一,、引言

     從地理信息系統(tǒng)到地理信息科學(xué),，在1992年是個標(biāo)志，1996年國際雜志IJGISystem改名為IJGIScience,，同時美國國家科學(xué)基金委從１９９７年２月到２０００年２月資助了地理信息科學(xué)相關(guān)的Varenius研究項目,。關(guān)于地理信息科學(xué)的研究，這幾年比較活躍,，例如,，地理信息科學(xué)國際會議系列，每兩年一次,，是比較嚴(yán)的,，側(cè)重于理論方面研究；還有空間信息理論國際會議系列,，也是關(guān)于地理信息科學(xué)理論方面比較好的會議,。

`二、近2-3年來GIS較大影響的事例

     近年NATURE雜志發(fā)表了兩篇關(guān)于GIS的論文,。2004年1月“NATURE”刊登了的文章＂Map Opportunities”提出,，地學(xué)技術(shù)（Geotechnology）與納米技術(shù)和生物技術(shù)一起成為當(dāng)今最為重要的新興和最具發(fā)展前景的三大技術(shù)領(lǐng)域。在Google   Earth推出以后,，2006年２月“NATURE” 刊登了文章＂The Web-Wide World”討論Google      Earth以及GIS的未來發(fā)展,。這樣的一個國際頂尖雜志發(fā)表這樣的文章，在相關(guān)的領(lǐng)域影響很大,。在Google Earth的影響下,，微軟公司正在研發(fā)Virtual Earth。２００６年10月份在武漢大學(xué)召開的Geoinformatics國際會議上,，陶闖博士報告Virtual Earth已經(jīng)作為微軟2006年確定的兩大重點研發(fā)項目,。IT界兩個巨頭Google以及微軟公司，加入關(guān)于GIS研發(fā)與應(yīng)用的競爭,，相信對于GIS發(fā)展會有深遠(yuǎn)的影響,。  另外，具有重要影響的是，在中國863“十一五”專題領(lǐng)域中設(shè)立了“地球觀測與導(dǎo)航技術(shù)”領(lǐng)域,，并且大家一致認(rèn)識到“目前空間信息技術(shù)處于應(yīng)用大爆發(fā)的前期”,。

  三、地理信息科學(xué)研究方向

    Goodchild在1999年討論了地理信息科學(xué)需要解決的問題,，提出地理信息科學(xué)有三大部分：個人,、系統(tǒng)以及社會。其中個人部分包括認(rèn)知科學(xué),、環(huán)境心理學(xué),、語言學(xué)等；系統(tǒng)部分包括計算機科學(xué),、信息科學(xué)等,；社會部分包括經(jīng)濟學(xué)、社會學(xué),、社會心理學(xué),、地理學(xué)、政治學(xué)等,。`` 美國的NCGIA從1998一直到現(xiàn)在,，啟動了很多項目，影響很大,，目前好多理論研究都順著這個項目設(shè)立的方向在做,。后來美國的幾個大學(xué)聯(lián)合成立了UCGIS，在1996年專門闡述了地理信息科學(xué)研究方向,，包括空間數(shù)據(jù)獲取與集成,、分布式計算、地理表達(dá)擴展,、地理信息認(rèn)知,、地理信息互操作、尺度,、GIS環(huán)境下的空間分析,、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的未來、地理數(shù)據(jù)不確定性與基于GIS的分析,、GIS與社會。

      國內(nèi)李德仁院士在2000年認(rèn)為：地球空間信息學(xué)包括7個理論問題,，即①地球空間信息的基準(zhǔn),，包括幾何、物理和時間基準(zhǔn),；② 地球空間信息標(biāo)準(zhǔn),； ③地球空間信息的時空變化理論；④地球空間信息的認(rèn)知,；⑤地球空間信息的不確性,；⑥地球空間信息的解譯與反演,；⑦地球空間信息的表達(dá)與可視化。

 四,、GIS發(fā)展與研究前沿

    GIS發(fā)展和計算機技術(shù)發(fā)展和后來到網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,，一直到數(shù)字地球的發(fā)展，是緊密相關(guān)的,。林琿教授說GIS包括空間數(shù)據(jù)庫,、空間分析、可視化三大功能,，后來把模型庫和虛擬環(huán)境加進(jìn)來,，還包括一個網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境。從地圖到地理信息系統(tǒng)與虛擬地理環(huán)境,，是地理學(xué)語言的演變,，這是從虛擬現(xiàn)實這個角度看GIS的發(fā)展。

      Goodchild提出地理信息系統(tǒng)發(fā)展的三個階段：第一個階段是GIS作為地理學(xué)者的研究助手,；第二個階段GIS作為交流工具,；第三個階段，GIS作為擴展人類感覺地理現(xiàn)實的手段,，這個階段才剛剛浮現(xiàn),。

        武漢大學(xué)朱慶教授總結(jié)了GIS技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，認(rèn)為GIS向多維,、動態(tài),、一體化方向發(fā)展；GIS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向開放式,、網(wǎng)絡(luò)化,、信息柵格發(fā)展；軟件實現(xiàn)向組件化,、中間件,、智能體方向發(fā)展；空間信息技術(shù)和通信進(jìn)一步融合,；數(shù)據(jù)獲取向“3S集成”方向發(fā)展,，尤其是Sensor Web的發(fā)展；數(shù)據(jù)存儲管理向分布式存儲及其互操作方向發(fā)展,；數(shù)據(jù)處理向移動計算,、普適計算和語義網(wǎng)方向發(fā)展；人機交互向自然的虛擬環(huán)境方向發(fā)展等,。

  下面討論GIS的研究前沿,。

    １）第一是地理認(rèn)知、地理信息本體論以及概念格。這個領(lǐng)域目前比較熱,，地理認(rèn)知研究很早,，它和認(rèn)知心理學(xué)、地理思維,、地圖認(rèn)知,、地理行為學(xué)密切相關(guān)。地理信息本體論,，主要是討論各個專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域概念與語義的相互關(guān)系,、以及層次性與一致性等，相關(guān)研究涉及語義互聯(lián)網(wǎng),、地理信息系統(tǒng)之間的語義互操作,、知識級地理信息共享與知識重用、以及地球科學(xué)中的語義建模等,。在地理信息本體研究中,，概念格是一個前沿研究方向，涉及概念的內(nèi)涵與外延等,。

   ２）第二是面向“人”,，面向社會的GIS發(fā)展。Harvey      J.　Miller２００５年討論“關(guān)于人在地理信息科學(xué)中的位置（What about people in geographic information science）”的學(xué)術(shù)問題,。龔建華與林琿從另外一個角度提出面向“人”的GIS,，認(rèn)為傳統(tǒng)的GIS是面向“地”的GIS，是側(cè)重于地理生態(tài)世界,，是以點,、線、面為基本表達(dá)單位,；而面向“人”的GIS,，是側(cè)重于生活世界以及社會世界，是以個體,、群體,、組織為基本表達(dá)單位。地理信息科學(xué)中關(guān)于“人”的研究,，主要包括人的心理（心腦）,、生理（身體）以及社會（個體）三個方面。

    ３）第三是地學(xué)模擬,、情景決策支持分析,。地學(xué)模擬方法近年來越來越受到學(xué)界的關(guān)注。相關(guān)研究包括基于多智能體的SARS傳播模擬分析等,。

     ４）第四是時空過程表達(dá)、時空數(shù)據(jù)模型、時空分析,。例如,，揚州市水環(huán)境污染時空模型，滑坡過程時空模型,，洪水演進(jìn)過程模型,，風(fēng)暴過程模型等。隨著“數(shù)字海洋”的發(fā)展,，海洋現(xiàn)象動態(tài)變化過程時空表達(dá)與模型,，值得關(guān)注。

     ５）第五是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式三維可視化,、虛擬環(huán)境與數(shù)字地球,。Google Earth體現(xiàn)了這方面的工作與最新成就。中科院遙感所的虛擬地理環(huán)境研究團隊近年來一直在探討這個問題,。另外,，數(shù)字地球帶來的全球GIS的發(fā)展，大家需要關(guān)注,；

    ６）第六是協(xié)同地理信息系統(tǒng),。過去GIS是單用戶的，為一個人設(shè)計使用的,，但是現(xiàn)在是很多人同時用一個GIS系統(tǒng),。協(xié)同GIS就是一組人在GIS支持下一起解決一個地理問題。協(xié)同GIS,，與＂GIS和社會＂以及PPGIS都有關(guān)系,。

     ７）第七是移動地理信息系統(tǒng)，移動地理計算,?；谑謾C的GIS，用戶很廣,，其產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)GIS服務(wù)理念影響很大,；

     ８）第八是數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)。美國9.11以后,，特別成立國家可視化分析中心,，專門發(fā)展視覺分析學(xué)，分析各種各樣數(shù)據(jù),，目前這個方向在可視化領(lǐng)域里是個熱點,。

     ９）第九是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與網(wǎng)格GIS。國家“十一五”８６３將要重點發(fā)展的領(lǐng)域,。

     １０）第十是遙感信技術(shù)與GIS分析,。宮鵬提出的“聲像一體化濕地連續(xù)遙感監(jiān)測技術(shù):平臺建設(shè)試驗”,，以及香港中文大學(xué)的關(guān)于基于聲音遙感圖像（soundscape ）的應(yīng)用，都是關(guān)于聲音遙感的新探索,。

 五,、關(guān)于GIS與遙感集成的思考

    １）第一關(guān)于科學(xué)驅(qū)動問題。歷史上地理信息技術(shù)的發(fā)展受到科學(xué)的驅(qū)動很有限,，GIS主要是服務(wù)于政府機構(gòu)的數(shù)據(jù)收集與決策,，以及與景觀設(shè)計學(xué)、地圖學(xué)以及測量的制圖科學(xué)相關(guān),；GPS,，主要是軍事發(fā)展的結(jié)果；RS遙感則與科學(xué)應(yīng)用密切相關(guān)（Goodchild,，1999）,。GIS是以地球表層系統(tǒng)與地理環(huán)境的觀測與表達(dá)為主，是屬于地理觀察（測）科學(xué)與技術(shù),。目前還不是以“地理問題”以及“探索地理新知識,，發(fā)現(xiàn)地理規(guī)律”為視角、起點與核心的地理實驗科學(xué),。目前的地理信息科學(xué)與技術(shù),，雖然已是地理科學(xué)中方法與技術(shù)體系中重要組成部分，但是對于現(xiàn)代地理科學(xué)的核心新概念,、新基本理論與原理等的形成與發(fā)展貢獻(xiàn)卻是不足的,。需要把地理信息科學(xué)與實驗科學(xué)（實驗地理學(xué)、實驗遙感）結(jié)合起來發(fā)展,。

    ２）第二關(guān)于海量遙感數(shù)據(jù)智能處理,、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)（RS+GIS+空間分析等）。在這一領(lǐng)域遙感和GIS的結(jié)合是密切相關(guān)的,，目前有很多的傳感器,，很多的數(shù)據(jù)產(chǎn)生以后，怎么能從中發(fā)現(xiàn)異常的東西,，如何能很有快的反應(yīng)和決策,，需要遙感和GIS的密切結(jié)合，才能產(chǎn)生實用價值,。

     ３）第三關(guān)于Sensor Ｎetwork與數(shù)據(jù)管理,、分析與分發(fā)。Sensor Ｎetwork是一個新的技術(shù),，普適GIS的發(fā)展與Sensor Ｎetwork密切相關(guān),。

    ４）第四關(guān)于遙感定量模擬與虛擬地理生態(tài)環(huán)境。由DEM模擬SAR實驗,，多角度遙感和三維地表與地物結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的,。三維地物結(jié)構(gòu)模擬與虛擬地理環(huán)境密切相關(guān),。

    ５）第五關(guān)于遙感反演參數(shù)與模型同化信息產(chǎn)品應(yīng)用。遙感反演參數(shù),，如何作為指標(biāo)與其他地理生態(tài)指標(biāo)一起,，來評價地理生態(tài)系統(tǒng),？遙感參數(shù)與其他地理生態(tài)參數(shù)一起如何為模型計算服務(wù),？需要遙感與ＧＩＳ的集成與融合。

     ６）第六關(guān)于Google Earth,。Google Earth的成功就是遙感影像加上網(wǎng)絡(luò)ＧＩＳ以及三維可視化技術(shù),。遙感與GIS的集成，能促進(jìn)空間信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,。

    7）第七關(guān)于基于天空地網(wǎng)絡(luò)一體化的研究實驗平臺與地理信息科學(xué),。馬藹乃教授認(rèn)為天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是地理信息科學(xué)的核心；孫九林院士等提出基于地球空間信息技術(shù)的陸地表層系統(tǒng)科學(xué)方法論框架,；龔建華等發(fā)展基于天地人機關(guān)系的虛擬地理環(huán)境研究實驗平臺,。

    國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006━2020年）中，與地理信息科學(xué)與技術(shù)相關(guān)部分包括：傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理,，城市信息平臺,，國家公共安全應(yīng)急信息平臺，虛擬現(xiàn)實技術(shù),，腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)(地理空間認(rèn)知）,，科學(xué)實驗與觀測方法、技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新,，支撐信息技術(shù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ),，加強科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)，建立科技基礎(chǔ)條件平臺的共享機制,。  空間信息技術(shù)國家需求,，主要包括國家可持續(xù)發(fā)展的資源基礎(chǔ)與國情，國家生態(tài)環(huán)境安全與災(zāi)害防御,，衛(wèi)生健康與公共安全,，空間信息產(chǎn)業(yè)等（周成虎，２００６）,。

     地理信息科學(xué)/地理科學(xué)與遙感信息科學(xué)/遙感科學(xué)需要集成發(fā)展,。RS+GIS+GPS就是三套馬車，RS是牽頭的,，帶動遙感科學(xué)國家重點實驗室的發(fā)展,。