北京大学刘瑜教授：关于地理学和GIS&S一点想法

2017-10-13 刘瑜教授 慧天地

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地理学作为一个学科，其科学性经常受到质疑。我们需要回答，地理学研究某一特定问题（如移民），和其它领域（如经济学和社会学）研究同一问题，有什么区别。而在目前，对于某项研究是否属于“地理学”的范畴的争论也经常出现。个人认为，地理学者是在一个地理空间的框架中探讨这些问题，必须要考虑地理空间的特点。在地理研究中，空间分布的异质性及依赖性、距离影响、尺度效应、区域综合都是必须要注意的问题。比如，我们需要了解由于空间自相关的存在，在进行相关分析时需要考虑样本独立性假设是否成立。而地理分析没有天然的空间单元，在分析中需要注意可变面状单元问题，即对研究区采用不同的划分方式，得到的分析结果就会有差异。因此，在进行地理分析时，需要对上述问题有深刻的认识，并指导我们开展具体的研究。

“软件是固化的思想(杨芙清)”，地理信息科学和系统(GIS&S)形式化了地理学的基本概念、基本规律、以及基本分析方法。例如，GIS&S利用栅格和矢量这两个基本模型表达了地理现象的空间分布以及不同地理对象的特征。同时，GIS&S实现了一系列分析手段，体现了地理学研究中的概念、规律和方法。举例而言，Tobler地理学第一定律表达了距离对于地理现象的影响，实际上蕴含了两个方面的含义，一个是地理分布的相似性（或空间依赖），即空间上越近的地方属性越相似，二是空间联系的强度，距离越近的两个地物，空间联系和交互相对越强。GIS&S则提供了一系列方法去“固化”Tobler第一定律所蕴含的思想，如空间插值、空间自相关度量、分布模式检测等体现前者，而重力模型等则用于量化后一方面。

值得指出的是，不论是人文地理现象还是自然地理现象，经过GIS&S建模后，都变成了相对一致的表达方式并适用于相似的分析方法，从这个角度讲，GIS&S对地理学做了更高层面的抽象，从而超脱于具体的部门地理学，并促使我们去探究更为基础的地理学问题。做一个“异想天开”的设想，假定地外文明也发展了他们的不同学科，如数、理、化，必然也会有“地理学”。他们的物理、化学可能和地球人的物理、化学会比较相近，但他们的“地理学”和地球人的地理学肯定有不同的关注也会有相近的议题，这些相近的议题应该是地理学更为本质、更为核心的问题。很容易可以想到，空间分异格局、距离、尺度等也是他们的“地理学”研究中需要面对的问题，因此，假定外星人能够开发出地理信息系统，应该和地球人用的地理信息系统比较接近。

作为结论，GIS&S对于地理学的科学化具有重要的意义，北大承继成先生曾经说过，地理信息系统就是地理学。考虑到地理学的学科特点，自然地理学不同方向（如水文、土壤、气象）很容易在对应的专门学科找到落脚点，而人文地理学则肩负了坚守地理学核心价值的重任，更需要好的方法和工具的支撑。在中国，人文地理学发展相对落后于自然地理学。随着信息通信技术的发展，许多学者都敏锐地认识到大数据带来了新的对地理空间的观察手段，能够透过海量人群的时空行为模式研究地理环境，对于地理学尤其是人文地理学是个很好的机遇。大数据对于GIS&S也是一个挑战，需要GIS&S学者研究新的分析方法和工具，为不同应用提供支撑。简而言之，人文地理学者需要和GIS&S学者联起手来，共同应对大数据带来的机遇和挑战，研究地理学核心理论，并最终服务于解决不同的实际问题。

来源：刘瑜_北大GISer（新浪微博账号），本文经作者授权刊载