地理信息科學(xué)方法論研究進(jìn)展*

齊清文

（中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 北京 100101）

1 引言

地理信息科學(xué)方法論對于總結(jié)和歸納地理信息科學(xué)的理論、方法和技術(shù)，從而推動(dòng)整個(gè)地理學(xué)的發(fā)展，都有極其重要的意義。但20世紀(jì)90年代以來，該項(xiàng)研究的步伐出現(xiàn)減緩趨勢。究其原因，一方面是由于在以“任務(wù)帶學(xué)科”導(dǎo)向下，科學(xué)研究的國家和社會(huì)需求驅(qū)動(dòng)力似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于科學(xué)問題自身的內(nèi)在邏輯動(dòng)力，研究工作者沉浸在一個(gè)接一個(gè)的應(yīng)用項(xiàng)目中，無暇顧及地圖制圖、地理信息系統(tǒng)和地理計(jì)算等領(lǐng)域的理論和方法創(chuàng)新；另一方面，當(dāng)?shù)厍蚩茖W(xué)中的各分支學(xué)科出現(xiàn)一體化研究趨勢時(shí)，部分研究者試圖用現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)和計(jì)量地理的方法來研究地球圈層關(guān)系、全球變化、環(huán)境變遷等問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)并不能包治百病，特別是在用數(shù)學(xué)模型來模擬地球客觀實(shí)體復(fù)雜巨系統(tǒng)的時(shí)空格局和宏觀-微觀尺度轉(zhuǎn)換時(shí)，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(gè)極端的思潮在一定程度上阻礙了地理信息領(lǐng)域的方法創(chuàng)新研究。

作為地理學(xué)方法論體系的分支之一，地理信息科學(xué)方法論，有著重要的橫斷型學(xué)術(shù)地位和廣泛的應(yīng)用需求。我們在該學(xué)科自身的時(shí)代需求和國家前瞻布局的雙重動(dòng)力和機(jī)遇下，開展了地理信息科學(xué)方法論的搜索、挖掘、總結(jié)和提煉工作，提出并建立了地理信息科學(xué)方法論的系統(tǒng)性理論、方法和工具體系。即將出版的學(xué)術(shù)專著《地理信息科學(xué)方法論》就是這個(gè)研究成果的結(jié)晶，在此介紹該專著的框架。

2 地理信息科學(xué)方法論的哲學(xué)觀和實(shí)用觀

學(xué)科的方法論從根本上說都受到科學(xué)哲學(xué)中科學(xué)認(rèn)識(shí)論、方法論和工具論的指導(dǎo)。從哲學(xué)到一級學(xué)科，從一級學(xué)科到二級學(xué)科，逐級推演；運(yùn)用演繹式的理論和方法論指導(dǎo)思維，而下一級學(xué)科自身的方法論研究成果，又通過歸納和總結(jié)，豐富了上一級學(xué)科的方法論框架和內(nèi)容。從科學(xué)哲學(xué)到地理學(xué)再到地理信息科學(xué)的方法論演繹式指導(dǎo)和自下而上的歸納式總結(jié)模式正是這種模式的體現(xiàn)。在接受科學(xué)哲學(xué)和地理學(xué)方法論指導(dǎo)研究的同時(shí)，一方面受到其學(xué)科形成和發(fā)展的背景與影響因素（分為學(xué)科外部因素和學(xué)科內(nèi)在動(dòng)力）的推動(dòng)和制約，另一方面也從該領(lǐng)域大量的學(xué)術(shù)論著、課題和項(xiàng)目成果、工程和技術(shù)開發(fā)案例中總結(jié)、挖掘和凝練方法與技術(shù)手段，從而集成各種方法，實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù)的創(chuàng)新。

在研究、思索并形成地理信息科學(xué)方法論體系的過程中，作者認(rèn)為必須協(xié)調(diào)和處理好以下6個(gè)關(guān)系：

（1）兼顧方法的前瞻性與成熟性，并以后者為重，因?yàn)楹笳吣芙o讀者提供科學(xué)性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)的方法和技術(shù)，并以其眾多的成功案例讓用戶信服；同時(shí)也注意選擇一些前景看好的前瞻性方法和技術(shù)，使本文的研究成果在今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)都不會(huì)過時(shí)，都會(huì)給讀者和用戶提供方法和技術(shù)幫助。

（2）兼顧方法的哲學(xué)高度與可操作性、實(shí)用性，因?yàn)樘軐W(xué)化的方法不具有實(shí)用性，但如果方法太具體、過于強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和可操作性，創(chuàng)新性就會(huì)打折扣。

（3）既照顧學(xué)科的完整性，又注意突出重點(diǎn)，即所建立的方法論體系應(yīng)該涵蓋了地圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、決策支持系統(tǒng)（DSS）等諸多與地理信息相關(guān)的學(xué)科和技術(shù)，同時(shí)也把能夠代表地理信息科學(xué)研究特色、區(qū)別于地理學(xué)其他學(xué)科的方法和技術(shù)加以著重研究。

（4）既要整理和歸納常規(guī)方法，也要注意創(chuàng)新方法。常規(guī)方法是基礎(chǔ)，是學(xué)科的積淀，代表了方法和技術(shù)發(fā)展的傳承性；創(chuàng)新方法則是研究的亮點(diǎn)，有了它們，研究成果才能體現(xiàn)出科學(xué)創(chuàng)新方法的強(qiáng)大生命力。

（5）闡述知識(shí)與闡述方法相結(jié)合，并以后者為重。我們的研究成果是《地理信息科學(xué)方法論》專著，應(yīng)該有別于目前國內(nèi)外已經(jīng)出版的以闡述基本知識(shí)為主的教材和專著，以講述方法論為主，大量的已被別的教材闡述過的知識(shí)就不包含于本書中。

（6）正確處理不同學(xué)科之間的方法、技術(shù)邊界劃分問題。地理信息科學(xué)的方法和技術(shù)作為地理學(xué)（甚至地球科學(xué)）各個(gè)分支普遍的橫斷性方法和技術(shù)，研究的是帶有普遍規(guī)律性的方法和技術(shù)，在哲學(xué)上屬于“一般”性的內(nèi)容，而不是各學(xué)科所采用的個(gè)性化方法。

3 地理信息科學(xué)方法論結(jié)構(gòu)體系的建立

按照科學(xué)哲學(xué)的理論，任何一門學(xué)科的方法都包含3個(gè)方面的內(nèi)容：一是該學(xué)科研究對象的本體研究，二是如何認(rèn)識(shí)和解決問題的科學(xué)方法，三是如何利用和改造客觀環(huán)境的工具和技術(shù)。因此，地理信息科學(xué)方法論的核心由3部分組成，即地理信息本體論、地理信息的科學(xué)方法和地理信息的技術(shù)方法。其中地理信息本體論在總體上繼承了科學(xué)哲學(xué)中的自然觀的思路，反映地理信息的特征、本質(zhì)、信息機(jī)理、功能等，同時(shí)又在認(rèn)識(shí)論和方法論的指導(dǎo)下闡述了地理信息的認(rèn)識(shí)論和方法論本質(zhì)。

科學(xué)方法是人類研究和探究地理客體和現(xiàn)象本質(zhì)規(guī)律時(shí)采用的理念、方法、途徑等，屬于將物質(zhì)世界變?yōu)榫袷澜绲膬?nèi)容（即從作用于地理客觀實(shí)體和現(xiàn)象的方法與途徑總結(jié)、歸納并升華為理念和知識(shí)形式的科學(xué)方法）。地理信息科學(xué)方法是以系統(tǒng)論、信息化、控制論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、超循環(huán)理論、分形與混沌理論、虛擬現(xiàn)實(shí)等信息系統(tǒng)科學(xué)理論為指導(dǎo)，在以地理信息為對象的研究活動(dòng)中總結(jié)出來的信息系統(tǒng)整體思維方式。它體現(xiàn)了4個(gè)方面的整合：即在研究對象及其聯(lián)系上，實(shí)現(xiàn)了地理單元個(gè)體、地理系統(tǒng)連續(xù)整體、信息系統(tǒng)整體之間的共生、相互轉(zhuǎn)化、嵌套與整合；在地理本體和媒體中介上，實(shí)現(xiàn)了地理對象之間的質(zhì)量、能量和信息的共生、相互轉(zhuǎn)化和整合；在地理歷時(shí)性變化上，實(shí)現(xiàn)了量變、質(zhì)變和序變等幾種變化態(tài)的共生、相互轉(zhuǎn)化和整合；在地理共時(shí)聯(lián)系上，實(shí)現(xiàn)單一地理對象和現(xiàn)象、多樣化的地理對象和現(xiàn)象、多樣統(tǒng)一的地理對象和現(xiàn)象共存、相互轉(zhuǎn)化、嵌套與整合。

根據(jù)地理信息科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，本文把地理信息的科學(xué)方法分為“圖形-圖像思維方法”、“數(shù)學(xué)模型方法”、“地學(xué)信息圖譜方法”、“智能分析與計(jì)算方法”、“模擬和仿真方法”、“綜合集成方法”6類。它們分別對應(yīng)于地理信息科學(xué)中的特有的地圖、圖形圖表和遙感圖像的識(shí)別與思維，結(jié)構(gòu)化問題的數(shù)學(xué)模型建模與分析方法，中國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的形-數(shù)-理一體化的圖譜方法，非結(jié)構(gòu)化問題的知識(shí)推理與計(jì)算方法，以及數(shù)值模擬、虛擬仿真，各種方法的集成等研究方法。上述6大類科學(xué)方法又細(xì)分為23個(gè)子方法。其中：圖形-圖像思維方法又分為一般圖形/圖像思維方法、地圖思維方法和遙感圖像思維方法3個(gè)子方法；數(shù)學(xué)模型方法則分為空間分布與格局、地理空間過程、地理時(shí)空演化、空間優(yōu)化和決策4個(gè)數(shù)學(xué)模型子方法；地學(xué)信息圖譜方法包括地理形態(tài)和空間格局圖譜、地理過程信息圖譜、地理行為信息圖譜、綜合地學(xué)信息圖譜4個(gè)子方法；智能分析與計(jì)算方法又分為地理知識(shí)推理、地理空間決策、地理知識(shí)發(fā)現(xiàn)和挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空間分析4個(gè)子方法；模擬和仿真方法則包括地理信息模擬、地理信息仿真和地理信息虛擬現(xiàn)實(shí)3個(gè)子方法；綜合集成方法包括還原與整體集成、定性與定量集成、歸納與演繹集成、邏輯思維與非邏輯思維集成、復(fù)雜性科學(xué)集成5個(gè)子方法。

技術(shù)方法是人類利用和改造客觀世界和環(huán)境的工具、流程和工藝等，屬于將精神世界變?yōu)槲镔|(zhì)世界的內(nèi)容（即由知識(shí)性的技術(shù)方法物化為實(shí)物性的工具、平臺(tái)、模型等實(shí)體）。地理信息的技術(shù)方法是以改變地理環(huán)境中的物質(zhì)和能量活動(dòng)存儲(chǔ)場所和形式、滿足人類的勘探、調(diào)查、研究和改造自然環(huán)境的需求為目標(biāo)，依靠地理環(huán)境規(guī)律和地理研究對象的物質(zhì)、能量和信息，來創(chuàng)造、控制、應(yīng)用和改造人工自然系統(tǒng)的手段和方法，表現(xiàn)為人類利用和改造地理客體和環(huán)境的工具、流程、工藝、平臺(tái)、模型等實(shí)物性的實(shí)體。它存在于人類作用于地理對象和環(huán)境的各種活動(dòng)與各個(gè)環(huán)節(jié)中，從搜集和采集信息，到管理信息、分析和處理信息，再到表達(dá)信息、向用戶提供信息服務(wù)等整個(gè)流程中的各種技術(shù)活動(dòng)。

歸納和整理地理信息技術(shù)的各種形式、功能、作用對象以及發(fā)展趨勢，把地理信息技術(shù)方法分為“地理信息采集和監(jiān)測技術(shù)”、“地理信息管理技術(shù)”、“地理信息處理、分析和模擬技術(shù)”、“地理信息表達(dá)技術(shù)”、“地理信息服務(wù)技術(shù)”、“地理信息網(wǎng)格技術(shù)”、“地理信息‘5S’集成技術(shù)”7類。它們分別對應(yīng)于地理信息科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的信息獲取與動(dòng)態(tài)監(jiān)測、信息管理、表達(dá)、服務(wù)、網(wǎng)格計(jì)算與服務(wù)、多種技術(shù)系統(tǒng)集成等技術(shù)方法。其中，地理信息采集和監(jiān)測技術(shù)方法包括基于GPS的精確空間定位和信息獲取、基于遙感的地理對象動(dòng)態(tài)監(jiān)測、對地觀測、陸地和海洋定點(diǎn)監(jiān)測、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)5種子方法；地理信息管理技術(shù)方法分為地理對象時(shí)空數(shù)據(jù)模型、地理對象的數(shù)據(jù)庫管理、海量地理數(shù)據(jù)的分布式管理3種子方法；地理信息處理、分析和模擬技術(shù)方法則包括地理信息處理、基于位置的空間定位（LBS）、地理時(shí)空分析建模、地理信息智能分析和計(jì)算、虛擬地理環(huán)境5種子方法；地理信息表達(dá)技術(shù)方法則由地圖表達(dá)、地圖及數(shù)據(jù)庫概括和派生、地理信息多維動(dòng)態(tài)可視化、地理信息研究成果展示4種子方法組成；地理信息服務(wù)技術(shù)方法分為地理數(shù)據(jù)服務(wù)、地理信息和知識(shí)服務(wù)、地圖服務(wù)、地理空間輔助決策服務(wù)4種子方法；地理信息網(wǎng)格技術(shù)又分為地理信息網(wǎng)格計(jì)算、網(wǎng)格資源定位-綁定和調(diào)度、空間信息網(wǎng)格在線分析處理、智能化信息網(wǎng)格共享與服務(wù)4種子方法；地理信息“5S”集成技術(shù)方法包括多源空間數(shù)據(jù)集成、跨平臺(tái)的系統(tǒng)集成、應(yīng)用模型與GIS系統(tǒng)的集成、基于分布式計(jì)算的集成、GIS-RS-GPS-DSS-MIS集成5種子方法。

作為地理信息科學(xué)的方法論體系的實(shí)用化成果，作者所在的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了5項(xiàng)地理信息技術(shù)軟件原型，它們分別從自然資源自動(dòng)監(jiān)測、調(diào)查和可持續(xù)發(fā)展決策，森林火情自動(dòng)監(jiān)控、報(bào)警和空間定位，生態(tài)環(huán)境和生態(tài)安全的評價(jià)、調(diào)控與信息共享，區(qū)域疾病防控和應(yīng)急反應(yīng)，以及智能化的旅游地理信息系統(tǒng)等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)研究所歸納、整理和闡述的技術(shù)方法。

4 地理信息的科學(xué)方法和技術(shù)方法范式的形成

作者將地理信息科學(xué)的方法研究范式概括為6個(gè)主體部件和8個(gè)輔助要素，其中主體部件是主體、客體、目標(biāo)、動(dòng)作、系統(tǒng)和結(jié)果，輔助要素則是與動(dòng)作相聯(lián)系的流程、工具、途徑、狀況（由包括時(shí)間、地點(diǎn)、程度），以及與系統(tǒng)相關(guān)的輸入、輸出和場合-背景。其中，主體是科學(xué)研究的實(shí)施者。只要仔細(xì)分析、對比、解析這14個(gè)要素，就會(huì)對地理信息的科學(xué)方法范式得出清晰的認(rèn)識(shí)。因此，本文又將這14個(gè)要素與6種科學(xué)方法組成關(guān)系表，詳細(xì)剖析每種科學(xué)方法的研究范式。

地理信息的各種科學(xué)方法在目標(biāo)和結(jié)果上差別并不很明顯，無非都是以找出地理客觀對象和現(xiàn)象的規(guī)律（表觀的、內(nèi)在的）與聯(lián)系為研究目標(biāo)，服務(wù)于地理研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等科學(xué)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)研究過程的階段性目標(biāo)和最終目標(biāo)為結(jié)果。其主要差異表現(xiàn)在動(dòng)作、流程、工具、途徑、環(huán)境狀況（應(yīng)用場合）等幾個(gè)方面，例如圖形/圖像思維方法的動(dòng)作主要是“觀察、閱讀、對比、描述；歸納、提煉、抽象和概括；建立概念；編制圖件”，與數(shù)學(xué)模型方法的“抽象、建模、計(jì)算和解釋”的動(dòng)作就有很大差別，兩者所采用的工具和研究途徑的區(qū)別也較明顯；地學(xué)信息圖譜方法則可看作是圖形/圖像思維方法與數(shù)學(xué)模型方法兩者的結(jié)合，因?yàn)樗劝ㄐ蜗笏季S-理性思維等圖形思維過程，又需要借助數(shù)學(xué)模型才能發(fā)揮作用；智能分析與計(jì)算方法與數(shù)學(xué)模型方法之間的最大區(qū)別在于前者研究的是知識(shí)和知識(shí)推理，主要針對非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的研究對象和問題，后者則以高度抽象的理性面貌出現(xiàn)，解決的是結(jié)構(gòu)化的問題，因而其動(dòng)作及流程、工具、適用場合等均不相同；模擬和仿真方法則是把原本在大自然的實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)了計(jì)算機(jī)，用計(jì)算機(jī)方法來模擬和仿真自然現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)和過程，挖掘其機(jī)理，因而它從本質(zhì)上講是一種實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的研究方法，從建模到做出規(guī)劃、設(shè)計(jì)等，都需要不斷地對比、觀察、實(shí)驗(yàn)，才能得到滿意的結(jié)果；綜合集成方法則是綜合和集成了各種方法的優(yōu)點(diǎn)，主要解決用某單一方法難以解決的復(fù)雜性科學(xué)問題或邊緣、交叉領(lǐng)域的問題。因此，研究目標(biāo)和結(jié)果的相對一致，與研究過程、工具、途徑的較大差別，體現(xiàn)了多種方法之間的“殊途同歸”，即科學(xué)研究所達(dá)到的目標(biāo)和要得到的結(jié)果都是相對一致的，之所以采用不同的方法，是由研究對象和問題的特殊性、研究的場合與背景、研究的程度等的差異性造成的。

地理信息的各種技術(shù)方法研究的范式的解析結(jié)果與科學(xué)方法的范式不同，它分別從地理信息的采集和監(jiān)測、管理、處理-分析-計(jì)算-模擬、表達(dá)、服務(wù)等地理信息流水線的不同環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)其技術(shù)方法的，因而相互之間的目標(biāo)不同，其可比性主要體現(xiàn)在流程和方法上，而不存在對同一內(nèi)容用不同方法進(jìn)行比較性研究，因而其結(jié)果也各不同相同；表現(xiàn)在動(dòng)作、流程、工具、途徑、環(huán)境狀況（應(yīng)用場合）等幾個(gè)方面差異也就相當(dāng)大。與前5類技術(shù)方法有相同或相似點(diǎn)的是后兩類方法，即網(wǎng)格技術(shù)方法和“5S”集成技術(shù)方法。就網(wǎng)格技術(shù)方法而言，它本身就同時(shí)具備信息采集、管理、分析處理和高性能計(jì)算、信息服務(wù)與共享等多種功能，只是因該技術(shù)的地理信息領(lǐng)域的發(fā)展前景和潛在的強(qiáng)大功能上有獨(dú)特之處，因而對其單章分析?！?S”集成也是在很多方面覆蓋了前面幾種技術(shù)方法的工具、流程、途徑、適用場合等，與網(wǎng)格技術(shù)方法不同，它在研究領(lǐng)域的理論、方法和應(yīng)用中都有與前面的單項(xiàng)技術(shù)既共存又獨(dú)立存在的必要性，因?yàn)樵谙喈?dāng)多的交叉領(lǐng)域和邊緣學(xué)科中，“3S”或“5S”集成技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)普遍，它起到的作用也是單一技術(shù)方法所不及的。所有7種技術(shù)方法聯(lián)合使用，是地理信息科學(xué)研究中的最佳選擇。

5 地理信息科學(xué)方法論的案例分析

在《地理信息科學(xué)方法論》中，科學(xué)方法和技術(shù)方法的每一章和節(jié)都是按照演繹法和例證法相結(jié)合的方法來組織和闡述的，即每章先概述該類方法的內(nèi)涵和外延，進(jìn)而依次在每節(jié)中分述一個(gè)子方法；每節(jié)也是先規(guī)定該子方法的定義和內(nèi)涵，然后闡述其研究意義，再次刻畫其原理、結(jié)構(gòu)和過程，第四給出若干典型案例并加以詳細(xì)分析說明，最后分析、比較該子方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。

案例分析和研究的目的，是通過對前人及本研究小組大量案例的挖掘、梳理、凝練和集成，采取以點(diǎn)帶面的方式闡述其中的幾個(gè)方法的內(nèi)涵、過程、特點(diǎn)和結(jié)果，達(dá)到理論方法與案例之間互相印證和補(bǔ)充，形成有機(jī)的整體。

在案例搜尋和篩選方面，本研究團(tuán)隊(duì)可謂是用心良苦。從搜尋范圍來看，案例主要來自如下幾方面：一是項(xiàng)目組成員曾經(jīng)承擔(dān)的科研或工程研發(fā)過程的流程、模型和圖件；二是現(xiàn)有的教科書、學(xué)術(shù)專著、學(xué)術(shù)論文等；三是可借鑒的工具書；四是工程檔案和項(xiàng)目成果展示。就案例的區(qū)域而言，案例主要來自國內(nèi)的研究積累；至于國外的案例，可能在案例適應(yīng)條件上、語言上都有借鑒的難度。關(guān)于案例搜尋的時(shí)間范圍，我們以現(xiàn)代的研究成果為主，對于古代和近代的案例，目前搜尋到的較少。

在獲得了大量的、豐富的案例后，我們對案例進(jìn)行了篩選。遵循的原則，一是典型性和代表性，即案例必須有典型的方法論意義，代表了類似情況下的方法模式和技術(shù)路線；二是案例所展示的方法應(yīng)該具有普適性，要讓讀者在諸多場合能夠重復(fù)使用這些方法；三是易于表達(dá)，即案例所反映的方法應(yīng)簡單明了，既易于表達(dá)，也易于學(xué)習(xí)。

6 地理信息科學(xué)方法論的創(chuàng)新機(jī)制探討

地理信息科學(xué)方法論的創(chuàng)新機(jī)制遵循的是一條“地理信息應(yīng)用和服務(wù)→經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和理論升華→地理信息理論和方法的研究與創(chuàng)新→地理信息技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新→信息產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化→地理信息科學(xué)發(fā)展→新的需求產(chǎn)生→新的一輪理論方法創(chuàng)新和知識(shí)增長”的模式。其中涉及到地理信息科學(xué)的5個(gè)環(huán)節(jié)，它們互相聯(lián)系、相互作用和相互滲透構(gòu)成了從“地理信息科學(xué)方法和技術(shù)創(chuàng)新”到“地理信息科學(xué)實(shí)際應(yīng)用”再到“地理信息科學(xué)方法和技術(shù)創(chuàng)新”螺旋式增長和升華過程，也反映了從科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力之間的辯證轉(zhuǎn)換過程，即地理信息科學(xué)理論、方法和技術(shù)的創(chuàng)新是地理信息科學(xué)的科學(xué)價(jià)值增殖的過程，從它向地理信息應(yīng)用、服務(wù)、產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化；而地理信息科學(xué)的實(shí)際應(yīng)用則實(shí)現(xiàn)了它的社會(huì)功能及其功能增強(qiáng)，從它再向地理信息科學(xué)理論、方法和技術(shù)創(chuàng)新階段發(fā)展，反映了地理信息實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)向科學(xué)理論升華的再次理論提高甚至飛躍。

在地理信息科學(xué)方法論創(chuàng)新機(jī)制的引導(dǎo)下，我們建立了地理信息科學(xué)方法論創(chuàng)新整體方案體系。該方案由5個(gè)方面的內(nèi)容組成，即一個(gè)核心、四項(xiàng)因子。核心是創(chuàng)新流程和機(jī)理；四項(xiàng)因子分別是學(xué)科發(fā)展目標(biāo)和內(nèi)在邏輯方向的引導(dǎo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)應(yīng)用需求的拉動(dòng)、創(chuàng)新機(jī)制的保障、技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)。創(chuàng)新流程和機(jī)理從信息和模型提取開始，通過對地觀測和信息采集產(chǎn)生原始地理信息，之后再經(jīng)過抽象、概括和模型化，產(chǎn)生了直觀、再生和全息等不同層次的地理信息，它是地學(xué)客體特征的鏡像、映射和反映。第二環(huán)節(jié)是模型和方法的系統(tǒng)化組織管理，形成數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識(shí)庫、圖譜庫、方法庫和案例庫等。第三個(gè)環(huán)節(jié)是最關(guān)鍵的部分，即理論、方法和技術(shù)創(chuàng)新，總結(jié)和歸納了6個(gè)科學(xué)方法和7個(gè)技術(shù)方法。第四個(gè)環(huán)節(jié)是信息傳播和應(yīng)用，由此產(chǎn)生了多層次的地理信息應(yīng)用社會(huì)化和大眾化趨勢。新一輪的創(chuàng)新又是源自新的需求、新的領(lǐng)域和新的視角。該研究方案涵蓋了從基礎(chǔ)理論到應(yīng)用基礎(chǔ)，到技術(shù)創(chuàng)新，再到產(chǎn)品開發(fā)，最后形成產(chǎn)業(yè)，這樣一個(gè)大型的產(chǎn)學(xué)研體系。

1 齊清文,姜莉莉,張岸等.地理信息科學(xué)方法論的理論體系研究.測繪科學(xué)，2010,35（4）：5-9.

2 齊清文,鄒秀萍,徐莉等.地理信息科學(xué)方法論案例研究.測繪科學(xué)，2010,35（5）：11-17.

3 Qi Qingwen,Zhang An,Jiang Lili et al.Optimization of mathematical models for thematic maps.Science China:Technological Sciences,2010,53（suppl I）：15-24.

4 Jiang Lili,Qi Qingwen,Zhang An et al.Improving the accuracy of image-based forest fire recognition and spatial positioning.Science China.Technological Sciences,2010,53（suppl I）：15-24.

5 齊清文,梁雅娟,何晶等.數(shù)字地圖的理論、方法和技術(shù)體系探討.測繪科學(xué),2005,30（6）：15-18.

6 齊清文.地學(xué)信息圖譜的最新進(jìn)展.測繪科學(xué)，2004,29（6）：15-23.

7 齊清文,池天河,陳華斌等.地學(xué)信息產(chǎn)品的理論與技術(shù)研究.地理學(xué)報(bào),2002,57（增刊）.

8 齊清文,廖克,劉岳等.知識(shí)創(chuàng)新工程中地圖學(xué)學(xué)科規(guī)劃若干問題.地球信息科學(xué)，2001,3（1）.

9 齊清文,池天河.地學(xué)信息圖譜的理論與方法研究.地理學(xué)報(bào),2001,56（增刊）：8-18.

10 齊清文,姜莉莉.面向地理特征的地圖概括的指標(biāo)體系和知識(shí)法則研究.地理科學(xué)進(jìn)展,2001,20（增刊）.

11 齊清文.超越界線不斷升華的思想螺旋.載：（廖克主編）濤聲集——陳述彭院士科學(xué)思維述評.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2000.

12 齊清文.地理科學(xué)中地圖學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新.載：地理所50年發(fā)展與創(chuàng)新.北京：科學(xué)出版社，1999.

13 齊清文.現(xiàn)代地圖學(xué)的前沿問題.地球信息科學(xué)，2000,2（1）.

14 齊清文,張安定.論地圖學(xué)知識(shí)創(chuàng)新體系的構(gòu)建.地理科學(xué)進(jìn)展，1999,18（1）.

15 齊清文,劉岳.GIS環(huán)境下面向地理特征的制圖概括的理論和方法.地理學(xué)報(bào)，1998,53（4）:303-313.

16 陳述彭主編.地球信息科學(xué).北京：科學(xué)出版社，2007.

17 陳述彭.地學(xué)的探索（第六卷）:地球信息科學(xué).北京：科學(xué)出版社，2003.

18 牛文元.理論地理學(xué).北京：商務(wù)印書館,1992.

19 賈文毓.地理學(xué)研究方法引論——一般科學(xué)方法論層次的衍繹.北京：氣象出版社，2008.

20 馬藹乃.理論地理科學(xué)與哲學(xué)復(fù)雜性科學(xué)理論.北京：高等教育出版社，2007.

21 楊建軍.科學(xué)研究方法概論.北京：國防工業(yè)出版社，2006.

22 黃欣榮.復(fù)雜性科學(xué)的方法論研究.重慶:重慶大學(xué)出版社，2006.

23 鄔昆,霍有光,陳九龍.自然辯證法新編.西安:西安交通大學(xué)出版社，2003.

24 畢潤成.科學(xué)研究方法與論文寫作.北京：科學(xué)出版社，2008.

25 W.H.牛頓-史密斯主編（成素梅,殷杰譯）.科學(xué)哲學(xué)指南.上海:上?？萍冀逃霭嫔?，2006.

26 熊啟才.數(shù)學(xué)模型方法及應(yīng)用.重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.

27 徐建華.現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法.北京：高等教育出版社，2002.

28 王勁峰等.空間分析.北京：科學(xué)出版社，2006.