地理信息系统20年发展(中文版)

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐地理信息系统20年发展(中文版)地理信息系统科学20年来的发展

MichaelF.Goodchild

摘要：20年前提出“地理信息科学”那个词以包含一组环绕GIS基础研究咨询题。二十年的地理信息科学产生了一系列的成就,扩大一系列研究著作和基础设施的研究成果。提出来的几个对于将来研究的几个主题基本上基于地理信息科学从无到有所取得的成就和伴随科技进展趋势科技本身提出的咨询题。

关键字：地理信息科学

1介绍

2010年是地理信息科学那个术语诞生的20年，大概也是一具回忆和评估的恰当时机。取得啥样的发展？地理信息科学领域有啥成就以及发觉了啥？另一具推动来自2008年12月在圣芭芭拉分校由美国国家科学基金会资助美国国家地理信息中心和分析中心举办的庆祝地理信息科学20周年的地理信息国际研讨会，那个研讨会的重点是审查和评估过去的发展。虽然努力反映,回忆过去20年的广泛的成就,别可幸免的在某种主观程度上,反映了作者的个人观点,虽然能够在那个领域的出版物和引用,和差不多存在机构中找到相对客观来源。有鉴于此,本文的目的是更刺激他人来反映,也别假装是彻底客观。

本文由三部分构成。第一部分要紧描述地理信息系统科学的开端和起步，早期的定义和研究议程的定义努力别可幸免的发生了争吵。

第二部分回忆成就,首先经过研究角度的要紧成就,进而经过讨论制度的进展和更广泛的妨碍。第三和最终一部分要紧是展望将来，并对接下来十年也许会浮现地理信息科学系统和技术提出一些看法和考虑。通常事情下，除了关注一些稳固和基本的理论，在某种程度上地理信息系统科学也是受技术进步驱动的，因此将来的进展需要从三个方面举行测试和考察：首先，为确保新的进展是可行的那些研究是必要的；其次，新技术将刺激推进那些研究；第三，那些社会和道德咨询题自然会提高新技术，研究社区该怎么回应?

2开端

2.1GIS：工具依然科学？

非常容易提出地理信息的严格的定义，一些信息，必须能有效的链接在位于地球表面或者离地球非常近的位置上，同时能及时或者一定时刻间隔去拜访某点；地理信息算是这些信息简单的集合。然而那个与地理信息基本咨询题和科学研究相关的概念不过在宽泛的领域间或浮现。例如，大地测量学关于在一具复杂的非球面以及一样复杂的重力场行星上准确测量位置咨询题需要一具系统科学的测量办法，所以，关于大地科学它非常容易实现。制图也要处理地理信息，然而它使用科学和艺术结合在一起方式。摄影测量更有也许被以为是一门工程而别是一门科学，因为它的进步依靠于找到一系列技术咨询题的解决方案。

地理那个研究地理空间社会与环境现象的学科，向来纠结于它到底是别是一门科学的咨询题。始于20世纪50年代的并在闻名的华盛顿大学蓬勃进展的运动以为地理也许真的是一门科学，并能使用量化的工具解决其学科的主题咨询题。Bunge’s地理学理论[6]是最有讲服力的和引人注目的论点的语句之一。我在2008年发表的人文地理重要文献集合中的一篇文章中把它总结为：

“地理是一门科学；每一门科学都被其所在领域的知识所界定，这关于地理来讲算是作为人类家园的地球；并且每一门科学都有事实或实证方面以及理论方面的知识，关于地理‘有好多对于地理事实的书籍然而却没有一具理论’。”

在1960s被称为一枚硬币的地理信息系统，进展到1980年代末到广泛采纳的软件应用程序中。科学界差不多从一开始就参与解决构建GIS的技术咨询题,包括数据结[46]的设计和执行简单的操作的算法,如拓扑叠加。然而地理信息科学那个概念需要非常长时刻去生根，而且某些方面的争论向来持续到今天。

在20世纪80年代中期，当罗纳德·阿伯勒等人开始提倡在美国国家科学基金会资助下建立一具国家中心时，第一次有迹象表明一些基本咨询题也许与地理信息系统相关。在研究社区广泛的讨论后，1987年征集的结果发表了，包括五个研究领域空间分析和空间数据,空间关系和数据库结构,人工智能和专家系统;可视化;和社会、经济和制度咨询题[1、43]。这五个研究领域重叠了许多传统的学科包括地理、统计学、计算机科学、地图学、经济学和政治科学,但经过新鲜的多学科

组合将他们结合在了一起。

一具由加州大学圣芭芭拉分校、纽约州立大学布法罗分校,缅因大学组成的财团的得标者中心的首席研究员DavidSimonett向来关怀自个儿的学科（遥感）缺乏理论，以及伴随着技术的进展带来的压倒性的关注。在他看来，这使得那个学科容易受到其他摘要学科的攻击，也容易被学院落到二等级。为当选美国国家科学学院所需实现的GIS状态的基本咨询题的科学研究会怎么，例如，在其他国家其也一样吗？在早期中心的领导，有非常多对于那个咨询题的讨论。

1990年夏天我被邀请在第四届国际空间数据处理研讨会上做主旨发言，那个研讨会由DuaneMarble和其他人于1984年在华盛顿大学发起，每两年举办一次。在1990年初我在圣卢西亚写文本主题时，我的心里对于GIS是别是科学的争论依然非常多（注意参考磁带，因为在这个时代数据传播占主导低位的依然2400英尺的卷筒、半英寸宽、九轨的磁带）:

“怎么说，啥是空间数据处理？它也许描述我们做啥，然而别能让我们理解为啥我们做那个。它表明,空间数据(原文这样)非常难处理,但总是如此吗?它表明从数据本身的一定程度的分离，宛然美国地质调查局发送贴有通用警告“难以处理”的磁带一样。我们关怀的别仅仅是数据和数据处理。我们超过了那种UPS一样的地理信息科学。”

相反，我以为社区中对地理信息科学感兴趣的研究人员需要关注本身，就像关注空间信息科学一样，同时相应的为文章命名。我提出了一些基本咨询题，假如能科学的解决这些咨询题你就有也许有资格成为

美国国家科学院的会员。同样，在1991年欧洲第二次GIS研究议程上，第二个主题充实了我的想法，包括第一次应用“地理信息科学”。它对研究议程表示慎重,以为提出的研究咨询题没有必要保证实用的结果:

算法和数据结构在20世纪70年代到80年代有了快速的进步，但许多数据建模的难题,错误建模、集成的空间分析,和体制和治理咨询题还是存在。其中一些也许是无法解决的—例如，也许仅仅是在政府机构采纳GIS过程中大多数没有被发觉，但是非常容易就提出一些研究咨询题。

没多久，地理信息系统的新国际期刊（IJGIS）的编辑TerryCoppock,让我用一篇文章吧这两个主题合并到一起[26]。我将文章命名为地理信息科学而别是空间信息科学，要紧有两个缘故。首先，我对GIS解码的模棱两可感到非常好奇（一些作者也许以为S代表服务或者研究差不多系统或者科学）。第二，在我看来，地理空间的普通性真理也许会被发觉，这真理别一定使用与其他的空间，如大脑的空间和基因染群体；但这真理对其他地理信息科学带来全面的刺激。

可能最全面的定义办法是由DavidMarK[39]提出的。他引用相对简洁的被大学地理信息科学协会采纳的定义：“关于理论、办法、技术的进展和使用以及明白地理过程、地理关系和模式的数据”1999年的美国国家科学基金会在一份报告之后将地理信息科学定义为“旨在使用地理信息系统的环境中重新定义地理概念的基础研究领域。”

2.2地理信息科学的研究议题

1992年的论文[26]包含八个话题列表,我想也许是包含在这提出科学的研究议程:

1数据收集和测量

2数据回去

3空间统计

4数据建模和空间数据理论

5数据结构，算法和加工

6展示

7分析工具

8制度，治理和准则咨询题

类似于列表NCGIA研究议程(43),后者的遗漏的“人工智能和专家系统”,一具在我看来当时的写作更科学的工程,并在NCGIA的研究向来未被充分代表。

1996年大学地理信息科学财团开始长期努力开辟和定期更新地理信息科学的研究议程[52、53](见)。约在同一时刻,NCGIAXXX提出了一具在那个领域简单的概念性框架,它允许用一具直截了当的办法将各种研究主题组织在一起。每个研究课题被视为按别同比例举行结合的三个领域:计算机的领域,个人的领域用户和社会的领域。图1用三角形展示了那个框架，研究课题的挑选依照组成那个课题在每一具领域的重要性。

浮现在过去二十年的所有各种列表里都包含了类似的标准。研究主题应该解决那些尚未解决的科学咨询题，在那儿有信心发觉那些有待发觉的普遍真理。咨询题应该是普通的，如此结果也也许是普遍的。咨询题应该会非常难,也应该让其他领域的科学家认识他们的一具合理的也许性。

3要紧成就

这么，过去20年的要紧研究成果是啥？正如我之前所讲，任何评论基本上主观的，但本节开始于2008年NCGIA三个与会者的反应摘要。当时NCGIA发起了地理信息系统研讨会，要求49名参会者挑选个人以为在地理信息科学中最重要的十个发觉。那个咨询题显然意味着专业的实证观点：虽然理论上的进步也许被合理的称为发觉，这是我们对

于明白地理世界本身的进步，它超过了新技术的进展，它无疑是最有资格的。第二部分是测试建立在引文分析上的咨询题的更加客观办法。最终一部分，以对自个儿的评估结束，这别可幸免的偏向了自个儿的研究方向。

3.1.1研讨会参与者的评估

缅因州大学的KateBeard经过提供以下指标来评估办法的重要性。她的研究涉及别确定性和可视化，咨询题的表示和实体化，以及地理信息检索。一具办法被以为是重要的基于一具或多个以下标准:

1广泛采纳

2导致科学突破或者有益处

3提升了关于数据和信息的明白

4增强了易用性

她用普通类不的数据模型、统计分析、可视化用户界面组织的名单包括（在每种事情下我试图提供关键的或代表性的引用）：

爱荷华大学的MarcArmstrong经过质疑发觉那个词来发表他的看法，他以为地理信息科学太别在乎对于转换的发觉：地理信息记忆

的转换就像是从纸质地图挪移到机器上一样。他咨询作为一门有自个儿领域和议题的由传统学科的一门交叉组成地理信息科学最伟大的发觉是否是地理信息科学本身。他以为地理信息科学最重要的进展寄予在关于抽象和理论、拓扑概念、分层数据结构、实体化的关注；转化的关键办法包括地理编码、叠加和其他操作；以及与Beard的名单中的相呼应的本地空间分析。

SaraFabrikant提供了一份在苏黎世大学地理信息科学中心包括她自个儿的16人的调查咨询卷的结果。和Armstrong一样术语发觉让她非常别舒畅，并且她经过(假如有的话)啥是地理信息系统研究社区重要的发觉,贡献,结果,和产品来重新阐述了那个咨询题；换句话讲，最重要的是我们如今所懂的、所能做的、所拥有的情况，这些情况假如没有地理信息科学的存在基本上我们不可能懂、别能做、别能拥有的。她看见地理信息科学本质上是一门跨学科，致力于本学科与其他各种学科的交互。她并且怀疑从地理信息科学发觉世界或者其本身重新发觉的意义上讲发觉是别是一具实用的解释。

伴随着关于那个咨询题的重新解释，苏黎世大学的名单包括（在某些事情下增加了参考文献）：

3.1.2分析引证

PeterFisher对IJGIS的第一具20年举行了详细的分析，寻觅也许被视为经典的文章。基于引用的频率他挑选了19篇文章，规定每一具研究者只浮现一次，是基础研究而别是应用研究，并寻觅过去20年一具似乎的甚至是分散的文章(table1)。在多数事情下文章由作者（或者作者们）重新审视，同时在2006年的一本书中出版[19]。所以，形成了地理信息科学关键贡献的另一具视图。

列表在几个方面是惊人的。首先，在列表里的一些主题差不多浮现在了前面了，包括Egenhofer和Franzosa的拓扑关系分析以及Fotheringham、Brunsdon、Charlton的本地统计工作。第二，三篇报告别确定性工作的论文，但是那个话题被之前的所有列表所遗忘。

圣地亚哥州立大学的Andr′eSkupin在2008你的研讨会上公布了

关于地理信息科学文献的引证分析结果。一具衡量的标准算是计算统计在地理信息科学的文献中任何一具作者在一片相同的