地理信息科學(xué)的發(fā)展與方法論簡述

李毅+金超

摘 要：通過介紹地理信息科學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷史與其基本學(xué)科概念，提出了地理信息科學(xué)主要的研究對象和未來的發(fā)展趨勢。簡述并討論了地理信息科學(xué)的方法論，總結(jié)了六個科學(xué)方法和七個技術(shù)方法，并提出地理信息科學(xué)未來的創(chuàng)新發(fā)展的策略模式。

關(guān)鍵詞：地理信息科學(xué)；方法論；創(chuàng)新策略

1.地理信息科學(xué)學(xué)科概述

回顧地理信息科學(xué)的發(fā)展史，首個地理信息系統(tǒng)于19世紀(jì)60年代建立，進(jìn)而所謂的地理信息科學(xué)的概念由G.MF于1992年發(fā)表。歷經(jīng)數(shù)載，如今的地理信息科學(xué)的宗旨在于應(yīng)用，并以特定計算機(jī)技術(shù)作為輔助，是一門集合了地理學(xué)科，測繪學(xué)科和信息技術(shù)學(xué)科的交叉綜合學(xué)科領(lǐng)域。它從發(fā)達(dá)的信息流的視角，來探究地球表層人類與地理密不可分的關(guān)系，以研究種種地理信息如何發(fā)生，怎樣收集，如何輸送和表達(dá)，最終如何應(yīng)用為目標(biāo)，開發(fā)出各類地理信息技術(shù)系統(tǒng)，是人類進(jìn)一步認(rèn)知自己與地球的關(guān)系并為該研究工作提供手段和技術(shù)支持，保證并促進(jìn)人地有機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展與共存。

為了更好的認(rèn)識地球內(nèi)地理學(xué)信息等方面的規(guī)律，由人類最初對地球這一大環(huán)境的認(rèn)知和感覺為基礎(chǔ)，至今利用計算機(jī)技術(shù)作為必要的一項(xiàng)技術(shù)手段，來不斷獲取并解讀所得信息，并用語言文字或者圖形圖片的形式來輸出表達(dá)，從而將信息轉(zhuǎn)化為可視可讀的知識，加深人類對地理環(huán)境的了解程度。

人類在生產(chǎn)生活中，為了完成對地球地理空間上的決策，需要借助計算機(jī)來實(shí)施繁雜的數(shù)據(jù)模擬和推導(dǎo)過程。其出發(fā)點(diǎn)是對人類賴以生存的地球進(jìn)行地理信息的研究，而此初衷也正是該學(xué)科的最終使命。概而言之，地理信息即為對地理空間的探究和見識，該知識體系是通過人類隊地理空間進(jìn)行各種類型的接觸和認(rèn)識后所形成的，并一步步完善與發(fā)展。

然而，在進(jìn)行地理信息處理的同時，也存在一些問題。由于地球地理環(huán)境的復(fù)雜多樣，模糊不清，無法直視等局限，人類對地理信息的掌握也在不斷發(fā)展和改進(jìn)，因此，這必然是一個循序漸進(jìn)的漫長道路。其一般途徑為：通過認(rèn)為感知來認(rèn)知地理信息，在通過已有的技術(shù)手段獲取特定信息，通過模擬等方法對信息進(jìn)行直觀可讀的表達(dá)，再經(jīng)過推理和分析解讀信息，通過對信息的解讀和分析，再重新對地理環(huán)境進(jìn)行新的認(rèn)知，依次循環(huán)。從現(xiàn)象到本體，從部分與整體的關(guān)聯(lián)，客體與本體的關(guān)系，和理論與應(yīng)用的層面來對人類所面臨的問題和疑惑進(jìn)行一一探究和解決，并從中獲得自身的發(fā)展和進(jìn)步。

2.地理信息科學(xué)的方法論

地理信息科學(xué)是一門典型的交叉學(xué)科，它的學(xué)科平臺為地球的表層環(huán)境體系，其主題為人類與地球的共存關(guān)系，該學(xué)科為人類對全球的變化和局部地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和協(xié)調(diào)共生提供服務(wù)，重點(diǎn)研究任何有關(guān)的地理信息的形成和傳輸?shù)?，并發(fā)展出了許多應(yīng)用：例如衛(wèi)星的應(yīng)用，遙感技術(shù)的應(yīng)用，虛擬技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字地圖的普及和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用等等各種領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。并且，能夠?qū)θ祟悾矬w和能量的各種流態(tài)進(jìn)行時間和空間上的分析和宏觀上的調(diào)控和掌握，以此形成一種高度數(shù)字化的科學(xué)系統(tǒng)。因此，地理信息科學(xué)是地球?qū)W，地理學(xué)，信息技術(shù)科學(xué)等的高度融合。

眾所周知，依據(jù)科學(xué)哲學(xué)的內(nèi)容和理論分析，每一門專業(yè)學(xué)科都涵蓋了三方面的含義。一是對該種學(xué)科的主要研究對象進(jìn)行本體研究，二是開創(chuàng)或開發(fā)出一套科學(xué)方法來指導(dǎo)和解決在研究過程中所遇到的問題，三是開發(fā)出各種科學(xué)技術(shù)和工具用以利用并調(diào)控客觀所處的環(huán)境。方法論，顧名思義是以方法為主要研究對象，是論述方法的理論體系。地理信息科學(xué)的方法論則是在總結(jié)出該地理信息相關(guān)領(lǐng)域的各種研究方法的基礎(chǔ)上，所形成的一種理論體系。該學(xué)科的方法論自然而然收到哲學(xué)思想的指引，卻也帶有地理學(xué)科的特色和規(guī)律，并通過大量的應(yīng)用實(shí)例等作為理論支撐。

因此，地理信息科學(xué)的方法論，可以說是由三和核心部分所構(gòu)成，它們分別為：地理信息的科學(xué)方法，地理信息的技術(shù)方法和地理信息的本體論。由文獻(xiàn)參考，可將地理信息的科學(xué)方法分為六類，圖形或圖像思維、綜合集成、仿真及模擬、計算與智能分析、數(shù)學(xué)建模和地理信息圖譜方法。每一門學(xué)科在逐漸成熟和完善的道路上，都要以哲學(xué)思想為引導(dǎo)，其中尤其是思維科學(xué)給予了重要的引領(lǐng)作用。為了能夠?qū)Φ厍虻乩硎澜邕M(jìn)行客觀的反映，地理信息科學(xué)以此為使命，并采用了一些技術(shù)手段如GIS技術(shù)來對信息進(jìn)行翻譯和解讀，為人類的需求提供服務(wù)。本體方法論正是基于此，是對現(xiàn)實(shí)的客觀世界環(huán)境的概念和結(jié)構(gòu)來進(jìn)行一種系統(tǒng)的表達(dá)的方法體系。對于地理信息科學(xué)本身，可以借助本體方法論的成果來使自己得到發(fā)展和進(jìn)步。

對目前多采用的地理信息技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分類，按照每種技術(shù)的形式，研究對象和展現(xiàn)的作用，以及未來的發(fā)展勢頭，將其分為：5S集成技術(shù)，地理信息技術(shù)，地理信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，地理信息服務(wù)技術(shù)，地理信息表達(dá)技術(shù)，地理信息的處理分析和數(shù)據(jù)模擬技術(shù)，地理信息的收集和檢測技術(shù)等。此外， 對于地理信息科學(xué)這門學(xué)科而言，其科學(xué)的方法論還需要包括對該學(xué)科的地理信息思想理論體系的形成、發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)方法的重要改革，以及該學(xué)科的未來展望與創(chuàng)新策略，要與時俱進(jìn)。

3.地理信息科學(xué)方法論的創(chuàng)新策略

地理信息學(xué)科的科學(xué)方法論的創(chuàng)新，需要按照一條被廣泛接受的道路進(jìn)行，即：以地理信息的應(yīng)用為根本，將其應(yīng)用于為人類服務(wù)的領(lǐng)域，在應(yīng)用過程中對經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并對理論知識進(jìn)行改正和深化，再通過對知識的升華探索方法的研究和技術(shù)的創(chuàng)新，再到地理信息技術(shù)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)的問世，從而制造出信息產(chǎn)品并一步一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，追求地理信息科學(xué)的總體發(fā)展過程中，會產(chǎn)生新的需求和矛盾，針對新的問題提出新的策略，于是便建立了又一套新的方法與技術(shù)。上面所提到的六個科學(xué)方法和七個技術(shù)方法是基礎(chǔ)理論和方法，因?yàn)樾碌膭?chuàng)新研究是來源于新的問題和需求，對新的問題要有新的視野和新的技術(shù)，故從基礎(chǔ)理論到實(shí)際應(yīng)用再到創(chuàng)新生產(chǎn)，最終開發(fā)出新的信息產(chǎn)品，這一個巨大的體系模式是地理信息科學(xué)未來發(fā)展的必經(jīng)之路。

4.結(jié)語

現(xiàn)代的測繪學(xué)的幾乎所有內(nèi)容都包含在了地理信息科學(xué)之中，但是，地理信息科學(xué)的研究領(lǐng)域更為寬泛，是與多門學(xué)科如地理學(xué)科，信息技術(shù)學(xué)科，計算機(jī)技術(shù)學(xué)科等相互交錯重疊的交叉學(xué)科，并具備了多種學(xué)科的研究方法和特點(diǎn)。

對于地理信息科學(xué)的方法論的探討和研究則是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的必要理論條件。地理信息科學(xué)不能簡單的被定義為一門技術(shù)類的學(xué)科，而應(yīng)該是一門從信息化的角度來研究人/地相互作用的一個完整的系統(tǒng)或者體系，正確的認(rèn)識該學(xué)科在科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要地位，對掌握地理信息科學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

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[3]崔鐵軍，郭黎，張斌.地理信息科學(xué)基礎(chǔ)理論的思考[J].測繪科學(xué)，2010.12，391-395.

作者簡介：

李毅（19970120-）男，漢族，浙江省建德市，身份證號：330182199701203714，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)

金超（19940927-）男，漢族，浙江海寧，身份證號：330481199409271816，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)endprint