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地理信息科学进展范文1
[关键词]信息科学；信息技术；旅游；交叉研究；系统综述
[中图分类号]F59
[文献标识码]A
[文章编号]1002—5006（2013）01—0114—15
1 引言
旅游领域正在经历着一个以商业实践和研究活动为平台的迅猛发展期，对于旅游研究者而言，把握领域最新研究进展、了解已被研究的内容以及思考未来的研究方向是非常重要的。在我国的旅游研究中，针对各种研究主题的综述性研究非常丰富，然而信息科学与旅游的交叉研究并没有得到足够的重视。
交叉研究或跨学科研究一词源于1926年美国哥伦比亚大学心理学家伍德沃斯（Woodworth）创建的英文形容词：interdisciplinary（跨学科的），指超过一个学科范围的研究活动。信息科学是一种横断科学与方法科学，在信息科学所涉及的4个方面研究中：（1）电子科学与技术、信息与通信系统、信息获取与处理；（2）计算机科学与技术、网络与信息安全；（3）控制理论与工程、系统科学与工程、人工智能与智能系统；（4）半导体科学与信息器件、信息光学与光电子器件、激光技术与技术光学，其中3个方面都与旅游研究在研究对象上发生交叉（如旅游博客数据挖掘、旅游推荐系统），且旅游研究也不断采用信息科学的理论与方法去解决问题（如人工智能在旅游预测中的应用、计算机仿真在游憩行为研究中的应用），体现了交叉研究和跨学科特征。信息科学与旅游的交叉研究客观存在，且已经经历了20多年的发展。
旅游研究一直是一个开放的体系，吸纳着其他学科的营养；信息科学与旅游研究的交叉与融合为解决旅游领域的新矛盾、新问题和探索新规律、新原理提供了新的思维方式和科学的研究方法，是信息时代旅游发展的产物与趋势。信息科学与旅游的交叉研究无论对旅游学术研究还是对旅游业发展都具有非常重要的意义，其研究进展应得到关注与重视。
已有关于信息科学与旅游交叉研究进展的综述研究川没有体现出两种研究的“交叉”性，即信息科学研究中有哪些以旅游为研究对象或者解决旅游领域的问题？旅游研究中涉及哪些信息科学方法与技术应用？这些问题的回答对于研究者广泛与深入开展信息科学与旅游的交叉研究具有重要意义。
为了较为全面地阐述信息科学与旅游研究之间的“交叉性”，本文采用系统综述方法对该交叉领域最近12年发表的文献进行了搜集、筛选、整理、归纳与分析.以期帮助相关研究者了解这一交叉领域的主要研究问题及所取得的研究进展，并对今后的深入研究有所借鉴与启发。
2 系统综述方法
系统综述（systematic review）又称系统评价，起源于医学领域，是指在复习、分析、整理和综合原始文献的基础上进行的二次研究方法，目前已经被广泛应用于循证医学（evidence—based medicine），逐步应用于社会学、教育学、图书情报等领域。系统综述可被精确区分为两种类型：（1）定性系统综述，原始文献的研究结果被分析与总结，但未经统计学合并；（2）定量系统综述，又称元（meta）分析或荟萃分析，应用统计学方法对若干个研究结果进行定量统计合并的过程。在某些不强调或较难实施统计学合并的研究领域，直接将定性系统综述称为系统综述，将其作为一种对某研究问题、主题或现象的可获得的所有研究进行评价和解释的方法，目标在于通过一种可信的、严格的以及可审计的方法来提供公正的研究评价。信息科学与旅游科学的交叉研究属于较难实现统计学合并的研究领域，因此本文采用定性系统综述方法，简称系统综述。
本文关于信息科学与旅游的交叉研究的系统综述研究包含如下步骤：
（1）确定研究问题
为了全面了解与分析信息科学与旅游的交叉研究现状，本文确定了如下系统综述的研究问题：①信息科学研究中面向旅游的研究主要有哪些方面？②旅游研究中与信息科学相关的研究主要有哪些方面？③信息科学与旅游的交叉研究有哪些趋势？
（2）确定文献搜索策略
基于所确定的研究问题，设计如下文献搜索策略：
①搜索工具与数据库：采用Google Scholar、IEEE Xplore、ScienceDirect；
②搜索关键字：采用关键字组合“tourism”AND（“computer”OR“communication technology”），即“旅游”与“计算机”或“通信技术”同时出现；计算机科学与技术是信息科学研究领域中最为活跃的方向之一，计算机科学与技术、通信科学与技术在信息科学研究中具有一定的代表性；经过反复搜索测试，“计算机”与“通信技术”作为关键字与“旅游”进行组合搜索，搜索结果能够较为全面地覆盖信息科学与旅游的交叉研究，实现本文系统综述的研究目标；③搜索的时间范围：2000年之后。
（3）文献搜索
按照上述搜索策略分别在3个工具与数据库进行搜索。Google Scholar显示共有54500条结果（2011年12月22日），其只提供最相关的前1000条；IEEE Xplore（搜索字段为“摘要”）共搜索到46条结果（2011年12月24日）；ScienceDirect（搜索字段为“题目”或“关键字”或“摘要”）共搜索到36条结果（2011年12月24日）。
（4）文献筛选
在上述搜索到的条目中，按照表1所示的文献入选和剔除标准，筛选用于本文系统综述的文献。
表1所示第一步完成后共有512篇文献入选。第二步经过多次逐步细化筛选，最终确定用于本文系统综述的入选文献共245篇，其中期刊论文158篇，会议论文87篇。245篇文献来自106种期刊和58种会议，文献来源分散且涉及领域广泛，有关文献来源、作者等的定量分析结果已另文撰写，本文则侧重对系统综述研究步骤（1）所确定的研究问题的回答。
（5）分析与完成报告
根据系统综述研究步骤（1）所确定的研究问题，对入选文献进行分类、分析与总结。分析结果见下一章节。
为了分别回答问题1与问题2，本文需要将入选文献划分为旅游研究和信息科学研究两种视角，分别简称为旅游类研究和信息类研究。而事实上，当两种研究产生交叉与融合，进行上述严格区分是较为困难的。为此，本如下处理：
（1）按照文献来源所属学科范畴进行划分，如来源于Tourism Management及《旅游学刊》的文献则划入旅游类，来源于Expert Systems with Applications及《计算机工程》的文献则划入信息类；
（2）按照期刊载文的学科范畴划分，如《华东经济管理》刊载旅游类文章，则归为旅游类，《北京工商大学学报（自然科学版）》刊载信息技术类文章，则归为信息类；
（3）按照入选文献的具体内容划分，一些综合性期刊无法直接确认属于哪一类，则阅读入选文章原文，如果偏重人文社会学视角，则归入旅游类；如果偏重信息科学及技术视角，则归入信息类。
由此，经管类、电子商务、地理类等期刊归入旅游类中，测绘类期刊归入信息类中；两类分别含有入选文献147篇和98篇。
3 综述结果与分析
3.1问题1：信息科学研究中面向旅游的研究主要有哪些方面？
“面向旅游”并不特指专用于或专门针对旅游的研究，而是指其研究问题由旅游领域而产生，或者旅游是其最为典型的应用。面向旅游的信息科学研究几乎涉及了信息科学研究范畴的各个方面，而许多研究领域更是体现了信息科学领域较新及较前沿的研究方向与热点，如表2所示。面向旅游的信息科学研究中最受关注的研究主题是应用系统、人工智能、地理信息系统、移动应用、推荐系统以及语义网与本体等；而Web服务、虚拟现实、普适计算、计算机仿真也受到了一定程度的关注。下面对表2排序前10的研究主题的进展情况进行详细阐述。
3.1.1
应用系统
应用系统指面向各种终端设备，如电脑、手机、PDA（掌上电脑）、电话等使用者的可用人机交互系统，也包含网站（Web）应用系统。本文为了强调移动应用和推荐系统两类特殊的应用系统，在本类研究主题统计中将其排除，另列类别。应用系统研究占据了面向旅游的信息科学研究的较大比重。一方面是因为信息科学向旅游研究中进行渗透的最初方式正是其在旅游行业中的实际应用；另一方面是人选文献中我国研究占据较大比重且较集中于该类研究。
应用系统的相关研究可分为：①战略设计或实施建议，如航空业信息技术应用战略与战术研究，以及非洲撒哈拉以南地区的旅游组织实施电子商务的建议；②技术架构设计，如基于面向服务的体系架构（service oriented architecture，SOA）的旅游资源信息服务模型研究；③系统设计与开发，如一种智能旅游行程导航系统，以及四川、山西和赣东北等目的地或区域管理信息系统的设计与开发。
3.1.2人工智能
人工智能是面向旅游的信息科学研究较多采用的方法与技术，可将相关研究分成以下几个方面：①推理，即采用人工智能推理技术支撑各种应用系统，如基于贝叶斯网的旅游行程推理；②数据挖掘，如旅游突发事件预测预警、消费者特征分析、基于机器学习的旅游博客观点挖掘以及数据仓库技术在旅游业中的应用；③主体（agent），如主体旅游者进行数据采集、分析并向旅游者进行旅游推荐弛；④评价，如基于神经网络的上海旅游可持续发展能力评价；⑤决策支持，如旅游目的地选择决策支持系统。
3.1.3地理信息系统
旅行活动是一种人地关系，地理信息是设计与开发各种旅游应用系统的重要信息资源，地理信息系统就是为这些应用系统提供地理信息使用接口的重要支撑系统。个性化目的地推荐系统、基于短信服务的餐馆推荐系统、导航系统、位置服务系统、旅游资源监控预警系统以及古建筑信息系统等应用系统都离不开地理信息系统的支撑。上述“应用系统”主题研究中，几乎所有面向目的地与区域的管理信息系统的设计与开发都离不开地理信息系统。有关旅游地理信息系统本身的研究也较为活跃，如雅安市WebGIS（万维网地理信息系统）的实现研究、基于WebGIS的旅游地理信息系统研发以及泰山三维（3D）地理信息系统的研发。
3.1.4移动应用
移动通信技术，特别是移动终端技术的快速发展，使得面向旅游者手持终端（如手机、PDA）的各种移动应用得到了迅猛发展。相比较于传统的计算机应用，移动应用较好体现了旅游以“人为中心”而不是计算机为中心的理念。相关研究主要集中于面向旅游者服务的信息推送与搜索、导航、实时路线及目的地推荐；并向普适计算的方向进行扩展，如手机电子门票、基于全球定位系统的车辆监控与导航以及手机与环境之间的交互游戏等。除了面向旅游者服务外，移动应用研究还包含面向旅游研究者、旅游公共管理与服务部门以及旅游企业的旅游行为数据采集与分析，如可通过基于手机数据的散客流分析，对目的地住宿的可容纳量进行估算。移动应用中与位置信息相关的应用也被称为位置服务，如位置信息服务、导航以及实时路线推荐等。
3.1.5推荐系统
推荐系统是为解决互联网“信息过载”问题而提出的一种个性化服务，帮助用户从大量信息中发现其可能感兴趣的或者满足其需求的资源，如信息、服务以及商品等，并自动生成个性化推荐。目前，推荐系统在旅游中的典型应用为旅游行程规划，可面向旅游电子商务用户，也可面向互联网用户；可规划旅行的时间、地点以及活动等全套行程规划引，也可推荐旅游目的地、餐厅以及住宿等。推荐系统主要采用人工智能、语义网、移动应用、定位与地理信息系统等技术。相关研究还涉及用户个性语义模型、系统架构设计等方面。
3.1.6语义网和本体
语义网（semantic Web）是传统网站的一种扩展。在语义网中，信息具有明确的含义——语义，人类语言与机器语言之间能够相互理解，机器能够自动地处理和集成网上对于人而言可用的信息，使得人与机器之间的交流变得像人与人之间交流一样顺畅。本体（ontology）是用来描述网络文档中术语的明确含义及其之间关系的技术，能够实现语义网信息处理的自动化，提高网站搜索的准确性以及网站服务质量。旅游领域是语义Web与本体研究的问题来源与典型应用对象，如基于语义Web与本体技术的旅游中小企业间信息交换、动态生成客户供给的客户关系管理、旅游网站信息系统、旅游目的地管理系统以及旅行推荐系统。这些系统能够对旅游领域知识进行本体表达，从而集成对于用户有用的或者满足用户需求的语义信息；其中，旅游知识域的本体表达、行程规划的语义信息推理是实现这些系统的关键技术。
3.1.7Web服务
Web服务（Web services）是Web上数据和信息集成的有效机制，是解决Web上各种应用系统高维护与更新代价的最为合理的解决方案。因此，Web服务在旅游中主要用于信息集成、交换以及系统之间的互操作。Web服务技术对于旅游目的地管理而言非常重要，能够实现旅游目的地营销系统与旅游企业之间以及目的地旅游企业之间的异构数据交换、共享以及集成。Web技术还是Web推荐系统的重要技术之一，能够获取推荐系统所需的动态与实时的万维网数据。
3.1.8虚拟现实
虚拟现实技术主要用于旅游目的地、景区、景点的市场营销。国内的相关研究集中于旅游目的地、景区及景点等的虚拟展示，如西安市360度全景虚拟旅游系统、北京妙峰山古建筑群的网络虚拟漫游系统、村镇民俗旅游资源的立体展示。郑鹏等认为这是一种旅游产品的虚拟试用体验。而国外的相关研究则侧重于游客的现场体验，特别针对历史文化遗产与遗迹，如意大利的PEACH（personal experience with active cultural heritage，个性化体验活动的文化遗产）项目针对提升游客在博物馆对于文化遗产的体验以及马来西亚凯利城堡（Kellie’s Castle）的虚拟旅游原型研发。虚拟现实技术在旅游中的应用还包含了旅游开发与遗产保护，如十三陵景区的虚拟复原。
3.1.9普适计算
普适计算模式下人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。由于移动终端设备及其应用的发展，普适计算在旅游研究中非常活跃，如一种面向移动终端的基于旅游本体的信息广播与推送方法研究，用以解决传统移动终端对于旅游者需要花费昂贵的“漫游”网络连接费用以及需要主动获取信息等问题；一个面向德国雷根斯堡（Regensburg）游客的移动终端游戏的设计与应用，游客可以通过在空中晃动手机来与游戏中的历史人物沟通，该游戏以一种有趣的方式向游客介绍雷根斯堡的历史。普适计算是我国目前形成研究热点的物联网应用的基础理论与技术之一。
3.1.10计算机仿真
计算机仿真技术研究中面向旅游的研究包含基于概率统计方法对上海旅游服务系统顾客满意度进行仿真以及基于系统动力学方法对新度假制度对城郊旅游的影响进行仿真等。
3.2问题2：旅游研究中与信息科学相关的研究主要有哪些方面？
旅游研究中与信息科学方法与技术相关的研究范围较为广泛，表3显示本文入选文献中归入旅游类的研究主题共有43种。其中最受关注的研究主题是电子商务、网站评估以及在线消费者行为。人工智能、移动通信、地理信息系统等信息科学方法与技术在旅游中受到了相应重视。旅游网站空间、系统评价、网络营销、应用系统以及正在大范围普及的Web 2.0互联网应用模式也受到了旅游研究的重视。信息科学领域中的某些前沿研究也在旅游研究中得到了关注，如计算机仿真、推荐系统、Web服务、语义网与本体。
进一步对表3各类主题的文献内容进行剖析与归纳，可以得到以下旅游研究中与信息科学方法与技术相关的6个研究范畴：
3.2.1信息技术对旅游的影响
信息技术对旅游的影响研究主要包含信息技术对旅游产业的影响与信息技术在旅游中的应用影响两个方面。其中，信息技术在旅游中的应用影响又分为现状研究、作用研究、影响因素研究等方面。
信息技术对旅游产业的影响主要体现在其对传统旅游产业价值链的重构上，集中表现于电子商务对旅游产业的影响、新型电子中介（供应商、互联网门户网站、拍卖网站、数字电视、移动商务等）对传统电子中介（计算机订座系统、全球分销系统等）的影响、信息技术对分销渠道的影响。
信息技术在旅游中的应用现状研究主要侧重于旅游企业，如电子商务在北京旅游企业中的应用现状、土耳其旅行社对互联网的使用情况、爱尔兰旅游中小企业和乡村微型住宿业对信息技术使用情况的分析、南非中小旅游企业对于信息技术使用的状况研究。
信息技术对旅游的作用研究既包含旅游企业整体层面，如信息技术对埃及中小接待企业发展的积极作用、知识管理对于澳大利亚旅游业的作用等；又包含旅游企业的某项具体功能，如信息技术应用对于泰国酒店运营效率的作用；还包含旅游资源开发与保护方面，如计算机技术对于泰国古建筑重建的重要作用。
信息技术应用的影响因素研究对于旅游业如何有效应用信息技术而言是非常重要的。相关研究包含：①电子商务的应用影响，如泰国旅游企业应用电子商务的影响因素、酒店业应用电子商务的影响因素②网络营销对旅游企业的影响，如互联网广告对旅行社运营的影响；③旅游企业对技术应用的态度，如希腊旅行社对互联网技术的使用情况与态度；④旅游者对信息技术使用的态度，如游客在度假时是否愿意使用基于技术的信息、影响旅游者使用互联网进行旅游规划的因素。
3.2.2信息技术在旅游中的应用模式
目前，信息技术在旅游中的应用模式研究主要集中于电子商务模式、网络营销以及Web 2.0。电子商务模式的相关研究有区域旅游电子商务开发计划研究、旅游电子商务模式现状与趋势研究、旅游电子商务模式以及运营模式研究等。
网络营销是除了电子商务之外信息技术在旅游中最主要的应用模式。网络营销研究多围绕网站展开，如英国农村接待企业网站营销现状研究、塞尔维亚旅游网站网络促销现状和形式研究、美国旅游官方网站网络营销使用分析、旅游目的地营销组织网站的客户需求研究。此外，在线葡萄酒旅游以及在线客户关系管理都是一种网络营销方式。
随着互联网技术的发展，Web 2.0作为一种新型的互联网应用模式受到了旅游领域的高度关注。相关研究可以分为如下几个方面：①营销，即基于Web 2.0的网络营销方式，这是目前旅游研究领域最为关注的方面，如Web 2.0对克罗地亚旅游产品的营销作用研究、博客对于旅游市场营销的中介作用；②旅游者行为与服务，如Web 2.0下网络旅游消费行为模式及旅游网站应用研究、基于Web 2.0的用户个性化定制研究以及基于人工智能技术的微博“旅游情感”数据挖掘；③网站分类，如Web 2.0旅游网站的分类机制研究。
此外，面向产业价值网络的四川旅游信息资源整合推进模式和机制是一种信息技术在旅游中应用模式的有效探索。
3.2.3信息技术在旅游中的应用评价
网站评价是信息技术应用评价研究中最主要的内容。从评价对象上看，相关研究涉及官方旅游网站、目的地营销组织网站、各国及地区旅游网站；从评价内容上，包含有效性评价、可用性评价、使用分析、功能分析、网站设计、网站旅游本体分析、游客价值以及网站访问者分析等；从评价方法上有调查法、启发式方法、数据包络分析法、内容分析法、网站日志分析法、领域本体分析法等。
随着移动通信技术的发展，移动应用在旅游领域得到了广泛应用，针对移动应用系统的评价研究也受到研究者的关注，如从用户角度对移动应用进行评价、各种移动旅游者指南功能与可用性评价。
3.2.4信息社会视角的旅游研究对象
较传统旅游研究对象，如旅游资源、旅游企业以及旅游者等，信息社会视角的旅游研究对象发生了扩展，如从旅游者的地理时空变化扩展到了在线旅游者行为变化，从旅游资源的空间格局扩展到了旅游网站的网络结构等。
在线旅游者行为研究中最受关注的是消费行为研究，如消费影响因素与满意度、忠诚度与推荐行为、在线分享行为。随着社会网络的形成，在线旅游者的情绪研究得到关注，如通过旅游者在论坛、博客（微博）上的评论分析旅游者情绪，相关方法包含内容分析、统计与语言学分析、人工神经网络方法以及数据挖掘技术等。一项研究还将旅游者的博客进行了计算机可视化，用来辅助其他旅游者的旅行计划。此外，旅游目的地营销组织网站的旅游者在线行为也受到研究者的关注。
目的地地理尺度的旅游网站空间结构也受到研究者的关注，主要包含方法研究与案例研究。方法研究有统计方法以及网络拓扑图方法等；案例包含欧洲、意大利厄尔巴岛]以及河北省等。
旅游虚拟社区是社会信息化背景下形成的新型社区，部分旅游研究者对其给予了关注，如针对具有中国文化背景的芒果社区网（Mango）的综合性研究。
3.2.5社会信息化下的旅游研究方法
社会信息化下的旅游研究方法包含两个方面的含义。
一是指传统旅游研究方法可借助社会信息化背景进行扩展，如网络调查方法扩展了传统现场发放问卷的调查方法；基于射频识别（RFID）与全球定位系统（GPS）技术的追踪系统扩展了传统旅游者游憩行为问卷调查方法，并提高了数据的精度；遥感与地理信息系统（RS&GIS）技术可提高旅游资源监测的准确性等。
二是指旅游研究方法对于信息科学方法与技术的借鉴。人工智能是旅游研究中采用最多的信息科学方法与技术，其在旅游研究中的应用可以分为以下几个方面：①需求预测，如基于人工神经网络的西班牙巴利亚利群岛旅游时间序列预测、遗传算法在旅游需求预测中的应用、模糊时间序列及灰色理论在短时间序列旅游需求预测中的应用以及人工智能方法与其他预测方法的比较；②在线行为分析，如基于机器学习（machine learning）的在线消费者行为数据挖掘；③基于主体（agent）的旅游系统仿真研究，采用人工智能研究领域的重要分支——多主体系统（multi-agent system，MAS）对多层面、多地理尺度旅游系统进行计算机仿真，探索旅游主体之间的相互作用与规律，如基于多主体的旅游空间结构演化研究、旅游者在目的地以及景区范围的动态性研究。
计算机仿真方法与技术在旅游研究中的应用也受到了旅游研究者的关注，具体研究包含以下几个方面：①预测，如旅游收入预测；②旅游经济研究，如区域旅游经济系统动力学分析；③旅游主体行为研究，如上述人工智能研究中基于主体的旅游系统仿真研究。
地理信息系统（GIS）是信息科学与地理科学的交叉研究领域，作为旅游研究的一种研究方法或工具，主要被用于旅游资源评价。
3.2.6旅游领域中的信息科学研究
随着移动终端设备在旅游者中的普及，旅游研究者对移动应用的相关研究给予了较大关注，如上下文适应的移动应用体系框架设计、上下文相关的信息推动服务系统设计以及用于博物馆导游的多媒体技术研究。语义网与本体是信息科学的前沿领域，但由于其对于提升面向旅游者的网络服务质量具有非常重要的作用，也受到了旅游研究者的关注，如用于搜索引擎的旅游域语义表示研究。智能系统作为信息科学的前沿领域，在旅游研究中也受到了关注，除了综述性研究外，还出现了有关智能系统设计方面的研究。
应用系统的规划建议与系统结构设计是旅游研究者较为关注的信息技术研究，如基于知识管理视角的目的地管理系统设计。而其中以我国的相关研究为最多，如赣东北网络旅游信息系统研究、上饶市旅游资源信息系统。
数字旅游是一种典型的旅游与信息技术的综合叉研究主题，在我国旅游研究领域受到了关注，既包含了偏重技术的研究，如数字旅游的体系框架，也包含了围绕数字旅游系统建设的保障体系研究，如相关政策法规方面的研究。
3.3问题3：信息科学与旅游的交叉研究有哪些趋势？
尽管信息科学与旅游的交叉研究在近12年间经历了快速发展，但其仍然属于新兴交叉学科，其发展需要相关学者更为广泛与深入的探索研究。在本节，笔者在对最近12年信息科学与旅游的交叉研究进行系统整理的基础上，通过捕捉旅游类与信息类研究共同关注的研究主题（表4），以及基于笔者对信息科学以及旅游研究趋势的把握，找到信息科学与旅游交叉研究中的研究重点，其反映了两类科学的交叉发展趋势，或者研究者们重新认识某些对该交叉领域的发展来讲非常重要的问题。以下分别对它们进行阐述：
3.3.1人工智能在旅游领域的深入应用
人工智能方法与技术是信息技术发展的高级阶段，研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术，涉及知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面的研究内容。尽管目前人工智能在旅游中的应用以旅游需求预测最为成熟，然而其相关理论、方法与技术并没有在旅游领域中得到充分应用。如何充分利用人工智能方法与技术来有效处理与使用旅游数据、信息与知识，深入挖掘旅游者、旅游公共管理与服务部门以及旅游企业的特征、存在的问题并进行决策支持，是信息科学与旅游科学交叉研究中较为迫切与前沿的问题。
3.3.2基于语义网与本体的旅游推荐系统
语义网与本体研究是信息科学领域的前沿领域，是海量网络信息之间相互理解的基础。互联网的发展使得传统面向旅游者的“线下”服务扩展至“线上”，包含以传统计算机为中心的和以新兴各种移动终端为中心的“线上”服务，“线上”服务质量对于信息时代的旅游者体验是非常重要的。基于语义网与本体技术的旅游推荐系统正是提升网络服务质量的有效方法与工具，如何将语义网、本体技术以及旅游推荐系统进行理论、方法以及应用上的有效集成，使其对旅游者具有实际应用价值，是信息科学与旅游科学交叉研究中的另一个前沿问题。
3.3.3
普适计算与旅游（物联网、移动互联与旅游）
普适计算是我国目前形成研究热点的物联网应用的基础。随着移动终端设备及其应用的发展，传统以计算机为中心的网络服务扩展至以移动终端一旅游者为中心，基于普适计算模式的连接物与物、人与物、人与人的物联网以及各种移动应用系统在旅游研究与实际应用中得到了重视。然而，无论是普适计算还是物联网，在信息科学研究中都是前沿领域，存在许多未解问题，因此，普适计算以旅游领域为问题域或典型应用，将同时有助于其本身以及旅游问题的解决。
地理信息科学进展范文2
关键词：人文地理与城乡规划；专业定位；课程体系；信息科学
中图分类号：G6420文献标志码：A文章编号：
10052909（2015）02002805
资源环境与城乡规划管理专业是1998年教育部根据社会经济发展的需要和学科发展的形势而设立的专业，发展至今，出现专业定位模糊，广度大深度小，就业竞争力受限等诸多尴尬问题[1]。2012年，教育部第四次修订《普通高等学校本科专业目录》（下简称《目录》），原资源环境与城乡规划管理专业被拆分为人文地理与城乡规划、自然地理与资源环境两个专业。2013年，人文地理与城乡规划专业招收第一届本科生。该专业教育在国内刚刚起步，探索人才培养方法还是一个崭新的课题。
南京邮电大学的人文地理与城乡规划专业，除同样面临新专业设置之初的机遇与挑战外，还有其独特的发展背景。2013年10月，经江苏省政府研究并报教育部批准，南京邮电大学、南京人口管理干部学院实行合并办学，组建新的南京邮电大学。在此之前，资源环境与城乡规划管理专业是南京人口管理干部学院特色专业之一，2002年开始招生，已有11年的办学历史，并已形成学历结构、职称结构合理，涵盖地理学、规划学、人口学等专业方向的教学科研团队。2013年，根据《目录》（2012版）要求，该专业开始
转型，招收人文地理与城乡规划
专业第一届本科生。合校前后，专业所依托的院校学科基础全然不同，依据新南邮的学科特色构建专业培养体系成为专业发展必须认真研究的课题。
文章从教育部的专业导向、人才市场需求两方面梳理人文地理与城乡规划专业基础定位。结合南京邮电大学自身特色，以大数据时代智慧城市的建设与应用要求为导向，寻求信息科学与地理学、规划学的结合点，并据此提出以信息科学应用为特色的人文地理与城乡规划专业课程体系构建原则与核心框架。
一、人文地理与城乡规划专业定位基本要求
人文地理与城乡规划专业基础定位应重点考虑两方面要素：一是教育部设置该专业的目标与要求，二是社会对专业人才的需求。
（一）专业设置导向
地理学和城乡规划专业是我国城乡规划人才培养的两大主要来源[2]。前者以南京大学、中山大学、北京大学、华东师范大学等传统地理强校为代表，主攻宏观层面规划，擅长理论探索、机理剖析与经济社会综合分析；后者以清华大学、东南大学、天津大学等建筑学老八校建筑老八校指之初最早开设建筑学、城市规划相关专业的八所高校，包括清华大学、东南大学、同济大学、天津大学、华南理工大学、重庆建筑大学（已并入重庆大学）、哈尔滨建筑大学（已并入哈尔滨工业大学）和西安建筑科技大学。
为代表，主攻微观层面规划，擅长空间设计与形体表达。两者各具特色，各有专攻。
1998版《目录》中涉及城乡规划的专业有地理科学类下属的“资源环境与城乡规划管理”和土建类下属的“城市规划”。这一专业设置与上述两大源头相对应。2012年《目录》调整，城乡规划相关专业仍为两个，一是地理科学类下属的“人文地理与城乡规划”，二是建筑类下属的“城乡规划”。与1998版《目录》相比，保留了地理、建筑两个学科门类下的城乡规划相关专业设置，但将原资源环境与城乡规划管理专业拆分为人文地理与城乡规划、自然地理与资源环境两专业。结合2012版《普通高等学校本科专业介绍》（见表1）不难发现，教育部认可并引导地理学、建筑学下两规划专业各自特色发展。地理学下属的人文地理与城乡规划专业，应区别于工学下属的城乡规划专业，做到强化主线，收缩口径，夯实基础，对口应用——立足宏观、中观区域层面，以地理学理论为基础，强化综合分析能力培养。（二）人才应用需求
教育部为人文地理与城乡规划专业设置的发展导向是否适应市场对规划类人才的需求，是专业定位必须要论证的第二重标准。
如将城乡规划系统细分，可分为规划编制与规划管理两个方面。仅就规划管理来说，地理学专业背景的规划工作者往往具有相对综合的专业知识储备和缜密严谨的逻辑思维能力，具备作为管理者的全局意识与综合协调能力。
规划编制工作又可分为宏观、中观、微观等不同的区域尺度层面。具有地理学专业背景的规划工作者擅长区域分析与经济、社会综合分析，在区域规划、城市总体规划等宏观层面规划中发挥核心作用并承担大部分工作，在控制性详细规划这一中观尺度规划工作中也能发挥重要作用。
针对具体某项规划工作，其工作流程又可划分为规划分析、规划方案与成果表达三个步骤。在成果表达的制图工作中，地理学背景规划工作者确有一定劣势。但在规划分析和方案设计阶段，地理学背景规划工作者发挥的作用与建筑学背景规划工作者旗鼓相当。
综上，地理学背景规划工作者往往具有系统全面的知识储备和突出的综合分析能力，在各类规划工作中发挥重要作用（见图1），不可或缺。强化地理学基础、重视机理分析能力培养的人文地理与城乡规划专业人才培养要求也完全符合市场对专业人才的实际需求。
二、信息科学与地理学、规划学学科融合的理论与实践基础
（一）地理信息系统的规划应用
地理信息系统科学是地理学中的重要分支，作为空间科学与信息科学的重要结合点，技术发展与应用已较为成熟。与CAD等绘图软件相比，GIS（地理信息系统）工具的特点与优势在于空间数据的组织、管理与分析，能够有效管理和处理海量数据，关联空间数据和属性数据。某种程度上可认为是绘图软件与统计分析软件的集成。
在美国，GIS已成为专业规划师的标准工具，脱离GIS的规划编制、规划管理几乎不存在，GIS用于地图处理、规划管理、分析与决策支持、公众参与等方面[3]。在我国，GIS在规划领域的应用相对有限& mdash;—在规划管理系统的设计构建中应用广泛，在规划编制中应用较为粗浅，主要用于自然地理环境要素分析与公共服务设施、基础设施的规划选址分析。规划工作者如能全面掌握地理信息系统原理及其软件的规划领域系统应用，则能顺应这一趋势，在规划工作中更好地发挥作用。
（二）大数据时代海量空间数据的获取与处理
与发展成熟但应用不足的地理信息系统分析方法相比，大数据时代空间数据获取与应用则呈现出海量数据、先进技术与跨学科创新思维三大特征《大数据时代——生活、工作与思维的大变革》中指出，数据本身、技能与思维是大数据价值链的三个构成。 。
随着信息网络的迅速发展，百度、谷歌等搜索引擎，阿里、京东、亚马逊等电子商务公司与腾讯等网络服务运营商掌握海量用户数据。随着智慧城市理论的兴起与“物联网”的建设，行政管理机构也将成为大数据的掌控者。海量数据如何提升城乡规划的科学性与适用性，大数据如何为规划所用，相关研究也陆续展开。
国内外有学者通过挖掘网络数据、居民行为数据，对居民时空行为、城市空间与城市等级体系进行研究[4]。如以百度指数为依据对比分析城市间联系强度[5]，通过微博数据挖掘分析网络社会空间特征[6]等。空间数据的采集与分析已从利用单一GIS 软件向多种信息设备相结合的阶段转变[4]。
针对智慧城市的建设热潮，国内有学者积极开展现行规划体系的“智慧”响应探索，提出在区域城镇体系规划、城镇总体规划及详细规划三大层次的规划建设中应用智慧城市数据信息、融入智慧城市建设理念的思路与要点[7]。如城镇体系规划层次借由新信息技术强大的数据分析能力充分挖掘区域内各城市优势发展的方向与重点，城市总体规划层次应考虑采取合适的路网形式，合理规划智慧交通基础设施等。
这一背景要求规划工作者不断学习新的数据获取与挖掘方法，探索并掌握大数据规划应用的方式途径。
三、以信息科学应用为特色的人文地理与城乡规划专业课程体系构建
（一）基本原则
南京邮电大学的人文地理与城乡规划专业发展，应在满足专业基础定位要求的同时，结合院校优势学科——信息科学、地理学、规划学三者的交叉领域，以地理学、规划学为基础，以信息科学应用为特色。其课程体系构建应遵循夯实地理学基础、围绕规划应用主线、突出空间信息挖掘与分析能力培养的原则。
1.夯实地理学基础
地理学基础理论、方法与分析能力的培养是人文地理与城乡规划专业区别于工学下属城乡规划专业的核心内容，体现专业定位的基本要求。通过基础必修课程学习，了解地理学基础理论框架与范畴、边界与特色，掌握学科基本概念、理论与方法，是专业人才培养的根基。课程设置中，自然地理学、经济地理学、人文地理学等地理学基础课程必不可少。
2.突出空间信息挖掘与分析特色
大数据时代，应强化网络数据挖掘与信息设备数据采集、大数据分析等理论方法的学习与能力培养。为此，应以数学、计算机、网络等知识系统强化为基础，通过设置地理信息系统、数据库技术与应用、数理统计应用等与地理、空间规划相关的信息技术类课程，培养学生的空间数据获取与分析能力。
3.围绕规划应用主线
无论是地理学基础分析能力的培养还是空间数据获取与分析能力的训练，最终应落实到进行空间分析、指导空间规划上来。城乡规划应用是专业教育知识体系构建的主线，相关课程设置与能力培养都应围绕这一主线展开。因此，城乡规划基础知识的全面系统掌握对于夯实专业的基础定位至关重要。为使学生对城乡规划领域基本概念、理论、研究方法等有相对全面系统的认识，城市规划原理、城乡规划学导论等应作为专业基础课程设置。
（二）课程体系框架设计
以上述原则为依据，结合南京邮电大学学科设置特色与要求，初步设定人文地理与城乡规划专业核心课程体系。该体系包含专业基本知识、专业特色知识两大模块，从通识教育、专业教育两个层面设置课程（见图2）。其中，专业基本知识模块强化地理学、规划学基础理论与方法的学习，专业特色知识模块突出空间信息获取与分析特色技术应用能力的培养。
通识教育层面，设置高等数学、高级语言程序设计、数据库技术与应用、概率论与数理统计等课程。除高等数学外，其他课程均为学校特色公共基础课程。此类课程为培养空间数据获取与分析能力奠定了扎实的数理基础。
专业教育层面，将自然地理学、经济地理学、人文地理学、城市规划原理、城乡规划学导论、地理信息系统原理等全面系统介绍学科基础理论、概念、方法的课程设置为专业基础课程，将城市地理学、计量地理学、人口地理学、城市总体规划、村镇规划、网络地理信息系统、计算机辅助设计等深入介绍分支学科发展及强化实践应用的课程设定为专业课程。
这一课程体系仅就专业核心课程进行设定。在核心课程之外，可根据需求选择性设置地图学、城市经济学、城市社会学、社会调研方法等辅助课程，有助于学生全面系统掌握专业分析研究方法。具体课程体系建设中，还需针对课程设置顺序、各学期学时与学分安排、实践教学环节设计、教学大纲编写等深入研究。
四、结语
目前在人文地理、城乡规划的研究与实践领域，空间信息采集、挖掘与分析技术应用相对粗浅，存在领域狭小，工具单一，深度不足等问题。但随着大数据时代生活、工作方式的变革与智慧城市建设的深化，基于大数据应用的空间分析思维与技术必将在规划领域发挥重要作用。面向应用的人才培养，应考虑增加信息类课程的设置以迎接大数据时代海量数据分析应用的挑战，而信息技术类专业，应针对不同领域的需求，增补相应领域的基础知识课程。如面向智慧城市建设应用的信息技术类专业人才，应对规划原理、规划基本分析方法等城乡规划领域基础知识有所了解。
上述背景下，文章结合人文地理与城乡规划专业的发展定位和信息技术的学科优势，提出专业课程体系构建原则，为后续学校本专业培养方案设置拟定思路，并为其他院校该专业发展提供借鉴。
参考文献：
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[5]熊丽芳，等. 基于百度指数的长三角核心区城市网络特征研究[J].经济地理，2013（7）：67-73.
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地理信息科学进展范文3
[关键词] 地图制图 地理信息 空间数据库 可视化 数据挖掘 网格
地图制图学与地理信息工程是研究利用图形科学、抽象概括地反映自然地理和社会经济各种要素和现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化，并对空间地理环境信息进行获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理和可视化，建立相应的空间信息系统，以图形和影像方式传输空间地理环境信息的科学。
随着计算机、遥感技术的发展以及多学科理论的相互渗透，以地理空间信息数据库、计算机地图制图、地理信息系统和计算机网络技术为主体的数字化地图制图，已经取代了传统手工地图制图，并正向以地理空间信息综合服务为核心的信息化地图制图与地理信息系统转变，地理空间信息获取的天、空、地一体化、信息处理的智能化、信息服务的网络化正在成为信息时代地图制图学与地理信息工程学科的新特征。当前，我省地图制图与地理信息系统工程的技术与应用发展与全国先进省份相比，还存在一定的差距。因此，进一步总结我省地图制图学与地理信息工程学科的发展状况，分析所面临的挑战和机遇，明确今后一段时期的发展方向，是十分必要的。
1 地图制图学与地理信息工程学科取得的进展
地图制图学与地理信息工程学科有其特殊的社会任务和科学任务。它的社会任务是：从社会需求出发，设计和制作不同种类的地图，建立各类空间数据库和专题地理信息系统，为资源调查与开发、工程建设与规划、环境监测与灾害治理、宏观管理与社会应用等服务。它的科学任务是：为完成其它任务提供一系列理论、方法和技术支持，如地图空间认知理论、地图自动综合理论和方法、空间数据不确定性理论和数据质量控制技术、空间数据分析、数据挖掘与知识发现方法、空间信息可视化与虚拟现实技术、基于网格的地理空间信息管理与服务技术等。近年来，我省地图制图学与地理信息工程学科取得了一些重要进展。
1.1 地图制图生产进一步实现了由手工模拟地图制图向现代计算机数字制图的转变
“十五”期间，我省地图制图生产基本实现了由传统的手工地图制图技术向现代计算机数字制图技术的跨越式发展，地图制图与出版的数字化与一体化已成为我省地图制图生产的基本技术手段，基本改变了地图制图技术的落后状况，提高了成图速度，缩短了成图周期，适应了经济建设和社会发展的需求。目前，常见的地图制图数据模型有两种：面向计算机地图制图的数据模型和面向GIS的建库数据模型。前者以满足地图制图规范与图式要求为核心，强调要素的符号化，以制图效率与质量作为评价标准，适合于地图制图；后者以地理空间对象（包含图形信息、高程信息和空间关系信息）的表达为核心，不强调物理特征的符号化表达，以检索查询和空间分析效率作为评价标准，适合于计算机识别、空间分析和计算（简灿良，2008）。有的专家提出一种同时面向地图制图和GIS的数据模型，将矢量地理信息与符号化地图图形数据进行有机融合，在统一平台上一次性地完成地理信息的生产和更新、地图制作及图形信息再现。
1.2 初步构建了我省基础空间数据库，空间数据索引技术研究进一步深入
继建立我省l:25万、1:5万数字线划图（DLG）数据库、数字高程模型数据库、数字正射影像数据库等之后，又建成了我省1:1万数字线划图（DLG）数据库、数字高程模型数据库、数字正射影像数据库( 叶荣青，2007 )。各设区市l:2000、1:1000、1:500基础地理信息数据库也在建设之中，基本建立了福建省地理空间基础框架，为我省区域经济规划、防灾减灾、科学管理和重大工程建设提供了及时可靠的基础地理空间信息保障。但海量空间数据的组织与快速检索仍是空间数据库领域的一个重要问题。一种大数据量森林场景组织及其实时绘制方法（李建微、陈崇成等，2007），针对森林场景建模的复杂性和大数据量等特点，并在对比分析各种场景组织算法的基础上，阐述了采用八叉数结构(Octree)来组织森林场景的流程，提出了层次包围盒+线性边缘检测的预裁剪算法，并将该算法应用于大数据量森林场景的实时绘制；通过实验结果进行分析，得出了八叉树结构对场景不同划分深度对绘制效率影响的规律，对大数据量的组织管理，进行有益探索。
1.3 省、市地图集的编纂出版水平有了新的提高
20世纪70年代以前，由于受制图技术手段、印刷工艺的制约，地图产品多数为手工绘制或单色机器印刷的单张图，地图表现形式单调，内容简单。地图集（册）的编制出版工作也受技术制约，发展缓慢。1962年，我省编制出版了第一本《福建省地图集》，直到1989年才编制出版第二本《福建省海岸带与海涂资源综合调查地图集》。1995年之前，编制出版全国范围的地图册一本，全省范围的地图册两本。上述图集（册）均为手工绘制，地图符号、线划较为粗糙，色彩表现力不强，内容详尽程度也受到一定影响。90年代后期，计算机技术的快速发展和四色印刷技术的应用，地图集（册）的编制和出版也有了新的提高。相继编制出版了《福建省农业地图集》（1995）、《福建省海岛资源综合调查地图集》（1997）、《福建省自然地图集》（1998）、《福建省普通地图集》（1999）、《福建省历史地图集》（2004）、《福建省文物地图集》（2007）、《福建省行政区划地图集》（2007）、《中国精品地图册》（2007）、《中国高速公路营运里程及城乡公路网地图集》（2007）、《中国城市间快速行车指南地图集》（2007）、《福建省情地图集》（2008），编制出版了全国性、区域性和省（市、县）地图册几十种。此外，还与台湾大舆出版社联合编制出版了《台湾省地图册》。同时，还编制出版了福州、厦门、泉州市多媒体电子地图。地图集（册）的编制呈现多方位、多品种、形式多样、内容丰富、信息量大的发展态势，其应用已涉及到各行各业，在国民经济建设、社会发展、政府辅助决策中发挥了重要作用。
1.4 电子地图和地理信息系统技术紧跟国内先进水平，地理信息服务形式更加多样化
随着地理信息系统技术、计算机地图制图技术和空间数据库技术的发展，各种专业应用GIS中的电子地图、多媒体电子地图(地图集)、网络电子地图、导航电子地图等多种地图可视化系统应运而生。例如，福建省地图出版社编制出版的《福州市电子地图》（2001）、《泉州市多媒体电子地图》（2003）、《福建省城市三维电子地图》（2007）；福建省基础地理信息中心研制的《福建省三维电子地图》（2007）；福州市勘测院编制《福州之窗电子地图》（2004）等。与此同时，用户范围也更加大众化。
近年来，我省地理信息系统技术快速发展，紧跟国内先进水平。福州大学参与研究的国家863 计划“面向网络海量空间数据处理的大型GIS 开发”项目立足技术创新，在解决面向空间实体及其关系的数据组织、高效海量空间数据的存储与索引、分布式计算等关键技术问题的基础上，开发了具有我国自主知识产权的、可支持国家级空间基础设施建设的大型地理信息系统（GIS）基础软件平台。空间数据库服务器和空间应用服务器可以在Unix/Linux 大型服务器上运行，具有TB 级空间数据处理能力、安全级别达到B2 级，可以支持局域、广域网络环境下空间数据的分布式计算，可供国家级空间数据处理与交换中心以及大型GIS 应用工程使用。此外，福州大学还在国内率先成功研究开发了基于XML Web Services技术、SOA体系架构和SaaS运行模式的城市空间信息网络服务平台，通过对地理信息内容和GIS 功能的集中管理，并为应用开发人员提供基于Web Services 的二次开发接口，实现与各种Web 应用的快速集成，从而为地理空间信息的应用提供了基于GIS信息与应用的公共服务平台，为我国“数字城市”、政府和企业信息化建设提供了一种经济适用的地理空间信息应用解决方案。地理信息系统研究结合福建省情，立足解决区域发展的实际问题，在不同行业得到广泛应用。
3S 综合应用与服务体系。福州大学通过开展二期国家863课题研究，以多时相、多类型的卫星遥感数据（包括微波雷达遥感数据和光学遥感数据）为信息源，以国产地理信息系统软件为分析和管理工具，以全球定位系统为空间定位手段，以宽带网络技术为信息传输，开展面向福建省国土资源、农业、海洋环境和林业动态监测、数据更新、信息管理和共享服务应用示范系统的研究和开发；开发了省级、行业级和县市级等不同空间尺度和主题层次的业务运行示范系统，实现业务运行的面向用户的数据交换、互操作和应用服务。建立了“省―地（市）―县”三级国土资源环境和林业专题应用示范系统；开发区域海洋区划和省级海洋监测集成与服务系统；开展网络和通信技术在“3S”应用系统中的集成，面向林业监测应用的多源遥感数据融合算法、面向林业或海洋应用的数据挖掘、空间信息的表达、网络共享与服务等关键技术的研究。如福建省林业信息共享服务平台中的信息共享方案设计（梁娟珠、涂平，2006），以“数字林业”建设为背景，针对信息共享服务平台建设中的信息共享体系结构、数据库共享方案、数据交换体系三个主要方面提出福建省林业信息共享方案，并对信息安全问题进行了论述。基于省－地市－县信息共享平台的大型3S 综合应用与服务体系，其成果先后获得福建省科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
省级政务信息共享平台。福州大学通过国家863课题开展省级政务信息共享平台开发与应用研究。建立 “省－地（市）－县”政务信息宽带网络之上的信息共享服务枢纽。实现了分布式政务信息的访问、查询、转换、下载、交换和集成，并提供用户管理、安全管理、数据目录管理、异构数据共享和交换、协同办公服务、分布式异构数据库的集成与应用等综合服务功能。面向电子政务的地理信息服务研究，根据电子政务建设对地理信息服务的实际需求，提出了地理信息服务体系和面向电子政务的地理信息服务层次结构模型，提出了“体、层、条、块”的地理信息服务体系分类方法，并用“塔、层、面、块”的塔型结构予以表达。探索和基本解决了面向电子政务的地理信息服务体系建设中的地理信息交互式可视化表达等五项关键技术。如数字区域应用基础设施研究（吴升、王钦敏等，2006），针对当前数字区域工程建设普遍存在的一些问题，提出“数字区域”应用基础设施的概念，对其研究背景、参考模型和面向信息共享的公共应用服务平台进行了论述。数字区域应用基础设施是在区域网络基础设施和数据基础设施上层的基础设施，它为电子政务、电子商务、数字城市等各种数字区域信息化应用工程提供基础性的应用服务支撑。由专业信息服务机构、管理办法、标准规范、关键技术和公共应用服务平台构成。信息服务机构是数字区域应用基础设施的主体，是有效联系信息需求方和信息拥有方的桥梁；公共应用服务平台是数字区域应用基础设施的核心，为区域信息共享和交换提供了统一的构架和解决方案。其中，元数据管理和目录服务平台为信息的和查询提供了“一站式”入口；信息共享与协作服务平台实现分布式数据库的信息共享和交换；地理空间信息网络服务平台实现对地理空间信息的集中式共享。最后，总结了“数字福建”应用基础设施建设的成果，对“十一五”“数字福建”工程的需求和发展作了展望。面向电子政务的地理信息系统研究（卢毅敏、汪小钦等，2006），主要针对电子政务GIS中基于Web的地图技术、空间元数据技术、空间信息协同组织技术、空间信息可视化表达技术、地理编码技术等关键技术进行了具体的讨论与应用。
1.5 地图自动制图综合研究取得了实质性进展
人在制图综合过程中的思维方式主要表现为抽象思维、视觉思维。计算机能在多大程度上模拟人在制图综合过程中的思维方式，认知科学采用功能模拟的方法来研究人脑思维规律，通过计算机按照模拟模型来模拟人脑的思维过程。其模拟结果的正确程度完全取决于模拟模型和输入数据是否客观、正确反映了人脑思维系统。当前计算机模拟包括制图综合过程中基于联系的归纳推理、基于过程的形式推理和基于规则的演绎推理；而对于制图综合过程中的视觉思维，计算机模拟起来就困难了。同时，用计算机模拟制图综合过程中人脑的思维方式，求解制图综合的问题，无论是数据处理还是知识处理，都必须具备问题形式化、可计算性、合理的复杂度等三个前提条件，这都是难度很大的问题。国内很多学者在解决自动综合的许多难题方面做了大量的工作，包括基于知识的自动综合处理模型、基于遗传算法的自动综合处理模型、基于ABTM的自动综合处理模型、基于弹性力学原理的自动综合关系处理模型、基于数学形态学和神经网络的自动综合处理模型等等。特别是提出了自动综合链及其自动生成的理论和方法，以及据此建立的自动综合过程控制模型，为电子计算机按照模拟模型来模拟人在制图综合过程中的思维方式创造了十分有利的条件。福州市勘测院研制1:500到1:2000城市大比例尺地图缩编系统，系统基于Visual Studio .Net开发平台、FME2004数据转换平台，综合应用C＃、、FMEObjects、MDL、数据库、XML等计算机技术，采用MVC设计模式设计的、面向对象的组件式技术进行开发。实现要素合并、要素化简、要素抽稀、要素移位以及缩编知识库维护等。
1.6 空间数据不确定性研究进一步深化
空间数据的不确定性主要探讨和研究空间数据误差和不确定性，及其误差传播和控制的方法。不同空间分辨率DEM提取坡度不确定性研究（陈楠、汤国安等，2006）运用信息论与统计学一些指标及比较分析的方法，以1:1万DEM为研究对象｡定性地分析了在黄土丘陵沟壑区DEM空间分辨率对所提取的坡度信息的不确定性影响，并建立了定量的计算公式｡黄土高原丘坡信息DEM提取算法的应用（陈楠、王钦敏等，2006），选择代表黄土高原地貌类型（丘陵沟壑区､梁峁区､高原丘陵过渡区）的75个样区（每个样区约4 km2），以1:1万水平分辨率为5m的DEM为研究对象，研究不同算法对提取地面坡度精度的影响，提出了对坡度和坡向精度进行评价的指标，并获得了以上指标与分辨率的函数关系，所得函数关系可为实际工作部门选取适宜的DEM分辨率提供依据。
1.7 虚拟现实技术向通用化和实用化发展
空间信息可视化与虚拟现实技术过去主要集中在虚拟地理环境的基础理论及相关学科应用技术的引进和研究。福州大学2002年以来选择大场景、高复杂度、强交互的虚拟森林环境为研究对象，提出了基于虚拟现实、空间信息技术、图形学等原理的分布式虚拟森林景观的构建原理，并在国际上首次按单树建模―林分场景―森林景观等三级尺度实现的技术体系。该研究小组已成为国内进行系统地、持续开展虚拟森林环境的3个研究小组之一。主要完成的成果包括:（1）基于OpenGL开发了一个参数化单树建模工具，并在其它应用项目得到推广应用；（2）开发成功面向森林经营管理需要的虚拟森林环境。该平台实现2维GIS与3维仿真功能的紧密结合；（3）基于HLA的开发分布式协同森林灭火仿真原型系统。（4）基于本体技术开展了面向灭火决策的领域本体知识库系统的研究与原型系统开发；（5）开展了基于L-system的南方果树-芒果、龙眼的建模，实现了果树在年周期和生命周期内的生理生态生长发育过程3D表达；（6）初步探索了顾及光合作用的果树生长的数学建模、三维建模，展示了在不同环境因子和经营参数控制下龙眼的生长变化过程。林开辉，陈崇成等（2006）针对虚拟森林灭火仿真需要多种不同要素同时参与灭火仿真的功能需求，提出了一种基于HLA 的可扩展的分布式森林灭火仿真体系结构。可用于地理多维信息的综合管理、协同规划、设计与决策等，可为数字省、数字城市、数字行业建设提供方法和技术支撑。虚拟现实技术中场景的建模和控制一直是人们关注的焦点，江辉仙、林广发等（2006）应用虚拟现实地理信息系统（VRGIS）技术建立库区三维仿真系统，结合影响水土流失的各种因素，利用GIS对空间数据处理和分析的特殊功能，实现水土流失监测预报系统数据与图形的有机结合，提高水土流失监测预报的准确性。系统具有三维性、交互性、多媒体集成性和境界逼真性。省基础地理信息中心基于三维地理信息系统软件开发福建省三维基础地理信息平台（政务网），实现三维地理信息的查询、浏览，政务信息的查询、浏览，专题地理信息的加载及地名地址信息的上传、标注等功能；开发了基于三维基础地理信息的地震救灾、地质灾害、森林防火、核电规划、交通规划、城市三维、旅游三维、治安管理等专题三维地理信息系统。
1.8 空间数据挖掘和知识发现研究越来越受重视
面向地学和资源环境等领域应用的空间数据挖掘，除了能提取地理实体几何特征知识外，还能发现空间分布、空间关联、空间层次、空间演变等知识。福州大学面向资源与环境问题，以多源、异构的海洋、林业、国土等行业环境监测数据（如各类监测台站、卫星遥感等平台的监测数据）为对象，开展多尺度空间数据的可视化挖掘提供理论框架、技术方法和原型系统研究，在空间离群点的识别与分析、空间关联规则提取、高维空间数据聚类、高分辨率光学遥感数据聚类等空间数据挖掘算法以及在空间数据挖掘的原始数据、挖掘结果的可视化表达以及挖掘过程的可视化交互探索方法等方向取得进展，推动了地区空间数据深度挖掘的研究与应用水平，空间数据挖掘和知识发现取得了显著进展。（1）基于时空统计的方法，如钟春棋、曾从盛（2007），基于RS与GIS的福州市景观格局动态演化研究，在RS与GIS技术支持下，利用1986年、1993年和2000年3期TM遥感影像，选取反应景观空间结构和景观异质性的指数，分析了福州市区景观格局及动态变化的特征。（2）基于空间关联规则的方法，主要指空间对象之间的空间和非空间关系，如厦门市湿地时空演化的遥感动态分析（李春华、沙晋明，2007）：以厦门市近20年来多时相遥感数据为数据源，采用RS和GIS技术提取湿地动态变化信息；综合运用多项式回归、马尔可夫模型、虚拟地理环境技术对厦门市湿地时空演化趋势进行模拟分析和定量预测研究，建立厦门市湿地动态变化系列图谱。邱炳文， 王钦敏等（2007）采用Moran's I系数的自相关图来表示土地利用及其影响因子的空间自相关性特征，并且在此基础上建立了土地利用与影响因子的空间自回归方程。（3）基于求解问题不确定性的方法，包括粗集理论(Rough Set Theory)和云理论(Cloudy Theory)；（4）基于可视化的方法，如土地利用与土地覆盖变化信息的图谱研究（余明、李慧珍，2007），应用RS和GIS复合技术提取土地利用信息图谱，从现状结构、发展变化（净变化与相互转化）等方面进行土地利用信息定性和定量的分析，并建立了实验区土地利用演变过程和空间扩展图谱，其研究和建立的土地利用斑块形态与扩展图谱,在一定程度上反映了地学信息图谱的“形-数-理结合”和“系列化”、“谱系化”、“模型数值化”的特征。（5）基于人工智能的方法，如陈楠、王钦敏等（2006）基于BP神经网络自动提取沟谷研究，提出了将提取沟谷的过程转化为根据地形因子综合判定地貌类型的过程的思想。应用BP神经网络分析了6种地形因子与沟谷地形的相互关联关系。
1.9 地理信息网格与知识网格创新研究出现良好开端
知识网格是网格发展最新阶段或表现形式，它是在人工智能和知识管理的基础上形成的网格，是集计算网格和信息（数据）网格、知识发现平台、决策支持系统为一体的智能网格。福州大学将时空数据挖掘、空间决策支持系统、信息可视化和人-机交互等技术引入网格计算环境，基于主流网格中间件Globus成功开发地理知识网格平台（GeoKS-Grid），形成数据资源管理中心、资源监控中心、任务管理中心、数据挖掘与决策服务中心、网格平台管理中心等主要模块，并在系统上部署了一系列网格服务，如基于MST的空间离群挖掘服务（以福建沿海土壤地球化学异常分析为例）、基于本体知识推理的土壤适宜性评价服务（以福建沿海地区热带水果种植应用为例）、空间关联规则挖掘服务（以漳浦县林种与影响因子关联分析为例）、城市空气高架点源污染模拟服务（以厦门市SO2为例）、城市短期电力负荷预测服务（以厦门市为例）、海上化学品泄露污染扩散模拟服务（以福建湄洲湾易溶液化品为例）。该平台拥有地理知识发现和辅助时空决策分析的功能，促进网络地理信息共享与服务从单纯的信息交换和互操作、集成处理上升到时空数据挖掘服务、决策服务的深层次转变，为地理知识服务网格平台成为一个可视化、交互式、智能型的地学问题协同式求解环境奠定基础。
1.10 地图制图学与地理信息工程理论研究
地图制图学与地理信息工程学科中除了地图投影、地图综合和地图符号等传统理论外，又增加了地图空间认知理论、地理信息传输理论、地图视觉感受理论、地图模型理论、地理空间信息语言学理论、地学信息图谱理论、空间数据的不确定性理论等，地图制图学与地理信息工程科学的理论体系正在逐步形成。许多现代数学方法都在地图制图学与地理信息工程科学技术中找到了自己的切入点，特别是现代数学方法在地图自动综合和空间数据不确定性研究中的应用。我省在这一方面取得一定的进展。
福建师大地理科学学院和福州大学空间信息工程研究中心致力于空间数据挖掘与信息共享的理论、方法与技术的研究与应用示范研究。师大地理科学院作为主要成员参编的《地图学基础》由高等教育出版社出版，该书被全国高校选作教材，并获全国普通高等院校优秀教材二等奖；《地图学原理》由科学出版社出版（2004年）；《地图学》课程被评为福建省优秀课程；《地图学的改革与建设》经国内专家鉴定为国内先进水平，获福建师大优秀教学成果一等奖。《地球信息科学导论》由科学出版社出版（2007年），作为地图学与地理信息系统专业博士与硕士研究生教材。福大空间信息工程研究中心近几年从事数字区域的理论、技术与应用，地理信息的建模理论与分析技术，空间数据挖掘的理论与方法，数据传输与信息安全技术等应用研究。《人口经济学中的GIS与定量分析方法》（王钦敏等）运用GIS 理论、方法分析人口空间分布与相关自然和经济因子间的定量关系。建立了人口空间分布与经济发展之间关系的微分方程组模型，运用稳定性理论揭示两者之间的非线性动力学机制。对人口空间迁移变化与经济发展之间的关系建立数学模型，为人口空间迁移预测及政府决策提供参考。
以上所述地图制图学与地理信息工程学科取得的进展基本反映了近年来本学科发展的面貌。
2 地图制图学与地理信息工程学科的发展趋势和任务
通过总结地图制图学与地理信息工程学科技术取得的进步、存在的问题和差距，进一步分析空间信息科学技术的发展及面临的机遇和挑战。
2.1 以空间认知为核心的地图制图学与地理信息工程学科理论体系将进一步深化
空间认知理论是地图制图学与地理信息工程学科的认识论和方法论基础。在空间认知理论的指导下，地图投影、制图综合、地图符号等传统地图制图学的基本理论将在新的条件下进一步深化；地理信息传输、地图视觉感受、地图模型、地理空间信息语言、地学信息图谱、空间数据与空间分析的不确定性等地图制图学与地理信息工程学科的新理论在整个理论体系中的地位和作用、相互联系、内容的深层次研究将取得进展。目前，在地图空间认知研究方面，理论体系尚不完善，空间认知过程研究不够深入。现有的GIS 数据模型缺乏跟踪现实世界实体变化的能力，因为它只保存实体的现势数据，随着地理信息系统在行业应用的普及和深入，人们开始认识到地理信息系统应该具有描述现实世界中各种时空变化的能力，既可以分析其过去，又可以预测其未来（发展趋势）。这种想法导致了时空地理信息系统和时空数据模型概念的提出。今后要重点研究：(1)空间认知理论体系框架；(2)空间认知过程、实验方法与技术；(3)地图可视化系统中的“人―地图”关系及表示方法。
地学信息图谱研究不仅局限于表现，更是一种分析方法。地学信息图谱是图形、方法和认知三者的综合与统一。地学信息图谱的研究起步工作主要有三方面：区域地理单元及其等级体系；地理单元的遥感影像特征分析；地学信息的表达方法。
2.2 地图自动制图综合及其过程控制的智能化将取得进展并得到应用
在基于大比例尺地图数据库生产小比例尺地图、多比例尺地图数据库的自动派生及一体化更新和 GIS中多尺度空间数据显示等环境下，基于保质设计的空间数据的自动综合及其过程控制的智能化研究都是必要的。目前的研究离实际应用还有很大的差距：一是自动综合模型、算法还不具普适性；二是自动综合结果还有不尽人意。今后研究的重点问题主要包括：(1)几何信息的尺度依赖与空间认知理论的联系；(2)多尺度空间数据库的数据模型与数据结构；(3)网络环境下的空间数据多尺度表达与在线式自动综合理论与方法；(4)智能技术支持下的地图自动综合决策分析与自适应操作；(5)自动综合的智能化、过程控制与质量评价；(6)三维城市模型的自动综合；(7)地图自动综合的人机协同机制。
2.3 地理空间信息数据库多源、多尺度数据一体化及面向对象发展
我省基本实现多源、多尺度矢量数据、影像数据和高程模型数据一体化管理。需进一步研究：(1)矢量数据、影像数据与数字高程模型数据融合的理论和方法；(2)海量数据高效快速索引技术；(3)基于图形、影像与数字高程模型数据一体化的完全面向对象的方法；(4)基于矢量、影像与高程模型数据融合的地学空间分析理论与方法；(5)基于矢量、影像与数字高程模型数据融合的三维可视化理论与技术。
2.4 空间信息可视化与虚拟现实技术向与GlS集成的一体化和实用化方向发展
空间信息可视化及在此基础上发展起来的地形仿真和地理环境虚拟现实技术，为人类的地理环境感知提供一种新的、更强大的工具。近些年来，出现不少利用现有的图形图像软件与动画软件制作的地学信息可视化产品，如应用3DS制作动画，完成预定路线的地景观察；运用OpenGL在微机或工作站上实现实时交互的、可立体观察的虚拟地形仿真；运用Performer及MultiGen(三维建模软件)在SGI工作站上完成地景建模与实时显示；运用VRML(虚拟现实建模语言)在网络上传播虚拟地景信息等。空间信息可视化与地理环境虚拟现实技术作为地图学新的生长点，对于拓宽地图学的研究领域和促进地理信息系统理论与技术的进步将产生重要作用。但是，从地理信息系统和空间信息可视化与虚拟现实的关系来看，地理信息系统具有强大的海量空间数据存储、管理、处理和分析功能，空间信息可视化与虚拟现实具有多维动态可视化和实时交互式操作的效果，两者优势互补，集成与一体化是一个必然的趋势。需重点研究：(1)地理信息系统(GIS)与虚拟现实(VR)集成；(2)空间数据多尺度可视化表达的自适应地图符号系统；(3)面向时空模拟与仿真的演化模型；(4)空间信息可视化人机自适应界面；(5)多维动态空间数据模型及其表达体系；(6)基于空间信息可视化的协同工作与决策支持。
2.5 空间数据挖掘和知识发现的研究正在兴起，并向智能化发展
空间数据挖掘和知识发现是空间分析的拓展、延伸和深化，需重点研究：(1)空间数据挖掘与知识发现的理论体系；(2)空间数据挖掘与知识发现方法(基于时空间统计分析、基于空间关联规则、基于求解问题不确定性、基于可视化、基于人工智能等)；(3)面向决策支持主题的分布式空间数据提取、预处理、变换、挖掘、模式解释／知识评估；(4)数据挖掘数据、算法、可视化的有机结合(形、数、理的统一)。
2.6 GIS运行实现跨平台、互操作、资源共享和协同
地理信息系统(GIS)就其运行方式而言，经历了由单机向网络发展的过程，网络地理信息系统(Web GIS)正逐步成为主流产品。目前的Web GIS还存在着数据和功能相对绑定、处理功能相对简单、系统之间缺乏良好的互操作性等许多问题，还不能实现真正意义上的跨平台、互操作、资源共享和协同工作。重点研究：(1)基于信息网格的新一代地理信息系统，即网格地理信息系统体系结构和总体方案；(2)基于信息网格的地理空间信息管理与服务标准和规范；(3)Grid与Agent集成模型；(4)地理空间信息服务与Grid集成模型；(5)基于网格的空间数据访问与集成。
基于网络服务的GIS 应用软件平台研究与开发是要研究、开发基于网络服务的GIS 应用软件平台，实现分布式多源异构地理信息的互操作和综合利用。通过对地理信息内容和GIS 功能的集中管理，并为应用开发人员提供基于Web Services 的二次开发接口，实现与各种Web 应用的快速集成。主要技术特点表现在：为用户寻找地理信息服务提供统一的入口和中介；提供基于GML 和Web Services 的地理内容和功能服务；自主开发、开放、跨平台、可扩展。
基于GML 的网络地理信息系统研究。基于GML 的网络GIS，是指GIS 中的所有数据都是表现为GML 文档，这与传统的GIS 不同。由于管理的数据对象发生了变化，传统的GIS 技术不能直接用于GML 数据的管理，因此必须研究基于GML 数据的管理技术，同时作为一个完整的网络GIS，地图信息可视化是必不可少的一部分，因此必须对基于GML的空间数据可视化进行研究。研究的具体内容包括：基于GML 的空间数据管理技术；基于GML 的多源异构空间数据集成和转换；GML 数据的Web 可视化研究；基于GML 的网络GIS 原型系统。
2.7 空间数据不确定性由理论研究向空间数据质量评价与控制的实用化发展
由于现实世界的复杂性和模糊性以及人类表达能力的局限性，空间数据不可避免地表现出某种不确定性，研究空间数据采集、处理、分析和应用过程中的不确定性理论，直接关系到空间数据生产和应用过程中的质量控制、GIS空间分析的可靠性和数字地图产品应用的可靠性。其重点研究：(1)空间数据不确定性与数据质量的内容及评价指标体系；(2)空间数据不确定性理论及其可视化方法；(3)属性数据不确定性理论与方法；(4)数字高程模型(DEM)数据的不确定性理论与方法；(5)空间数据不确定性关系模型和空间分析的不确定性；(6)多尺度空间数据融合的不确定性；(7)空间数据基于不确定性的数据质量评估与控制模型。
2.8 嵌入式地理信息系统将向更广泛的应用领域渗透
地理信息系统（GIS）的应用领域和应用模式与计算机技术的发展密切相关，早期开发的GIS是基于工作站和桌面PC机的，这类计算机计算能力强、存储容量大，能满足GIS对计算机的性能要求。随着嵌入式硬件技术（如嵌入式处理器、存储器）和软件技术（如编译器、图像压缩算法、集成开发环境）的快速发展，GIS技术逐渐应用于嵌入式系统中，构成嵌入式地理信息系统。嵌入GIS由于其具有功耗低、资源消耗少、可靠性高、响应速度快、体积小和重量轻等优点，广泛应用于基于位置的服务LBS、车载导航仪、移动信息终端等嵌入式系统中，实现地图浏览、地图缩放、路线分析、数据检索及地形分析等基本功能。重点研究：(1)嵌入式GIS通用硬件平台；(2)嵌入式GIS中间件技术；(3)强实时响应关键算法；(4)多种数据融合和高效空间数据压缩算法；(5)支持二次开发的EGISM应用软件开发包。
未来地图制图学与地理信息工程学科的发展和理论和技术：
第一，空间认知理论将促进地图制图学与地理信息工程学科的进一步理论化和科学化；
第二，基于保质设计的空间数据自动综合与细节分层(LOD)技术将促进空间数据的多尺度、多分辨化；
第三，空间信息可视化与虚拟现实技术将促进地理环境的沉浸化；
第四，空间数据挖掘与知识发现技术将促进由源于符号获取信息到源于信息获取知识，实现知识获取的自动化；
第五，网格(Grid)技术推动新一代地理信息系统的诞生，将促进资源共享与解决问题协同化；
第六，基于面向对象方法发展面向Agent技术将促进智能化；
第七，地理空间信息获取、处理与应用的一体化技术将促进GIS真正意义上的时态化；
第八，空间信息技术的全面嵌入和广泛应用将促进普适化。
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课题组成员：
1．简灿良，福建省基础地理信息中心，教授高工。
2．吴 升，福州大学，教授。
3．陈崇成，福州大学，教授。
4．戴文远，福建师范大学，副教授。
地理信息科学进展范文4
3．1数据库治理系统
长期以来，交通部门要使用和维护大量的信息，在很多情况下都是多个交通信息系统共存于同一个部门中，而且每一个交通信息系统只能处理某一类数据信息（如高速公路规划网、公路治理系统以及事故信息等）。GIS－T的数据治理系统的关键技术在于通过建立数据模型和数据交换的框架，把上述不同的数据存储于一个统一的数据治理系统中，任何部门都能访问到该系统中符合本部门要求的数据，同时能对这些数据进行分析和建模，然后进行治理和决策。
3．2数据协同
交通数据一般都是由多个机构提供并维护，数据类型、数据标准难以统一。每个数据源可能都有自己的数据模型。数据模型的不同和使用方法的多样性给数据治理分析造成了很大问题。由于数据位置、拓扑结构、分类、命名和属性、线性测量的误差，导致不同来源数据的统一过程比较复杂，结果存在很大的不确定性。要使GIS技术在交通领域取得进展，必须借助数据协同技术，从地图的匹配算法、交通数据的错误模型和错误传播（尤其是一维数据模型）、数据质量标准和数据交换标准三个方面解决数据统一的问题。
随着地理数据越来越广泛的应用，协同性主题逐渐成为GIS－T领域中的一个最为紧迫的课题。在具体的数字街道数据库、紧急事件的安排和调度系统、车辆导航系统以及ITS（智能交通系统）的各个部分（包括测量使用者和运输控制中心或者信息服务提供商之间的无线通讯）都必须应用数据协同技术。
3．3实时GIS－T
地理数据的收集是一个持续的过程。近年来，已经开始出现实时基础上的数据操作。例如，带有全球定位系统GPS的车辆提供速度、位置等要素信息到运输治理中心，治理中心再根据发送的交通信息将猜测信息返回给车辆，这样就组成了地区的阻塞治理系统。由此可见，进行实时数据的存储、恢复、处理和分析需要更快的数据访问模式、更强大的空间数据融合技术以及动态路由算法。
3．4庞大的数据集
现实世界的交通问题涉及到庞大的地理数据和复杂的网络。地理信息科学对地理可视化和数据采集的规则、技术发现和数据获得的计算方法进行了研究和集成，同时也促进了GIS－T的发展。
由于交通数据集大小的不同，就需要经常更新系统设计，这个系统设计包括了信息显示的精确性、速度上的优化、算法运行时间与流程中的分析工具以及网络分析的优化。
3．5分布式计算
互联网技术提供的可连接性改变了计算机、应用软件、数据和用户之间的关系。计算机已经形成了一个可移动的、分布式的、普遍存在的实体。基于互联网的GIS应用变得越来越普遍（包括在交通领域中）。以通讯网络技术为基础的分布式计算技术可以有效地使用本地和远程的计算资源，借助完善的系统资源，实现适时应用的构想。
4GIS－T中面临的问题及解决方案
4．1多格式数据源集成问题
GIS中最基础的部分是数据，在GIS－T中也不例外。但是多年来，一方面由于缺乏权威的专业数据公司制作并出售基础的地理数据，所需的数据来源没有保证，导致了大量的人力物力花费在制作基础数据的工作上；另一方面，对已有的数据没有充分加以利用，各部门积累下来的基础数据由于数据格式和规划不统一，难于共享利用，这样不仅加大了成本，而且还延长了建设的周期。因此，实现多源数据集成、解决多格式数据源集成是近年来GIS－T系统研制开发的重要课题。目前，方案有以下3种：
（1）据格式转换模式：把其它的数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统的数据库或文件中。
（2）数据互操作模式：这是OpenGISConsortium（OGC）制定的规范，GIS互操作是指在异构数据库和分布式计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能够透明地获取所需的信息。
（3）直接数据访问模式：就是在一个GIS软件中实现对其它软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GIS软件存储多种数据格式。
4．2交通地理现象的表达
GIS－T中涉及3类模型：①区域模型，即在跨越空间时代表连续变化的现象；②离散实体模型，也就是离散的实体（点、线或多边形）及其相关属性的集合的抽象表达；③网络模型，代表拓扑连接的嵌于地表的线性网络变化的抽象表达。由于交通系统自身的特性，应用于交通系统的数据模型几乎都没有超出上述的三种模型的范围。
在对交通模型进行表达的时候，可以用许多具有多种属性的线段代表道路网，用离散点代表各种道路网中的标志性地物，用线性网络代数对交通网络进行分析，这些方法对实现道路交通系统的计算机表示起到了一定的作用。在交通领域中，围绕以弧和点的概念建立的网络模型起的作用是最重要的。实际上，在许多交通应用中，只需要单个的表示数据的网络模型就可以了。这种应用的例子包括：
（1）人行道以及其它设备治理系统；
（2）实时与下线行程安排；
（3）基于网络的交通信息系统和行程计划任务；
（4）导航系统；
（5）实时交通堵塞治理和事故发现等。
5结语
在交通领域，GIS－T被公认为21世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。随着GIS技术研究的进一步深入，目前GIS－T中存在的问题会逐步得到解决，这必定会促进GIS－T的各个方面的应用和发展，大大地改变交通现状，带动整个交通行业的突飞猛进，成为促进经济发展的重要动力。
参考文献
〔1〕邬伦.地理信息系统——原理、方法和应用.北京：科学出版社，2001.2
〔2〕李跃军.GIS在交通领域中的应用，湖南交通科技，2001.12
地理信息科学进展范文5
Abstract: This paper analyses and discusses the definition of GIS and its connotation and denotation,the trend of GIS technology progress from space information acquisition,processing and management,highlighting the vigorous vitality and broad application prospect of the GIS technology.
关键词: GIS;空间数据库;元数据;移动GIS;LBS;网格GIS
Key words: GIS;spatial database;metadata;mobile GIS;LBS;grid GIS
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)13-0162-02
0引言
人们日常生产、生活所使用的各类信息中有80%左右与空间位置相关,有效地利用这些信息将大幅提高我们的生活质量、工作效率,并有利于促进国民经济和社会的可持续发展。GIS作为空间信息处理、存取、管理的有效工具已得到广泛应用,并在与计算机技术、网络技术、数据库技术、通信技术等多种高新技术的交叉融合过程中凸显出其特有的生命力和创造力。
1GIS内涵的扩展
GIS(Geographic Information System,地理信息系统)是在计算机软硬件支持下,采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示空间信息的一种技术系统。在应用的驱动下,GIS以一种软件系统而逐渐融合多种高新技术,呈现出多元化的特点,产生了不同的应用分支。同时,其技术特色不断迁移、功能日渐强大、内涵不断扩展,形成了以“系统、科学、服务”三位一体论认识GIS的观点。首先,GIS在蓬勃发展的过程中,吸纳了地理学、制图学、遥感、计算机科学等领域的相关理论和方法,其成功应用已不局限于单一产品所能提供的解决方案,这对于消除航空摄影测量、遥感、大地测量学、地图学、测量和地理学之间的传统隔阂具有独特的贡献。这时的GIS已由一种技术逐渐丰富,成为与计算机技术、地理学、测绘学密切相关的一门新兴学科,形成了自成体系的基本理论、技术系统以及应用方法[1]。因此,有学者提出了GI-Science(地理信息科学)的GIS内涵外延的观点。其次, Web服务等的出现将人类引入了一个更为广阔的数字空间。Web服务通过开放、标准、成熟的技术和方法将已有的软件资源进行包装,形成统一的服务形式,屏蔽其间的差异。“软件就是服务”,理念的创新不仅影响了软件开发的模式,也引发了人们对GIS的重新认识。一种以GI-Service认识GIS的观点悄然而生,GIS的内涵也再次得以丰富和扩展[3]。
2GIS技术进展
数据被喻为GIS的“血液”。人们通过GIS来采集、传输、处理、存储、显示、分析数据,从无序、海量的空间数据中获取有用的、直观的、全面的各类信息,进而抽取出知识,达到提高认识、辅助决策等目的。GIS与数据进行以上交互的过程,就是与多种技术、学科融合,相互促进的过程。图1描述了GIS以数据流动为主线时涉及的主要学科与技术。
2.1 空间数据的获取与处理技术空间信息的获取方式有GPS、数字摄影测量、RS、野外人工测量、地图扫描数字化等。这些技术和方法可为GIS提供高精度定位数据、航片、DEM、数字正射影像、扫描栅格影像等多源多尺度数据。航空航天遥感传感器技术的快速发展使得数据获取呈现出三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率)等特点[4];利用载波相位差分技术,GPS定位精度可达厘米级;而3S技术集成方法的逐渐成熟与应用,减少了GPS与RS获取数据的中转而直接进入GIS,达到实时获取空间数据的目的;利用遥感制作数字正射影像在生产部门也广为应用,具有很强的实效性。与此同时,基于统计信息和图像内容的目标识别与分类的数据融合技术的逐渐成熟,以及压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法的成功推出,为GIS数据处理技术的发展开辟了广阔的前景[4];并行计算、网格计算等理论与方法的成熟则为实现高效的GIS数据处理提供了软硬件环境基础;GIS空间数据不确定性与质量控制等理论研究的深入,与信息论、模糊数学等学科的交叉,以及不确定性模型、误差传播模型和空间数据质量模型的建立,实现了空间数据质量指标的检验和评价[5],为GIS空间数据的处理和应用提供了科学依据和保证。
2.2 空间数据管理技术空间数据涉及空间位置和地物实体间的空间关系。空间数据的时空特性使得其有别于常规事务型数据,具有关系复杂、非结构化、数据量大、多比例尺、随时间变化等特点。这增添了空间数据管理的难度,成为影响GIS性能的瓶颈,也是主导GIS发展方向的关键支撑技术之一。
2.2.1 空间数据库技术空间数据的几何图形数据和属性数据的管理先后经历了以下几种管理方式[6]:①文件系统统-管理;②文件与关系数据库混合管理;③全关系型空间数据库统一管理;④对象关系型数据库管理;⑤面向对象空间数据库管理,它采用面向对象数据模型对空间数据进行表达和描述,它支持变长记录、对象嵌套、信息继承与聚集,克服了对象关系型数据库面向对象操作时存在的诸多不足。当前比较成熟的面向对象数据库管理系统有Objectivity/DB、Versant等。以上几种方式在丰富空间数据管理手段的同时,也促使空间信息管理与数据库理论和方法的融合,形成了空间信息科学崭新的研究领域――空间数据库。
2.2.2 元数据技术数字地球六大关键技术之一的元数据是空间数据管理的另一重要工具[7]。元数据是关于数据的内容、质量、状况和其他特性的描述性数据[8],针对空间数据进行描述、解释而形成空间元数据。在空间信息应用领域,空间元数据已逐步形成以元数据标准、元数据库、元数据服务模型为应用框架的元数据服务体系。元数据标准的编制为元数据的共享和规范化应用奠定了基础,ISO/TC211和FGDC等均推出了空间元数据标准[9]。我国也已先后推出国标《地理信息元数据》以及行业标准《水利地理空间数据元数据标准》。当前较为成功的元数据服务模型有FGDC的Clearinghouse。空间元数据应用体系的形成,促进了信息共享和资源的可持续利用,也为海量空间数据的管理、使用提供了有效、直接的手段,推动了空间数据管理技术的进步。
地理信息科学进展范文6
一、地理信息系统的概念
地理信息系统简称为GIS，是以地理空间数据库为基础，依靠计算机硬件的支持，对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟、分析、显示，运用地理模型的分析方法，提供多种空间及动态地理信息，为地理研究决策提供服务建立起来的计算机技术系统。目前，GIS的应用领域非常广泛，有矿产资源开发、环境污染与治理、城市规划与管理、天气预报、防灾减灾以及公共交通与管理等领域。
二、地理信息系统的发展现状
1.系统技术方面
地理信息技术的发展具有网络化、智能化以及集成化的特点，依据GIS技术的应用发展情况，可以总结出地理信息技术的三个发展阶段：第一个阶段是桌面工具时代；第二个阶段是网络地图展示时代；第三个阶段是Web 2.0时代。从平台的转变我们可以看出，GIS的工作平台由单机向网络工作环境的转变，不仅实现了通过互联网、下载、浏览信息，还实现了以Web为基础的GIS查询与分析。Web2.0与Web 1.0相比，交互性更强，用户集内容使用者和内容提供者与一体。系统集成化使GIS软件具有多种不同功能，成为可以实现自我软件管理的组件，使数据能在系统内和系统间自由流动。
2.系统应用方面
GIS应用呈现出企业化、社会化、全球化、大众化等特点，已经实现了从面向专业技术领域服务向社会化地理信息服务的转变。GIS通过与RS、GPS的进一步结合，可以进入更多的宏观与微观领域并形成新的产业，大大推动GIS的应用，使GIS转化为生产力，更好地为经济发展和社会进步服务。随着信息技术的发展以及企业信息化水平的提高，包括企业GIS系统在内的企业内部信息化建设，以企业内部应用为目的的业务系统取得了较快发展。企业GIS可以在一个单位的多个部门得到应用，通过建立一个长期稳定运行的系统可以实现资源共享，共同为企业多种业务系统提供空间数据和服务，为企业不同部门提供空间信息。
三、地理信息系统的发展前景
1.开放GIS研究
开放GIS通过采用新技术和商业方式达到提高地理信息处理的互用性，减少非互用性对工业界、教育界、艺术界的负面作用。美国开放式GIS协会以建立全国和全球范围信息基础设施为目标，以方便人们自由使用地理信息和自由处理地理信息；甚至为当前还未进入地理信息处理的产业开辟新的地理信息处理市场，为社会带来新的商业模式和商业利益。这其中包括：地理信息处理商、计算机生产者、系统整合者、电讯公司，甚至高等院校都加入了此协会，形成了软件规范及新的商业途径。
2.GIS网络化
计算机技术对GIS发展起的作用是巨大的。网络技术使数据库在地理位置上以分布式的方式而存在，这样的存在方式使得数据库可以进行局部生产、更新、管理、维护。网络的开放性特点又使分布的数据库可以共享使用。万维网的发展为GIS数据提供了更大范围的、出版、获取、查询途径。地理数据不仅可以根据地理位置、专题内容、使用价格进行查询，还可以直接在网上进行数据的各种操作，使用网络提供的模型模拟，产生新的数据结果。遗憾的是，当前网络在GIS上还有一定的局限性：一方面，鉴于GIS庞大的数据容量导致网络宽带不具备满足地理数据传输的能力；另一方面，如何使网络有效应用于GIS中，仍然是需要探索的难题，许多技术在GIS领域与商业化、实用化还有差距，仍处在研究和实验阶段。
3.GIS构件化
组件技术是近二十年兴起的面向对象技术进入到成熟的实用化阶段。组件技术概念模式下，软件系统被当作相互协同工作的对象集合，并且每个对象都可以提供特定服务、发出特定消息，以便其他对象了解。组件式GIS系统通过适当抽象GIS功能，通过组件形式提供给开发者，会有传统GIS工具无法企及的优点（如：组件式GIS系统价格便宜、小巧灵活）。在组件模型中，各组件可以实现与自己关系最紧密的系统功能。组件化GIS平台具有集中提供空间数据管理的能力，与数据库系统灵活连接，使用户可以取得较好的性能价格比或者开发GIS应用系统。这样，VB、VC、Notes等都可以直接成为GIS的优秀开发工具，并且能充分发挥它们各自的优点。
4.与云计算技术有效结合
随着GIS技术的不断网络化以及云计算技术的飞速发展，地理信息系统的需求也在不断扩展，并对GIS系统平台的性能提出了更高的要求。为了对现有的资源进行整合，以更高的性能满足GIS系统平台的需求，需要推进云计算技术与GIS的快速结合。目前，国内外大型地理信息系统软件平台都推出了云服务功能，且已经成为了发展中的重要增长点。
四、结束语
