探讨地理信息科学的重要研究课题

地理信息科学(GI-Science)是当今最为活跃的学术领域,在某种程度上讲,它是一种地球新科学[1](Earth’s New Science)。但在其出现之初,无论是学术界还是GIS产业界,对其可能的影响程度并不清楚。作为多学科领域的学科延拓与集成,地理信息科学对于科学、技术与社会的影响正在不断突显。代写毕业论文但在学术界,仍有不少学者将地理信息科学仅仅看作是地理信息系统的同义名字,而不是一个严密的科学与智能领域。地理信息科学出现十多年后,本文旨在对学科的一些概念与认知问题作深入探索,对学科领域与智能范围界定的几种主张进行讨论与评述,推动地理信息科学的发展。

1　地理信息科学

什么是地理信息科学?国际最为知名的地理信息科学家,Goodchild M F在20世纪90年代初提出地理信息科学新学科的论文中[2],明确将其定义为“信息科学有关地理信息的一个分支学科”,地理学论文代写通过枚举地理信息科学主要研究命题的方式,勾画了地理信息科学的学科领域与范围。

1994年底,一批知名的美国GIS学者,在Colorado学术会议期间,提议建立一个新的GIS联合组织,并试图对已经开始蓬勃发展的GIS新学科领域作出界定。专家们对这个新生组织的名字进行了激烈的争论,几乎是对名称中的每一个字,通过投票表决的方式,最终一致同意将该新组织命名为“地理信息科学大学联盟(UCGIS)”,并为新的组织与学科领域界定了一个大家所能接受的解释性“间接”定义:“大学地理信息科学联盟致力于为理解地理过程、地理关系与地理类型而发展和利用新的理论、方法、技术和资料。将地理资料转换成有用的信息是地理信息科学的核心”[3]。

1999年初,美国国家科学基金委员会(NSF)的一个工作组,在其向委员会的报告中提出了地理信息(GI)科学的一个“完整”定义:“地理信息(GI)科学是一为追求重新定义地理概念和在地理信息系统中成功应用的基本研究领域。地理信息科学研究地理信息系统对于社会与公众的影响,研究社会对于GIS的影响。地理信息科学将深入研究以空间信息为主要研究对象的一些传统科学,如地理学、地图学、大地测量学中的最基本命题,同时将结合在认知与信息科学中的一些最新发展;它也将与某些较为专门的研究领域,如计算机科学、统计学、数学、心理学等相互交叠,并继续对这些领域的发展作出贡献;它将支持在政治科学、人类学领域的研究,在地理信息和社会的研究中利用这些领域的知识”。

NSF并没有完全采用这样一个定义来设定地理信息科学的基本研究领域。十余年来,北美、西欧、澳大利亚等很多西方国家,或许还应包括中国,出现了这样一种趋势,试图利用“地理信息科学”这一术语来泛指几乎任何一种涉及“地理信息系统”理论与应用的学术研究工作。地理信息科学作为一个正在发展中的新学科领域,具有显著的学科深度与广度;作为一个多学科的集成领域,它不是一个简单的GIS教育与应用的新名词。数十年来,GIS已被广泛应用而成为科学研究的重要工具,但它还不是GI科学的全体;利用GIS工具进行的研究,对于科学是重要的,对于发现与GIS相关的科学研究是重要的,但它也并不是GI科学本身。当然,毫无疑义,利用GIS进行的研究有可能为GI科学的讨论揭示重要的研究命题,有可能对GI科学的研究进程作出贡献。学科选定了名词,名词就应反映学科的内涵与本质。显然,从名词的直观词义看,地理信息科学应是信息科学的一个分支。一个好的信息科学定义,必然能演绎出GI科学的确切定义;牛津英语词典(Oxford English Dictionary)对信息有多个定义解释,最接近于GI科学描述、处理与研究对象的“信息”的定义是:“信息是通信的知识,涉及某些被通报或谈论的特殊的事实、对象或事件;与资料相反,信息是智力、新闻、说明、解释等”;对“信息科学”的定义则是:“信息科学是与信息,尤其是与技术的、或是科学的对象的信息进行存储、检索和传播的过程相关联的知识的分支”。

地理信息科学的重要研究课题，从哲学思维与认知的角度,当一个智能主体的智力行为指向现实世界中的一个对象或事物时,信息就会产生;信息是智力行为内容的关键部分,尤其是智力行为内容的概念部分或可转换、通讯与传布部分,论文代写是概念化、智能体、认知过程的联系与媒介。而信息科学,则是研究“在自然与人工系统中信息的特性与行为,研究信息从一个主体到其它主体的转换,转换过程、形式、机制”的科学。将“地理”这个单词作为限定词设置于“信息”的前面,显然这是对地理信息科学学科研究领域的合理定义。地理信息科学的内容和学科体系,从根本上说是信息科学分支的范畴,Goodchild对地理信息科学的这一定义,是对学科最为贴切的界定。

2　地理信息科学的历史

2.1　NCGIA的研究议题

地理信息系统的历史,其本身就是一个值得研究的论题。地理信息系统与计算机制图学紧密联系,自20世纪60年代、甚至更早的初始阶段以来,地理信息系统、计算机制图学的理论、概念、计算、设计与开发取得了巨大发展;80年代中期,美国NSF开始资助一些科学与技术研究中心,开展对GIS的理论与应用研究;委员会地理学与区域科学规划部主任Ron Abler教授对美国国家地理信息与分析中心(NCGIA)提出并设定了应当考虑并全力开展的5个研究主题:1)空间分析与空间统计学;2)空间关系与数据库结构;3)人工智能与专家系统;4)可视化;5)社会、经济与制度问题。从历史的角度看,这5个研究主题应是正在呈现的新地球科学———地理信息科学学科范围的第一次界定,代写毕业论文这一界定对于地理信息科学的形成与发展至关重要。

2.2　领域的命名

GIS发展历程中,曾经广为流行的“地理信息与分析”这一将GIS的构成要素与来自于地理学的空间分析传统组合而成的复合词语,一度是学科发展的见证。1990年,Goodchild在瑞士苏黎世举行的第四次空间资料处理学术大会上,对GIS研究的优先领域作了一次名为“空间信息科学”的关键演讲。经过修改后的文章定名为“地理信息科学”,发表在“国际地理信息科学”(IJGIS)杂志上。文章的名称由“空间”改变为“地理”,杂志名称也从“地理信息系统”改为“地理信息科学”,Goodchild并没有对这种变换进行专门的讨论;在他对地理信息科学作出是“信息科学有关地理信息的一个分支学科”的定义基础上,对其所命名为“地理信息科学”的学科内容在8个标题下进行了讨论,分别是:1)资料采集与测度;2)资料获取;3)空间统计学;4)资料模拟与空间资料理论;5)资料结构、算法与处理;6)显示;7)分析工具;8)制度、管理与伦理学问题。

2.3　地理信息科学大学联盟

1994年底,UCGIS建立。在1997年的代表大会上,UCGIS提出了亟待开展研究的10个优先领域:1)空间资料获取与综合;2)分布式计算;3)地理表达扩展;4)地理信息认知;5)地理信息互操作;6)比例尺;7)GIS环境下的空间分析;8)空间信息基础设施的未来;9)空间资料与基于GIS分析中的不确定性;10)GIS与社会。UCGIS研究优先领域中的4个论题并没有出现在Goodchild的论题中,“空间信息基础设施的未来”是一个高度应用性的论题,迭现了科学与工程的紧密结合,在其它一些学科界定研究中归并在“GIS与社会”的分类体系下;“互操作、分布式计算与比例尺”是3个基础研究的论题,比例尺是尺度,更是一个理论与概念性的问题,而互操作与分布式计算显然是一些科学计算上的问题。

2.4　瓦伦纽斯项目