地理信息科學的發展與方法論簡述

李毅+金超

摘 要：通過介紹地理信息科學學科的發展歷史與其基本學科概念，提出了地理信息科學主要的研究對象和未來的發展趨勢。簡述并討論了地理信息科學的方法論，總結了六個科學方法和七個技術方法，并提出地理信息科學未來的創新發展的策略模式。

關鍵詞：地理信息科學；方法論；創新策略

1.地理信息科學學科概述

回顧地理信息科學的發展史，首個地理信息系統于19世紀60年代建立，進而所謂的地理信息科學的概念由G.MF于1992年發表。歷經數載，如今的地理信息科學的宗旨在于應用，并以特定計算機技術作為輔助，是一門集合了地理學科，測繪學科和信息技術學科的交叉綜合學科領域。它從發達的信息流的視角，來探究地球表層人類與地理密不可分的關系，以研究種種地理信息如何發生，怎樣收集，如何輸送和表達，最終如何應用為目標，開發出各類地理信息技術系統，是人類進一步認知自己與地球的關系并為該研究工作提供手段和技術支持，保證并促進人地有機系統的協調發展與共存。

為了更好的認識地球內地理學信息等方面的規律，由人類最初對地球這一大環境的認知和感覺為基礎，至今利用計算機技術作為必要的一項技術手段，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，從而將信息轉化為可視可讀的知識，加深人類對地理環境的了解程度。

人類在生產生活中，為了完成對地球地理空間上的決策，需要借助計算機來實施繁雜的數據模擬和推導過程。其出發點是對人類賴以生存的地球進行地理信息的研究，而此初衷也正是該學科的最終使命。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行各種類型的接觸和認識后所形成的，并一步步完善與發展。

然而，在進行地理信息處理的同時，也存在一些問題。由于地球地理環境的復雜多樣，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展和改進，因此，這必然是一個循序漸進的漫長道路。其一般途徑為：通過認為感知來認知地理信息，在通過已有的技術手段獲取特定信息，通過模擬等方法對信息進行直觀可讀的表達，再經過推理和分析解讀信息，通過對信息的解讀和分析，再重新對地理環境進行新的認知，依次循環。從現象到本體，從部分與整體的關聯，客體與本體的關系，和理論與應用的層面來對人類所面臨的問題和疑惑進行一一探究和解決，并從中獲得自身的發展和進步。

2.地理信息科學的方法論

地理信息科學是一門典型的交叉學科，它的學科平臺為地球的表層環境體系，其主題為人類與地球的共存關系，該學科為人類對全球的變化和局部地區的可持續發展和協調共生提供服務，重點研究任何有關的地理信息的形成和傳輸等，并發展出了許多應用：例如衛星的應用，遙感技術的應用，虛擬技術的發展，數字地圖的普及和互聯網的應用等等各種領域的應用實例。并且，能夠對人類，物體和能量的各種流態進行時間和空間上的分析和宏觀上的調控和掌握，以此形成一種高度數字化的科學系統。因此，地理信息科學是地球學，地理學，信息技術科學等的高度融合。

眾所周知，依據科學哲學的內容和理論分析，每一門專業學科都涵蓋了三方面的含義。一是對該種學科的主要研究對象進行本體研究，二是開創或開發出一套科學方法來指導和解決在研究過程中所遇到的問題，三是開發出各種科學技術和工具用以利用并調控客觀所處的環境。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。地理信息科學的方法論則是在總結出該地理信息相關領域的各種研究方法的基礎上，所形成的一種理論體系。該學科的方法論自然而然收到哲學思想的指引，卻也帶有地理學科的特色和規律，并通過大量的應用實例等作為理論支撐。

因此，地理信息科學的方法論，可以說是由三和核心部分所構成，它們分別為：地理信息的科學方法，地理信息的技術方法和地理信息的本體論。由文獻參考，可將地理信息的科學方法分為六類，圖形或圖像思維、綜合集成、仿真及模擬、計算與智能分析、數學建模和地理信息圖譜方法。每一門學科在逐漸成熟和完善的道路上，都要以哲學思想為引導，其中尤其是思維科學給予了重要的引領作用。為了能夠對地球地理世界進行客觀的反映，地理信息科學以此為使命，并采用了一些技術手段如GIS技術來對信息進行翻譯和解讀，為人類的需求提供服務。本體方法論正是基于此，是對現實的客觀世界環境的概念和結構來進行一種系統的表達的方法體系。對于地理信息科學本身，可以借助本體方法論的成果來使自己得到發展和進步。

對目前多采用的地理信息技術進行總結和分類，按照每種技術的形式，研究對象和展現的作用，以及未來的發展勢頭，將其分為：5S集成技術，地理信息技術，地理信息互聯網技術，地理信息服務技術，地理信息表達技術，地理信息的處理分析和數據模擬技術，地理信息的收集和檢測技術等。此外， 對于地理信息科學這門學科而言，其科學的方法論還需要包括對該學科的地理信息思想理論體系的形成、發展以及相關技術方法的重要改革，以及該學科的未來展望與創新策略，要與時俱進。

3.地理信息科學方法論的創新策略

地理信息學科的科學方法論的創新，需要按照一條被廣泛接受的道路進行，即：以地理信息的應用為根本，將其應用于為人類服務的領域，在應用過程中對經驗進行總結，并對理論知識進行改正和深化，再通過對知識的升華探索方法的研究和技術的創新，再到地理信息技術的開發，實現創新技術的問世，從而制造出信息產品并一步一步實現產業化，追求地理信息科學的總體發展過程中，會產生新的需求和矛盾，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。上面所提到的六個科學方法和七個技術方法是基礎理論和方法，因為新的創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，故從基礎理論到實際應用再到創新生產，最終開發出新的信息產品，這一個巨大的體系模式是地理信息科學未來發展的必經之路。

4.結語

現代的測繪學的幾乎所有內容都包含在了地理信息科學之中，但是，地理信息科學的研究領域更為寬泛，是與多門學科如地理學科，信息技術學科，計算機技術學科等相互交錯重疊的交叉學科，并具備了多種學科的研究方法和特點。

對于地理信息科學的方法論的探討和研究則是現代信息技術發展的必要理論條件。地理信息科學不能簡單的被定義為一門技術類的學科，而應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或者體系，正確的認識該學科在科學研究領域中的重要地位，對掌握地理信息科學的發展至關重要。

參考文獻：

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[3]崔鐵軍，郭黎，張斌.地理信息科學基礎理論的思考[J].測繪科學，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

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endprint