空间玻尔兹曼熵的研究进展与应用

• 作者: 高培超 程昌秀 叶思菁 沈石 张红
• 来源期刊: 地理学报
• 关键词: 空间数据 玻尔兹曼熵 香农熵 空间信息论 景观生态学 区域可持续性
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 研究综述|Review Articles
• 页码范围: 1579-1590
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.11821/dlxb202107001

摘要

区域性、综合性、复杂性是新时代地理学的三大特征,其中复杂性研究是地理学飞跃的新路径.熵作为系统复杂性的核心指标,其研究、推广和应用对新时代的地理学有着重要意义.近年来地理学中熵的研究热点为玻尔兹曼熵(玻熵).玻熵的概念最早提出于1872年,是著名的热力学第二定律的核心,但玻熵在地学的应用长期停滞在探讨层面.其瓶颈在于缺乏针对空间数据计算玻熵的模型和方法,但该瓶颈在近5年得以突破.本文从玻熵的热力学概念与地理学推广难题、空间数据的玻熵计算模型、计算方法、实际应用4个方面进行及时且系统地综述.主要结论有:①目前的研究热点集中在空间栅格数据的玻熵,已研发出针对定性和定量型栅格数据的计算模型;②算法百家齐放,已呈现出基于边缘总长度、基于Wasserstein距离、基于多尺度层次的三大类算法;③已形成景观生态学和遥感图像处理两类应用;④未来研究需重视针对更多类型的空间数据的算法、使用玻熵替代香农熵验证先前研究中的结论、拓展玻熵应用等.