地理学的信息革命
符拉基米尔 S 季库诺夫
(如一种概念)。我们将使用 数据 这一术语来描述任何看来值得准确地予以表述和
地理信息学刚一诞生,立刻就出现了确定的现象(或概念)。 (齐赤立齐斯和罗下面这个问题:怎样多少比较确切地以比可夫斯基,1985年,第16-17页)按照科较简单或复杂的方式给 信息 一词下定涅茨尼和赖斯(1985年)所下的定义, 数义,使之同 数据 和 知识 区别开来。 信据 是经过处理可转变为信息的原料,也就息 一词早已普遍应用;不论读报、看电视、是说,数据好像是信息产生过程中的一块听广播、阅读科学书刊或通俗读物都会遇块建筑材料。可以看做是为获取信息而取到它。它的意义或多或少得的加工对象。地理现实
符拉基米尔 S 季库诺夫现还是比较清楚的;但是不的语义方面在人脑和/或任莫斯科罗曼诺索夫大学地图制图
仅在日常生活里,而且在技术系统中的反映就是
学和地理信息学教授。他的研究领
科学工作中,它都很容易 知识 的哲学解释。域包括地理信息系统(GIS),地图
制图和社会经济地理,他最近问世为 通讯 、 情报 、 信这里我们还可以提的一本专著是与A.V.科什卡列夫号 、 数据 以及 知识 等及,在技术系统里,数据、合写的 地理信息学 (1993年)。他
词所取代。在这种替换中,信息和知识是有区别的。
是国际地理学联合会地理信息系统
人们没有注意到这些具有因此,首先出现的是数据委员会委员和俄罗斯自然科学院通
讯院士。通讯处:ProfessorVlad-i更普遍意义的概念在本质库。之后有地理信息系
mirSergeevitchTikunov,Carto-上是有很大区别的。统,最后才出现以知识为
-graphyandGeoinfomatics,Lomo
数据 运用于科学或依据的系统 智能系统。其他人类活动领域时,指的是以某种形式化的方式(定量或定性地)呈现的事
实总和。换句话说: 就现象而言,数据相当于记录下来的各别事实,结果使我们获得有关现实世界的信息 , 数据 一词来自拉丁文的 datom ,其字面意义为 事实 。然而数据并非永远同具体的或实际的事实相符。有时候数据不精确或者数据所描述的事物在物质现实中并没有地位
nosovUniversity,Moscow119899,Russia,电子邮件:[email protected].
初步概念
这样理解数据、信息和知识是以当今科学中存在的范式为依据的,这些范式
企图从不同的观点来解释信息性质的事实和现象(参阅别尔德尼科夫和季库诺夫,1994年)。
下面我们将探讨如何界定和理解信息的问题。从维纳的著名原理出发,可以假设在我们的世界里每一事物都含有信息。信息按其重要性是可以和物质及能量相提
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并论的,我们确认这一点并提出下列类比:(1)信息同物质和能量一样,可以传递、接收、储存和使用;(2)我们还将假设信息的存在是客观的,不依赖于我们的知识,但是感觉是主观的,取决于运用这种或那种符号系统的能力(甚至取决于知道符号系统的存在);(3)有形物体和现象(例如物质实体)有许多性质:高度,长度,密度,弹性,质量,重量等等,但是没有独一无二的普遍品质。也可以假设信息由形形色色的特征来描述,而不只是由数量的计算来限定;(4)很可能存在两条基本法则(虽然这不过是一种假说):(a)信息守恒法则,这必须仿照质量和能量守恒法则来表述;和(b)两个拥有信息的物体的相互作用法则(可能它和牛顿定律、库仑定律具有一样的代数式)。
有以上命题为依据,再决定哪些问题需要分析就不难了。毫无疑问,第一个问题涉及地理信息系统,这可以从有关这一问题发表的文献之多和地理信息系统的广泛应用中得到佐证。由于已有的理论建构、定义和模型不计其数,即使仅作扼要概述也是不可能的。即以地理信息系统涉及的范围而论,我们只需查阅一下地图自动绘图学会(EGIS)和欧洲地理信息系统(AUTOCARTO)历届国际会议的记录便可知晓。因此,本文只探讨我们认为最重要的一些问题。这里应当提到geomatics这个学科(由geography和informatics两个词各取头尾拼成。译按:即 地理信息学 。文中有时用另一词:geoinformatics,义同,下不另注),它把与现象的空间表达有关的所有各门科学都集于一身。正因为它涵盖了许多科学的众多分支,很难对它的结构给以完整的明确的描述。关于地理信息学(geoinformatics)及其在荷兰、德国以及俄罗斯的应用,学术界的观点比较一
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致。给地理信息学所下的定义之一规定:它教导数据的接收、储存、传递、处理和呈现的原理、技巧和技术,并且教导怎样以这些数据为依据,形成跨越不同时空现象的新信息和新知识(季库诺夫,1989年(a);1991年)。就地理学的兴趣而言,可以认为,地理信息学同地图制图学、遥感技术等的数学方法是处在同一层次。可以说,这些数学方法已经渗透到所有同空间 时间现象有关的地球科学和社会科学:地质学、土壤科学和经济学,也包括地理学。地理信息系统(GIS)是地理信息学的工具。
地理信息系统(包括正在建立过程中的和已经在运作的)的运作、目标、信息建模领域、面向问题以及其他典型属性涉及的问题很多,但是,可以把它们合乎逻辑地以及从组织观点上分为几个结构大块,也可以称为模块或子系统,每一块执行或多或少明确界定的功能。GIS的功能来自它要解决的四个类型的问题:(1)收集,(2)处理,(3)建模和分析,以及(4)在决策过程中应用数据。H.M.卡尔金斯(1977年)曾详细描述了GIS的结构,他把GIS分为四个组成部分(子系统):数据的控制、处理、分析和应用。
卡尔金斯所介绍的GIS方案符合当今存在的完整的、多功能和多目标GISs的情况,虽然在实际运作中不同组成部分的比例关系可能有所调整,或者简化其中的一个子系统(模块)。从历史发展过程来看,GISs功能潜力的成长以及它们的相应结构日趋复杂,可以说是沿着 由开列清单到分析和建模到控制 这样一条线索发展的(麦克唐纳和克雷恩,1985年)。科什卡列夫和季库诺夫(1993年)按地区(国家和地区GISs)、目标(多目标的,专业的,包括信息查询、分类开列清单、为规划和控制服务的GISs)、和课题方向(普通地理学、各
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平的,也达到了足以令人满意的专家水平。这一点特别同建立地图图例体系有关系,这样一来,图例的适当结合将尽可能完美地显示它们所代表的现象。为了符合这一要求,有许多因素需要考虑,例如把不同显示方法结合运用的可能性(让我们假定用特定参数描述位于不同地点的事物),地图上的内容可能过多或不足(这同符号的比例大小有密切关系),不同颜色的结合在美学上是否协调,符号和标题是否符合现行标准,符号在地图上的配置方式,地图构图的差异,等等。
专家系统对地图制图的帮助表现在以下几个方面:确定图例的类型、大小和颜色;地图各项内容的协调一致;增加新图例并加以规划;指出地图内容编码出现的错误;识别地图显示以及对照片进行解释(判读),等等。美国国家海洋局地图制图和大地测量司对大洋航海图的修订和内容更新提供了一个利用专家系统的范例(博斯勒等人,1988年)。利用专家系统选择地图投影方法自动成图也取得了令人满意的经验。
另一种类型的专家地图制图系统与地图主题内容的模拟有关。在这种情况下,模拟的对象是受几个因素制约的地理现象图景;这也构成地图基本的主题内容。作为例子,我们可以选择用于生态学 地理学调查研究的专家系统,其目的是在考虑工业生产对生态影响的前提下为工业企业(工厂)选址,使所选地址从生态角度看是可以接受的;另外一个例子是用于制作预测俄罗斯北极地区情况的生态 地理地图的专家系统(博戈莫洛夫等人,1990年)。这个例子与前面提到的航海图例子不同,前者突出的是航程距离,而后者则侧重一些实质性特征,虽然在这两种场合,空间与内容都没有脱节之处。
别地区的专题GISs,包括水资源、土地利用、森林开发、旅游、娱乐等等)等方面对GISs进行了分类。
专家系统
我们首先把专家系统界定为一种 人工智能系统,它运用相对比较局限的课题领域的知识来解决该领域出现的问题,其方式犹如作为人的专家一样,也就是通过与一个对此问题感兴趣的人对话,而由后者提供具体问题的必要信息 (专家系统1987年,第5页)。
计算机处理一向涉及数据操作,有关人员对操作的含义是了解的,一旦决定要写出能够分析所有数据的语义(意义)的程序,查询知识库就成为必要。这类程序能够根据以往的结论得出合乎逻辑的链,可以说是通过这些结论吸收知识,检验它们在逻辑上是否正确,使结论变得更加准确,并做出比较精巧的构思。如果得出的结论显然有悖于常识,这对于一台按自己方式运行的计算机来说无足轻重,但是在一个专家系统中出现这种情况就不会被忽略。智能系统在对现实世界现象进行调查的过程中,会依据积累起来的分析、核对以及作出结论的经验进行自我学习,得出的结论看来像更深层次的知识或 元知识 (metaknowledge)。
在地理学领域已经出现了多种专家系统,而且已经付诸应用。这些系统中包括许多专家地图制图系统。这是因为地图制图的图形、图像显示比较复杂,显示方法要求对所显示的诸要素进行逻辑协调,要求它们符合实际,符合正规地图构图方法的复杂要求,也就是把一个个专家积累起来的知识,把地理学的十八般武艺都调动起来。由于专家知识得到广泛运用,利用专家系统帮助制作的地图,即使不是最高水
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16世纪初的天气预测。此图片所显示的是一本书的书名页,书名如下: 塞巴斯蒂安 拉斯对1524年2月的星象和未来事件的描述和解释 。罗杰 维奥莱特(Roger-Viollet)供稿
。
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想使他认为这个系统很有用,重要的首先是它能够为在条件相近的某处地点(或某个时间)进行类似活动所获得的结果提供并非无关紧要的知识。在俄罗斯土地上怎样栽培水稻?在 比如说 中国的广东省又该怎样栽培?专家系统提出的建议很可能是不一样的。然而有可能设想有个科学家,他只对植物栽培的地理概念本身感兴趣,而并不关心这些概念运用的实际效果。
专家系统的一个重要特征是它们可以同 模糊知识 打交道。地理学家所用的定义的 模糊性 导致知识的 模糊性 。以 宽阔的河流 这一概念为例,我们清楚地知道,对不同的人,例如沙漠里的居民或亚马逊河流域的居民, 宽阔 的尺度大有出入。这也就是说,为了描述事实,人们运用了 模糊 逻辑,但由此得出的给定的结果有多大置信度,则须求出可靠的度量才能确定(专家系统,1987年)。
我们在这里谈到了同 模糊 知识打交道的可能性,但是在地理学领域,运用 模糊 数据的技术尚未得到充分发展。数据 模糊性 的典型表现之一是在遥感领域所获得的资料;统计资料不完全的数据也可以归入此类。
边界不明确、特别是自然现象的边界不明确的场合,为描述带来困难。这个问题不可能通过给这些现象绘制地图得到解决。尽管学者们已经进行了诸多努力,地图制图学领域的研究还非常薄弱。
地理学广泛运用的各种分类方法都有模糊性。文献中已有学者一再提出,由于这个原因,宜采用模糊集理论所建立的方法。模糊集理论是由L.A.扎德(1965年)提出来的,以后又为其他学者所发展,按照扎德的理论,地区单元不仅可以同一个类别挂钩(如多值分类的标准算法),而且可
地理科学的其他领域也出现了专家系统,例如预测领域,包括天气预报,作物产量预测,监测自然景观(预测结论来自所调查对象的全局);火险预警领域;城市规划领域;土壤评估领域;依据城镇结构和功能对其进行分类领域,等等。专家系统用于遥感是发展最为迅速的一个领域,尤其是用于图像识别。
运用专家系统可以使地理信息系统有效并便于应用;没有经验的用户稍加培训就可以使用。从大量数据中搜索信息的工作可以大为改进,例如对欧俄中央地区混交林和落叶林的具体构成进行分析,地理学家预测,在那里可以找到杉、桦、橡、椴和枫等树种而不是棕榈或红树(就分析目的而言,在这个地区出现许多棕榈树或红树是违背常识的)。
分类是地理学中一个很重要的问题,对于那些不便建立正规数学关系式、以及情况过于复杂而难以作逻辑分析的问题,专家系统可以发挥重要作用。例如地理状态的典型区分,状态控制方法的运用,特别是地理学中地理状态流派方法的开发利用(特罗菲莫夫和帕纳休克,1982年),等等。
为了以适当的知识库(它们又是以专家的知识为基础建立的)为依据草拟规则、确立事实和联系,必须建立地理状态(geo_situations)的类型学。以地理状态为依据建立的图景可以使我们在每一具体案例中不必过多地追求特定的变体,但是,一旦类型已经确定下来,适宜的地理状态的结构可以参照所属类型的特性进行分析。今后,专家系统将能够决定地质状态的结构,将能够提出有目标地改造或保存地理状态所需要的措施,例如提出保护环境的建议,等等。
地理学家利用专家系统进行研究,要
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以同时与多个类别挂钩,办法是通过各种联系函数(地区单元有过渡性质的场合)。在不同类别之间的边界的确具有模糊的、过渡的性质的情况下,采用这种分类法是可取的。在建立数学模型以及在地图中适当反映有关情况时,必须考虑到此种模糊性。人们有时认为,边界不分明本来就是地理学分类的共通特征。
在地理学现在所采用的传统方法的范围之内,即使并非显然应用模糊集理论也可以明显地看出其模糊性。依我们之见,把地理系统看做是模糊(边界不分明)的联合体这一概念是同某些特征联系在一起的。一个系统的模糊性可以在下列场合出现:(1)在确定分类的任务和目标的过程中描述该系统时;(2)在选择描述该系统所需的指标体系时;(3)在选择分类的算法时;(4)在选择多元分类的结果时;(5)在选择显示最后结果的方法时;以及(6)在对取得的结果与原定目标的吻合程度进行估价时和对得出的结论进行解释时(季库诺夫,1989年(b))。
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信号,从观测物得到反射光。这两种数据收集技术的性能都在迅速改进。目前在运用空间携带的可操纵的电子遥感系统方面,趋向于把各种多频道、多目标和分辨率很高的数据收集仪器组合运用,包括全天候工作设备。除开这些设备以外,非可操纵的空间系统仍像以往一样在继续使用,它们装备有全息摄影设备和多谱线照相机,足以保证高分辨率和几何精度(佩尔米丁和季库诺夫,1991年)。
按地区有秩序地收集数据,不论是从数据收集合理化的观点来看,还是从建立与所调查系统的尺度相符合的最佳对应关系的角度来看,都是很重要的。数据可以通过一系列固定坐标同点和线建立联系,或者有时同行政地区区划的网格(grid)、或者同自然轮廓(如河流流域)相联系。以地貌为依据建立联系可获得良好效果。对于绘制综合性生态地图来说,特别有发展前途的做法是运用地理构造,目前人们把它们理解为由人类活动引起的和自然的系统。地理构造可以界定为在空间、时间都有一定范围的复合体,是由在给定区域(具有其特有的地理状态属性)内生活着的人们的特定社会经济活动以及地理环境的所有属性共同作用的结果,而地理环境包括纯粹人为的和纯粹天然的两类事物和现象(内维亚日斯基和季库诺夫,1991年)。我们得到的基本认识是人为的系统和自然的系统形成了不可分割的、深深地整合在一起的地理构造,只有当我们要对它们生命组成部分的各个方面进行研究时才可以进行分解。就地理信息技术而言,为了整理空间数据,光栅和矢量制式(rasterandvectorformats)得到了广泛应用,允许从一种制式转换为另一种制式,数据的呈现可采取不同组合方式。
当代地理技术中的数据处理绝非小
建立空间模型的技术
给地理系统建模的技术首先涉及数据的收集以及了解数据与地区的联系。在地理学研究工作中,除了对环境、社会进行复杂的地理监测外,最常运用的补充材料来自文字记述、统计资料和地图制图材料,以及高空和空间研究所提供的资料。其中的遥感数据尤其可以迅速地更新。当代的数据收集技术包括被动的(指工作于太阳辐射频带的反射范围内的各种光学和扫描仪器,包括紫外光、可见光或近红外光的频带),它们能拾起反射或发射的辐射,和主动的(雷达,扫描激光器,微波辐射探测仪等)两类,后一类本身能够定向传递适当的
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可以采用不同区域的信息来描述同一现象。这对于描述抽象概念尤为重要,例如描述一个国家的社会经济发展状况。这种描述不能按硬性规定的指标来决定,其道理只需指出一点就足够了:如何描述社会经济的发展,不同的研究人员有不同的理解,即使没有人怀疑各国之间差异的客观性质和表现差异的可能性。可以使用不同体系的初始指标,按照一种算法进行数据处理,把不同模型的计算结果统统呈现在地图上,这样做的结果是所有结论的可靠性仅仅取决于建模计算所提供的信息。
一个区域的信息有可能用不同算法进行处理,从而再次证明有多种方案可资利用。在这种情况下,务必注意使所有算法都正确地反映所模拟的现象性质;季库诺夫(1982年)的论文有一个这方面的例子。把运用各种算法所得出的结果的精确程度加以考虑是很必要的,而这些算法必须实际上比较一致;为了得到一个明确结果,这一点很重要。否则,不同结果的可靠程度不一,还得予以不同的 权重 ,而进行这种估算本身也往往并非简单,操作起来相当烦琐。为了得到一个最后方案而平行地运用多种数学方法越来越流行;计算机日益普及,用于建模的程序资料室也随之改进,在很大程度上促成了这一趋势。
用不同的地图制图显示方法进行模拟,其结果是可以反映出来的。而采用多种方案的第三种途径便与这种情况相联系。地图语言是如此丰富而灵活,尽管已经用了几个世纪,直至今日,地图上仍不断出现各种现象的新的图示方法,这一过程无疑将继续下去。地图显示新方法的处理将因重现地图制图显示的自动化而出现一个大跃进。
由此而来的一个严重问题是对模拟结果的可靠性进行估量。如果把地图制作的
事,需要使用各种数学建模方法。鉴于空间情况的诸方面对地理学的重要性,这些数学模型可分为三大类:(1)建立数学模型时不考虑各个现象的空间协调,其结果便不能转化为地图显示;(2)结果可以在地图上显示出来,但是在数学算法的演算阶段不考虑空间情况;(3)如不考虑各个现象的空间位置,就不可能对数学计算进行再分析(季库诺夫,1986年(b))。
地理学运用的模型样式极为繁多,其中最常用的有下列几类:数学数理统计模型,模仿模型,优化模型;以及数学地图制图模型。这里首先要提到的是,因现有的数学统计方法不能适用于地理学而建立的 空间统计学 方法可能提供的前景(华西列夫斯基和波浪,1977年;格里菲思,1987年)。显然有必要加强运用空间数学方法的研究,尤其是在建立空间模型方面;如若考虑到地理现象的空间和历时性质,则建立空间和时间模型是极为重要的。
这些模型中有一类是数学地图制图模型(朱可夫,塞尔本尤克和季库诺夫,1980年)。我们把建立 数学制图模型 (MKM)理解为在 地图的制作和运用 制度中建立由若干数学和地图制图模型组成的有机复合体,旨在对地图的专题内容进行构图或分析。建立这种组合模型的目的是发挥其各个组成部分的长处。在建立数学地图制图模型的过程中,不仅可以建立初级形式的组合(由一组模型构成),而且还可以建立复杂的组合(例如悬索状、树状结合)(季库诺夫,1985年),通过数学模型和地图的轮流运用,可以优化建模过程,发现并改正可能出现的错误,如此等等。
给地理现象建模的技术可以同多种方案相结合。这可以在建模的各个阶段 提供信息阶段,信息处理阶段,以及呈现模型计算结果阶段进行。在提供信息阶段,
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技术精确性的概念同实质内容(它反映地理现象与它们在地图上的显示相符合的程度)区分开来,我们就能够区分决定技术精确性的因素(季库诺夫,1982年)。为此目的有必要把建模过程从头加以描述,即从提出有关地图的概念开始,直到选定显示最后结果的方法为止,因为建模的全部技术过程在一定程度上影响到地图专题内容的可靠性。
可靠性也可能同多种方案有关系。由于有可能平行运用不同区域的信息,不同的数学算法和不同的显示模拟结果的方法以及采用多种方案便都成为可能,从而导致提高最后结果的可靠性。这里所设想的是把对模拟结果的可靠性的估量加以图示,这将使我们得以了解,地图各部分的置信度是不同的(季库诺夫,1982年,1985年)。
模拟的一般可靠性是同地理学的可靠性紧密相联的,而影响后者的诸因素有:依据地理学内容组织问题的质量,所调查的指标的选择是否恰到好处,以及模拟结果的非正式解释是否完备(季库诺夫,1982年,1986年(b))。在模拟过程中,研究人员不断地把中间结果(数学的依存关系、模拟中间阶段的地图,等等)同它们的操作和校正的实际活动相关联(季库诺夫,1985年,第155-158页)。在解释阶段,对所得结论和制作的新地图的一般估价,解释地图内容所依据的原理,以及所提出的实际的和方法论的建议等,都是由调查对象的地理学特征所决定的。
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盘上的文件,也可以表现为计算机输出打印在纸上的图形和地图。这些做法既使用了传统的 纸 技术,也使用了 非纸 技术,即在显示屏上(例如)再现地图。这就一方面要求有运用机器制图的特殊设备,另一方面也要求对地图制图的表现方法进行改造。在显示屏上再现地图,可以使我们通过改变地图内容和设计地图的方法来检验各种制图手段。特别引人注目的是这些手段便于显示现象的动态。显示方法之一是采取地图制图影片形式,一张张地图依次出现,可以清楚地说明制图过程。另一种形式是使地图上的各别符号成为活动的,例如让特定的点或标志闪烁或移动。发展动态的计算机辅助地图制图,要求有处理特殊符号的功能,要求掌握地图表现类推的一般原理。在采用这些方法的时候,应当考虑这些符号的视觉的心理 生理因素。再者,非常重要的一点是:屏幕上的图像可以在纸上再现,也就是说可以得到所谓的 硬拷贝 。高性能个人计算机现在已广泛应用,它们能够显示出几百种颜色之间的细微差别,使得这种不用纸的地图制作方法很受欢迎。利用复制技术得到了有趣的结果,例如模拟环境污染的动态过程(莫洛奇科,1987年)。
目前正在开发的技术是制作立体图像,特别是三维立体透视图、彩色立体图和立体地图。全息摄影术再度引起人们的关注,因为它可以使全息图(光敏胶片)中包含的立体图像得以再现,所研究的现象可以借助光波干涉记录在全息图上。虽然地理学界知道全息摄影技术已有相当长的历史,但对它的运用还很有限。例如,美国学者对表现美国180年间人口状况的变化所做的实验(达顿,1979年),以及苏联学者利用全息摄影设备对森林进行的调查(帕夫洛娃,科涅耶夫和查洛夫,1984年)。这
数据的直观化
现有的各种技术为显示地理学的研究成果提供了广泛的可供选择的手段,它们既可以表现为图表、报告、提要、记录在软
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再者,在人工智能领域,围绕一个人建立一个所谓 虚拟世界 的研究工作,已经展现了令人惊奇不已的前景。一个人可以戴上一顶特制的头盔,一头钻进另外一个世界中去,钻进 虚拟现实 ,这时特殊的传递感觉的元件随着他或她的眼球运动,随着他的肌肉动作而动作。而当复合的感觉被人工地再建时,这个人就开始把这种感觉视为真实。这种可能性不仅为培训飞机驾驶员、宇航员等、而且也为评估企业家、银行家们的活动创造了理想条件。它也为在地理学领域获取复杂过程的知识提供了机会,如使地图制作者有可能实现地图的绘制成图,使气象学家有可能较准确地预测天气形势,等等。关于多媒体的发展潜力,已有多篇文章作了描述。
本文这一节的目的是引导读者注意:利用多媒体可以解决地理学中的若干课题。我们还将注意到我们现在称之为多媒体的东西,有许多要素是地理科学已长期与之打过交道的,诸如地图册中的地图便一直辅之以说明文字、图表、照片等等,虽然声音、动画和电影的运用自然把我们细致、复杂地描述空间现象的能力在质量上提高到了一个新水平。多媒体领域中有很大一部分工作涉及所谓电子地图制作的研究项目,这就不足为奇了。
在地理学的其他课题中,利用多媒体最明显的要属政治地理学的研究。在对该领域的多党制体制下的选举问题进行分析时,不仅以一系列地图表明各党获得选票的百分比,而且还辅之以地图影片,用以说明选民在大选前一段时间中的行为变化过程。把一个政党在各个地区的活跃程度同它获得选票多少的关系显示出来,是有利于分析问题的。为了熟悉许多政党的情况,把每个政党的政纲立场收集并储存起来,是一种可取的方法,这些资料可以由电
是因为一方面受到专业设备性能的限制,另一方面拥有这种设备的地理学机构寥寥无几。
其他比较常见的非传统的地图显示方法有:意境地图,偏好的地图以及变形图像(克尔德和怀特,1974年;季库诺夫,1986年;以及其他作者)。面积变形图的制作和应用特别受到关注(面积变形图以传统地图为依据,以变换面积的方法代表给定的人口密度、地区的收入分布、特定产品的消费,等等)。在这些图中,通过变形把地区单位的面积按照所建立的指标进行正比例转换,各地区的相对位置和几何形状则尽可能予以保留(古赛因 扎德和季库诺夫,1990年)。图1是依据1989年各国人口数据绘制的世界人口变形图;图2是世界各国国民生产总值的变形图。
地理学中的多媒体技术
多媒体技术的历史,不过短短几年。以人类活动为依据,或者说 追随 人类活动,可以使利用计算机的工作过程大为丰富,这不仅仅是因为多媒体计算机能够再现地图、图形和表格,而且还能再现彩色照片、有真实感的三维图像以及地图制图电影或其他影片的片段,此外还能给图片伴音(音乐或说明词等)。例如拉尔夫把多媒体描述为基于计算机的系统,把来自多种环境的独立数据的收集、储存、呈现、传递和处理结合起来,这些系统在当时既有确定的也有尚未确定的。多媒体制作者根据具体内容把这些数据在空间和时间上作同步处理。
多媒体虽然仅仅作为地理信息学的发展趋势之一而出现,但其发展速度如此之快,以至于一些文献已经把地理信息学当做多媒体这个广阔领域的一个组成部分。
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影胶片的声迹记录的伴之以文字的说明词提供。获取各政党领袖的照片,附上简历,是轻而易举的。保存政纲声明的一些片断也是有益的。为达到这个目的,在有关国家的地图上标出城市,并指出对相关政党有重大意义的活动发生的日子,不失为一个方便办法。把光标推到某个地方并指明事件发生的时间,显示屏上就会呈现出与该事件有关的电影片段,当时活跃的政治家名单,连同他们的政策声明、采取的决策、文件等等,还辅之以附有文字的说明词(伴音)。
我们再转向一个完全新的研究领域 金融市场。例如,现在已有提供证券交易所和公开上市公司股票牌价的信息系统。在这里,以图表的形式表明任何时期股票的市场价值是有用的。至于对上市公司的种种说明,如它们活动的类型、资本额、资产状况、现金余额、独立专家对它们的评价等等,可以采取文字的形式。最重要的报刊报道的复制件也是非常有用的。
银行业务也有类似的情况。可以以城市地图为背景标记银行网点的分布,附以相关的说明,诸如存款利率、支付过户日期、银行业务范围、信贷条件、当天外汇买卖牌价、过去一个月期间汇率变化示意图,伴音说明可以包括法定银行资金、银行创办人等项内容。
多媒体技术为发展各个层次的旅游业提供了更大的机会,从国际旅游到地区旅游无所不包。为了对某一国家作整体介绍,提供其地理概况、一系列地图以及最值得注意的最引人发生兴趣的历史名胜是有益的。此种说明还可辅之以文字,包括专家推荐的旅游路线以及各旅游公司对旅游费用的估价等。
建立这样的系统,举例说,可以以著名的PCGLOBE软件包为依据,该软件提供
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各国人口、经济、国旗、国徽、国歌等方面信息。如果配上音乐,播放该国最有代表性的乐曲,再加之以对最重要的历史事件和当代的政治和经济形势的说明词,那么这种软件对公众就更有吸引力了。
概要介绍某个地区或城市的小册子,可以附上最值得注意的地方、最重要的建筑物、教堂、或自然景观及秀丽风光的照片。关于旅馆、加油站、饭馆和其他与旅游有关的设施的数据库绝非多余。伴音部分既可以有说明词,也可以有音乐,在出现瀑布照片时,即可伴之以高山流水之音。
几个观点都表明,把多媒体系统运用于教育的前景颇具吸引力。我们认为,至少应当制作三个层次的软件:供学前儿童和幼儿之用,供中学生之用,供大学生及专家之用。
对于年龄最小的儿童,可以组织 计算机化的 世界漫游,例如可以说明横渡大洋是多么艰难,横渡大洋有哪几种办法。可以作若干提示:设想自己独自围绕海和湖走一圈,看看海比湖大多少,作这样的旅行,应该带多少食物。向北走,人就会逐渐感觉到寒冷,并会注意到植物和动物都发生了变化。可以问问孩子们,他们将会看到什么动物或植物;如果他们到所谈到的地方,会发生什么事情,比如说,一头北极熊到了撒哈拉该觉得有多么热。设想各种人类行为模式是饶有兴味的,有的行为使个人达到计划目标,有的则使他们走进了死胡同。例如,假设有狗拉雪橇、骆驼、汽车或马匹可供选择,那么,在沙漠、山区或平原旅行或运输,应当采取哪种模式。对所选定的每一种运输方式,必须展示相关情况的图景;必须向学生指明,在冰天雪地的北极骑骆驼该是多么不舒适,将会遭遇什么后果。
使高年级学生感兴趣的事情,不仅有
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边远地区的卫星接收抛物面天线。巴塞洛缪摄影/联络加玛社(LiasonGamma)供稿
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旅行和研究人群的聚落,最重要的山川位置,而且还有人工降雨浇灌干旱的葡萄园。为此他们必须在空气团运动的路上设置障碍或者驱散固态粒子,以便围绕粒子形成雨滴;他们还可以尝试用塑料袋捕捉云来向地球输送水气。从水对葡萄园增产的正面效应和水蒸气过多可能导致的后果(例如土壤盐碱化或对家中供暖的影响)中也很容易引出其他的讨论题。但首要的是所模拟采取的措施不得把造福人类的水变成祸害。学生们提出来的办法可能极富想像力,最好的办法不是让学生就现成的方案作出选择,而是让他们有机会说说 自己想出来的办法 ;这样做对培养科学的思维方式是完全必要的。学生一旦想出一个有兴趣的题目,他就可以很容易使自己熟悉 计算机地理教科书 的这一部分或那一部分。
我想,学地理的学生们会在种种 游戏 中享受快乐,如建设工业企业要取决于原料、能源和劳动力等资源的存在,企业家难为无米之炊;而且还要估计生产对环境造成的危害程度。在把学生转变为计划机构的成员以后,计算机可以对他们的工作评分,如果决策正确,则予以鼓励,决策错误(例如把铝厂设在远离能源的地方),则予以处罚(也许罚钱)。也许学生在遇到 计划外的 降雨时想尝试一下预报天气?谁不想做个福尔摩斯,凭借几条间接线索发现矿藏或石油呢 但由于决策失误,有时候找到的却是个垃圾堆。
一旦编制了一系列既富有吸引力和幽默感、又面向问题的程序,就可以让学生试作决策。这样一来,他们一方面得以扩展自己在地理学适当领域的知识,同时又得以养成和改进利用个人计算机工作的习惯。虽然一开始就应当指出,编制程序不一定特别复杂,然而在某些场合,组织接口
符拉基米尔 S 季库诺夫
总是很麻烦的,其中包括直到同专家系统和多媒体相联系的操作过程。一定要使学生发生兴趣,以此作为对其所花力气的回报。电子教科书和传统教科书一旦并存,各门地理科学的教学将发生质的飞跃,容许各个领域的学生看到与雪崩、泥石流和塌方生成有关的电影,从不同视角看到地形地貌的三维图像,独立地制订计划并且随时能够提取描述某一地区地质构造所需要的纵剖面或横剖面图。生物地理学系的学生将学会识别鸟类的外形及其鸣声,并且在地图上指出不同鸟类栖息的地带。此外,地理信息学还有打开影响嗅觉和触觉器官可能性的前景,最早提到这一点的是R.F.泰勒(1991年,第7页)。当生物地理学家在研究药用植物时,他们不仅能够在地图上查找这些植物生存的地方,而且还能听到关于药用植物性状的演讲,看到它们的照片,嗅到河谷中缬草、薄荷或百合花的香味,这种香味是由为此目的制造的雾化器产生的,很快就为力量强大的风扇所驱散。
上面列举的课题很容易扩展和修改;从我们的观点看,迄今为止,旨在提出或解决具有实质内容的问题的图形显示设备还很少应用。这种设备不仅包括专题地图,而且包括 意境地图 、变形图等。这样一来,若要制订旅游路线的网络,则不同地区或国家的这一部分或那一部分居民对于本地的吸引力所受影响会持有什么 共同意见 ,便须作一分析。克尔德和怀特(1974年)的著作列举了许多这类地图的题材,如伊里诺州大学生的经济和/或政治偏爱,他们对美国环境状况的评估;瑞典人、意大利人、德国人和其他人所喜欢的欧洲国家生活,等等。
仕
琦译
地理学的信息革命
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内容提要
空间、时间与人类地理学理论
彼得 古尔德
当代地理学有两个主要组成部分 自然地理学和人文地理学。对它们的研究常常是就其相互关系着眼的。自然地理学研究总体上是在牛顿物理学范畴内进行的,同时承认计算的局限会最终导致混沌的不可预见性。相反,人文地理学研究有多种视角,既可以是高度数量化的或理论性的,也可以从强烈的人文关怀出发。这方面的许多情况在对地图学研究具有影响作用的技术和哲学潮流中反映出来。今天的地理学研究的特点是对其相邻学科的开放性。具有人文色彩的研究受到文学理论、文化研究和学术史研究等领域的后现代主义倾向的强烈影响,而具有社会科学传统的研究则与统计和数学模型紧密相联。绝大部分研究,无论是从哪一种视角出发,都会带来一种独特的空间观点,对从其它观点出发来研究的问题产生影响。这种由结构空间决定的独特的地理地点意识,是地理学研究的核心贡献。在 空间 时间 意识复苏的情况下,地理教育在环境和规划方面具有至关重要的作用。
黄语生译
雷金纳德 G 戈列吉
本文探讨地理学理论的本质由什么所构成。作者按照历史顺序概述了地理学的理论和量化革命所起的作用,把重点放在说明地理学理论的演变以及它与其它以学科为依据的理论的区别。特别突出地说明了最初的描述性空间理论与后来的以数学为依据的规范性理论之间的区别。然后以农业区位论和工业区位论作为论坛,说明地理学理论的 形成 如何得益于经济学原理,说明怎样把空间概念和非空间概念联系起来以建立强有力的、形式良好的和规范的理论。全文着重说明构建理论所用的论证和推理过程,并肯定空间或地理过程的各种理论的形式和结构之不可或缺。本文以城镇聚落和城镇形式为背景说明描述性模型如何过渡到分析性模型。本文还较详细地说明描述性理论向规范性理论的过渡,以及随着学科的成熟,进而向基于过程的理论过渡。
仕
地理学的信息革命
琦译
符拉基米尔 S 季库诺夫
按照某些科学家的观点,信息是一个基本概念,它和物质或能量一样,都是
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宇宙万物的基础。本文对数据、信息和知识等概念进行了探讨。也描述了地理信息系统在信息革命时代的引进和扩展过程,还以通俗方式对更复杂的智能系统进行了描述,其中包括在地理学领域日益得到广泛应用的专家系统。空间模拟方法很重要 从生态学的观点看来也是如此 是世界各国稳定发展的基础。使按照空间组织的数据直观化,包括运用传统的和非传统的数据(三维计算机制图、全息图像、意境地图和预测)。对于地理学中可以运用多媒体技术的若干题材进行了描述,其中包括政治地理学、金融财政、旅游地理、医药地理以及其他。
内容提要
20世纪的主要环境问题首先与可再生资源相关联,如森林、土地和水,其次是工业污染,而不是不能再生资源本身的耗尽问题。
王寅通译
气候变化与人类环境的未来
符拉基米尔 M 科特利亚科夫每隔几千年地球不同地区的气候就发生周期性变化,持续时间不同而其性质尚不很清楚。根据最新冰川学和海洋学的数据,本文对最后一次气候周期的全球温度变化和大气气体的组成进行了描述,展示了它们之间严密的相关性。上更新世和全新世时期北半球地理区域和景观改变的性质是通过对古代图形的分析来说明的。文章提出了20世纪气候和冰川变化的证据并对世界海平面的升高情况和可能的原因进行了分析。利用有名的关于在21世纪全球气温升高的预测,考察了北半球北部地区、温带地区和南部低纬度地区自然条件变化的可能形式。我们强调,预计的地球变暖不一定会导致对地球环境的危机,但标志着向新的环境条件的过渡,要求社会作出重大调整以求适应。
王寅通译
社会对环境危害的反应
仕
人类对地表的改变
琦译
尼尔 罗伯茨
由人类导致的地表的变化可以通过一系列不同的数据资料按时期进行研究。人类在最近一次冰河时代结束时已在地球表面的大部分地方开垦殖民。作为猎人、渔人和采集者,我们成为住地环境的一部分,虽然火的使用和大量动物的消失证实了人类的早期对自然的影响。人对自然资源的使用在农业出现后起了急剧的变化,导致自然植被被清除,人文的景观出现。在其后的几千年里,人类世界以牺牲莽莽原野为代价逐步扩张,这一过程在欧洲人发现并把美洲、非洲和太平洋地区殖民化以后加速了。最近两个世纪以来,在利用自然资源上有了很大的改变,这是和工业资本主义的发展相关联的。工业化社会的关键是将原来能再生的资源利用变成了不能再生的资源利用,特别在能源方面。
苏珊 L 卡特
本文审视因自然灾害、技术失误,以及经常性的环境退化而在全球各处带来的愈见其甚的各种危害。文章的头一部分描述了环境危害的总趋势和影响,包括其频率、规模及其地区性的和国际性的影响。然后细致考察使人们易受此种危害的社会问题,包括居民的变化、城市化、技术创新、工
地理学的信息革命
符拉基米尔 S 季库诺夫
(如一种概念)。我们将使用 数据 这一术语来描述任何看来值得准确地予以表述和
地理信息学刚一诞生,立刻就出现了确定的现象(或概念)。 (齐赤立齐斯和罗下面这个问题:怎样多少比较确切地以比可夫斯基,1985年,第16-17页)按照科较简单或复杂的方式给 信息 一词下定涅茨尼和赖斯(1985年)所下的定义, 数义,使之同 数据 和 知识 区别开来。 信据 是经过处理可转变为信息的原料,也就息 一词早已普遍应用;不论读报、看电视、是说,数据好像是信息产生过程中的一块听广播、阅读科学书刊或通俗读物都会遇块建筑材料。可以看做是为获取信息而取到它。它的意义或多或少得的加工对象。地理现实
符拉基米尔 S 季库诺夫现还是比较清楚的;但是不的语义方面在人脑和/或任莫斯科罗曼诺索夫大学地图制图
仅在日常生活里,而且在技术系统中的反映就是
学和地理信息学教授。他的研究领
科学工作中,它都很容易 知识 的哲学解释。域包括地理信息系统(GIS),地图
制图和社会经济地理,他最近问世为 通讯 、 情报 、 信这里我们还可以提的一本专著是与A.V.科什卡列夫号 、 数据 以及 知识 等及,在技术系统里,数据、合写的 地理信息学 (1993年)。他
词所取代。在这种替换中,信息和知识是有区别的。
是国际地理学联合会地理信息系统
人们没有注意到这些具有因此,首先出现的是数据委员会委员和俄罗斯自然科学院通
讯院士。通讯处:ProfessorVlad-i更普遍意义的概念在本质库。之后有地理信息系
mirSergeevitchTikunov,Carto-上是有很大区别的。统,最后才出现以知识为
-graphyandGeoinfomatics,Lomo
数据 运用于科学或依据的系统 智能系统。其他人类活动领域时,指的是以某种形式化的方式(定量或定性地)呈现的事
实总和。换句话说: 就现象而言,数据相当于记录下来的各别事实,结果使我们获得有关现实世界的信息 , 数据 一词来自拉丁文的 datom ,其字面意义为 事实 。然而数据并非永远同具体的或实际的事实相符。有时候数据不精确或者数据所描述的事物在物质现实中并没有地位
nosovUniversity,Moscow119899,Russia,电子邮件:[email protected].
初步概念
这样理解数据、信息和知识是以当今科学中存在的范式为依据的,这些范式
企图从不同的观点来解释信息性质的事实和现象(参阅别尔德尼科夫和季库诺夫,1994年)。
下面我们将探讨如何界定和理解信息的问题。从维纳的著名原理出发,可以假设在我们的世界里每一事物都含有信息。信息按其重要性是可以和物质及能量相提
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并论的,我们确认这一点并提出下列类比:(1)信息同物质和能量一样,可以传递、接收、储存和使用;(2)我们还将假设信息的存在是客观的,不依赖于我们的知识,但是感觉是主观的,取决于运用这种或那种符号系统的能力(甚至取决于知道符号系统的存在);(3)有形物体和现象(例如物质实体)有许多性质:高度,长度,密度,弹性,质量,重量等等,但是没有独一无二的普遍品质。也可以假设信息由形形色色的特征来描述,而不只是由数量的计算来限定;(4)很可能存在两条基本法则(虽然这不过是一种假说):(a)信息守恒法则,这必须仿照质量和能量守恒法则来表述;和(b)两个拥有信息的物体的相互作用法则(可能它和牛顿定律、库仑定律具有一样的代数式)。
有以上命题为依据,再决定哪些问题需要分析就不难了。毫无疑问,第一个问题涉及地理信息系统,这可以从有关这一问题发表的文献之多和地理信息系统的广泛应用中得到佐证。由于已有的理论建构、定义和模型不计其数,即使仅作扼要概述也是不可能的。即以地理信息系统涉及的范围而论,我们只需查阅一下地图自动绘图学会(EGIS)和欧洲地理信息系统(AUTOCARTO)历届国际会议的记录便可知晓。因此,本文只探讨我们认为最重要的一些问题。这里应当提到geomatics这个学科(由geography和informatics两个词各取头尾拼成。译按:即 地理信息学 。文中有时用另一词:geoinformatics,义同,下不另注),它把与现象的空间表达有关的所有各门科学都集于一身。正因为它涵盖了许多科学的众多分支,很难对它的结构给以完整的明确的描述。关于地理信息学(geoinformatics)及其在荷兰、德国以及俄罗斯的应用,学术界的观点比较一
符拉基米尔 S 季库诺夫
致。给地理信息学所下的定义之一规定:它教导数据的接收、储存、传递、处理和呈现的原理、技巧和技术,并且教导怎样以这些数据为依据,形成跨越不同时空现象的新信息和新知识(季库诺夫,1989年(a);1991年)。就地理学的兴趣而言,可以认为,地理信息学同地图制图学、遥感技术等的数学方法是处在同一层次。可以说,这些数学方法已经渗透到所有同空间 时间现象有关的地球科学和社会科学:地质学、土壤科学和经济学,也包括地理学。地理信息系统(GIS)是地理信息学的工具。
地理信息系统(包括正在建立过程中的和已经在运作的)的运作、目标、信息建模领域、面向问题以及其他典型属性涉及的问题很多,但是,可以把它们合乎逻辑地以及从组织观点上分为几个结构大块,也可以称为模块或子系统,每一块执行或多或少明确界定的功能。GIS的功能来自它要解决的四个类型的问题:(1)收集,(2)处理,(3)建模和分析,以及(4)在决策过程中应用数据。H.M.卡尔金斯(1977年)曾详细描述了GIS的结构,他把GIS分为四个组成部分(子系统):数据的控制、处理、分析和应用。
卡尔金斯所介绍的GIS方案符合当今存在的完整的、多功能和多目标GISs的情况,虽然在实际运作中不同组成部分的比例关系可能有所调整,或者简化其中的一个子系统(模块)。从历史发展过程来看,GISs功能潜力的成长以及它们的相应结构日趋复杂,可以说是沿着 由开列清单到分析和建模到控制 这样一条线索发展的(麦克唐纳和克雷恩,1985年)。科什卡列夫和季库诺夫(1993年)按地区(国家和地区GISs)、目标(多目标的,专业的,包括信息查询、分类开列清单、为规划和控制服务的GISs)、和课题方向(普通地理学、各
地理学的信息革命
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平的,也达到了足以令人满意的专家水平。这一点特别同建立地图图例体系有关系,这样一来,图例的适当结合将尽可能完美地显示它们所代表的现象。为了符合这一要求,有许多因素需要考虑,例如把不同显示方法结合运用的可能性(让我们假定用特定参数描述位于不同地点的事物),地图上的内容可能过多或不足(这同符号的比例大小有密切关系),不同颜色的结合在美学上是否协调,符号和标题是否符合现行标准,符号在地图上的配置方式,地图构图的差异,等等。
专家系统对地图制图的帮助表现在以下几个方面:确定图例的类型、大小和颜色;地图各项内容的协调一致;增加新图例并加以规划;指出地图内容编码出现的错误;识别地图显示以及对照片进行解释(判读),等等。美国国家海洋局地图制图和大地测量司对大洋航海图的修订和内容更新提供了一个利用专家系统的范例(博斯勒等人,1988年)。利用专家系统选择地图投影方法自动成图也取得了令人满意的经验。
另一种类型的专家地图制图系统与地图主题内容的模拟有关。在这种情况下,模拟的对象是受几个因素制约的地理现象图景;这也构成地图基本的主题内容。作为例子,我们可以选择用于生态学 地理学调查研究的专家系统,其目的是在考虑工业生产对生态影响的前提下为工业企业(工厂)选址,使所选地址从生态角度看是可以接受的;另外一个例子是用于制作预测俄罗斯北极地区情况的生态 地理地图的专家系统(博戈莫洛夫等人,1990年)。这个例子与前面提到的航海图例子不同,前者突出的是航程距离,而后者则侧重一些实质性特征,虽然在这两种场合,空间与内容都没有脱节之处。
别地区的专题GISs,包括水资源、土地利用、森林开发、旅游、娱乐等等)等方面对GISs进行了分类。
专家系统
我们首先把专家系统界定为一种 人工智能系统,它运用相对比较局限的课题领域的知识来解决该领域出现的问题,其方式犹如作为人的专家一样,也就是通过与一个对此问题感兴趣的人对话,而由后者提供具体问题的必要信息 (专家系统1987年,第5页)。
计算机处理一向涉及数据操作,有关人员对操作的含义是了解的,一旦决定要写出能够分析所有数据的语义(意义)的程序,查询知识库就成为必要。这类程序能够根据以往的结论得出合乎逻辑的链,可以说是通过这些结论吸收知识,检验它们在逻辑上是否正确,使结论变得更加准确,并做出比较精巧的构思。如果得出的结论显然有悖于常识,这对于一台按自己方式运行的计算机来说无足轻重,但是在一个专家系统中出现这种情况就不会被忽略。智能系统在对现实世界现象进行调查的过程中,会依据积累起来的分析、核对以及作出结论的经验进行自我学习,得出的结论看来像更深层次的知识或 元知识 (metaknowledge)。
在地理学领域已经出现了多种专家系统,而且已经付诸应用。这些系统中包括许多专家地图制图系统。这是因为地图制图的图形、图像显示比较复杂,显示方法要求对所显示的诸要素进行逻辑协调,要求它们符合实际,符合正规地图构图方法的复杂要求,也就是把一个个专家积累起来的知识,把地理学的十八般武艺都调动起来。由于专家知识得到广泛运用,利用专家系统帮助制作的地图,即使不是最高水
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符拉基米尔 S 季库诺夫
16世纪初的天气预测。此图片所显示的是一本书的书名页,书名如下: 塞巴斯蒂安 拉斯对1524年2月的星象和未来事件的描述和解释 。罗杰 维奥莱特(Roger-Viollet)供稿
。
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想使他认为这个系统很有用,重要的首先是它能够为在条件相近的某处地点(或某个时间)进行类似活动所获得的结果提供并非无关紧要的知识。在俄罗斯土地上怎样栽培水稻?在 比如说 中国的广东省又该怎样栽培?专家系统提出的建议很可能是不一样的。然而有可能设想有个科学家,他只对植物栽培的地理概念本身感兴趣,而并不关心这些概念运用的实际效果。
专家系统的一个重要特征是它们可以同 模糊知识 打交道。地理学家所用的定义的 模糊性 导致知识的 模糊性 。以 宽阔的河流 这一概念为例,我们清楚地知道,对不同的人,例如沙漠里的居民或亚马逊河流域的居民, 宽阔 的尺度大有出入。这也就是说,为了描述事实,人们运用了 模糊 逻辑,但由此得出的给定的结果有多大置信度,则须求出可靠的度量才能确定(专家系统,1987年)。
我们在这里谈到了同 模糊 知识打交道的可能性,但是在地理学领域,运用 模糊 数据的技术尚未得到充分发展。数据 模糊性 的典型表现之一是在遥感领域所获得的资料;统计资料不完全的数据也可以归入此类。
边界不明确、特别是自然现象的边界不明确的场合,为描述带来困难。这个问题不可能通过给这些现象绘制地图得到解决。尽管学者们已经进行了诸多努力,地图制图学领域的研究还非常薄弱。
地理学广泛运用的各种分类方法都有模糊性。文献中已有学者一再提出,由于这个原因,宜采用模糊集理论所建立的方法。模糊集理论是由L.A.扎德(1965年)提出来的,以后又为其他学者所发展,按照扎德的理论,地区单元不仅可以同一个类别挂钩(如多值分类的标准算法),而且可
地理科学的其他领域也出现了专家系统,例如预测领域,包括天气预报,作物产量预测,监测自然景观(预测结论来自所调查对象的全局);火险预警领域;城市规划领域;土壤评估领域;依据城镇结构和功能对其进行分类领域,等等。专家系统用于遥感是发展最为迅速的一个领域,尤其是用于图像识别。
运用专家系统可以使地理信息系统有效并便于应用;没有经验的用户稍加培训就可以使用。从大量数据中搜索信息的工作可以大为改进,例如对欧俄中央地区混交林和落叶林的具体构成进行分析,地理学家预测,在那里可以找到杉、桦、橡、椴和枫等树种而不是棕榈或红树(就分析目的而言,在这个地区出现许多棕榈树或红树是违背常识的)。
分类是地理学中一个很重要的问题,对于那些不便建立正规数学关系式、以及情况过于复杂而难以作逻辑分析的问题,专家系统可以发挥重要作用。例如地理状态的典型区分,状态控制方法的运用,特别是地理学中地理状态流派方法的开发利用(特罗菲莫夫和帕纳休克,1982年),等等。
为了以适当的知识库(它们又是以专家的知识为基础建立的)为依据草拟规则、确立事实和联系,必须建立地理状态(geo_situations)的类型学。以地理状态为依据建立的图景可以使我们在每一具体案例中不必过多地追求特定的变体,但是,一旦类型已经确定下来,适宜的地理状态的结构可以参照所属类型的特性进行分析。今后,专家系统将能够决定地质状态的结构,将能够提出有目标地改造或保存地理状态所需要的措施,例如提出保护环境的建议,等等。
地理学家利用专家系统进行研究,要
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以同时与多个类别挂钩,办法是通过各种联系函数(地区单元有过渡性质的场合)。在不同类别之间的边界的确具有模糊的、过渡的性质的情况下,采用这种分类法是可取的。在建立数学模型以及在地图中适当反映有关情况时,必须考虑到此种模糊性。人们有时认为,边界不分明本来就是地理学分类的共通特征。
在地理学现在所采用的传统方法的范围之内,即使并非显然应用模糊集理论也可以明显地看出其模糊性。依我们之见,把地理系统看做是模糊(边界不分明)的联合体这一概念是同某些特征联系在一起的。一个系统的模糊性可以在下列场合出现:(1)在确定分类的任务和目标的过程中描述该系统时;(2)在选择描述该系统所需的指标体系时;(3)在选择分类的算法时;(4)在选择多元分类的结果时;(5)在选择显示最后结果的方法时;以及(6)在对取得的结果与原定目标的吻合程度进行估价时和对得出的结论进行解释时(季库诺夫,1989年(b))。
符拉基米尔 S 季库诺夫
信号,从观测物得到反射光。这两种数据收集技术的性能都在迅速改进。目前在运用空间携带的可操纵的电子遥感系统方面,趋向于把各种多频道、多目标和分辨率很高的数据收集仪器组合运用,包括全天候工作设备。除开这些设备以外,非可操纵的空间系统仍像以往一样在继续使用,它们装备有全息摄影设备和多谱线照相机,足以保证高分辨率和几何精度(佩尔米丁和季库诺夫,1991年)。
按地区有秩序地收集数据,不论是从数据收集合理化的观点来看,还是从建立与所调查系统的尺度相符合的最佳对应关系的角度来看,都是很重要的。数据可以通过一系列固定坐标同点和线建立联系,或者有时同行政地区区划的网格(grid)、或者同自然轮廓(如河流流域)相联系。以地貌为依据建立联系可获得良好效果。对于绘制综合性生态地图来说,特别有发展前途的做法是运用地理构造,目前人们把它们理解为由人类活动引起的和自然的系统。地理构造可以界定为在空间、时间都有一定范围的复合体,是由在给定区域(具有其特有的地理状态属性)内生活着的人们的特定社会经济活动以及地理环境的所有属性共同作用的结果,而地理环境包括纯粹人为的和纯粹天然的两类事物和现象(内维亚日斯基和季库诺夫,1991年)。我们得到的基本认识是人为的系统和自然的系统形成了不可分割的、深深地整合在一起的地理构造,只有当我们要对它们生命组成部分的各个方面进行研究时才可以进行分解。就地理信息技术而言,为了整理空间数据,光栅和矢量制式(rasterandvectorformats)得到了广泛应用,允许从一种制式转换为另一种制式,数据的呈现可采取不同组合方式。
当代地理技术中的数据处理绝非小
建立空间模型的技术
给地理系统建模的技术首先涉及数据的收集以及了解数据与地区的联系。在地理学研究工作中,除了对环境、社会进行复杂的地理监测外,最常运用的补充材料来自文字记述、统计资料和地图制图材料,以及高空和空间研究所提供的资料。其中的遥感数据尤其可以迅速地更新。当代的数据收集技术包括被动的(指工作于太阳辐射频带的反射范围内的各种光学和扫描仪器,包括紫外光、可见光或近红外光的频带),它们能拾起反射或发射的辐射,和主动的(雷达,扫描激光器,微波辐射探测仪等)两类,后一类本身能够定向传递适当的
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可以采用不同区域的信息来描述同一现象。这对于描述抽象概念尤为重要,例如描述一个国家的社会经济发展状况。这种描述不能按硬性规定的指标来决定,其道理只需指出一点就足够了:如何描述社会经济的发展,不同的研究人员有不同的理解,即使没有人怀疑各国之间差异的客观性质和表现差异的可能性。可以使用不同体系的初始指标,按照一种算法进行数据处理,把不同模型的计算结果统统呈现在地图上,这样做的结果是所有结论的可靠性仅仅取决于建模计算所提供的信息。
一个区域的信息有可能用不同算法进行处理,从而再次证明有多种方案可资利用。在这种情况下,务必注意使所有算法都正确地反映所模拟的现象性质;季库诺夫(1982年)的论文有一个这方面的例子。把运用各种算法所得出的结果的精确程度加以考虑是很必要的,而这些算法必须实际上比较一致;为了得到一个明确结果,这一点很重要。否则,不同结果的可靠程度不一,还得予以不同的 权重 ,而进行这种估算本身也往往并非简单,操作起来相当烦琐。为了得到一个最后方案而平行地运用多种数学方法越来越流行;计算机日益普及,用于建模的程序资料室也随之改进,在很大程度上促成了这一趋势。
用不同的地图制图显示方法进行模拟,其结果是可以反映出来的。而采用多种方案的第三种途径便与这种情况相联系。地图语言是如此丰富而灵活,尽管已经用了几个世纪,直至今日,地图上仍不断出现各种现象的新的图示方法,这一过程无疑将继续下去。地图显示新方法的处理将因重现地图制图显示的自动化而出现一个大跃进。
由此而来的一个严重问题是对模拟结果的可靠性进行估量。如果把地图制作的
事,需要使用各种数学建模方法。鉴于空间情况的诸方面对地理学的重要性,这些数学模型可分为三大类:(1)建立数学模型时不考虑各个现象的空间协调,其结果便不能转化为地图显示;(2)结果可以在地图上显示出来,但是在数学算法的演算阶段不考虑空间情况;(3)如不考虑各个现象的空间位置,就不可能对数学计算进行再分析(季库诺夫,1986年(b))。
地理学运用的模型样式极为繁多,其中最常用的有下列几类:数学数理统计模型,模仿模型,优化模型;以及数学地图制图模型。这里首先要提到的是,因现有的数学统计方法不能适用于地理学而建立的 空间统计学 方法可能提供的前景(华西列夫斯基和波浪,1977年;格里菲思,1987年)。显然有必要加强运用空间数学方法的研究,尤其是在建立空间模型方面;如若考虑到地理现象的空间和历时性质,则建立空间和时间模型是极为重要的。
这些模型中有一类是数学地图制图模型(朱可夫,塞尔本尤克和季库诺夫,1980年)。我们把建立 数学制图模型 (MKM)理解为在 地图的制作和运用 制度中建立由若干数学和地图制图模型组成的有机复合体,旨在对地图的专题内容进行构图或分析。建立这种组合模型的目的是发挥其各个组成部分的长处。在建立数学地图制图模型的过程中,不仅可以建立初级形式的组合(由一组模型构成),而且还可以建立复杂的组合(例如悬索状、树状结合)(季库诺夫,1985年),通过数学模型和地图的轮流运用,可以优化建模过程,发现并改正可能出现的错误,如此等等。
给地理现象建模的技术可以同多种方案相结合。这可以在建模的各个阶段 提供信息阶段,信息处理阶段,以及呈现模型计算结果阶段进行。在提供信息阶段,
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技术精确性的概念同实质内容(它反映地理现象与它们在地图上的显示相符合的程度)区分开来,我们就能够区分决定技术精确性的因素(季库诺夫,1982年)。为此目的有必要把建模过程从头加以描述,即从提出有关地图的概念开始,直到选定显示最后结果的方法为止,因为建模的全部技术过程在一定程度上影响到地图专题内容的可靠性。
可靠性也可能同多种方案有关系。由于有可能平行运用不同区域的信息,不同的数学算法和不同的显示模拟结果的方法以及采用多种方案便都成为可能,从而导致提高最后结果的可靠性。这里所设想的是把对模拟结果的可靠性的估量加以图示,这将使我们得以了解,地图各部分的置信度是不同的(季库诺夫,1982年,1985年)。
模拟的一般可靠性是同地理学的可靠性紧密相联的,而影响后者的诸因素有:依据地理学内容组织问题的质量,所调查的指标的选择是否恰到好处,以及模拟结果的非正式解释是否完备(季库诺夫,1982年,1986年(b))。在模拟过程中,研究人员不断地把中间结果(数学的依存关系、模拟中间阶段的地图,等等)同它们的操作和校正的实际活动相关联(季库诺夫,1985年,第155-158页)。在解释阶段,对所得结论和制作的新地图的一般估价,解释地图内容所依据的原理,以及所提出的实际的和方法论的建议等,都是由调查对象的地理学特征所决定的。
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盘上的文件,也可以表现为计算机输出打印在纸上的图形和地图。这些做法既使用了传统的 纸 技术,也使用了 非纸 技术,即在显示屏上(例如)再现地图。这就一方面要求有运用机器制图的特殊设备,另一方面也要求对地图制图的表现方法进行改造。在显示屏上再现地图,可以使我们通过改变地图内容和设计地图的方法来检验各种制图手段。特别引人注目的是这些手段便于显示现象的动态。显示方法之一是采取地图制图影片形式,一张张地图依次出现,可以清楚地说明制图过程。另一种形式是使地图上的各别符号成为活动的,例如让特定的点或标志闪烁或移动。发展动态的计算机辅助地图制图,要求有处理特殊符号的功能,要求掌握地图表现类推的一般原理。在采用这些方法的时候,应当考虑这些符号的视觉的心理 生理因素。再者,非常重要的一点是:屏幕上的图像可以在纸上再现,也就是说可以得到所谓的 硬拷贝 。高性能个人计算机现在已广泛应用,它们能够显示出几百种颜色之间的细微差别,使得这种不用纸的地图制作方法很受欢迎。利用复制技术得到了有趣的结果,例如模拟环境污染的动态过程(莫洛奇科,1987年)。
目前正在开发的技术是制作立体图像,特别是三维立体透视图、彩色立体图和立体地图。全息摄影术再度引起人们的关注,因为它可以使全息图(光敏胶片)中包含的立体图像得以再现,所研究的现象可以借助光波干涉记录在全息图上。虽然地理学界知道全息摄影技术已有相当长的历史,但对它的运用还很有限。例如,美国学者对表现美国180年间人口状况的变化所做的实验(达顿,1979年),以及苏联学者利用全息摄影设备对森林进行的调查(帕夫洛娃,科涅耶夫和查洛夫,1984年)。这
数据的直观化
现有的各种技术为显示地理学的研究成果提供了广泛的可供选择的手段,它们既可以表现为图表、报告、提要、记录在软
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再者,在人工智能领域,围绕一个人建立一个所谓 虚拟世界 的研究工作,已经展现了令人惊奇不已的前景。一个人可以戴上一顶特制的头盔,一头钻进另外一个世界中去,钻进 虚拟现实 ,这时特殊的传递感觉的元件随着他或她的眼球运动,随着他的肌肉动作而动作。而当复合的感觉被人工地再建时,这个人就开始把这种感觉视为真实。这种可能性不仅为培训飞机驾驶员、宇航员等、而且也为评估企业家、银行家们的活动创造了理想条件。它也为在地理学领域获取复杂过程的知识提供了机会,如使地图制作者有可能实现地图的绘制成图,使气象学家有可能较准确地预测天气形势,等等。关于多媒体的发展潜力,已有多篇文章作了描述。
本文这一节的目的是引导读者注意:利用多媒体可以解决地理学中的若干课题。我们还将注意到我们现在称之为多媒体的东西,有许多要素是地理科学已长期与之打过交道的,诸如地图册中的地图便一直辅之以说明文字、图表、照片等等,虽然声音、动画和电影的运用自然把我们细致、复杂地描述空间现象的能力在质量上提高到了一个新水平。多媒体领域中有很大一部分工作涉及所谓电子地图制作的研究项目,这就不足为奇了。
在地理学的其他课题中,利用多媒体最明显的要属政治地理学的研究。在对该领域的多党制体制下的选举问题进行分析时,不仅以一系列地图表明各党获得选票的百分比,而且还辅之以地图影片,用以说明选民在大选前一段时间中的行为变化过程。把一个政党在各个地区的活跃程度同它获得选票多少的关系显示出来,是有利于分析问题的。为了熟悉许多政党的情况,把每个政党的政纲立场收集并储存起来,是一种可取的方法,这些资料可以由电
是因为一方面受到专业设备性能的限制,另一方面拥有这种设备的地理学机构寥寥无几。
其他比较常见的非传统的地图显示方法有:意境地图,偏好的地图以及变形图像(克尔德和怀特,1974年;季库诺夫,1986年;以及其他作者)。面积变形图的制作和应用特别受到关注(面积变形图以传统地图为依据,以变换面积的方法代表给定的人口密度、地区的收入分布、特定产品的消费,等等)。在这些图中,通过变形把地区单位的面积按照所建立的指标进行正比例转换,各地区的相对位置和几何形状则尽可能予以保留(古赛因 扎德和季库诺夫,1990年)。图1是依据1989年各国人口数据绘制的世界人口变形图;图2是世界各国国民生产总值的变形图。
地理学中的多媒体技术
多媒体技术的历史,不过短短几年。以人类活动为依据,或者说 追随 人类活动,可以使利用计算机的工作过程大为丰富,这不仅仅是因为多媒体计算机能够再现地图、图形和表格,而且还能再现彩色照片、有真实感的三维图像以及地图制图电影或其他影片的片段,此外还能给图片伴音(音乐或说明词等)。例如拉尔夫把多媒体描述为基于计算机的系统,把来自多种环境的独立数据的收集、储存、呈现、传递和处理结合起来,这些系统在当时既有确定的也有尚未确定的。多媒体制作者根据具体内容把这些数据在空间和时间上作同步处理。
多媒体虽然仅仅作为地理信息学的发展趋势之一而出现,但其发展速度如此之快,以至于一些文献已经把地理信息学当做多媒体这个广阔领域的一个组成部分。
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影胶片的声迹记录的伴之以文字的说明词提供。获取各政党领袖的照片,附上简历,是轻而易举的。保存政纲声明的一些片断也是有益的。为达到这个目的,在有关国家的地图上标出城市,并指出对相关政党有重大意义的活动发生的日子,不失为一个方便办法。把光标推到某个地方并指明事件发生的时间,显示屏上就会呈现出与该事件有关的电影片段,当时活跃的政治家名单,连同他们的政策声明、采取的决策、文件等等,还辅之以附有文字的说明词(伴音)。
我们再转向一个完全新的研究领域 金融市场。例如,现在已有提供证券交易所和公开上市公司股票牌价的信息系统。在这里,以图表的形式表明任何时期股票的市场价值是有用的。至于对上市公司的种种说明,如它们活动的类型、资本额、资产状况、现金余额、独立专家对它们的评价等等,可以采取文字的形式。最重要的报刊报道的复制件也是非常有用的。
银行业务也有类似的情况。可以以城市地图为背景标记银行网点的分布,附以相关的说明,诸如存款利率、支付过户日期、银行业务范围、信贷条件、当天外汇买卖牌价、过去一个月期间汇率变化示意图,伴音说明可以包括法定银行资金、银行创办人等项内容。
多媒体技术为发展各个层次的旅游业提供了更大的机会,从国际旅游到地区旅游无所不包。为了对某一国家作整体介绍,提供其地理概况、一系列地图以及最值得注意的最引人发生兴趣的历史名胜是有益的。此种说明还可辅之以文字,包括专家推荐的旅游路线以及各旅游公司对旅游费用的估价等。
建立这样的系统,举例说,可以以著名的PCGLOBE软件包为依据,该软件提供
符拉基米尔 S 季库诺夫
各国人口、经济、国旗、国徽、国歌等方面信息。如果配上音乐,播放该国最有代表性的乐曲,再加之以对最重要的历史事件和当代的政治和经济形势的说明词,那么这种软件对公众就更有吸引力了。
概要介绍某个地区或城市的小册子,可以附上最值得注意的地方、最重要的建筑物、教堂、或自然景观及秀丽风光的照片。关于旅馆、加油站、饭馆和其他与旅游有关的设施的数据库绝非多余。伴音部分既可以有说明词,也可以有音乐,在出现瀑布照片时,即可伴之以高山流水之音。
几个观点都表明,把多媒体系统运用于教育的前景颇具吸引力。我们认为,至少应当制作三个层次的软件:供学前儿童和幼儿之用,供中学生之用,供大学生及专家之用。
对于年龄最小的儿童,可以组织 计算机化的 世界漫游,例如可以说明横渡大洋是多么艰难,横渡大洋有哪几种办法。可以作若干提示:设想自己独自围绕海和湖走一圈,看看海比湖大多少,作这样的旅行,应该带多少食物。向北走,人就会逐渐感觉到寒冷,并会注意到植物和动物都发生了变化。可以问问孩子们,他们将会看到什么动物或植物;如果他们到所谈到的地方,会发生什么事情,比如说,一头北极熊到了撒哈拉该觉得有多么热。设想各种人类行为模式是饶有兴味的,有的行为使个人达到计划目标,有的则使他们走进了死胡同。例如,假设有狗拉雪橇、骆驼、汽车或马匹可供选择,那么,在沙漠、山区或平原旅行或运输,应当采取哪种模式。对所选定的每一种运输方式,必须展示相关情况的图景;必须向学生指明,在冰天雪地的北极骑骆驼该是多么不舒适,将会遭遇什么后果。
使高年级学生感兴趣的事情,不仅有
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边远地区的卫星接收抛物面天线。巴塞洛缪摄影/联络加玛社(LiasonGamma)供稿
。
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旅行和研究人群的聚落,最重要的山川位置,而且还有人工降雨浇灌干旱的葡萄园。为此他们必须在空气团运动的路上设置障碍或者驱散固态粒子,以便围绕粒子形成雨滴;他们还可以尝试用塑料袋捕捉云来向地球输送水气。从水对葡萄园增产的正面效应和水蒸气过多可能导致的后果(例如土壤盐碱化或对家中供暖的影响)中也很容易引出其他的讨论题。但首要的是所模拟采取的措施不得把造福人类的水变成祸害。学生们提出来的办法可能极富想像力,最好的办法不是让学生就现成的方案作出选择,而是让他们有机会说说 自己想出来的办法 ;这样做对培养科学的思维方式是完全必要的。学生一旦想出一个有兴趣的题目,他就可以很容易使自己熟悉 计算机地理教科书 的这一部分或那一部分。
我想,学地理的学生们会在种种 游戏 中享受快乐,如建设工业企业要取决于原料、能源和劳动力等资源的存在,企业家难为无米之炊;而且还要估计生产对环境造成的危害程度。在把学生转变为计划机构的成员以后,计算机可以对他们的工作评分,如果决策正确,则予以鼓励,决策错误(例如把铝厂设在远离能源的地方),则予以处罚(也许罚钱)。也许学生在遇到 计划外的 降雨时想尝试一下预报天气?谁不想做个福尔摩斯,凭借几条间接线索发现矿藏或石油呢 但由于决策失误,有时候找到的却是个垃圾堆。
一旦编制了一系列既富有吸引力和幽默感、又面向问题的程序,就可以让学生试作决策。这样一来,他们一方面得以扩展自己在地理学适当领域的知识,同时又得以养成和改进利用个人计算机工作的习惯。虽然一开始就应当指出,编制程序不一定特别复杂,然而在某些场合,组织接口
符拉基米尔 S 季库诺夫
总是很麻烦的,其中包括直到同专家系统和多媒体相联系的操作过程。一定要使学生发生兴趣,以此作为对其所花力气的回报。电子教科书和传统教科书一旦并存,各门地理科学的教学将发生质的飞跃,容许各个领域的学生看到与雪崩、泥石流和塌方生成有关的电影,从不同视角看到地形地貌的三维图像,独立地制订计划并且随时能够提取描述某一地区地质构造所需要的纵剖面或横剖面图。生物地理学系的学生将学会识别鸟类的外形及其鸣声,并且在地图上指出不同鸟类栖息的地带。此外,地理信息学还有打开影响嗅觉和触觉器官可能性的前景,最早提到这一点的是R.F.泰勒(1991年,第7页)。当生物地理学家在研究药用植物时,他们不仅能够在地图上查找这些植物生存的地方,而且还能听到关于药用植物性状的演讲,看到它们的照片,嗅到河谷中缬草、薄荷或百合花的香味,这种香味是由为此目的制造的雾化器产生的,很快就为力量强大的风扇所驱散。
上面列举的课题很容易扩展和修改;从我们的观点看,迄今为止,旨在提出或解决具有实质内容的问题的图形显示设备还很少应用。这种设备不仅包括专题地图,而且包括 意境地图 、变形图等。这样一来,若要制订旅游路线的网络,则不同地区或国家的这一部分或那一部分居民对于本地的吸引力所受影响会持有什么 共同意见 ,便须作一分析。克尔德和怀特(1974年)的著作列举了许多这类地图的题材,如伊里诺州大学生的经济和/或政治偏爱,他们对美国环境状况的评估;瑞典人、意大利人、德国人和其他人所喜欢的欧洲国家生活,等等。
仕
琦译
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内容提要
空间、时间与人类地理学理论
彼得 古尔德
当代地理学有两个主要组成部分 自然地理学和人文地理学。对它们的研究常常是就其相互关系着眼的。自然地理学研究总体上是在牛顿物理学范畴内进行的,同时承认计算的局限会最终导致混沌的不可预见性。相反,人文地理学研究有多种视角,既可以是高度数量化的或理论性的,也可以从强烈的人文关怀出发。这方面的许多情况在对地图学研究具有影响作用的技术和哲学潮流中反映出来。今天的地理学研究的特点是对其相邻学科的开放性。具有人文色彩的研究受到文学理论、文化研究和学术史研究等领域的后现代主义倾向的强烈影响,而具有社会科学传统的研究则与统计和数学模型紧密相联。绝大部分研究,无论是从哪一种视角出发,都会带来一种独特的空间观点,对从其它观点出发来研究的问题产生影响。这种由结构空间决定的独特的地理地点意识,是地理学研究的核心贡献。在 空间 时间 意识复苏的情况下,地理教育在环境和规划方面具有至关重要的作用。
黄语生译
雷金纳德 G 戈列吉
本文探讨地理学理论的本质由什么所构成。作者按照历史顺序概述了地理学的理论和量化革命所起的作用,把重点放在说明地理学理论的演变以及它与其它以学科为依据的理论的区别。特别突出地说明了最初的描述性空间理论与后来的以数学为依据的规范性理论之间的区别。然后以农业区位论和工业区位论作为论坛,说明地理学理论的 形成 如何得益于经济学原理,说明怎样把空间概念和非空间概念联系起来以建立强有力的、形式良好的和规范的理论。全文着重说明构建理论所用的论证和推理过程,并肯定空间或地理过程的各种理论的形式和结构之不可或缺。本文以城镇聚落和城镇形式为背景说明描述性模型如何过渡到分析性模型。本文还较详细地说明描述性理论向规范性理论的过渡,以及随着学科的成熟,进而向基于过程的理论过渡。
仕
地理学的信息革命
琦译
符拉基米尔 S 季库诺夫
按照某些科学家的观点,信息是一个基本概念,它和物质或能量一样,都是
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宇宙万物的基础。本文对数据、信息和知识等概念进行了探讨。也描述了地理信息系统在信息革命时代的引进和扩展过程,还以通俗方式对更复杂的智能系统进行了描述,其中包括在地理学领域日益得到广泛应用的专家系统。空间模拟方法很重要 从生态学的观点看来也是如此 是世界各国稳定发展的基础。使按照空间组织的数据直观化,包括运用传统的和非传统的数据(三维计算机制图、全息图像、意境地图和预测)。对于地理学中可以运用多媒体技术的若干题材进行了描述,其中包括政治地理学、金融财政、旅游地理、医药地理以及其他。
内容提要
20世纪的主要环境问题首先与可再生资源相关联,如森林、土地和水,其次是工业污染,而不是不能再生资源本身的耗尽问题。
王寅通译
气候变化与人类环境的未来
符拉基米尔 M 科特利亚科夫每隔几千年地球不同地区的气候就发生周期性变化,持续时间不同而其性质尚不很清楚。根据最新冰川学和海洋学的数据,本文对最后一次气候周期的全球温度变化和大气气体的组成进行了描述,展示了它们之间严密的相关性。上更新世和全新世时期北半球地理区域和景观改变的性质是通过对古代图形的分析来说明的。文章提出了20世纪气候和冰川变化的证据并对世界海平面的升高情况和可能的原因进行了分析。利用有名的关于在21世纪全球气温升高的预测,考察了北半球北部地区、温带地区和南部低纬度地区自然条件变化的可能形式。我们强调,预计的地球变暖不一定会导致对地球环境的危机,但标志着向新的环境条件的过渡,要求社会作出重大调整以求适应。
王寅通译
社会对环境危害的反应
仕
人类对地表的改变
琦译
尼尔 罗伯茨
由人类导致的地表的变化可以通过一系列不同的数据资料按时期进行研究。人类在最近一次冰河时代结束时已在地球表面的大部分地方开垦殖民。作为猎人、渔人和采集者,我们成为住地环境的一部分,虽然火的使用和大量动物的消失证实了人类的早期对自然的影响。人对自然资源的使用在农业出现后起了急剧的变化,导致自然植被被清除,人文的景观出现。在其后的几千年里,人类世界以牺牲莽莽原野为代价逐步扩张,这一过程在欧洲人发现并把美洲、非洲和太平洋地区殖民化以后加速了。最近两个世纪以来,在利用自然资源上有了很大的改变,这是和工业资本主义的发展相关联的。工业化社会的关键是将原来能再生的资源利用变成了不能再生的资源利用,特别在能源方面。
苏珊 L 卡特
本文审视因自然灾害、技术失误,以及经常性的环境退化而在全球各处带来的愈见其甚的各种危害。文章的头一部分描述了环境危害的总趋势和影响,包括其频率、规模及其地区性的和国际性的影响。然后细致考察使人们易受此种危害的社会问题,包括居民的变化、城市化、技术创新、工