浅谈地理信息科学和其他学科的联系

浅谈地理信息科学与多个学科的交叉联系摘要：地理信息科学是传统科学和现代技术相结合而诞生的边缘学科，因此它明显的体现出了多学科交叉的特征。本文从地理信息科学理论构成中的学科交叉性和地理信息科学应用领域的学科交叉性两方面简单的对地理信息科学和计算机科学、地图学、医学、大气科学等多个学科的关联性做了总结，认识到地理信息科学先进的计算机技术、多媒体技术、数据挖掘技术、海量存储技术等手段，可以解决目前社会经济技术发展所面临的很多环境、资源等问题。关键词：地理信息科学多学科交叉理论构成应用领域1.引言Goodchild于1992年提出地理信息科学（GeographicInformationScience）的概念，他认为地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、储存、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。地理信息科学的提出是地理信息系统技术及其应用发展到一个相当水平后的必然要求，从科学的基本性质看，它由三部分组成：地球信息机理是其理论研究的主体，地理信息技术是其研究手段，全球变化与区域可持续发展主要应用研究领域。作为一门传统科学与现代技术相结合而诞生的边缘科学，地理信息科学明显的体现出多学科交叉的特征，这一特征不仅表现在其基础理论体系中，更变现在其应用领域。2.地理信息科学基础理论构成中的学科交叉如上文所述，地球信息机理是其理论研究的主体，地理信息技术是其研究手段，全球变化与区域可持续发展主要应用研究领域。这就要求地理信息科学研究过程中要涉及到地理学、地图学、数学、计算机科学以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的学科。而这些交叉学科的理论同样构成地理信息系统的基础理论体系。2.1计算机科学与地理信息科学地理科学的基础理论是理论地理科学；技术科学是地理信息科学；技术工程是地理系统工程三个层次。地理信息科学主要研究技术科学的天地信息一体化网络系统。地理信息科学利用航天技术获得人地系统的海量信息，利用计算机技术处理人地系统的海量信息。地理信息科学中的一般地理复杂方程的建立，向理论地理科学提供了理论基础，向地理系统工程提供了应用可能。地理信息科学自身将在新一代地理信息系统———地理信息网络系统的发展中迅速发展。2.2数学与地理信息科学数学模型仍将是地理科学发展中的重要领域，目前地理学主要是方法论上的落后，使人在现代科学技术条件下面对地理学问题却又无所适从。一方面!数学以完备而严密的逻辑性!统领其他自然科学，另一方面，数学常常在极其抽象的外表下与自然科学其他领域发生直接的联系，地理信息科学也不例外2.3地图学与地理信息科学专题地图以同一种投影、同一种比例尺以大地图集的方式表现出来，利用遥感影像与统一的地形底图，快速地完成专题图的系列成图，这应该是21世纪的进步。但是专题地图是矢数据结构的符号系统，遥感影像是栅格数据结构的图像系统。图像比符号的信息量要大得多，因此又有影像专题地图的制作。影像专题地图以同样的影像为背景，使得专题地图趋向同化，因此没有能够推广。遥感影像结合地面专题实况调查，以计算机人工智能方法分类、提取、增加、模拟、注释从而完成专题影像图的研究尚未得到成功的经验。因此专题遥感影像成图仍然是需要深入研究的问题，而且只有遥感影像进一步普及，专业人员熟悉计算机图像处理，才能彻底解决的。由此可见，地理信息系统不是仅仅与计算机科学和数学有关，而是与地理科学所有学科有关，其中当然包括地图学。3.地理信息科学应用领域的多学科交叉性地理信息科学的应用领域广泛，涉及地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、地球科学、信息科学和管理科学等，它以先进的计算机技术、多媒体技术、数据挖掘技术、海量存储技术等为手段，在目前社会经济技术发展所中的疾病、农业发展、环境、能源问题、动态监测、空间规划、军事等领域发挥十分重要的作用。3.1GIS空间分析技术在传染病流行病学方面的应用首先，研究传染病时空分布模式及特征，探索传染病发病“热点区域”空间特征是疾病发生与流行的主要反映形式，只有了解了空间分布特征，才能更有效地研究疾病发生及其流行的影响因素、传播规律等。其次，用于传染病影响因素或危险因素分析传染病的流行扩散和地理环境、社会人口经济等因素密切相关。GIS可通过空间关系将空间数据和属性数据包括疾病数据连接起来，然后按不同的要素(如气候、土壤植被类型、发病率、湿度、媒介等)进行专题分析和叠加分析，即把同一地区、同一比例尺的两种以上专题要素进行叠加，获得复合图，从而确定影响疾病和传染病媒介时空分布的影响因素。建立疾病地理信息系统可以实时、动态地交互显示疾病的发展和变化情况，可以对疾病及其相关因素进行监测，预防突发公共卫生事件；另外，GIS还可以用来对传染病防控措施效果进行评估分析，并可以评价干预措施对所研究区域及周边区域的影响。同时利用GIS可以实现流行病学调查的部信息查询和获取，从而为开展现场流行病学调查提供了一种新的思路。3.2地理信息科学与农林学土地资源调查、监测与保护、土壤的侵蚀、农作物的估产与监测。利用卫星遥感影像对县级土壤调查，结合使用地形图，进行数据的叠加处理，然后进行专区级和省级汇总，从而完成对全国土壤资源的调查，建立各级比例尺的土地资源图，利用计算机进行管理、建模、数据的提取、图层的叠加等操作，有效的进行土地资源调查、监测与保护、土壤的侵蚀、农作物的估产与监测。从而为土地资源的保护、农业作物区的划分、林地的建设、粮食作物的进出口政策和价格提供决策依据。3.3地理信息科学与空间规划将统计的数据按照村、乡、县、市、省(区、直辖市)乃至国家的行政范围为基本的单元，建设各级数据库。然后利用地理信息技术进行数据的叠加、融合、提取、无缝拼接，直接生成决策、生产实际所需的数据结果图。3．4地理信息科学与气象学、水文学地理信息科学与气象学、水文学的联系主要体现在地理信息系统的动态监测功能。人类社会可持续发展是一个时空过程，其涉及的一些地理空间对象和问题以长时间、大尺度、大规模为特征，需要大范围、长时问系统而持续的实地观测和动态监测。我国在洪灾、地壳变化、大型构筑物形变等方面展开了大量的工作。3．5地理信息科学与环境科学环境保护利用卫星遥感图像监测地面的污染源，不间断地提供污染扩散的范围、方向、污染程度等信息，利用GIS技术，结合区域地理状况图(如城市居民分布图、工业布局图等)，应用科学家提供的模拟污染扩散的数学模型如烟团模型、箱式模型等，对环境进行合理的监控，评价环境危害的程度、损失，以及需要采取的措施等。3．6地理信息科学与军事数字地图不仅参与了战场准备、作战决策、作战指挥、后勤保障等各个环节的全过程，而且被跨国作战的部队视为“第二生命”。可以说，没有数字地图，就意味着指挥员成了“睁眼瞎”，作战部队寸步难行，精确制导武器无法准确命中，精确定位系统失去目标。从航空母舰上发射的巡航导弹按照已经存储的地图模型向着目标飞近，在飞行过程中还要按照卫星系统提供的实时卫星图像进行配准，由GPS卫星系统进行导航、定位，随时改变飞行的高度和路线，躲过可能的地面、空中打击，直击目标。另外，地理信息科学技术还在旅游、交通运输、公安、海洋、水利、石油、电力、测绘、地震检测等领域得到广泛的应用，产生了巨大的社会和经济效益。4.地理信息科学发展的前景目前地理信息科学的发展还不完善，关键的理论和技术还有待于进一步的突破。如果海量数据的存储、异构数据库的建设与互联和互操作、多尺度数据的更新、真三维的可视化研究等问题的真正解决，可以实现人们所梦想的数字漫游，进入虚拟的数字世界。当前在遥感影像系列成图、地理信息系统、数学模型与信息模型、地理现象复杂性等方面还有许多工作需要深入研究。研究这些问题无疑是对地理信息科学的发展，存在问题说明学科具有旺盛的生命力。5.结语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，它的研究领域广泛，涉及计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、地球科学、信息科学和管理科学等。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。虽然地理信息科学是多学科的融合，但其定位仍是以地理现象为研究对象，其先进的计算机技术、多媒体技术、数据挖掘技术、海量存储技术等手段，可以解决目前社会经济技术发展所面临的很多环境、资源等问题。参考文献1.马蔼乃，邬伦等.论地理信息科学的发展.地理学与国土研究[J].2002,18(1)2.张洪岩，王钦敏等.数字地球与地理信息科学.地球信息科学[J].2001,3(4)3.凌永丽.GIS技术在城市规划领域的应用浅谈.建筑工程技术与设计[J]2014(17)4.刘妙龙，周琳.地理信息科学学科领域界定再思考.地理与地理信息科[J].2004,20(3)5.刘建修，扈振强.试论地理信息科学研究的应用与发展趋势.信息系统工程.[J]2011(9)6.1.黄杏元，马劲松.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2008