地理信息科学的发展与方法论简述

李毅+金超

摘 要：通过介绍地理信息科学学科的发展历史与其基本学科概念，提出了地理信息科学主要的研究对象和未来的发展趋势。简述并讨论了地理信息科学的方法论，总结了六个科学方法和七个技术方法，并提出地理信息科学未来的创新发展的策略模式。

关键词：地理信息科学；方法论；创新策略

1.地理信息科学学科概述

回顾地理信息科学的发展史，首个地理信息系统于19世纪60年代建立，进而所谓的地理信息科学的概念由G.MF于1992年发表。历经数载，如今的地理信息科学的宗旨在于应用，并以特定计算机技术作为辅助，是一门集合了地理学科，测绘学科和信息技术学科的交叉综合学科领域。它从发达的信息流的视角，来探究地球表层人类与地理密不可分的关系，以研究种种地理信息如何发生，怎样收集，如何输送和表达，最终如何应用为目标，开发出各类地理信息技术系统，是人类进一步认知自己与地球的关系并为该研究工作提供手段和技术支持，保证并促进人地有机系统的协调发展与共存。

为了更好的认识地球内地理学信息等方面的规律，由人类最初对地球这一大环境的认知和感觉为基础，至今利用计算机技术作为必要的一项技术手段，来不断获取并解读所得信息，并用语言文字或者图形图片的形式来输出表达，从而将信息转化为可视可读的知识，加深人类对地理环境的了解程度。

人类在生产生活中，为了完成对地球地理空间上的决策，需要借助计算机来实施繁杂的数据模拟和推导过程。其出发点是对人类赖以生存的地球进行地理信息的研究，而此初衷也正是该学科的最终使命。概而言之，地理信息即为对地理空间的探究和见识，该知识体系是通过人类队地理空间进行各种类型的接触和认识后所形成的，并一步步完善与发展。

然而，在进行地理信息处理的同时，也存在一些问题。由于地球地理环境的复杂多样，模糊不清，无法直视等局限，人类对地理信息的掌握也在不断发展和改进，因此，这必然是一个循序渐进的漫长道路。其一般途径为：通过认为感知来认知地理信息，在通过已有的技术手段获取特定信息，通过模拟等方法对信息进行直观可读的表达，再经过推理和分析解读信息，通过对信息的解读和分析，再重新对地理环境进行新的认知，依次循环。从现象到本体，从部分与整体的关联，客体与本体的关系，和理论与应用的层面来对人类所面临的问题和疑惑进行一一探究和解决，并从中获得自身的发展和进步。

2.地理信息科学的方法论

地理信息科学是一门典型的交叉学科，它的学科平台为地球的表层环境体系，其主题为人类与地球的共存关系，该学科为人类对全球的变化和局部地区的可持续发展和协调共生提供服务，重点研究任何有关的地理信息的形成和传输等，并发展出了许多应用：例如卫星的应用，遥感技术的应用，虚拟技术的发展，数字地图的普及和互联网的应用等等各种领域的应用实例。并且，能夠对人类，物体和能量的各种流态进行时间和空间上的分析和宏观上的调控和掌握，以此形成一种高度数字化的科学系统。因此，地理信息科学是地球学，地理学，信息技术科学等的高度融合。

众所周知，依据科学哲学的内容和理论分析，每一门专业学科都涵盖了三方面的含义。一是对该种学科的主要研究对象进行本体研究，二是开创或开发出一套科学方法来指导和解决在研究过程中所遇到的问题，三是开发出各种科学技术和工具用以利用并调控客观所处的环境。方法论，顾名思义是以方法为主要研究对象，是论述方法的理论体系。地理信息科学的方法论则是在总结出该地理信息相关领域的各种研究方法的基础上，所形成的一种理论体系。该学科的方法论自然而然收到哲学思想的指引，却也带有地理学科的特色和规律，并通过大量的应用实例等作为理论支撑。

因此，地理信息科学的方法论，可以说是由三和核心部分所构成，它们分别为：地理信息的科学方法，地理信息的技术方法和地理信息的本体论。由文献参考，可将地理信息的科学方法分为六类，图形或图像思维、综合集成、仿真及模拟、计算与智能分析、数学建模和地理信息图谱方法。每一门学科在逐渐成熟和完善的道路上，都要以哲学思想为引导，其中尤其是思维科学给予了重要的引领作用。为了能够对地球地理世界进行客观的反映，地理信息科学以此为使命，并采用了一些技术手段如GIS技术来对信息进行翻译和解读，为人类的需求提供服务。本体方法论正是基于此，是对现实的客观世界环境的概念和结构来进行一种系统的表达的方法体系。对于地理信息科学本身，可以借助本体方法论的成果来使自己得到发展和进步。

对目前多采用的地理信息技术进行总结和分类，按照每种技术的形式，研究对象和展现的作用，以及未来的发展势头，将其分为：5S集成技术，地理信息技术，地理信息互联网技术，地理信息服务技术，地理信息表达技术，地理信息的处理分析和数据模拟技术，地理信息的收集和检测技术等。此外， 对于地理信息科学这门学科而言，其科学的方法论还需要包括对该学科的地理信息思想理论体系的形成、发展以及相关技术方法的重要改革，以及该学科的未来展望与创新策略，要与时俱进。

3.地理信息科学方法论的创新策略

地理信息学科的科学方法论的创新，需要按照一条被广泛接受的道路进行，即：以地理信息的应用为根本，将其应用于为人类服务的领域，在应用过程中对经验进行总结，并对理论知识进行改正和深化，再通过对知识的升华探索方法的研究和技术的创新，再到地理信息技术的开发，实现创新技术的问世，从而制造出信息产品并一步一步实现产业化，追求地理信息科学的总体发展过程中，会产生新的需求和矛盾，针对新的问题提出新的策略，于是便建立了又一套新的方法与技术。上面所提到的六个科学方法和七个技术方法是基础理论和方法，因为新的创新研究是来源于新的问题和需求，对新的问题要有新的视野和新的技术，故从基础理论到实际应用再到创新生产，最终开发出新的信息产品，这一个巨大的体系模式是地理信息科学未来发展的必经之路。

4.结语

现代的测绘学的几乎所有内容都包含在了地理信息科学之中，但是，地理信息科学的研究领域更为宽泛，是与多门学科如地理学科，信息技术学科，计算机技术学科等相互交错重叠的交叉学科，并具备了多种学科的研究方法和特点。

对于地理信息科学的方法论的探讨和研究则是现代信息技术发展的必要理论条件。地理信息科学不能简单的被定义为一门技术类的学科，而应该是一门从信息化的角度来研究人/地相互作用的一个完整的系统或者体系，正确的认识该学科在科学研究领域中的重要地位，对掌握地理信息科学的发展至关重要。

参考文献：

[1] 杨开忠，沈体雁.论地体信息科学[J].地理研究，1999.09，260-266.

[2] 齐清文，姜莉莉，张岸等.地理信息科学方法论的理论体系研究[J].测绘科学，2010.07，5-9.

[3]崔铁军，郭黎，张斌.地理信息科学基础理论的思考[J].测绘科学，2010.12，391-395.

作者简介：

李毅（19970120-）男，汉族，浙江省建德市，身份证号：330182199701203714，本科生，研究方向：地理信息科学

金超（19940927-）男，汉族，浙江海宁，身份证号：330481199409271816，本科生，研究方向：地理信息科学endprint