本書分為五部分：第一部分回顧和反思地理信息思想和方法的變革背景，分析地理信息科學(xué)思想和理論的形成和發(fā)展過程，剖析地理信息方法和技術(shù)的變革。第二部分是地理信息本體論，研究和闡述了地理信息本體特征、過程機(jī)理、結(jié)構(gòu)和功能，探討了地理信息本體論與地理信息認(rèn)識(shí)論、方法論之間的關(guān)系。第三部分是地理信息的科學(xué)方法，是由人類對(duì)地理環(huán)境研究過程中由物質(zhì)領(lǐng)域知識(shí)升華為的精神領(lǐng)域知識(shí)方法，包括圖形-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、模擬與仿真方法、綜合集成方法。第四部分是地理信息的技術(shù)方法，由是由精神領(lǐng)域的知識(shí)和方法固化為的物質(zhì)領(lǐng)域的工具和平臺(tái)，包括地理信息采集與監(jiān)測(cè)、信息管理、分析處理與模擬、信息表達(dá)、信息服務(wù)、網(wǎng)格、"5S"集成等技術(shù)方法。第五部分是地理信息科學(xué)理論、方法和技術(shù)的展望，包括地理信息科學(xué)理論和方法論前沿與展望、方法和技術(shù)前沿與展望，以及地理信息方法和技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制和策略。
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科學(xué)方法是科學(xué)研究的工具，是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的武器�？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展歷程中的每一次重大突破，都肇始于新思想、新方法的創(chuàng)新及其應(yīng)用。缺乏在科學(xué)思想和科學(xué)方法上的創(chuàng)新意識(shí)和系統(tǒng)研究，已經(jīng)制約了我國(guó)科技自主創(chuàng)新能力的提高。加強(qiáng)科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)工具的研究和創(chuàng)新，是建立創(chuàng)新型國(guó)家的必然選擇。
本書是在國(guó)家“推進(jìn)學(xué)科體系、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、科研方法創(chuàng)新”的方針指導(dǎo)下，科技部于2007年設(shè)立的科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)“地理學(xué)方法研究”之二級(jí)課題“地理信息科學(xué)方法研究”的研究成果基礎(chǔ)上編著而成。
作為“地理學(xué)方法研究”項(xiàng)目的二級(jí)課題之一，本課題的研究目的是以地理學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)、地理信息科學(xué)為理論和思想基礎(chǔ)，從國(guó)內(nèi)外大量已有的論著及應(yīng)用案例中總結(jié)和整理地理科學(xué)中地理信息的思想、理論和方法，并力求在挖掘新方法方面有所創(chuàng)新和突破，將現(xiàn)有思想和方法凝練與提升到地理信息科學(xué)的高度，為該領(lǐng)域的學(xué)者提供地理信息方法案頭參考書，為地理學(xué)和地理信息系統(tǒng)專業(yè)的本科生、研究生提供地理信息方法方面的教材，從而為全面推動(dòng)地理學(xué)學(xué)科建設(shè)添磚加瓦。
地理科學(xué)的信息與計(jì)算從地理學(xué)誕生起就以其研究手段和技術(shù)的面貌出現(xiàn)，并沿著測(cè)量一制圖和計(jì)量地理兩條路線從來沒有停止過研究腳步。但進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，該項(xiàng)研究的步伐出現(xiàn)減緩趨勢(shì)。究其原因，一方面是由于在“以任務(wù)帶學(xué)科”的導(dǎo)向下，科學(xué)研究的國(guó)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(shì)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)前者并不能包治百病，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)空格局和宏觀一微觀尺度轉(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與計(jì)算領(lǐng)域的方法創(chuàng)新研究。
本課題的研究在以下三個(gè)方面推動(dòng)地理學(xué)思想方法及地理信息方法自身的發(fā)展：
1）就整體與局部的關(guān)系而論，地理信息歷來就是地理科學(xué)甚至地球科學(xué)的“橫斷學(xué)科”，因?yàn)楹笳叩乃蟹种W(xué)科幾乎毫無例外地存在著信息表達(dá)方法和手段上的共性（上述分支領(lǐng)域中幾乎毫無例外地繪制和使用本領(lǐng)域內(nèi)的專題地圖），同時(shí)又在空間認(rèn)知、空間關(guān)系概括和地學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)方面存在著共性；地理信息方法的作用正是通過信息流工具（地圖、地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)、計(jì)量模型、數(shù)學(xué)模型等）來調(diào)控物質(zhì)流、能量流和人口流動(dòng)。因此，地理信息與計(jì)算方法的研究和創(chuàng)新作為“局部”成果，將會(huì)推動(dòng)地理學(xué)“整體”的思想和方法的創(chuàng)新。
2）從本體與客體的關(guān)系來看，地理信息是本課題的“本體”，地理學(xué)科的研究對(duì)象則是“客體”，通過本課題研究過程中對(duì)地理信息機(jī)理、地理時(shí)空模型、地理圖譜等的概念、關(guān)系、公理和實(shí)例等研究和界定，既能夠總結(jié)、提升甚至創(chuàng)新地理信息領(lǐng)域本身的理論、思想和方法，更將為地理學(xué)思想和方法的研究提供借鑒。
3）從理論機(jī)理與應(yīng)用功能的關(guān)系而言，進(jìn)行地理信息思想與方法的研究.在對(duì)地理信息本身的關(guān)鍵科學(xué)問題得出更深刻理解和解決方案的同時(shí)，將會(huì)使地理學(xué)乃至地理信息科學(xué)解決實(shí)際問題的能力大大增強(qiáng)。
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(xué)思想和理論的形成與發(fā)展3
1.1地理信息科學(xué)的形成3
1.2地理信息科學(xué)思想和理論的發(fā)展與演變5
1.3地理信息科學(xué)方法論的哲學(xué)觀和實(shí)用觀12
1.4地理信息科學(xué)與相關(guān)學(xué)科思想之間的互相影響18
第2章地理信息方法和技術(shù)變革21
2.1地理信息技術(shù)的發(fā)展階段21
2.2地理觀測(cè)與信息采集技術(shù)方法的變革23
2.3地理信息分析和計(jì)算方法的變革28
2.4地理信息整體研究技術(shù)方法的變革31
第二篇地理信息本體論
第3章地理信息的本體論37
3.1地理信息本體37
3.2地理信息的本質(zhì)特征40
3.3地理信息的機(jī)理和過程45
3.4地理信息的結(jié)構(gòu)和功能48
第4章地理信息本體與認(rèn)識(shí)論和方法論51
4.1地理信息本體的認(rèn)識(shí)論和方法論內(nèi)涵51
4.2地理信息本體與認(rèn)識(shí)論53
4.3地理信息本體與方法論58
第三篇地理信息的科學(xué)方法
第5章地理信息的科學(xué)方法概述67
5.1地理信息的科學(xué)方法概念和內(nèi)涵67
5.2地理信息的科學(xué)方法體系68
5.3地理信息的科學(xué)方法范式70
5.4地理信息的科學(xué)方法綜合評(píng)價(jià)76
第6章地理信息的圖形－圖像思維方法78
6.1圖形－圖像思維的一般方法78
6.2地圖思維方法86
6.3遙感影像思維方法100
第7章地理信息的數(shù)學(xué)模型方法110
7.1地理信息的數(shù)學(xué)模型方法概要110
7.2空間分布與格局的數(shù)學(xué)模型方法111
7.3地理空間過程的數(shù)學(xué)模型方法122
7.4地理時(shí)空演化的數(shù)學(xué)模型方法129
7.5空間優(yōu)化和決策的數(shù)學(xué)模型方法134
第8章地學(xué)信息圖譜方法143
8.1地學(xué)信息圖譜方法概要143
8.2地學(xué)信息圖譜方法的定義和內(nèi)涵143
8.3地學(xué)信息圖譜方法在研究中的意義146
8.4地學(xué)信息圖譜方法的原理、結(jié)構(gòu)和過程148
8.5地學(xué)信息圖譜方法的應(yīng)用案例153
8.6地學(xué)信息圖譜方法的優(yōu)點(diǎn)和不足174
第9章地理信息的智能分析與計(jì)算方法177
9.1地理信息的智能分析與計(jì)算方法概要177
9.2地理信息的知識(shí)推理方法178
9.3地理空間決策方法186
9.4地理知識(shí)發(fā)現(xiàn)(空間數(shù)據(jù)挖掘)方法193
9.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空間分析方法199
第10章地理信息的模擬和仿真方法209
10.1地理信息的模擬和仿真方法概要209
10.2地理信息模擬方法210
10.3地理信息仿真方法223
10.4地理信息虛擬現(xiàn)實(shí)方法230
第11章地理信息的綜合集成方法243
11.1地理信息的綜合集成方法概要243
11.2還原與整體集成方法244
11.3定性與定量集成方法253
11.4歸納與演繹集成方法261
11.5邏輯思維與非邏輯思維集成方法267
11.6復(fù)雜性科學(xué)集成方法275
第四篇地理信息的技術(shù)方法
第12章地理信息的技術(shù)方法論概述287
12.1地理信息的技術(shù)方法概念和內(nèi)涵287
12.2地理信息的技術(shù)方法體系287
12.3地理信息的技術(shù)方法范式290
第13章地理信息采集和監(jiān)測(cè)技術(shù)295
13.1地理信息采集和監(jiān)測(cè)技術(shù)概要295
13.2基于GNSS的地理空間精確位置獲取技術(shù)298
13.3基于遙感的地理對(duì)象動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)303
第14章地理信息管理技術(shù)312
14.1地理信息管理技術(shù)概要312
14.2地理對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)集中管理技術(shù)316
14.3海量地理數(shù)據(jù)的分布式管理技術(shù)323
第15章地理信息處理、分析和計(jì)算技術(shù)333
15.1地理信息處理、分析和計(jì)算技術(shù)概要333
15.2地理信息處理技術(shù)334
15.3LBS技術(shù)341
15.4地理時(shí)空分析與計(jì)算技術(shù)348
第16章地理信息表達(dá)(可視化)技術(shù)355
16.1地理信息表達(dá)技術(shù)概要355
16.2地圖表達(dá)技術(shù)———二維可視化355
16.3地理信息多維動(dòng)態(tài)可視化技術(shù)364
16.4地理信息成果展示技術(shù)375
第17章地理信息服務(wù)技術(shù)386
17.1地理信息服務(wù)技術(shù)概要386
17.2地理數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)388
17.3地理信息和知識(shí)服務(wù)401
17.4地圖服務(wù)410
17.5地理信息輔助決策服務(wù)422
第18章地理信息網(wǎng)格技術(shù)432
18.1地理信息網(wǎng)格技術(shù)概要432
18.2地理信息網(wǎng)格的資源定位、綁定和調(diào)度技術(shù)436
18.3地理信息網(wǎng)格的空間信息在線分析處理技術(shù)442
18.4地理信息網(wǎng)格的智能化信息共享與服務(wù)技術(shù)449
第19章地理信息“5S”集成技術(shù)方法458
19.1地理信息“5S”集成技術(shù)方法概要458
19.2多源空間數(shù)據(jù)集成方法459
19.3跨平臺(tái)的GIS系統(tǒng)集成方法466
19.4應(yīng)用分析模型與GIS系統(tǒng)集成方法471
19.5分布式集成方法478
19.6GIS、RS、GPS、DSS、ES之間系統(tǒng)集成方法484
第五篇地理信息科學(xué)方法和技術(shù)展望
第20章地理信息科學(xué)方法和技術(shù)前沿與展望505
20.1地理信息科學(xué)方法展望505
20.2地理信息科學(xué)技術(shù)前沿展望509
20.3地理信息科學(xué)方法和技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制和策略516
參考文獻(xiàn)521
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