網絡空間地理學的理論基礎及技術路徑

劉朝峰

摘要：網絡空間被譽為人類的第二生存空間，網絡空間地理學是傳統(tǒng)地理學與網絡空間理論相結合出現(xiàn)的邊緣性新學科。網絡空間地理學的理論基礎包括對網絡空間的地理學闡釋，“人—地”關系及“人—地—網”三者之間關系的研究，其技術路徑包括網絡空間的地理學數據采集、融合分析，可視化網絡地理空間的表達研究，網絡空間行為認知與態(tài)勢分析等。

關鍵詞：網絡空間;地理學;理論基礎;技術路徑

中圖分類號：P208;TP393.0??? 文獻標識碼：A文章編號：CN61-1487-（2020）03-0150-03

在移動通信、物聯(lián)網和互聯(lián)網等通訊技術日益進步的今天，網絡空間已經被譽為人類的第二生存空間。隨著全球網絡安全和信息化安全工程的推進，確保網絡空間安全已經被國家列為重要發(fā)展戰(zhàn)略。因為網絡空間和地理空間相結合已經成為實體角色載體，所以新的地理空間由網絡空間來提供。當前的網絡空間包括硬件基礎設施的同時也包括信息流動系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展，網絡空間與地理學理論相結合，同時吸收了更多領域的理論內容，出現(xiàn)了積極的發(fā)散性拓展。網絡空間地理學是建立在傳統(tǒng)地理學內容之上，與網絡空間理論相結合、轉變人地網關系的理論，主要是研究現(xiàn)實空間與網絡空間的映射關系，繪制網絡空間的可視化語言表達等等。網絡空間地理學創(chuàng)建網絡空間科學的認知以后，又創(chuàng)建了網絡空間安全等地理學科新型知識，為地理學科新的研究視角和內容提供了保障和基礎。

一、網絡空間概述

（一）關于網絡空間的特征與內涵

網絡空間本質上是指用于連接生活和生產所需的各種基礎設施以及信息技術的網絡媒介，具體包含軍事和工業(yè)內部網、傳感網、電信網以及互聯(lián)網。在工業(yè)系統(tǒng)中存有內嵌控制網、各種計算機系統(tǒng)以及安裝完網絡處理裝置后構建的人與社會之間數據虛擬信息化空間。當前的網絡空間具體可以劃分成五層：第一層主要包括基礎空間要素支撐的地理層，第二層主要包括網絡基礎設施和IT設備的物理網絡層，第三層包括網絡流程、應用以及數據等的邏輯網絡層，第四層主要包括網絡用戶的賬戶和網絡本身的虛擬角色層，第五層主要是指現(xiàn)實層面中實體個體為主的實體角色層。網絡空間在本質上看是一個充滿了各種數據的數字空間。當前，網絡空間已經發(fā)展成與傳統(tǒng)地理空間存在較大區(qū)別的社會公共領域的虛擬空間。網絡空間的內涵必然包含以下相關內容：一是人類的生產生活中必須借助計算機拓展相應活動空間域，二是包含巨大的空間信息庫，具有重要的戰(zhàn)略地位，三是要在基礎設施中發(fā)揮信息技術的支撐作用。

（二）關于網絡空間涉及的全球治理問題分析

當前的網絡空間角逐已經開啟，目前各國爭奪的焦點在于采用何種方式完成網絡空間的全球治理。當前國際上針對網絡空間的治理主要分為公共事務治理模式和以數據信息安全為治理核心的兩大類型。網絡空間在形成和發(fā)展至今也逐漸推動了治理理論的轉變，各個國家根據自身不同的利益劃分成了不同的利益集團。我國一直高度重視和積極參與網絡空間的治理等相關工作，2016年國家互聯(lián)網信息辦發(fā)布《國家網絡空間安全戰(zhàn)略》，標志著我國的網絡空間治理已經成為國家戰(zhàn)略。

二、關于網絡空間在地理學中的理論基礎闡釋

（一）關于網絡空間地理學闡釋

在網絡空間地理學的內涵闡釋中，可以將“空間”看成一種物質存在形式，也可以理解成是網絡物質的伸張性和廣延性的外在體現(xiàn)。人類本身的發(fā)展過程也是不斷地對生存空間展開認知的過程，因此，人類的發(fā)展和生存始終以地理空間為基礎。地理學研究自然環(huán)境和人之間的關系，在這一學科的研究中宏觀上包括存在區(qū)域特征、實踐演變以及空間分布規(guī)律的探討，微觀上還要包括人類地理環(huán)境、區(qū)域分異、演化過程以及地球表層地理環(huán)境的內容。地理學科的研究主要在于科學了解和掌握地理空間區(qū)域之間的特點即依賴性和差異性。在傳統(tǒng)的地理學科研究中，地理空間分布和地理要素是地理環(huán)境的研究和認知的重要內容。自上個世紀的八十年代以來，地理學融合了地球信息科學的相關知識，利用信息技術手段將地球上的實體物質作為研究目標，管理、分析以及獲得地理空間數據，對地理空間要素展開研究，例如“數字地球”就是對網絡空間地理學理論的最好應用，運用計算機網絡技術、空間地理信息技術和集成觀測等技術展開對地球的模擬。

（二）關于網絡空間地理學的理論基礎“人——地”關系討論

所謂的人地關系理論具體是指人地系統(tǒng)關系，在系統(tǒng)中具體包括社會子系統(tǒng)、經濟系統(tǒng)和自然系統(tǒng)，“人——地”關系理論是地理環(huán)境與人類活動的交織關系，經過了數千年的發(fā)展，最終形成的開放的、復雜的系統(tǒng)關系。從人類誕生至今，“人——地”關系一直處于一定的矛盾中，只不過不同的歷史時期展現(xiàn)出的“人——地”矛盾程度不同，因此“人——地”關系理論始終以經濟、社會、環(huán)境、資源以及人口等要素相互協(xié)同和作用。中國在發(fā)展中的“人——地”關系一直強調要人與環(huán)境和諧共處，著名地理學家吳傳鈞院士提出協(xié)調是人地關系的共同發(fā)展目標。人地和諧共生的基本理論觀點認為人地關系的處理離不開和諧的目標，人地相處的關系是原本就客觀存在的，互為報應的人地關系是相互共生關系的基礎，因此人類針對環(huán)境和自然資源的開發(fā)過程中要始終保持人地和諧相處，才能造就可持續(xù)發(fā)展的未來。

（三）關于“人——地——網”三者之間的關系探討

如今，在全球范圍內信息化的各種要素在網絡的促動下加快了流動速度，因此，人類受地理空間的束縛力越來越少，網絡空間的作用和地位與日俱增，地理空間與網絡空間的相互融合及作用，對“人——地”關系產生了新的紐帶作用和系統(tǒng)性的影響。當前，“人——地——網”關系探討應成為網絡空間地理學的核心研究內容，與傳統(tǒng)的“人——地”關系理論相比，網絡空間地理學是在信息化時代展開的對“人——地”關系的探討，具有信息化時代的鮮明特點，經過實踐研究發(fā)現(xiàn)，網絡空間地理學主要包括以下內容：第一，相互作用的“人——地——網”機制，“人”具體指人類的生存發(fā)展活動，具體分為社會經濟發(fā)展活動和分布在地理空間之內和網絡空間之中的人類生活及生產活動;第二，現(xiàn)實空間和網絡空間的映射關系，現(xiàn)實空間與網絡空間形成了密切的交織關系，與地理空間相比，網絡空間既有著空間的特征又有區(qū)別，原因在于網絡空間的主體和網絡信息具有區(qū)域特征，網絡信息的主體位置是網絡信息的紐帶，通過引用的手段、方法和理論知識，展開網絡世界和地理空間這兩個空間的認知探討;第三，網絡空間的要素與邏輯結構體系探討，具體包括網絡空間的時空分析、數據挖掘、尺度問題、表達標準、時空基準、層次、類型以及其他構成要素。

三、關于網絡空間地理學的技術路徑

（一）網絡空間的地理學數據采集、融合分析

正確理解和認識網絡空間是有效管理和控制網絡空間的基礎和前提。當前網絡定位的技術精度不斷提升，網絡空間要素的采集已經成為網絡空間繪制的主要途徑和手段。網絡空間測繪主要集成實體定位、網絡拓撲分析以及網絡資源探測等途徑和方法，具體需要從多個角度和緯度展開網絡空間要素的分析和檢測。實體資源和空間虛擬資源在地理空間和網絡空間中展示出來的屬性，當前的實體主要包括邏輯域、社會域、物理域實體以及網絡協(xié)議等內容?？臻g尺度具體包括AS、POP、路由器以及IP四個方面的內容。資源的屬性、狀態(tài)和類型是網絡空間的數據主要內容。目前，網絡數據的融合要以采集數據信息的成果為基礎，通過對地理空間和網絡空間多類數據四線重新的存儲、整合以及重組來實現(xiàn)數據有效管理，應用的關鍵技術包括：第一，地理位置和網絡數據高度匹配的精湛技術，通過該項技術的應用能夠整合多元化的網絡資源、多源異構的數據，最終實現(xiàn)實體位置與網絡數據的高精度匹配;第二，網絡數據知識的圖譜構建技術和數據時空分析技術的應用，主要以分析人文社會時空、地理空間以及網絡空間的數據為基礎，展開廣闊空間知識圖譜的構建，針對網絡空間的演變態(tài)勢、格局以及形態(tài)進行全面的表達和解析。

（二）可視化網絡地理空間的表達研究

在網絡數據的統(tǒng)計分析、網絡描述、定位以及綜合分析等方面經常應用網絡空間的可視化表達，但是目前已經展開的網絡空間可視化應用在效果與實際的可視化發(fā)展需求中還存在較大的差距。經過多年的積累和發(fā)展，當前的網絡地理空間的可視化表達主要包括人機動態(tài)交互、圖層渲染、綜合制圖以及符號系統(tǒng)等。從網絡地空間的可視化必到范圍和緯度上看，涵蓋了虛擬地理環(huán)境、三維可視化以及二維可視化技術手段?，F(xiàn)有的地理空間可視化表達技術主要存在以下幾個方面：第一，關于可視化展示網絡要素的應用，需要運用網絡空間展示空間地里的屬性以及利用“網絡地圖”，必須以網絡IP地址積極繪制實體地理位置為依據，積極展示包含各類要素的地理空間和數量;第二，關于可視化描述網絡關系的表達應用，這一層面的可視化表達既包括地理空間也包括虛擬網絡空間二者關系的描述;第三，關于網絡事件的可視化表達與分析，在網絡空間地圖上按照客體和主體之間的關系及相互影響，在網絡空間地圖上呈現(xiàn)出多種要素和態(tài)勢的分析。

（三）網絡空間行為認知與態(tài)勢分析

第一，關于評估網絡空間態(tài)勢現(xiàn)狀，網絡空間態(tài)勢主要包括大宗網絡空間事件分析，針對某一網絡事件和數據的分析與挖掘，然后總結出對該類事件的評估與認知，網絡空間態(tài)勢的評估是網絡空間的認知基礎和前提，能夠為各級管理者提供宏觀決策參考。第二，關于網絡熱點事件溯源和傳播分析，網絡的安全領域分析是其研究和分析的重點，其關注的核心問題主要包括傳播結構分析、傳播溯源以及傳播和預測模型分析等內容，以上相關內容也是網絡空間安全的支撐性研究內容。當前國內外針對網絡空間態(tài)勢和事件的研究主要集中在隨機過程分析模型、動力模型以及時空序列分析等方面，在國內外的具體的研究中相關學者還采用復雜網絡理論、網絡穩(wěn)定性理論以及隨機圖模型等分析手段，對網絡熱點事件加以研究和分析，對所有的網絡事件的可視化分析和展示必須建立在GIS的基礎之上。在國外，F(xiàn)acebook、Twitter等公司已經能夠順利實現(xiàn)將信息事件和地理信息有效結合，對國內產生大規(guī)模政治事件和自然災害等重大公共事件展開可視化分析。當前國內的百度、微博等的功能也是建立在時間序列和GIS技術組件基礎之上的網絡熱點事件的溯源和分析。在5G興起的當前社會經濟發(fā)展趨勢下，在傳播定位節(jié)點、傳播模式以及傳播速度等方面，都呈現(xiàn)出網絡重疊和交叉的特點。對于網絡事件的分析和傳播形成半監(jiān)督和分類討論及可視化展示的模式，這樣才能早日發(fā)現(xiàn)網絡熱點事件，最終形成有效的網絡預測能力。

四、結語

網絡空間這一特殊形態(tài)的產生給傳統(tǒng)地理學的基礎理念帶來沖擊的同時，也給地理學的發(fā)展帶來了全新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。網絡地理空間的建立始終以空間開放性、主體多元性和位置的虛擬性為主要特點，開展網絡空間地理學研究有助于國家充分利用網絡空間帶來的龐大數據內容和技術，開展數據的深度學習和挖掘，開展網絡安全態(tài)勢和事件的分析預評估，只有不斷提升網絡安全和地理空間分布戰(zhàn)略布置水平，才能為國家提供更加精準的依據和風險預警。網絡地理空間的建立和發(fā)展以傳統(tǒng)的地理空間為基礎，以新興的網絡技術為手段，針對地理學科的基礎理論展開相關模型以及可視化表達的探討，同時積極瞄準未來的發(fā)展需求在社會經濟發(fā)展的多個領域中，展現(xiàn)出網絡空間地理學的新形態(tài)，以為國家的網絡安全和地理空間認知提供全新的科學技術支撐。

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