针对传统的路划构建方法在选择配对路段时，需要设置不同阈值且对坐标误差敏感、缺乏多尺度信息等问题，本研究借助多尺度表达思想，探讨一种基于模拟退火（simulated annealing,SA）算法的全局优化的路划构建方法。首先，建立一种局部平顺性与全局延展性的多尺度判断准则，实验采取具有代表性的台北市矢量道路点和线两种数据集，进行矢量边界裁剪；其次，对该道路网数据进行图论建模，点数据集用于构建点，线数据集用于构建相邻关系；最后，通过改进的SA算法进行模型推演，并与传统方法进行比较验证。结果表明：本方法较传统方法在台北市矢量道路网数据集中取得了更长的路划平均长度、更少的路划条数；本方法构建的路划集的准确率比传统方法高了15.9%；所得到的路划结果能够清晰地认知出道路网的主干及层次关系。

建设用地开发强度作为区域城市现代化水平的综合反映及衡量指标，进行其时空变化的测度及影响因素的分析对国土空间合理优化管控具有重要作用；虽然相关研究日益丰富完善，但研究尺度多以城市为单位，方法层面多利用地理加权回归模型进行要素空间异质性的探究。本文以珠三角城市群为研究区域，构建建设用地开发强度模型体系，计算2010～2020年珠三角各县（区）建设用地开发强度指数，通过空间自相关分析、普通最小二乘法与多尺度地理加权回归对开发强度空间特征以及各影响因素的时空格局演化进行探究。结果表明：(1)2010～2020年珠三角城市群建设用地开发强度总体呈增长态势，空间差异显著；高强度区主要集中于广州市、深圳市等中心地区，低强度区主要集中于肇庆市、江门市等周围地区；(2)珠三角建设用地开发强度正向空间集聚效益显著，冷热点空间分布格局与对应开发强度数值空间分布格局基本一致；(3)固定资产投资、地方财政支出及社会消费品零售总额是影响珠三角建设用地开发强度时空异质性的主导因素，三者均为社会经济影响要素，在各县区中影响程度存在差异性与不稳定性。

在人类社会的发展过程中，突发事件常常引发人们生活和行为的急剧变化，并可能对其产生持续性的影响。目前相关研究多为居民出行活动的总体趋势和整体特征，而在细分层面分析出行活动在时空维度上差异性的研究较少，且存在时空维度分离、缺乏整体性的问题。本文以美国旧金山新型冠状病毒感染流行为例，采用共享单车出行数据、兴趣点数据等进行长时间跨度的研究，利用k均值聚类和潜在狄利克雷分配模型，挖掘突发事件前后居民出行时空模式的特征及变化。结果表明：(1)事件暴发后，居民不同目的的出行活动时空模式发生了显著变化，通勤及娱乐出行的比例大幅下降，居民尝试用聚集程度较小的户外休闲娱乐代替聚集性娱乐，生活必需品购买及处理个人事务的出行比例上升，医疗需求大幅增加且该类型出行的早高峰开始时间提前。(2)随着时间的推移，突发事件的影响逐渐降低，人们的出行活动时空模式逐渐恢复至事件前的状态。研究成果可深化对风险和不确定性的认知，建立更全面的时空知识服务体系，为城市管理部门制定合理的应急管理策略提供参考。

基于情景的土地利用变化模拟能够展现未来城市的多种可能性，是当前土地覆被变化领域的热点。现有研究地表分类体系中的建设用地无法精确刻画城市内部空间形态，且土地模拟研究中不统一的模拟情景将影响土地模拟结果的可比性，因此，本文采用了国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project,CMIP）最新提出的三种典型SSP-RCP耦合情景，以南京市为研究区，开展了未来近期（2030年）、中期（2060年）和远期（2090年）的局地气候分区（local climate zones,LCZ）时空模拟。结合马尔可夫模型和多目标规划预测未来耦合情景下各LCZ类型的数量需求，并通过未来土地利用变化模拟模型实现LCZ的空间分布模拟。结果表明：(1)SSP126情景下生态用地（LCZ A/B/D/G）得到了有效保护，且建筑用地（LCZ 1～6、LCZ 8～10）在主城区的扩张得到有效控制。(2)SSP245情景中，经济发展的同时也顾及了生态环境保护，尽管建筑用地扩张明显，但生态用地（LCZ A/B/D/G）的面积仅出现了轻微下降。(3)SSP585情景建筑用地（LCZ 1～6、LCZ 8～10）和耕地（LCZ D）扩张态势十分显著；21世纪中、后期的林地（LCZA、LCZB）和水体（LCZG）将遭到严重破坏。本文首次开展了自然与人文双重驱动下的城市LCZ时空模拟，研究成果能够直接应用于城市气候与规划领域。

随着地理信息数据深入渗透经济社会发展各领域，其安全保密问题与流通应用之间的矛盾越发尖锐。合理借鉴国外地理信息安全管理模式，对于我国管理实践具有重要的借鉴意义。本文通过调研国外政府网站发布的法律政策及国内外相关学术文献，对比分析美国、德国、英国、日本、韩国在地理信息安全立法、体制、分级管理、市场准入、跨境流动等方面基本情况，总结地理信息安全管理的美国模式、欧洲模式和东亚模式及其特点，并指出各管理模式间的共性和差异性。同时，从管理理念、政策制度、治理体系与防控监管四个方面指出了对我国未来地理信息安全管理实践的启示。

为支撑城市数字化转型，解决目前智慧城市数据不能满足多领域兼容覆盖的需要、数据孤岛等问题，本文提出融合城市动静态多源数据、城市数据运算方案和数据组织管理方案的城市空间数字底座的概念，进而提出一种依托本体框架的城市空间数字底座架构，以多源多模知识图谱为核心来管理城市治理的数据模块、数据运算模块、数据可视化模块和城市服务模块，使得所有数据和事件、行为都在同一框架与协议下运作。本架构有三个特点：(1)依托本体框架，构建语义解释器覆盖领域全要素，保证数据结构完整和质量可靠；(2)数据与业务脱钩，原始数据从具体事物中抽象出来，重构为知识单元，适度脱敏推动数据融合；(3)空间运算升级为知识运算，利用知识图谱通过知识推理、知识发现等来优化传统计算，拓展服务边界及节省运算资源。通过知识图谱的管理架构，可以保证城市空间数字底座的数据质量可靠性、完整性、可解释性和共享性，确保了空间数字底座对城市空间信息服务的支撑能力。

随着地图的普及和社会要求的增加，我国出版了大量不同主题的纸质地图集产品，积累了数量可观的、具有研究价值和史料价值的各种专题数据。目前，已有相关研究多在纸质出版地图集的互联网展示及空间分析应用，而在线定制方向仍然缺乏。因此，本文以《广东省地图集》为例，对纸质出版地图集和互联网地图进行比较分析，构建纸质出版地图集的数据优化技术；设计在线地图服务的技术框架，并结合地图切片服务等技术，实现纸质出版地图集的定制服务。结果表明，本服务在个性化地图定制方面具备良好的体验。这说明了研究成果是对纸质出版地图集的良好延伸和拓展，可为进一步挖掘纸质出版地图集数据的价值提供技术参考。