为全面贯彻党的二十大精神，面向国家战略需求和长远发展，强化国家战略科技力量，加快实施国家重大科技项目，加强基础研究，聚焦科技自立自强，打赢关键核心技术攻坚战，推动我国地理科学事业发展，中国地理学会于2025年1月启动了2024年度“中国地理科学十大研究进展”遴选工作。
根据《“中国地理科学十大研究进展”遴选实施办法》，经中国地理学会各分支机构、中国地理学会会士和常务理事推荐、形式审查、遴选专家组初评和终评，最终遴选出“1.5℃气候承诺对多尺度土地系统的级联影响建模与分析”等10项成果作为2024年度“中国地理科学十大研究进展”。经中国地理学会十三届常务理事会二次会议审议批准，本会决定予以发布。
2024年度“中国地理科学十大研究进展”代表了中国地理科学领域在基础研究和应用开发方面最新的研究进展和重大研究突破，充分体现了多学科交叉会聚与多技术跨界融合的地理学传统特质和现代科学范式的革新方向，体现了中国地理科学面向世界科学前沿和服务国民经济建设相统一的发展主线。
希望相关科研团队珍惜荣誉，再接再厉，并以此次入选为契机，严谨治学，铸造精品，创新争先，为我国地理科学发展做出新的贡献。也希望全国广大地理科研工作者持续跟踪学科发展新动向，不断拓展新领域，在科学研究中认真做好成果的梳理与总结，使我国地理科学发展做到“顶天立地”，与党和国家事业发展要求相适应、同人民群众期待相契合、同我国综合国力和国际地位相匹配，进而引领世界地理学发展。
成果简介
（以入选成果名称首字母为序）
01
成果名称：
1.5℃气候承诺对多尺度土地系统的级联影响建模与分析
主要完成人及所在单位：
高培超（北京师范大学）
高怡凡（北京师范大学）
叶思菁（北京师范大学）
偶 阳（北京大学）
郑元润（中国科学院植物研究所）
吕佳婴（北京师范大学）
王元慧（北京师范大学）
刘志锋（北京师范大学）
洪 亮（云南师范大学）
沈 石（北京师范大学）
成果简介：
《巴黎协定》开启了全球气候治理新时代，“将气温升幅控制在1.5℃以内”成为全球共识。联合国已发起“2025气候承诺”倡议，正推动各国加速气候行动。然而，当前研究多聚焦于排放路径和控温效果上，在气候承诺对土地系统的级联影响方面，缺乏深入研究和分析工具。
针对上述问题，本研究在模型研发、问题探究、数据生产方面取得了体系化创新性进展。①开发了支持多目标需求牵引的多功能土地系统变化模型Land-N2N，并通过融合人工智能算法和耦合综合评估模型，创新性地构建了用于探究世界各国气候承诺对多尺度土地系统级联影响的分析框架。有效克服综合评估模型驱动的减排路径对土地利用变化及排放刻画不足的瓶颈，为全球及区域可持续转型路径设计提供重要技术基础；②基于该框架和1.5℃气候承诺的建模，首次系统探究了气候承诺对局地（青藏高原）、国家（中国）、亚大陆（世界第三极）、全球多尺度土地系统的级联影响及其引发的粮食安全隐患，为促进全球气候公平、更新气候政策、调整气候承诺提供了科学基础；③本研究生产了多套气候承诺情景下的多尺度、精细分辨率、顾及土地利用强度的土地数据产品，对我国制定更加因地制宜的气候变化缓解措施、促进高质量发展具有积极意义。
该研究取得的新结论：①在通过履行气候承诺实现 1.5℃ 温升控制的情景下，全球耕地面积不升反降，更正以往“耕地扩张”结论；②全球耕地面积至本世纪末预计减少12.8%。南美洲和欧洲将经历最明显的耕地流失；③南方阵营的国家/地区可能面临双重风险：耕地减少与农产品进口不足。其中，中低密度、破碎化的耕地是耕地保护的薄弱环节，需要重点关注。
该研究的相关研究成果已发表于Nature Climate Change（封面论文、亮点论文）、中国科学、科学通报等国内外权威期刊，获得国家发明专利授权8项，研究成果被Nature Plants期刊推荐为亮点（research highlight）、Nature Climate Change期刊官网首页置顶推荐。
02
成果名称：
地理流空间分析理论与重大应用
主要完成人及所在单位：
裴 韬（中国科学院地理科学与资源研究所）
赵鹏军（北京大学）
董 磊（北京大学）
罗 明（中山大学）
秦 昆（武汉大学）
舒 华（湖北大学）
宋 辞（中国科学院地理科学与资源研究所）
张 丰（浙江大学）
王旭阳（智慧足迹数据科技有限公司）
邓 羽（中国科学院地理科学与资源研究所）
王 席（中国科学院地理科学与资源研究所）
陈 洁（中国科学院地理科学与资源研究所）
成果简介：
地理流是不同位置之间地理对象移动或时空关联关系的抽象，承载了不同位置之间的空间交互信息。在地理学中，一方面，地理流是普适性的地理概念，人、物、信息、资金等的流动无处不在；另一方面，地理流是形成与改变地理空间分布的原因。因此，构建基础的分析工具，进而表达地理流，分析地理流的性质及提取其空间模式对于深入理解地理分布背后的原因，地理交互关系的机制，以及地理过程的驱动力具有非常重要的意义。
针对地理流空间分析的基础问题，裴韬研究员团队联合国内多个团队经过长期探索，提出了地理流空间分析理论，并在多个领域取得重要应用，主要贡献包括以下三点。（1）将计算几何与地理信息科学交叉，原创性地提出了流空间的基本结构，将地理流的主要分析操作规范为流空间中的基本算子，实现了地理流的拓扑分析、时空相关性、时空异质性、时空模式、时空插值、空间自相似、空间交互、多元协同等系列计算模型，构建了地理流空间分析严密的方法体系。（2）研发了“多源时空流大数据模式挖掘与计算系统”，集成了40余种地理流算法，可满足TB级流大数据秒级响应，实现了地理流的高效计算平台。（3）将流空间理论应用于自然和人类活动规律分析，揭示了居民通勤流在表征城市结构中的作用，城市中心性与通勤流方向性-向心性的相关性，以及高温热浪的移动距离、速率、生命周期的变化趋势等；此外，相关方法与技术还应用于中国城市春节期间人群流动及预测、全国商圈活力及客流预测、京津冀协同发展与产业要素流动、新冠肺炎疫情暴发病例估计与趋势推测等实践，有力支撑了政府部门的工作。
相较于以点为基本单元的传统空间分析，以流为基本要素的地理流空间分析理论的产生，推动了地理分析的视角从“标量-分布场”向“矢量-关系场”的转变。地理流理论与方法的研究已逐步成为地理信息科学新的分支和增长点。2024年，团队围绕地理流出版了专著《地理流空间分析》，并在Nature Communications, Nature Cities, Science Advances，IJGIS，Cities等刊物上发表论文10篇，申请软件著作权1项。
03
成果名称：
发现最晚丹尼索瓦人活动证据并首次揭示该神秘古人群的生存策略
主要完成人及所在单位：
夏 欢（兰州大学）
王 建（兰州大学）
张东菊（兰州大学）
陈发虎（中国科学院青藏高原研究所）
成果简介：
丹尼索瓦人（简称“丹人”）是一支已经消失的、与现代人不同的神秘古人群。目前，世界上确定的丹人化石仅零星发现于西伯利亚丹尼索瓦洞遗址和青藏高原白石崖溶洞遗址，相关考古遗存研究有限，限制了学术界对该“神秘人群”的了解。白石崖溶洞作为世界上唯一一处在更新世地层中仅发现丹人遗存的考古遗址，对研究丹人演化历史和行为文化等至关重要。研究团队围绕白石崖溶洞遗址正式考古发掘出土的上千件动物骨骼遗存，综合利用传统动物考古学、新兴蛋白质组学、地层与年代学、古生态学等多学科方法和技术，发现迄今为止已知最晚（距今4.2万年）的丹人化石，首次实证了丹人与早期现代人在青藏高原的时空重叠，揭示该区域是丹人与早期现代人曾发生基因和文化交流的潜在地点，为厘清东亚不同古人群之间的交流与互动提供了关键新线索；同时，揭示了青藏高原中更新世晚期-晚更新世动物群组成和变化，并首次阐释了丹人对动物资源的利用策略：丹人具有相对较广的食谱，对包括食草类、食肉类、鸟类等在内的多样性的动物资源进行了充分利用，包括剥皮、肢解、剔肉、敲骨吸髓、骨器制作等行为。
本项研究不仅为丹人的延续时间提供了可靠的化石和年代学证据，而且首次揭示了丹人对广谱化动物资源的充分利用策略，同时为理解丹人的演化历史、生存策略、高海拔环境适应方式及青藏高原古人类活动历史研究提供了多层重要信息。相关研究成果发表于Nature和《科学通报》期刊。其中，在Nature期刊的文章一件发表后，在国际古人类学和考古学界引发广泛关注。Nature和Science期刊对本研究进行了深度解读和专门报道，其中，国际权威学者对此研究给予高度评价，如英国学术院院士、埃克塞特大学名誉教授Robin Dennell：“这一发现是关于人类如何以及何时定居青藏高原这一引人入胜的故事的重要补充”。研究成果还受到CNN、路透社、纽约时报、每日邮报、新华社、光明日报、中国科技网、中国新闻网等国内外权威媒体的广泛关注和报道，原创及转载报道累计超过300篇，在社会上产生广泛影响。
04
成果名称： 国际跨境流域“水-能-粮-生”纽带关系及协同途径 主要完成人及所在单位： 周 丰（河海大学） 赵建世（清华大学） 覃 栎（北京大学） 王旭辉（北京大学） 薄 岩（北京大学） 成果简介：
跨境流域是人口、资源、环境矛盾最集中的区域。水利基础设施建设和农业贸易产生巨大经济收益，也造成严重生态后果，跨境合作成为保障流域水安全、能源安全、粮食安全、生态安全乃至政治安全的必经之路。项目针对跨境合作目标不全、综合评估不准、利益共享模式不实等问题，在NSFC国际合作重点等支持下，河海大学联合清华大学和北京大学，以世界第六大河流——澜沧江-湄公河及其流域为研究对象，研发了基于物理过程和多主体合作博弈的“水-能-粮-生”综合评估新方法，揭示跨境合作促进流域“水-能-粮-生”协同，证实中国大坝在澜湄合作中的关键作用；优化了流域需水-用水-退水阈值，提升用水效率和公平性，实现渔业和泥沙输移损失最小化；提出了“水电换大米”合作方案，推动各国的博弈均衡与利益共享。该成果有力回击了西方国家的“中国大坝威胁论”，深化并发展了流域地理学的研究范式。
相关成果于2024年发表在《Nature Water》（2篇）和《Nature Food》，其中1篇入选《Nature Water》封面文章，同期配发了题为“Peace with nature”的主编评述，另1篇被国际水稻研究所《Rice Today》长篇报道，形成的资政报告被国务院发展研究中心采纳，完成人还因此获得2024年度美国地球物理学会全球环境变化青年科学家奖、2024年度大禹水利科技进步一等奖。
05
成果名称：
国土空间生态修复理论与应用
主要完成人及所在单位：
彭 建（北京大学）
傅伯杰（中国科学院生态环境研究中心）
王 军（自然资源部国土整治中心）
刘焱序（北京师范大学）
董建权（北京林业大学）
徐子涵（北京林业大学）
徐冬梅（北京大学）
唐 辉（北京大学）
姜 虹（北京大学）
刘学邦（北京大学）
张 骁（自然资源部国土整治中心）
杨崇曜（自然资源部国土整治中心）
成果简介：
国土空间生态修复是中国生态文明建设的重要组成部分。研究团队凝练了国土空间生态修复的基本逻辑与关键议题，阐明了国土空间生态修复的本质在于修复人地冲突、强化人地协同，提出了参照系统、规模阈值、要素耦合、权衡效率、空间连通、动态适应、尺度级联、成效评估、贡献厘定、文化韧性等国土空间生态修复十大科学问题；解析了景观格局与生态过程耦合、生态系统服务优化与人类福祉提升、满足可持续生计与社会经济发展三个国土空间生态修复支撑可持续发展的递进环节，凝练了“要素耦合与空间优化”的国土空间生态修复理论范式以践行“生命共同体”理念；归纳了定量刻画人水关系、明确时空尺度衔接、开展分区分类治理、强化自然持续保障等流域国土空间生态修复规划的四个要点，提出了针对粤港澳大湾区、青藏高原跨区域治理需求的国土空间生态保护修复区际协同框架，遴选了多目标优化的中国保护区网络扩展方案。研究成果发表于National Science Review, Science Bulletin等期刊，被科学网、科普中国网等报道，并在相关规划中得到实践应用。
0６
成果名称： 坤元地理科学大模型研究进展 主要完成人及所在单位： 地理信息科学与技术全国重点实验室 成果简介：
人工智能进入大模型时代，以强大的语言理解、信息生成和跨模态处理能力为特征，大模型正在成为推动科技进步、促进科研范式转变、引领科学大发现的核心力量。本团队面向地理科学科技制高点，研发了全球首个多模态地理科学大模型“坤元”，这是地理信息科学迈向地理智能科学的标志性成果。“坤元”大模型实现了一系列开创性技术突破，为地理科学的智能化发展提供了重要支撑：①建立了完整的地理学全谱系语料构建方法体系，首次推出规模达320亿Token的高质量地理学语料库，覆盖超过300万篇中英文科技文献、1万份专题地图、10万份专业图表，以及186本专业著作，填补了地理学领域多模态科学语料的空白。②设计了以地图智能为核心的跨模态信息检索模型，显著提升了大模型的地图认知、推理及生成能力，推出了全球首个700亿参数规模的地理科学语言大模型，推动了人工智能与地理学的深度交叉融合。③开发了大模型驱动的智能问答平台，集成多模态内容表达模块实现了面向不同用户群体的地理问答、文献分析、大数据挖掘、地图绘制等智能服务，为解决复杂地理问题、实现重大科学发现和知识应用提供了强有力的技术支撑。成果已经在南海空间情势监测和推进防灾救灾科技发展方面，发挥了关键支撑作用，有力推动了地理科学进步，并支撑了我国相关领域科学决策。依托“坤元”，2024年度共导出了16项地理智能相关的国家自然科学基金项目，支持了“地理空间智能核心技术与软件系统”等国家重点研发计划项目7项、课题27个；累计发表论文153篇，其中包括Science、Nature Communications、Science Advances等国际顶级期刊论文16篇；支撑了13项被中央有关机构采纳的咨询报告。“坤元1.0”发布后，受到了人民日报、新华社、中央广播电视总台、光明日报等20余家主流媒体关注。“坤元”开创了地理科学迈向智能化的先河，并在典型应用场景中展现了巨大的技术潜力，为大数据时代复杂地理问题求解提供了新的技术路径。
07
成果名称： 陆地表层数据同化与人工智能的共生集成 主要完成人及所在单位： 李 新（中国科学院青藏高原研究所） 阳 坤（清华大学） 黄春林（中国科学院西北生态环境资源研究院） 摆玉龙（西北师范大学） 段青云（河海大学） 郑东海（中国科学院青藏高原研究所） 刘 丰（中国科学院西北生态环境资源研究院） 冯 敏（中国科学院青藏高原研究所） 马春锋（中国科学院西北生态环境资源研究院） 侯金亮（中国科学院西北生态环境资源研究院） 马瀚青（中国科学院西北生态环境资源研究院） 韩旭军（西南大学） 丁 琳（中国科学院青藏高原研究所） 原世伟（中国科学院青藏高原研究所） 姜尧志（电子科技大学） 成果简介： 地理科学的研究对象——陆地表层系统研究面临复杂非线性过程解析与多源数据融合的双重挑战。数据同化和人工智能是应对这些挑战的关键手段，但各自存在局限：数据同化计算复杂度高且观测数据稀缺，人工智能则存在物理机理缺失、可解释性弱、泛化能力不足等问题。针对上述核心矛盾，需要发掘二者的互补机制，实现两者的共生集成，突破机理与数据驱动的协同创新。围绕这一目标，项目团队提出共生集成理论框架并研发关键技术，取得系列突破。理论方面，构建陆面数据同化与机器学习共生集成框架，提出通过主体模型同化社会感知数据实现遥感观测与社会信息的时空协同，突破自然-人类耦合系统的数据同化理论瓶颈；创新性引入人工智能替代建模技术，利用深度学习框架显著降低同化系统计算复杂度；深度融合强化学习和生成对抗网络提升同化系统的自主优化能力。该集成框架不仅深化了对陆表系统的科学认知，更为地球系统科学研究提供了工程化解决方案。关键技术方面，开发复杂系统替代模型，结合高阶动态模式分解与储备池计算，对时空混沌系统进行特征重构，首次实现8个李雅普诺夫时间的准确预测；构建多头自注意力-LSTM组合模型，较传统LSTM，短期风速预测精度提升近一倍，为风电调度提供更可靠依据；通过对GPM降水与Himawari-8水汽数据的四维联合同化，将青藏高原东部暴雪预报精度提升25%；研发的TPHiPr数据整合近万个地面站海量数据，突破第三极复杂地形降水估计瓶颈，时空分辨率远超主流产品，精度较ERA5提升超30%。标志性成果2024年发表于地学顶级期刊Reviews of Geophysics，6篇代表作中4篇入选ESI高被引论文。被AGU科学传播刊物EOS（Editor's Vox文章）、《科学通报》等深度评述，其他媒体大量推介。该研究成果开辟了机理与数据双驱动的陆地表层系统研究新范式，推动我国陆地表层复杂系统模拟和预报研究跻身国际前沿。 08 成果名称： 青藏高原城镇化进程与绿色发展的生态环境效应 主要完成人及所在单位： 方创琳（中国科学院地理科学与资源研究所） 鲍 超（中国科学院地理科学与资源研究所） 王振波（中国科学院地理科学与资源研究所） 杜云艳（中国科学院地理科学与资源研究所） 杨永春（兰州大学） 李广东（中国科学院地理科学与资源研究所） 孙思奥（中国科学院地理科学与资源研究所） 马海涛（中国科学院地理科学与资源研究所） 戚 伟（中国科学院地理科学与资源研究所） 张海峰（青海师范大学） 许 珺（中国科学院地理科学与资源研究所） 匡文慧（中国科学院地理科学与资源研究所） 陈 彬（北京师范大学） 范育鹏（中国科学院地理科学与资源研究所） 康 蕾（中国科学院地理科学与资源研究所） 冯险峰（中国科学院地理科学与资源研究所） 易嘉伟（中国科学院地理科学与资源研究所） 成果简介： 本成果在科技部第二次青藏高原综合科学考察项目和中科院先导专项课题资助下，系统解析了青藏高原城镇化的特殊性与时空演变分异规律，提出了高原城镇体系“三圈四带多节点”的空间组织格局；定量测度了青藏高原城镇化对生态环境的影响微弱，城镇化与生态环境耦合协调度以2.52%的增速由2000年的0.43稳定上升为2020年的0.65，未来继续上升；采用多模型算法计算了基于资源与生态环境约束的青藏高原城镇化承载阈值约为2620万人，运用大数据手段揭示了青藏高原人类数字足迹和语义地图的空间差异特征，提出了捍卫国家安全屏障的青藏高原“梳状”固边型城镇体系建设方案。为协调地球第三极城镇化与生态环境关系、保护亚洲水塔、稳疆固边和绿色发展提供了重要科技支撑。在Nature Communications、PNAS等刊发表论文36篇，国家相关部门采用重要建议14份，出版青藏高原城镇化学术著作5部，地图集1部；中央电视台青藏高原城镇化绿色发展纪录片CCTV1、CCTV9各播出10分钟。2024年2月入选中国科学院地理科学与资源研究所十大研究进展，2024年8月18日入选第二次青藏科考十大标志性重大进展。 09
成果名称： 人工智能时代的地理建模新范式及实践 主要完成人及所在单位： 陈 旻（南京师范大学） 闾国年（南京师范大学） 周成虎（中国科学院地理科学与资源研究所） 钱 振（南京师范大学） 乐松山（南京师范大学） 温永宁（南京师范大学） 张红平（国家基础地理信息中心） 张 帆（北京大学） 林 键（南京师范大学） 刘军志（兰州大学） 张春晓（中国地质大学（北京）） 张丰源（南京师范大学） 王 进（南京工业大学） 马载阳（南京师范大学） 许 凯（辽宁师范大学） 何元庆（南京师范大学） 朱之一（南京师范大学） 马培龙（南京师范大学） 孙 卓（南京师范大学） 宁 亮（南京师范大学） 郭 飞（南京师范大学） 张 卓（南京师范大学） 张智欣（南京师范大学） 谢 威（南京师范大学） 顾秋实（东南大学） 张书亮（南京师范大学） 朱阿兴（南京师范大学） 林 珲（江西师范大学） 王 桥（北京师范大学） 袁林旺（南京师范大学） 成果简介： 智能时代的AI发展正改变着现有地理研究范式，地理学本质特征如何反馈于AI能力提升，从而促进二者双向互馈式发展，是涉及到当前地理学科生存与发展的迫切问题，也是当前地理人责无旁贷探索求解的问题。目前，AI模型通常被视为能够替代传统地学经验和物理模型的解决方案，尤其是在大模型热潮下，模型的规模及性能成为了热衷追求的目标，这种趋势忽视了地学领域长期积累的机理知识与建模经验，造成了地理建模研究轨道的偏离。因此，地理建模研究者亟需立足本学科发展，寻求经典地理建模与新兴AI建模在理论与实践中的有机结合，辩证思考、科学探索二者的协同发展之路。 研究团队围绕理论、方法和实践，开展了如下工作：（1）提出了AI与经典地理建模互惠发展的理论框架。总结了AI模型与经典地理模型特征及二者建模范式的互馈作用，分析了互惠发展的必要性及主要障碍，提出了二者融合发展的解决方案。（2）构建了人机交互迭代优化的地理智能建模新方法。提出了基于人机交互协作与知识-学习协同驱动的双迭代机制，开发了地理建模全流程支持的智能化计算引擎，构建了系列智能化建模工具集与系统。（3）开展了面向典型应用情景的智能化地理建模实践。实现了面向多情景的建模流程定制化生成，开展了重大风险事件智能化模拟等示范性应用，在国土测绘、国防安全等领域实现成果转化并取得显著效益。 研究团队2024年于《Nature Geoscience》等国际权威期刊发表论文18篇，出版专著1部，立项国标1项，完成成果鉴定报告1份，受新华社客户端、myScience等国内外知名媒体报道；项目负责人受邀在联合国相关机构组织会议上作AI与地理协同建模大会报告，入选美国地理学家协会、澳大利亚及新西兰建模与模拟学会会士并获iEMSs Biennial Medal奖。
10
成果名称： 世界国别与区域地理研究丛书（第一辑） 主要完成人及所在单位： 杜德斌（华东师范大学） 秦大河（华东师范大学） 刘承良（华东师范大学） 胡志丁（华东师范大学） 褚劲风（上海开放大学） 林 涛（上海师范大学） 张 红（华东师范大学） 杨文龙（上海社会科学院） 马 腾（杭州师范大学） 游小珺（福建师范大学） 苏盼盼（华东师范大学） 成果简介： “世界国别与区域地理研究丛书（第一辑）”聚焦战略地位突出的亚洲区域，精选10个研究对象，形成两大特色板块：一是系统研究8个东南亚南亚重点国家，包括柬埔寨、菲律宾等“一带一路”关键节点；二是创新设立《亚洲水塔流域地理》《世界航空地理》两大战略性地缘研究专题。该突破传统研究范式，构建了“四维一体”分析框架：一是空间维度：运用GIS 技术建立地理信息数据库；二是时间维度：通过遥感影像解析研究对象国家地表变迁；三是人文维度：构建社会经济大数据分析模型；四是战略维度：开展地缘政治风险模拟推演。
项目团队历时五载，攻克三大难关：一是突破小国数据缺失，建立覆盖数十个国家的基础地理数据库；二是创新多源异构数据融合方法，填补历史数据空白；三是研发地理要素关联分析系统，实现自然-人文要素的耦合解析。最终形成300多万字学术成果，含原创地图800多幅、定量模型30个，其中关于亚洲流域跨境水冲突治理和周边地缘安全战略等研究成果已被国家相关部门采纳应用。
丛书自2024年11月发布以来，产生了广泛社会影响，受到了人民日报、新华社、光明日报、中国新闻网、中国社会科学网、科学网等权威媒体的深度报道，先后入选中国出版集团2024年度好书榜和2024 年度优秀主题出版物。
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