智能浪潮席卷科学研究的每个角落，我们正见证着从认知工具到科研范式的深刻变革。地理智能作为连接自然与社会、微观与宏观的桥梁，正催生新质生产力，推动科研迈向智能时代。

为此，《科技导报》2025年第18期推出了“地理智能技术应用专题”。本专题展现了地理智能系统如何重构空间认知、培育新质生产力，探讨大模型如何理解时间数据，让城市动态可预测，解析“对象空间建模”如何将复杂地理实体转化为AI可推理的单元，提升智能决策水平。从突破性的遥感数据格式，到用大模型精准定位考古遗址，地理智能正从理论走向实践，成为重塑国土治理与文化遗产保护的核心引擎。

卷首语

“坤元”地理科学大模型地理智能实践

作者：周成虎

作者信息：地理学家，中国科学院院士，国际欧亚科学院院士，中国科学院地理科学与资源研究所研究员。现任中国测绘学会智慧城市工作委员会主任委员、中国服务贸易协会会长，南京大学、中国地质大学（北京）、湖南师范大学兼职教授。研究方向为地理信息科学与地理人工智能。

摘要：“坤元”是地理科学迈向智能时代的重要里程碑，为中国构建自主可控的地理认知系统奠定了基础。

科技新闻

前沿动态

《2025年全球创新指数》勾勒“强技术、慢落地”的全球创新脉搏

戈壁铺开26万面反射镜实现24 h稳定供电

全球首个类脑脉冲大模型全流程国产化

掺盐让冰发电迈向寒区低成本能量采集

看起来更绿但连不通才是森林最大风险

发酵果实让野外黑猩猩“微醺”

光助力二氧化碳选择性加氢成乙烯

DNA盒式磁带可能解决全球数据存储问题

卓越亮点

可解释人工智能刷新传统气候灾害模型

透明冷却薄膜为城市降温

深度报道

细胞通信进入光时代

最强黑洞碰撞验证广义相对论

植物基因流中断早于动物

科技评论

科学研究智能化转型：基于 AI 的新范式及其深远影响

作者：朱鹏飞，姚鑫杰，姜国崧，范妍，曹海芳，高西远，徐兴歆，陶柏安，李维浩，武嘉和，胡清华

天津大学智能与计算学部

摘要：人工智能（AI）的快速发展正在推动科学研究迈向以“智能驱动”为核心的第 5 科研范式，这是继经验、理论、计算与数据驱动之后的新一轮科研模式变革。回顾了科研范式的历史演进，分析了AI 推动科研从“人类主导”向“人机协同”的转型逻辑，论述了大模型时代的发展与现状，并探讨了AI 在科研管理、科学假设生成、论文与项目中的应用场景。研究发现，AI 不仅能够重塑科研流程和提升科研效率，而且能够推动跨学科知识重组与创新，逐步形成以大模型和生成式 AI 为核心的智能科研生态，同时也带来了模型幻觉、可解释性不足和伦理风险等问题。基于此，提出构建可信科研 AI 体系，推进人机协同创新模式，完善科研治理与政策框架，加强跨学科融合，并健全科研伦理与社会责任机制，以确保 AI 驱动科研范式的可持续发展与有序演进。

本刊专稿

无线输能超表面技术研究进展

作者：司黎明1,2,3，马天宇1,2,3，党晨阳1,2,3，刘博洋1,2,3，孙厚军1,2,3，吕昕1,2,3

1 北京理工大学集成电路与电子学院

2 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室

3 临近空间环境特性及效应全国重点实验室

摘要：随着无线通信与人工智能技术的发展，小型移动设备的数量正在急剧增加，传统有线电力供应模式已不能满足人们对便携性和移动性的需求。射频与微波无线输能技术能够摆脱有线能源的限制，在无线设备中具有巨大的应用潜力。综述了超表面技术的关键热点，介绍了无线输能融合无线通信、无线传感、可重构智能超表面和目标识别与定位等技术的研究进展。超表面具备独特的电磁参量调控能力和二维紧凑可共形等优势，有望在射频与微波无线输能领域起到关键作用。无线输能超表面技术的关键热点主要包括无线电力传输、无线能量收集、同步无线信息与电力传输和可重构无线输能技术等。在无线输能系统中，超表面可以在发射端生成能量波束，在传输路径中增强耦合谐振，还可以在接收端提高交直流转换效率。

特色专题：地理智能技术应用

地理智能培育新质生产力的发展路径

作者：姜侯1，姚凌1,2*，刘唐1，黄耀欢1,2，秦军1,3，周成虎1*

1 中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室

2 中国科学院大学资源与环境学院

3 云南师范大学地理学部

摘要：地理智能系统（GeoIS）作为融合地理科学与人工智能的新兴技术体系，正成为驱动空间认知重构与时空智能决策的重要力量。梳理了 GeoIS 的发展演进与国际关键研究进展，聚焦“感知—分析—决策”3 层核心能力，分析中国在传感器、算法、平台引擎与数据治理方面存在的“应用强、基础弱”结构性失衡问题。在此基础上，提出了“技术攻坚—交叉融合—场景牵引”的发展路径，并建议明确顶层战略定位、加强 AI-Ready 数据标准建设、强化安全治理与人才保障体系等政策建议，为构建自主、安全、协同演进的 GeoIS 体系提供参考。

面向时间序列和时空数据分析的大模型研究进展

作者：罗远波1，孙嘉1，陶俐芝2

1 南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）

2 江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室

摘要：近年来，大模型凭借其强大的序列建模能力、优异的表征学习潜力和灵活的预训练−微调范式，在自然语言处理和计算机视觉领域取得了突破性进展，也为时间序列和时空数据的挖掘分析带来新的发展机遇。综述了大模型在时间序列与时空数据分析中的研究进展，重点涵盖大语言模型赋能与专用基础模型构建 2 条路径。前者通过提示工程、标记化设计和参数微调等手段，使大模型能够适配时序与时空任务；后者则依托跨域大规模预训练，形成统一的动态表征能力。大语言模型赋能路径具有开发成本低、零样本/少样本迁移灵活等优势，而专用基础模型在跨域泛化方面表现更优。与此同时，这2 类方法仍存在可解释性不足、多模态语义对齐困难等问题。未来研究亟需在可解释性增强、多模态联合建模以及模型架构创新等方面取得突破。

对象空间建模赋能大模型地理空间智能的研究进展

作者：王嘉嚇1,2，赵鑫科3，罗远波4，安晨瑾1,2，李忠美5*

1 中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室

2 中国科学院大学

3 信息工程大学地理空间信息学院

4 南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）

5 北京市遥感信息研究所

摘要：面向对象建模方法是地理信息系统领域的重要建模范式，在表达空间结构、语义关系与动态行为等方面具有明显优势。回顾了对象空间建模的理论基础与发展脉络，梳理了其在空间认知建模体系中的核心地位与演进路径，并结合城市建模、流域管理与滑坡研究等典型场景，阐述其由几何向语义、由静态向智能的演进路径，展示在语义融合、过程耦合与智能推理等方面的技术成效；针对大模型时代对地理空间智能的需求，从结构化空间语义嵌入、可计算空间关系逻辑、图谱化认知执行框架和统一中间表示语言 4 个方面，提出了对象空间建模赋能大模型地理空间认知的路径与方法。研究表明，引入面向对象的认知结构与动态过程模型，能够显著提升预训练模型在空间语义理解、因果推理与复杂任务执行中的表现。

遥感多维数据格式研究进展

作者：张立福1,2，张赛1,3，孙雪剑1,2*，赵淑馨1,3，黄长平1,2，高宇1,3，童庆禧1,2

1 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室

2 中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程研究中心

3 中国科学院大学资源与环境学院

摘要：综述了遥感多维数据格式（特别是多维时空谱数据）的国内外发展情况、最新研究成果、当前技术难点以及未来发展方向。介绍了中国科学院空天信息创新研究院在国际上首次提出的多维数据格式及其多维遥感数据综合与表征的理论和技术体系，促进了国内在数据组织方面的发展，并对国际研究产生了积极影响。随着遥感技术的快速发展，多维时空谱遥感数据不断涌现。旨在综述遥感多维数据格式的国内外发展情况，阐述最新研究成果，剖析当前技术难点，并对未来发展方向进行展望，为相关领域研究人员提供全面的参考。

基于大语言模型的考古遗址精确定位

作者：陆宇翔1,2，沈靖2,3*，姜侯2，刘唐2

1 中国地质大学（北京）人工智能学院

2 中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室

3 中国科学院大学

摘要：由于早期考古工作受限于技术手段，大量遗址仅以文本形式记载大致位置，缺乏精确坐标信息，给后续的考古调查、遗址保护与研究带来了诸多不便。传统的田野调查方法耗时费力，难以适应大规模、多批次的遗址定位需求。为解决这一问题，提出了一种基于大语言模型的考古遗址智能定位框架。该方法通过设计自然语言提示，引导大语言模型从互联网中的考古文献与资料中自动提取遗址的地理描述信息（如参照物、方位、距离等）；随后结合遥感影像分析技术，获取目标区域的高分辨率卫星图像，综合推理并计算遗址的精确地理坐标。该流程实现了从文本信息抽取、遥感数据调用到空间位置反演的全流程自动化，显著提升了遗址定位的效率与智能化水平。在老虎山遗址、三星堆遗址和辽中京遗址的实证验证中，自动定位结果与实测坐标的偏差控制在千米以内，最优精度可达 10 m 级，满足考古学对定位精度的基本要求。定位误差主要来源于文献描述模糊和影像判读的不确定性。与传统人工方法相比，该方法不仅大幅减少了人力投入，还具备更强的可扩展性和应用潜力。研究成果为考古信息数字化、遗址保护与再研究提供了新的技术路径和工具支撑。

研究论文

视觉大模型驱动高标准农田数字化遥感应用

作者：沈靖1,2，刘泽1,3*，何亚文4

1 中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室

2 中国科学院大学

3 中国地质大学（北京）人工智能学院

4 中国石油大学（华东）海洋与空间信息学院

摘要：提出了一种融合提示工程与遥感特征知识驱动的高标准农田多要素自动提取流程框架，结合视觉大模型的通用分割能力，以及开源数据与遥感特征驱动的专用算法，实现了对农田地块、田间道路、农田防护林及灌溉与排水等关键要素的高效自动识别，以山东省寿光市高标准农田建设区为例，基于高分辨率国产卫星遥感影像开展了农田多要素遥感提取技术验证。实验结果表明，所提方法可在农田项目区实现批量自动处理，显著降低对大量高质量训练样本的依赖和人工处理工作量，并在不同时相、不同分辨率及不同地区的影像上均表现出良好的泛化能力，显著提升了数据生产效率和实际应用潜力。

基于多源数据融合的新疆土地资源智能识别与空间分异

作者：王白雪1，程维明1,2,3,4*，钱紫华5*，宋珂钰1,2，师庆东6，包安明7

1 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室

2 中国科学院大学

3 江苏省地理信息资源开发与应用协同创新中心

4 南海研究协同创新中心

5. 自然资源部国土空间规划监测评估预警重点实验室

6 新疆大学生态与环境学院

7 中国科学院新疆生态与地理研究所沙漠与绿洲生态国家重点实验室

摘要：土地资源类型是评价土地适宜性和开发潜力的基础。“三山夹两盆”的地貌格局和“山地−绿洲−荒漠”的景观分布特征对新疆土地资源类型划分提出了较大的挑战。构建了一种基于网格的模糊自组织特征映射（grid−based fuzzy self−organizing feature map model，GF−SOFM）耦合方法的土地资源分类方案，首先基于主控因素（气候+地貌）、稳定因素（土壤）、相对稳定因素（植被）、动态因素（土地利用）的研究思路，构建 5 个因素多项指标的 4 级土地资源分类体系。然后将研究区划分为 1 km×1 km 网格单元，在每个网格中对所选指标进行空间量化，并以主控因素为控制边界，将模糊处理后的指标数据输入 SOFM 模型，实现土地资源类型自动识别，生成新疆土地资源类型图。最后通过面积一致性检验，将 GF−SOFM 方法与传统主题图层叠加法的分类结果进行对比验证。结果表明：新疆地区被划分为133 类主控因素类型、1906 类稳定因素类型、6054 类相对稳定因素类型和 38493 类动态因素类型，总体分类精度平均达 86%。本方案与传统分层叠加法的分类结果在空间上高度一致，其中主控因素128 类面积一致性超过 92.35%。通过细化地貌分类和土地利用现状，GF−SOFM 方法能够有效实现对土地资源的精细分类，分类结果精准刻画了“气候−地貌−土壤−植被−土地利用”的空间格局。应用该方法开展不同气候地貌区域的生态地理研究，能够有效指示区域分异，是一种相对理想的自然地理综合分类方法。该研究可为土地资源的合理开发与利用提供科学依据。

北斗/全球导航卫星系统广域快速精密单点定位研究进展

作者：曹新运1,2,3，葛玉龙4，刘天骏5，杨柳6，徐磊7，沈飞1,2,3*

1 南京师范大学地理科学学院

2 虚拟地理环境教育部重点实验室（南京师范大学）

3 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心

4 南京师范大学海洋科学与工程学院

5 武汉大学卫星导航定位技术研究中心

6 南京邮电大学物联网学院

7 武汉大学测绘学院

摘要：广域快速精密单点定位（PPP）技术突破了传统差分技术对密集参考站的依赖性，是推动全球导航卫星系统（GNSS）实现广域自主高精度时空基准建立与维持的关键手段之一。围绕北斗/GNSS 广域快速 PPP，系统梳理了北斗/GNSS 系统星座构成、地基站点建设以及卫星精密产品的发展现状，综述了多频多模增强、模糊度固定增强、大气增强、低轨卫星增强等关键技术手段的研究进展，重点分析了上述 4 种技术手段对提升 PPP 定位精度与收敛速度的贡献，总结了国内外 PPP 商业化服务的应用现状，阐述了包含北斗 PPP-B2b 的星基 PPP 服务的最新动态，最后，探讨了当前广域快速 PPP 面临的误差建模与改正、异构星座、GNSS 信号与网络异常等核心挑战，，展望了高低轨星座深度融合、多源融合定位增强、广域星基 PPP 服务体系等未来重点发展方向，旨在为北斗/GNSS 高精度定位技术的规模化应用和服务体系构建提供参考。

政策建议

国家高新区开放创新水平：差距来源与对策

作者：孙红军1，黄菊秀2*，杜洋1

1 中国标准化研究院国家标准馆

2 标 新 科 技 （北 京 ）有 限 公 司 

摘要：实证研究了 2015—2020 年 147 家国家高新区开放创新水平的时空分异与动态转移特征。研究发现：世界一流高科技园区开放创新水平高于创新型科技园区，创新型科技园区好于创新型特色园区；8 大地区国家高新区开放创新水平的整体区域内差距呈现扩大态势，南部沿海、北部沿海以及东部沿海国家高新区开放创新水平的区域内差距最大，大西北国家高新区区域内差距最小；8 大地区国家高新区开放创新水平的区域间差距均呈现出了扩大态势，其区域间差距增速存在明显的区域异质性，区域间差距逐步成为区域差距的主要来源；在不考虑空间关联效应下，其空间转移特征表现出“非对称向上”“俱乐部趋同”“阶段性差异”等态势。

科技人文

李政道在中美高能物理合作初期的角色及贡献

作者：叶青1,2，樊荣2

1 中国科学院中国现代化研究中心

2 中国科学院大学人文学院

摘要：20 世纪 80 年代，中美两国在合作需求、人才资源和目标认知等方面的差异是中美高能物理合作面临的巨大挑战。李政道凭借跨国学术声望与中美双边网络资源，具备打通合作要素流通的关键优势。分析了在北京正负电子对撞机项目的推进过程中，李政道以信任中介、知识中介和人才中介三重角色，促成了双方在政策制定、目标决策和人才培养等方面的有效对接，推动了中美高能物理合作的顺利开展；提出了非对称性情景下国际科技合作中中介角色的重要性，并为未来的国际科技合作提供借鉴与参考。