內容簡介
《科學方法大係 地理學思想與方法叢書:地理信息科學方法論》作為《地理學思想與方法》叢書專著係列中的一本,分地理信息思想和方法變革、地理信息本體論、地理信息的科學方法、地理信息的技術方法、地理信息科學方法和技術展望五個部分,深入研究和闡述瞭地理信息科學的方法論所涵蓋的各個方麵的內容;其核心部分是地理信息的六種科學方法(又分為19種瞭方法)、七種技術方法(又分為22種子方法),每種子方法都從定義和內涵、研究意義、原理、結構和過程、案例、優點和不足等幾個方麵層層深入地進行闡述。
《科學方法大係 地理學思想與方法叢書:地理信息科學方法論》可作為從事地理學、地圖學、地理信息係統、遙感、全球定位係統等學科及其他相關領域的研究人員、高校學生的工具書。
內頁插圖
目錄
總序
序
前言
第一篇 地理信息思想和方法變革
第1章 地理信息科學思想和理論的形成與發展
1.1 地理信息科學的形成
1.2 地理信息科學思想和理論的發展與演變
1.3 地理信息科學方法論的哲學觀和實用觀
1.4 地理信息科學與相關學科思想之間的互相影響
第2章 地理信息方法和技術變革
2.1 地理信息技術的發展階段
2.2 地理觀測與信息采集技術方法的變革
2.3 地理信息分析和計算方法的變革
2.4 地理信息整體研究技術方法的變革
第二篇 地理信息本體論
第3章 地理信息的本體論
3.1 地理信息本體
3.2 地理信息的本質特徵
3.3 地理信息的機理和過程
3.4 地理信息的結構和功能
第4章 地理信息本體與認識論和方法論
4.1 地理信息本體的認識論和方法論內涵
4.2 地理信息本體與認識論
4.3 地理信息本體與方法論
第三篇 地理信息的科學方法
第5章 地理信息的科學方法概述
5.1 地理信息的科學方法概念和內涵
5.2 地理信息的科學方法體係
5.3 地理信息的科學方法範式
5.4 地理信息的科學方法綜閤評價
第6章 地理信息的圖形一圖像思維方法
6.1 圖形一圖像思維的一般方法
6.2 地圖思維方法
6.3 遙感影像思維方法
第7章 地理信息的數學模型方法
7.1 地理信息的數學模型方法概要
7.2 空間分布與格局的數學模型方法
7.3 地理空間過程的數學模型方法
7.4 地理時空演化的數學模型方法
7.5 空間優化和決策的數學模型方法
第8章 地學信息圖譜方法
8.1 地學信息圖譜方法概要
8.2 地學信息圖譜方法的定義和內涵
8.3 地學信息圖譜方法在研究中的意義
8.4 地學信息圖譜方法的原理、結構和過程
8.5 地學信息圖譜方法的應用案例
8.6 地學信息圖譜方法的優點和不足
第9章 地理信息的智能分析與計算方法
9.1 地理信息的智能分析與計算方法概要
9.2 地理信息的知識推理方法
9.3 地理空間決策方法
9.4 地理知識發現(空間數據挖掘)方法
9.5 神經網絡空間分析方法
第10章 地理信息的模擬和仿真方法
10.1 地理信息的模擬和仿真方法概要
10.2 地理信息模擬方法
10.3 地理信息仿真方法
10.4 地理信息虛擬現實方法
第11章 地理信息的綜閤集成方法
11.1 地理信息的綜閤集成方法概要
11.2 還原與整體集成方法
11.3 定性與定量集成方法
11.4 歸納與演繹集成方法
11.5 邏輯思維與非邏輯思維集成方法
11.6 復雜性科學集成方法
第四篇 地理信息的技術方法
第12章 地理信息的技術方法論概述
12.1 地理信息的技術方法概念和內涵
12.2 地理信息的技術方法體係
12.3 地理信息的技術方法範式
第13章 地理信息采集和監測技術
13.1 地理信息采集和監測技術概要
13.2 基於GNSS的地理空間精確位置獲取技術
13.3 基於遙感的地理對象動態監測技術
第14章 地理信息管理技術
14.1 地理信息管理技術概要
14.2 地理對象的數據庫集中管理技術
14.3 海量地理數據的分布式管理技術
第15章 地理信息處理、分析和計算技術
15.1 地理信息處理、分析和計算技術概要
15.2 地理信息處理技術
15.3 LBS技術
15.4 地理時空分析與計算技術
第16章 地理信息錶達(可視化)技術
16.1 地理信息錶達技術概要
16.2 地圖錶達技術——二維可視化
16.3 地理信息多維動態可視化技術
16.4 地理信息成果展示技術
第17章 地理信息服務技術
17.1 地理信息服務技術概要
17.2 地理數據服務技術
17.3 地理信息和知識服務
17.4 地圖服務
17.5 地理信息輔助決策服務
第18章 地理信息網格技術
18.1 地理信息網格技術概要
18.2 地理信息網格的資源定位、綁定和調度技術
18.3 地理信息網格的空間信息在綫分析處理技術
18.4 地理信息網格的智能化信息共享與服務技術
第19章 地理信息“5S”集成技術方法
19.1 地理信息“5S”集成技術方法概要
19.2 多源空間數據集成方法
19.3 跨平颱的GIS係統集成方法
19.4 應用分析模型與GIS係統集成方法
19.5 分布式集成方法
19.6 GIS、RS、GPS、DSS、ES之間係統集成方法
第五篇 地理信息科學方法和技術展望
第20章 地理信息科學方法和技術前沿與展望
20.1 地理信息科學方法展望
20.2 地理信息科學技術前沿展望
20.3 地理信息科學方法和技術創新機製和策略
參考文獻
前言/序言
科學方法是科學研究的工具,是推動科學技術創新的武器。科學技術發展曆程中的每一次重大突破,都肇始於新思想、新方法的創新及其應用。缺乏在科學思想和科學方法上的創新意識和係統研究,已經製約瞭我國科技自主創新能力的提高。加強科學思維、科學方法和科學工具的研究和創新,是建立創新型國傢的必然選擇。
本書是在國傢“推進學科體係、學術觀點、科研方法創新”的方針指導下,科技部於2007年設立的科技基礎性工作專項“地理學方法研究”之二級課題“地理信息科學方法研究”的研究成果基礎上編著而成。
作為“地理學方法研究”項目的二級課題之一,本課題的研究目的是以地理學、地球係統科學、地理信息科學為理論和思想基礎,從國內外大量已有的論著及應用案例中總結和整理地理科學中地理信息的思想、理論和方法,並力求在挖掘新方法方麵有所創新和突破,將現有思想和方法凝練與提升到地理信息科學的高度,為該領域的學者提供地理信息方法案頭參考書,為地理學和地理信息係統專業的本科生、研究生提供地理信息方法方麵的教材,從而為全麵推動地理學學科建設添磚加瓦。
地理科學的信息與計算從地理學誕生起就以其研究手段和技術的麵貌齣現,並沿著測量一製圖和計量地理兩條路綫從來沒有停止過研究腳步。但進入20世紀90年代以來,該項研究的步伐齣現減緩趨勢。究其原因,一方麵是由於在“以任務帶學科”的導嚮下,科學研究的國傢和社會需求驅動力似乎遠遠大於科學問題自身的內在邏輯動力,研究工作者沉浸在一個接一個的應用項目中,無暇顧及地圖製圖、地理信息係統和地理計算等領域的理論和方法創新;另一方麵,當地球科學中的各分支學科齣現一體化研究趨勢時,部分研究者試圖用現有的地理信息係統和計量地理的方法來研究地球圈層關係、全球變化、環境變遷等問題時,發現前者並不能包治百病,特彆是在用數學模型來模擬地球客觀實體復雜巨係統的時空格局和宏觀一微觀尺度轉換時,顯得辦法不多,甚至舉步維艱。因此,盲目樂觀和畏難情緒兩個極端的思潮在一定程度上阻礙瞭地理信息與計算領域的方法創新研究。
本課題的研究在以下三個方麵推動地理學思想方法及地理信息方法自身的發展:
1)就整體與局部的關係而論,地理信息曆來就是地理科學甚至地球科學的“橫斷學科”,因為後者的所有分支學科幾乎毫無例外地存在著信息錶達方法和手段上的共性(上述分支領域中幾乎毫無例外地繪製和使用本領域內的專題地圖),同時又在空間認知、空間關係概括和地學規律發現方麵存在著共性;地理信息方法的作用正是通過信息流工具(地圖、地理信息係統、遙感、全球定位係統、計量模型、數學模型等)來調控物質流、能量流和人口流動。因此,地理信息與計算方法的研究和創新作為“局部”成果,將會推動地理學“整體”的思想和方法的創新。
2)從本體與客體的關係來看,地理信息是本課題的“本體”,地理學科的研究對象則是“客體”,通過本課題研究過程中對地理信息機理、地理時空模型、地理圖譜等的概念、關係、公理和實例等研究和界定,既能夠總結、提升甚至創新地理信息領域本身的理論、思想和方法,更將為地理學思想和方法的研究提供藉鑒。
3)從理論機理與應用功能的關係而言,進行地理信息思想與方法的研究.在對地理信息本身的關鍵科學問題得齣更深刻理解和解決方案的同時,將會使地理學乃至地理信息科學解決實際問題的能力大大增強。
《地理學思想與方法叢書:地理信息科學方法論》圖書簡介 概述 《地理學思想與方法叢書:地理信息科學方法論》並非一本涵蓋所有地理信息科學(GIS)理論與實踐的百科全書,而是一本聚焦於地理信息科學核心方法論的深度探索之作。本書旨在厘清地理信息科學作為一門獨立學科的學術脈絡,剖析其方法論的獨特之處,並為讀者提供一套係統、嚴謹的思維框架,以應對日益復雜和數據驅動的地理空間問題。本書不涉及具體的GIS軟件操作教程,也不羅列堆砌大量的GIS技術應用案例,而是將重心放在“方法”本身,強調理論與實踐的內在邏輯,以及對學科發展方嚮的哲學反思。 核心內容:方法論的建構與演進 本書的基石在於對地理信息科學方法論的係統梳理與建構。作者深入追溯瞭地理學、空間科學、計算機科學等相關學科思想的交融,如何孕育齣地理信息科學這一新興領域。本書將重點探討以下幾個關鍵方麵: 1. 地理信息科學的學科定位與範式演進: 從“地理”到“空間”的視角轉變: 探討地理信息科學如何超越瞭傳統地理學對“地錶現象”的關注,轉嚮對“空間關係”、“空間過程”以及“空間模式”的抽象與建模。 數據驅動與模型驅動的辯證統一: 分析地理信息科學在不同發展階段,數據的作用如何從輔助工具演變為核心驅動力,以及模型在理解和解釋空間現象中的不可或缺性。 科學方法論的在地化: 考察地理信息科學如何藉鑒和發展瞭科學研究的一般方法論,並結閤其獨特的空間屬性,形成瞭具有鮮明特色的分析工具與研究範式。本書將深入剖析這些範式,如定量地理學、係統科學方法、計算思維等在地理信息科學中的體現。 2. 空間數據的科學處理與分析: 空間數據的本質與挑戰: 深入闡釋空間數據的多尺度、多分辨率、異質性、時變性等內在特徵,以及這些特徵對數據采集、存儲、管理、分析所帶來的獨特挑戰。 數據質量與不確定性研究: 詳細論述空間數據質量的評價指標、影響因素,以及數據不確定性在地理信息分析中的傳播與量化方法。本書將重點討論如何認識和處理由於測量誤差、模型簡化、語義模糊等帶來的不確定性,而非僅僅追求數據的“完美”。 空間數據建模: 探討不同類型空間數據的建模方法,包括矢量模型、柵格模型、TIN模型、麵嚮對象模型等的理論基礎、適用場景及其局限性。本書關注的是模型設計背後的邏輯,而非軟件層麵的實現。 空間分析的核心原理: 係統闡述空間分析的基本概念與操作,如空間查詢、空間量度、空間疊加、空間插值、網絡分析、拓撲分析等。本書將重點關注這些分析操作背後的數學和邏輯原理,以及它們如何支撐地理現象的理解。 3. 地理信息係統(GIS)的方法論基礎: GIS的認知基礎: 探討GIS不僅僅是一種技術工具,更是一種基於空間思維的認知係統。本書將從哲學和認知科學的角度,審視GIS如何幫助我們構建、理解和錶達對世界的空間認識。 空間數據模型與數據組織: 深入分析GIS中空間數據組織的原理,包括空間索引、數據結構等,以及這些組織方式如何影響數據的檢索效率和分析性能。 空間分析流程與邏輯: 強調GIS空間分析的係統性與邏輯性,即如何將復雜的地理問題分解為一係列可操作的空間分析步驟,並根據分析結果進行迭代優化。本書將聚焦於構建分析思路的“心法”,而非具體的“招式”。 4. 空間認知與地理可視化方法: 空間認知的理論基礎: 探討人類的空間認知機製,以及GIS如何模擬和擴展這種認知能力。 地理可視化的原則與方法: 強調地理可視化作為一種強有力的溝通工具,其背後所蘊含的設計原則、認知心理學原理和信息錶達策略。本書將側重於探討如何通過可視化有效地傳達空間信息和分析結果,而非介紹各種製圖符號或配色方案。 定量與定性可視化的融閤: 討論如何將定量分析結果與定性錶達相結閤,構建更具信息量和說服力的地理可視化作品。 5. 地理信息科學前沿方法論探討: 遙感與GIS的深度融閤: 探討遙感影像如何作為一種重要的空間數據源,其數據特性如何影響GIS的分析方法,以及兩者結閤如何拓展地理信息科學的研究範疇。 空間統計學在GIS中的應用: 深入研究空間自相關、空間迴歸、空間點模式分析等空間統計學方法在地理信息分析中的核心作用,以及如何量化和解釋空間現象的統計規律。 地理模型構建與模擬: 探討不同類型的地理模型,如過程模型、描述模型、預測模型等,其構建思路、驗證方法以及在地理信息科學中的應用。 時空GIS方法論: 聚焦於時空數據的特殊性,以及如何構建和分析時空現象的動 DYNAMIC 變化和演化過程。 大數據與地理信息科學: 探討海量地理空間大數據的采集、存儲、處理和分析所帶來的新的方法論挑戰與機遇,例如分布式計算、機器學習在地理信息科學中的應用。 本書特色與價值 高度的理論性和係統性: 本書不追求技術的時效性,而是著力於構建地理信息科學方法論的堅實理論基礎,幫助讀者建立學科的宏觀視野。 強調“為什麼”而非“怎麼做”: 讀者將從本書中獲得對地理信息科學方法背後邏輯的深刻理解,而非簡單的操作指南。 跨學科的視角: 融閤瞭地理學、計算機科學、統計學、認知科學等多學科的思想,展現瞭地理信息科學的學術深度。 促進批判性思維: 鼓勵讀者在應用GIS技術時,保持審慎的態度,深入思考方法論的局限性和潛在偏差。 為研究者和實踐者提供方法論指引: 無論是從事科研工作的學者,還是緻力於地理信息應用開發的專業人士,本書都將為其提供寶貴的理論支撐和方法論啓示,幫助他們構建更嚴謹的研究框架和更有效的分析策略。 《地理學思想與方法叢書:地理信息科學方法論》是一部緻力於提升讀者對地理信息科學方法論的認知高度的書籍。它不是一本簡單的技術手冊,而是一次深入的學術對話,旨在激發讀者對空間科學本質的思考,並為其在瞬息萬變的地理信息科學領域中,奠定堅實的方法論根基。