建设背景

随着信息技术的飞速发展，在众多领域产生了海量数据，人类社会进入了大数据时代。这些数据多数具有地理空间本质与时间维度，即为时空大数据，利用时空大数据为地理学研究提供了一种新的思路和模式，出现了地理大数据研究范式。城市是经济社会发展和人民生产生活的重要载体，也是人口及社会经济活动高度集聚的场所，各种反应人类活动过程的数据由各类传感器、智能终端及网络服务等所感知与记录，如交通流、兴趣点、移动轨迹、社交媒体、交易记录等。多元化的城市大数据与政府开放数据、自愿者地理信息等一起，形成了有别于传统调研和统计数据的新数据环境，为城市研究提供了新的研究视角。在另一方面，随着算力的不断提升与海量数据训练样本的飞速增长，人工智能方法在多个领域取得了重大突破，以大语言模型为代表的技术体系正在加速渗透，结合空间信息的GeoAI研究正成为当前关注的焦点。结合这一背景，设立城市大数据研究所，应用时空大数据、人工智能、地理建模与模拟、地理空间智能GeoAI及时空数据可视化等技术方法，整合地理学、计算机科学、国土空间规划、等学科开展城市大数据协同研究，能够科学解释城市发展机制、合理规划城市空间，从而支持智慧城市建设及高效、精准地城市管理与决策，并在这一领域取得系列高水平研究与应用成果。

人员组成

研究所团队共10人，主要来自时空大数据、地理建模、人工智能及高分遥感等多学科领域。研究所组建之初，团队共有教授2人，副教授2人，讲师等中级职称6人。经过多年建设，研究所共6人晋升教授，1人晋升副教授，6人遴选为博士生导师；翟石艳教授、宋宏权教授、王海鹰教授等先后获批中原青年拔尖人才、河南省优青、河南省高校科技创新人才、河南省高校青年骨干教师等人才项目，人才团队建设取得显著成效。

研究方向

城市大数据研究所共设置两个研究方向。方向一为城市大数据智能分析与挖掘，主要利用城市中包括摄像头、手机、车辆和人以及其他传感器在内的各种感知设备，融合手机信令、社交媒体、交通网络、公交刷卡、用户兴趣点、在线街景等多源数据，基于地理空间分析、时空数据挖掘、机器学习与人工智能等技术方法，获取城市空间中关于人群行为、移动等活动的丰富信息，对三元城市空间（物理空间、社会空间和信息空间）进行精细感知和深入刻画，以识别城市韵律与动态模式，并结合GeoAI方法进行城市运行参量数智化时空预测，在城市规划与设施选址优化、智能交通、城市能耗、城市经济、社交和娱乐、城市安全等领域开展深入研究与应用。方向二为区域-城市生态环境建模与模拟，主要基于遥感监测、视频监控、无人机、传感器网等多源城市大数据感知技术，研究城市区域沙尘排放的建模与数值模拟；研究城市区域沙尘排放对空气质量的影响；研究城市空气质量的实时在线分析与预测预报；研究城市大气污染物的追踪溯源分析；研究城市区域大气污染物传输与沉降对城乡生态系统结构与功能的影响；研究城市气象参量预测预报方法，服务低空经济安全保障等。

核心成果贡献

城市大数据研究所自批复建设以来，在两个核心研究方向上取得了显著进展，展现出良好的创新研究能力。方向一聚焦于城市大数据智能分析挖掘需求，在感知方法上，应用YOLOv3-DeepSort深度学习模型构建了基于多摄像机的城市场所人群动态感知框架，研发了基于地理视频的目标感知分析系统平台。基于事件相机构建了地理视频多模态认知计算理论方法体系，提供对地观测感知新方法。在规划选址优化方面，突破了公共服务可达性测度参数敏感及均等化优化难题，提出了基于最优供需分配的公共设施空间可达性分析方法，构建了面向15min生活圈的城市服务设施规划模型，有效支撑城乡公共服务资源均等化配置与布局优化。在智能化时空预测方面，提出了GATFormer时空预测模型，通过引入时空双重注意力机制，实现长时序时空预测，且精度显著优于多个基准模型。同时，构建了一种考虑等高线地形特征的滑坡易发性评价模型ConToGCN，实现高精度滑坡易发性评价与制图，为滑坡灾害防治提供了新方法。

方向二聚焦于围绕城市环境过程的精细刻画与模拟预测，系统开展了多尺度环境过程建模与时空大数据分析研究。针对传统模型中地表参数静态化、过程表征不足等问题，构建了基于遥感反演与物理约束的动态空气动力学粗糙度与风场模拟方法，显著提升了近地层风场及城市空气污染过程的模拟精度。在此基础上，融合WRF/WRF-Chem、JULES等模型，系统评估了城市化、土地利用变化及人为活动对城市热岛、空气质量、生态系统碳过程的综合影响，揭示了气候变化与人类活动耦合作用下城市-区域环境系统的演变机制。相关成果为城市大气污染防控、生态安全评估及精细化管理提供了关键模型工具与数据支撑。

近三年来，研究所共发表学术SCI/SSCI论文58篇，其中一区论文12篇，二区及TOP论文37篇；新增主持国家重大专项、自然科学基金项目6项，新增纵横向科研项目总经费近1000万元；申请授权国家/国际发明专利10项；获省部级科研奖励3项。在学术活动方面，研究所在时空大数据高峰论坛、遥感与地理信息RSMG、地理信息理论与方法、地图学理论与方法等国际国内重要会议上，组织了多场分组报告和特邀学术交流活动，扩大了学术影响。

未来研究方向

未来研究所将结合GeoAI、大模型等前沿进展，开展数智耦合的地理建模与时空预测研究，支撑人工智能赋能的智慧城市建设。结合城市大数据分析挖掘需求，构建智能化时空预测的多源数据融合训练样本库，研发机理模型与人工智能耦合的预测方法，构建融合大模型的智能化时空预测服务，形成具有推广价值的技术体系，服务国家和区域战略需求。按照国家新型城镇化战略部署，推动城市—区域人地系统监测和评估、模拟和预测等数据和模型算法的统一服务管理，实现数据模型、资源池建设和城市大数据平台服务的统一集成和融合，推进数据、算法、服务的智能化管理和共享，为气候适应性城市—区域人地系统优化调控与工程示范提供科技支撑。