地理空间信息科学含义 2010 级 GIS 任晓磊

简介 地球空间信息科学是一门获取、存储、处理和显示地理空 间数据的一门学科，属于地球科学的一个分支。地球空间 信息科学相对应的英文名称为 Geomatics ，法文为 Géomatique 。这一术语最早由法国学者伯纳德 · 杜比森创 造，是由大地测量学（法语： Géodésie ，英语： Geodesy ）和地理信息科学（法语： Géoinformatique ， 英语： Geoinformatics ）两词结合而成。这一术语最早在 加拿大的大学开始使用，作为一些与测绘有关的系的系名。 目前在中国内地， Geomatics 一词常常取代 Surveying and Mapping 作为测绘学的英文译称。与传统的测绘学相 比，地球空间信息科学除了包含了现代测绘学的所有内容， 另外增加了利用计算机技术对空间数据和信息处理过程中 的应用。地球空间信息科学的成果目前已经广泛应用于环 境、资源、灾害、农业、城市发展等领域，为各行各业提 供准确实时的空间信息和空间数据。 （维基百科）

地球信息科学 (Geo-Information Science) 是 90 年 代新兴的地球科学研究的前沿领域，是在卫星遥 感、全球定位系统、地理信息系统、数字传输网 络等一系列现代信息技术的高度集成以及信息科 学与地球系统科学的交叉基础之上所形成的科学 体系。虽然其理论与方法还处于初步发展阶段， 其学科体系尚未完善，但它已得到国内外科技界 的普遍关注。近 10 年来，为了加强对于资源开发 与环境保护的系统调控和协调发展，许多国家都 在积极发展地球信息科学，以之作为全球变化研 究与区域规划、管理与决策分析的现代化科技手 段。（维基百科）

地球空间信息科学是地球科学、空间科学和信息 科学交叉渗透发展的结果。它由地球空间信息理 论、地球空间信息技术和地球空间信息应用等三 个部分组成。它的主要研究方向是从空间信息流 的角度揭示和认识地球系统, 特别是地球表层系统 的现象和过程，地球各圈层相互作用的时空特征。 地球空间信息科学在国家和区域的可持续发展及 资源、环境和人口的协调发展中具有广阔的应用 前景。 （童庆禧， 2003 ）

地球空间信息科学是一门交叉学科，是地球系统 科学、面向地理空间研究领域的地理学、制图学、 大地测量学，面向人类心智、行为和语言的认知 科学、环境心理学、语言学，面向信息计算的计 算机科学、信息科学，与面向信息应用的经济学、 社会学、政治学等诸多领域学科的交叉和融合， 是地球科学新兴的一门重要分支学科。 （《地球空间信息科学》国家自然科学基金委员会）

按照王家耀院士的定义 (2001) ，地球信息科学 (Geoinformatics 或 Geoinformation Science) 是地球 系统科学的组成部分，是研究地球表层信息流的科学， 或研究地球表层资源与环境、经济与社会的综合信息 流的科学。而地球空间信息科学 (Geo-spatial information science 或 Geomatics) ，则是以全球定 位系统 (GPS) 、地理信息系统 (GIS) 、遥感（ RS ）等 空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技 术为主要技术支撑，用于采集、量测、存储、管理、 分析、显示、传输和应用与地球和主间分布有关的数 据的一门综合性和集成性的信息科学和技术 ( 李德仁， 李消泉 1998) 。 2002 年出版的中文名为《地球信息科 学导沦》的书 ( 刘湘南等， 2002) ，就其英文名称 Geo-spatial Information Science ，和各章节的内容 来看，仍然是侧重于地球空间信息学。 2004 年出版 的《地球信息科学引论》 ( 秦耀辰等， 2001) 和 2005 年出版的《地质信息技术》 ( 吴冲龙等． 2005) 对地球 信息科学的相关技术进行了详尽的阐述。

地球空间信息科学的研究对象位于行星地球的表层空 间，包括资源、环境、生态和人地相互作用等。由于 地球空间信息科学的多学科持性，因此，它能够为地 球系统中各方面问题，特别是涉及许多学科领域的综 合、大型地学问题的研究和解决提供强有力的支持， 以至于全新的研究和解决方案，例如，全球问题中的 气候变化和海平面上升，区域问题中的环境污染、沙 漠化和自然灾害的发生，人类活动方面的人口增长、 自然资源的不合理利用等。由于这些跨学科的大型地 学问题总是具有相当的复杂性 ( 通常跨越相当尺度空 间、时间域 ) ，因此，它们的研究向科技界提出了令 人振奋的挑战，而地球空间信息科学尤其有利于这类 大型、复杂地学问题的解决。

地球空间信息科学是多种空间信息技术的 综合集成 从信息技术角度来看，地球空间信息科学 是多种空间信息技术，包括全球定位系统 （ GPS ）、遥感（ RS ）、地理信息系统 （ GIS ）、电子地图、虚拟现实技术，和一 系列数字信息技术，如图像处理、计算机 扫描、计算机绘图以及因特网等的综合与 集成。

从现代信息技术的角度来看，地球空间信息科学包含 对于地球表层系统中空间信息的检测、辨识、表达、 度量、综合、提取、变换、传递、存贮、检索、处理、 分析、决策、显示、控制以及整个信息系统的优化等 技术，而这些技术的理论支撑分别来自于信息论、控 制论、系统论以及人工智能的范畴。在现代科学助理 论体系中，信息、控制和系统在 20 世纪是三个具有时 代特征意义并且具有深刻内在联系的重要科学概念， 它们三者的相互结合导致了现代科学方法论的重大突 破，促成了现代科学技术的巨大变化。信息论、控制 论、系统论、人工智能理论与地球系统科学理论一起 构成了地球空间信息科学的基础理论体系。至此，我 们可以看到，对地球空间信息科学的定义可以从两个 方面进行，一方面从一般信息科学理论来描述，另一 方面从空间信息技术加以定义。

地球空间信息科学定义 综上所述，地球空间信息科学（ Geo-spatial Information Science ）是在信息科学和空间信息 技术发展的支持下，以地球表层系统为研究对象， 以地球系统科学、信息论、控制论、系统论和人 工智能的基本理论为指导，运用多种空间信息技 术和数字信息技术，来获取、存贮、处理、分析、 显示、表达和传输具有空间分布特征、时空尺度 概念和空间定位含义的地空间间信息，以研究和 揭示地球表层系统各组成部分之间的相互作用、 时空特征和变化规律，为全球变化和区域可持续 发展研究服务。

地理学 制图学 大地测量学 地球系统科学 信息科学 认知科学 计算机科学 经济学 社会学 政治学 地球空间 信息科学

地球空间信息科学体系组成 地球空间信息科学的科学体系由三部分组成： 地球空间信息基础理论，它通过对地球圈层间信 息的形成、变化机制及其传输过程的研究，来揭 示地球空间信息的发生机理； 地球空间信息方法技术，包括空间数据获取和处 理方法技术、空间信息模拟分析方法拉术、空间 信息辅助决策分析方法技术； 地球空间信息应用范畴，分为全球变化与区域可 持续发展两大应用领域。

建立地球空间信息科学的目的 建立地球空间信息科学的目的是要从空间 信息流的角度来揭示地球表层系统发生、 发展及其演化规律，以实现对于资源、环 境与社会发展的预测、预报。因此，有关 地球空间信息科学的理论与方法拉术的研 究主要围绕着空间数据采集、空间信息表 达与建模、空间信息分析与辅助决策展开。

几个信息科学之间的联系 近年来新兴的地球信息科学 (Geoinformatics) 是以 地球系统科学为理论指导、以地球系统的信息流 为研究对象、以维系生命支持系统的活力为研究 目标的一门交叉边缘学科。对本学科的定位至今 还是仁者见厂，智者见智。中国地学界仅对本学 科的名称就有多种不同的中文版本，如：地球信 息科学，地球信息技术，地球空间信息科学，地 球空间信息技术，地理空间信息科学等。而就共 英文名称来讲，较为常用的就有以下几种： Geoinformatics 、 Geomatics 、 Geoinformation Science 等，从中文名称的字面含义来理解，主要 区别在地球和地理以及信息和空间信息。上述种 种不同提法只不过是这两组主词的不同组合而已。 究其内涵主要涉及两个问题：

地表的确切含义和空间信息与信息的区别。为便 于讨论问题，《地球信息科学概论》谭海樵等将 对主要涉及地表的信息流问题，即不涉及地球各 圈层之间相互相互作用的问题，定位为地理信息 科学问题；而对涉及地球各圈层之间的相互作用 的问题，定位为地球信息科学问题。至于信息和 空间信息的界定，顾名思义，前考包含了研究对 象的所有信息，既有空间信息，又有非空间信息； 而后者了要是研究空间信息，可以是地表对象为 主的地理空间信息，也可能是涉及地球各圈层相 互作用的地球空间信息。