地理信息科学的孕育和发展

地理信息科学的孕育和发展


发布日期: 2017-01-25 更新日期: 2017-01-25 编辑:xuzhiping 浏览次数: 4751

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摘要: 地理信息科学的形成和发展受到以下4个因素的影响: 1.客观实践的需求促进了地理信息科学的形成和发展 地理学是研究地理环境的科学,即研究地球表面这一部分的人类环境,可以气为自然环境、经济环境和社会文化环境,它们在地域上和结构上相互重叠、相互联系构成统一的一个地理...

地理信息科学的形成和发展受到以下4个因素的影响:

1.客观实践的需求促进了地理信息科学的形成和发展

地理学是研究地理环境的科学,即研究地球表面这一部分的人类环境,可以气为自然环境、经济环境和社会文化环境,它们在地域上和结构上相互重叠、相互联系构成统一的一个地理环境整体。在地理学的发展过程中,信息科学、系统科学的理论与方法不断与其某个领域的研究对象、研究方法、研究内容相结合,使传统地理学的概念和内涵不断发生变化。

系统论认为,现实世界归根到底是由某些规模大小不同、复杂程度各异、等级层次有别、彼此交互重卺、并且相互转化的系统所组成的一个有序的网络系统。在该系统中,,用系统理论和方法,揭示各种地理要素的耦合关系,及各种物质、能量和信息之间的传递模式和过程,成为我们探索一切的现象或过程的特征和规律的重要依据。

信息论认为,采用各种手段(RS、GPS)获取关于地球表面的大气圈、岩石圈、水圈、生物圈以及社会、生态和环境的各种信息,不仅是它所反映的地理要素一地质、地貌、水文、土壤、植被、社会、生态的综合,而且也是不同领域的专家,从不同角度、运用^同的方法,提取各自相关的专题信息,并进行信息机理的研究与分析,达到正确认识客观对象的桥梁。

由于计算机科学的发展,以及它在摄影测量遥感、地图制图等方面的应用使人们能够以数字的方式,采集、存储和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据,并希望通过计算机对数据的分析,直接为管理和决策服务。

面对全球化的问题,如全球经济一体化、全球气候变化、区域自然地理过程、重大灾害监测与预替、人类社会的可持续性发展等重大问题,要找到科学合理的解决方案就必须应用有效的理论和方法,来获取、处理和分析多种来源的多种信息。这促使了地理信息科学的产生和发展。

2.科学思想的作用

科学思想的变革。科学思想是人类对客观世界的理性认识的核心内容是科学理论中的笋华和指导性的观点,也是人类的根本思维方式。人类的思想从本能到直觉、理智、抽象思维,形成直观的、经验的、因果的、概率的系统的以及非线性等绚丽多彩的科学患想。对于球系统,或地理系统,在以往的研究中,由于受到认识能力的限制,人们只能处理一些简单的线性问题,对于非线性的复牵问题,在数学上则很难有其解。实际上,地球,统是非线性的,研究其特征,不仅对于模型构建和实际应用具有指导意义而且是地理息科学的重要理论基础之一。当今,信息是推动世界经济发展和社会全面进步的关键因素。科学的宇宙观和哲学思想不断完善的年代。对地球环境的认识,需要新的理论做指导。

3.科学技术本身的推动力

在地理信息科学的发展中,计箅机科学、制图学、遥感科学在人类认识客观世界当中发挥了重要作用。自然界复杂多样,人们为了认识世界,把自然界划分为不同的领域并在实践中不断完善和发展。受到各个时期生产力发展水平的约束人们的认识水平也釜到各种限制。在这个认识的过程中,人们总是要借助各种理论和技术来达到认识客观世界的目的。为此,人们发明了众多的科学工具,形成了各种理论体系和方法体系。20世纪90年代的科技发展是20世纪科技发展的缩影。在基础科学研究方面有—系列重大发明,如在复杂的非线性现象研究方面,实现了时间序列混沌的控制实验,目前还在实验用混合信号隐藏机密信息的信号传输方法;多种高梢度仪器的发明和使用,得到了微观结构清晰的图像,如扫描隧道显微镜、皮秒和飞秒激光脉冲仪飞秒时间分辨仪、核磁共振等。使对自然物质的时空认识达到原子和飞秒水平。电子信息科学的发展如人工智

能计算机、人工神经网络计算机、光子计算机、网络计算机、超导计算机、生物计算机等的研制多媒体、计算机网络和虚拟现实技术的发展,把计算机与通信技术推到了一个新的高度美国《时代》周刊把虚拟现实技术列为“改变未来的十大技术”之一。这些都使传统的模拟方式和思维方式发生了重大改变。

在科学技术的发展中’从长远蒞,离开了海洋开发和与空间开发的可持续性发展,人类社会的可持续性发展将是—纸空谈。联合国将1998年定位“国际海洋年”,反映了人类探索海洋和太空的迫切愿望。航空航天技术的发展,拉开了这—探索的序幕。短短半个世纪,空间科学技术在通信、定位导航、气象预报、资源利用、灾害监测、军事和天体研究方案得到了广泛应用,成为影响国民经济发展、标志综合国力的重要领域。

在卫星领域,对地观测系统成为人类认识地球资源与环境的重要工具和技术支持。海洋科学也在不断地发展。不但包括探索海洋的物理、化学、生物和地质过程的海洋物理学、海洋化学、海洋生物学、海洋地质学等基础研究,还包括海洋资源开发利用和军事活动的应用研究。

4.现代科学思想和技术成就推动地理信息科学的不断完善

信息科学是研究客观世界及其信息资源的理论,研究人类、生物和计算机如何获取、识别、转换、存储、传递、再生成和控制掌握各种信息的规律以及人工智能的科学。在信良科条的体系中,理论基础是信息论和控制论。把信息科学醜论和方法,用于研究賴现象和地理过程,形成了地理信息科学新的领域。遥感卫星和计算机的发展,为研究复杂的地理系统提供了丰富的信息资源,以及跨越时空的分析模型和预测预报的信息处理手段信息基础技术、信息系统技术和信息应用技术是现代信息技术包含的5个层次。计箅机语言(面向对象)、计算机操作系统、计算机网络是该领域的重要事件。以计算机为核心,数字化、网络化、智能化和可视化为特征的信息化发展,是地理信息科学发展的重要理论和技术支撑。

认知科学在地理信息科学的形成和发展中起到了无可替代的作用。它是研究人、动物和机器的智能本质和规律的科学。其研究内容包括:知觉、学习、记忆、推理'语言理解、知识获得、情感和系统为意识的高级心理现象。它是心理学、计算机科学、人工智能语言学和神经科学等基础科学和哲学交叉的高度跨学科的新兴学科。认知心理学和人工只能是其核心学科。

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