好书推荐|《地理设计理论、技术与实践》
随着经济社会的发展，迫切需要解决人类社会与地理环境之间的充分协调，在测绘地理信息等新技术的支持下，赋予了更科学解决社会快速发展带来的环境问题的能力，由此将地理设计推上历史舞台。从哲学的层面来讲，地理设计的正式提出不是偶然的，而是经济技术条件发展到一定程度的必然产物，具有特定的背景意义。
▲Steinitz 的地理设计框架
1．理念背景
18 世纪60 年代后，科学技术以前所未有的速度和规模迅猛发展，增强了人类改造自然的能力，给人类经济社会生活带了空前的繁荣和诸多的便捷。与此同时，资源、环境、人口等社会、经济和政治问题也日益尖锐，尤其是人类对环境的压迫日益严重，造成环境系统失衡、损失难以挽回。面对严重的资源和环境问题，人类已意识到事态的严重性，迫使人类对自身的行为进行深刻反省。20 世纪80 年代，为纠正传统发展模式的弊端，顺应时代发展潮流和社会经济发展需要，可持续发展战略正式提出并被广泛接受(任建兰，2014)。
可持续发展战略指出，健康的经济发展应建立在生态可持续能力、社会公正和人民积极参与自身发展决策的基础上，既要使人类的各种需要得到满足和个人得到充分发展，又要保护资源和生态环境不对后代人的生存和发展构成威胁，特别关注各种经济活动的生态合理性，强调资源、环境、人口、发展的协调。
▋在可持续发展战略的大背景下，地理设计横空出世，旨在为促进人地关系和谐发展提出可能的解决方案并执行可行的补救措施。因倡导积极、理性、科学、有效的方法和集合、协同的行动来改变地理环境，地理设计一经提出便得到广泛的响应(马劲武，2014)。其实，早在1969 年McHarg 颇具影响的Design with Nature 中就详细论述了适应自然的特征来创造人的生存环境的可能性和必然性，而在我国古代就已经出现了“道法自然、人地和谐”的思想。因此，可以说，地理设计理念的正式提出是对早期地理设计思想的重新发现。
▲地理设计理论框架
比较地理设计和可持续发展，地理设计与可持续发展在目的上具有根本一致性，所不同的是，可持续发展是一种战略，而地理设计则是落实和促进可持续发展的手段之一。在发展历程上，地理设计是在人地关系矛盾接近临界点和可持续发展战略被广泛接受并成为主流思想的基础上被重新发现的。
2．社会背景
人类从史前发展到向自然界无度索取资源已达到一个临界点，使人类赖以生存的自然支持系统濒临失衡。面对过度开发所引起的环境恶化，迫切需要一种新的管理工具来进行现状评估、方案模拟选择，有的放矢地采取有效的应急手段，使人类发展与自然恢复平衡，取得可持续发展的目标(马劲武，2010)。
▋地理设计将地理与设计进行有效结合，有助于及时地在设计过程中对设计过程作出评估与反馈，随时调整或优化设计方案，使得最后的结果真正符合人们的期望，达到提高生活质量、人与自然可持续和谐共处的目的。鉴于现行的行业分工已不足以应付现有的危机所带来的挑战，而地理设计却能更好地体现人类真实的意愿，故地理设计的提出符合了社会需求。
作为对人工及自然环境进行综合规划的一套技术，地理设计在规划概念、分析、具体设计、利益方的参与合作、创新设计、模拟和评价中起着技术支撑作用。其借助数字化的计算机技术和交流技术来支撑信息化设计，并及时地反馈所提方案的含义，包括大范围的、错综复杂的、长时间维度的影响分析与评估，为在可持续的、综合性的设计过程中，实现最大化正面影响并最小化负面影响提供了可能。
表 支撑城乡规划的主要地理分析模型集
伴随着技术的高速发展，人类获取的信息越来越多，事件之间的联系也越来越复杂，这就意味着决策需要考虑的因素越来越多、综合性越来越强。在这种背景下，传统的分析方法将很难真正洞察表面现象背后的因素，原因很简单，当因素很简单时，可以一目了然地判断，但当因素很多时，仅仅依靠直觉、经验的判断往往是不够的，这样作出的决策就会产生很多问题。地理设计借助测绘地理信息强大的信息处理能力，有助于更好地评价设计结果，通过综合分析获得反馈来优化设计(王璐琦等，2013)。从这个层面来讲，地理设计的提出满足了人类对决策支持的需求。
可见，地理设计不但为错综复杂的、大尺度的分析提供了可能，因将地理分析引入与空间地理因素相关设计过程之中，也为中微观尺度的决策提供了分析依据，极大满足了社会需求。
3．技术背景
进入 21 世纪后，随着RS、GNSS、GIS 和计算机等新技术的飞速发展，为全面、精确获取地理空间数据提供了强大支撑，日新月异的技术手段也使得空间信息数量化、可视化、集成化、网络化发展到了新的高度，数据处理能力的提高、空间数据分析方法的改善、信息表达手段的提升都为地理设计提供了可能性。
建立在空间分析基础上的地理设计，空间要素的分析十分重要，3S 和计算机等技术为地理设计提供了技术与方法的保障。首先，空间数据获取质量不断提高。RS技术获得了不同领域越来越多的地理空间数据，并扩展这些数据所蕴涵的信息广度和深度，解决了地理空间信息的实时、连续获取。航空、航天遥感为地理设计提供监测数据，其空间分辨率和时间分辨率都在提高，更精确的数据产生更丰富和准确的信息。同时，激光遥感数据提供了三维信息，构成立体空间分析的基础。其次，GNSS 实现了地理事物的精确定位。以全球定位系统为代表的地面定位技术进一步发展，精度逐步提高，借助逐步设立的基准站，可以快速获取厘米级的位置精度，为空间特征点数据的采集提供了快捷精确的手段。再次，GIS 作为业务流程中的一种优秀的空间数据管理和数据分析工具，地理信息系统技术在数据管理、多源数据融合、空间分析功能、数据发布等方面的功能日益完善，实现了地理事物及相互关系的精确描述(冯仲科等，2000)。另外，计算机技术为地理设计揭示因果关系、开展动力学分析和检验方案，实现地理设计方案的反馈、预警和调整提供了技术手段。
▲地理设计技术框架
同时，在3S 和计算机等技术的支持下，结合理论方法，形成完整地理系统的三步集成分析方法：第一步，基于遥感、遥测等数据建立经验模型并开展统计分析；第二步，构建假设、建模方程并求解，比较求解结果与经验模型的异同；第三步，基于GIS 技术和理论假设开展计算机模拟实验，将模拟实验结果与经验结果进行对照分析(蔡运龙等，2012)。通过三步集成方法的运用，有效提高地理设计方案的科学性和适用性。
▋如果理念转变和社会需求为地理设计的正式提出提供了可能，技术发展则是地理设计正式提出的推动器，实现了地理设计运作的可行性，并推动地理设计方法体系的形成。可以预见，随着技术的融合、学科的交叉，地理设计会焕发出新的光彩。
4．行业背景
随着测绘地理信息技术的发展，从不同领域获得的地理空间数据越来越多，数据中蕴涵的信息广度和深度也不断扩展，直接导致相关业务决策和管理的复杂程度不断提升。在这种背景下，仅提供测绘数据和地理信息服务已难以满足经济社会发展的要求，而对信息共享、信息整合、信息挖掘却表现出强劲需求，尤其是地理分析、地理评估和地理设计的价值逐步彰显(徐德明，2011)，顺应测绘地理信息发展需求的转变，地理设计走上历史舞台。由此可见，地理设计是测绘地理信息服务转型的产物。
▲地理空间和地理要素与地理分析模型的关系
19 世纪中后期，地理学暂时陷入学科独特性的争论之中，为实现地理学的复兴，迫切需要进行方法革命。1987 年，钱学森提出了地理科学的概念，并将地理科学列入现代科学技术体系十大部门之一。钱学森所提出的地理科学，主要目的是实现不同尺度地域系统的人地关系协调和可持续发展，要求从区域解释性描述和地理数据图表简式表达向全球与区域的监测、规划、设计、调控、优化方向过渡(吴传钧，2003)。在地理学复兴和地理科学建设中，3S 和计算机技术起着关键的作用，并逐步形成了今天的地理设计。因此，在一定程度上，地理学重建和地理科学建设得益于地理设计的支撑，而地理设计则脱胎于地理学重建和地理科学建设。
▋囿于传统的行业分工，单纯的某一个行业已不足以解决当前复杂性问题，迫切需要一种集合的、有效的机制。地理设计作为一种把规划设计活动和实时的或准实时的以地理信息系统为基础的动态环境影响模拟紧密结合在一起的决策支持方法论，通过对传统学科的有机整合，借助信息技术来解决现代社会人文及环境问题的有效手段，为解决现代社会资源紧张、人口城市化、环境恶化、气候变迁等复杂性问题提供了一个行之有效的方法论(马劲武，2013)。由于整合和集成了传统行业，地理设计的协同效应使其整体效益超出其构成部件个体效益之总和，这为地理设计在各个行业的应用奠定了基础。
本文摘编自《地理设计理论、技术与实践》（张远 金贤锋 张泽烈 陈良超著．责任编辑：王哲 王晓丽. 北京：科学出版社，2016.8）一书“第一章 概述”，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-048863-3
地理设计的提出，既是测绘地理信息事业改革创新的体现，也是可持续发展目标得以实现的重要支撑。作为一种理念，地理设计尊重自然生态系统，强调综合效益的优化；作为一项技术，地理设计为理性设计和科学决策提供精准的量化分析工具和便捷的评估手段。地理设计的理念与基本技术相似，而结合实际的技术体系、流程框架和具体应用则不尽相同。《地理设计理论、技术与实践》围绕“什么是地理设计？”“如何开展地理设计？”两大核心问题，结合规划设计科学化发展的内在要求，从测绘地理信息应用创新视角，阐述了地理设计的概念内涵及其与相关学科和设计实践的关系，初步提出了地理设计理论框架，构建了地理设计应用的技术体系。在此基础上，重点介绍和阐释了“地理设计数据库”“地理分析模型”“地理设计平台”三项核心构成要素。随后，结合作者团队的应用实践和优秀案例，介绍了国内外地理设计在城乡规划、建设工程等领域的实际应用情况和效果。最后，结合技术发展态势和应用诉求，对地理设计未来的理论与实践发展进行了展望。本书旨在为对地理设计感兴趣的读者提供可资阅读的材料，为其深入、系统地研究和实践地理设计抛砖引玉。
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资料来源：赛杰奥
本期小编：王波涛 杨芬 张悦
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