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地图学的新概念 地学信息图谱———访地图学家廖克

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文章摘要: 地图学的新概念 地学信息图谱———访地图学家廖克 ,务虚蒲柳之质凛若秋霜,大阳台中国网络读懂。

发布时间:2004-12-29 00:01:00   点击次数:

    近年来,地学信息图谱引起了地图学界的关注。面对地图学领域的这一新概念、新方法,我们如何认识和怎样应用它?带着这些问题,记者近日采访了中国科学院地理科学与资源研究所研究员、欧亚科学院院士、地图学家廖克。
  记者:廖先生,地学信息图谱究竟是怎样一种概念?
  廖克:地学信息图谱是陈述彭院士等前些年提出的新概念与新方法。地学信息图谱其实是地图学更高层次的表现形式与分析研究手段,是由地图和地学图谱进一步发展而成,是信息时代的产物。“图”主要是指空间信息图形表现形式的地图,还包括图像、图解等其他图形表现形式;“谱”是众多同类事物或现象的系统排列,是按事物特征或时间序列所建立的体系。图谱兼有“图形”与“谱系”的双重特性。地学信息图谱是由遥感、地图数据库、地理信息系统与数字地球的大量数字信息,经过图形思维与抽象概括,并以计算机多维动态可视化技术,显示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段和方法。同时这种空间图形谱系经过空间模型与地学认知的深入分析,可进行推理、反演与预测,形成对事物和现象更深层次的认识,有可能总结出重要的科学规律或规划决策的具体方案。
  记者:与地图比较,图谱有哪些特点?
  廖克:主要有以下几点:
  一是地图主要表示事物和现象的分布及其质量特征与数量指标的区域差异,而图谱能反映事物和现象形态结构、成因机制、组成物质、动态变化等综合性、复杂性规律,即通过图形特征与谱系结构的不同变化反映更深层次的规律。而图谱往往以系列图形式表示时空动态变化,但也不局限于地图形式,有时以图像(如遥感图像)和图解、表格形式出现。如色谱、地物光谱、动物图谱、植物图谱等。
  二是地图表示事物和现象往往是经过了一定的抽象与概括(如居民地、道路分类分级、细小图斑的归并),而图谱比地图还要有更多的综合集成与抽象概括。因此图谱的建立比编绘地图困难得多,除了必须拥有大量资料与数据外,还要深入地研究事物和现象的形成机制、演变过程、组成物质以及影响它的各种因素,特别是突出反映事物和现象的时空变化规律。
  记者:原来听说过地学图谱,地学信息图谱与地学图谱有哪些不同?
  廖克:现在我们谈到的地学信息图谱是在传统的地学图谱基础上发展而成的,它与地学图谱相比有一些明显的优点。
  地学图谱是以地图、遥感影像、调查统计资料为主,而数字地球的发展为地学信息图谱提供了极其丰富的、源源不断的数字化的信息源,为地学信息图谱的建立创造了良好的条件。
  地学图谱以抽象概括的二维图形或以系列图形式表示事物和现象的动态变化,而地学信息图谱通过计算机可视化,显示事物和现象抽象概括的三维图形及空间动态变化,或随时间的多维图形连续序列变化。即使图谱采用地貌晕渲或透视写景方法显示三维立体效果,也只能固定一个或少数几个透视方向。而地学信息图谱可显示任一透视方向。
  地学图谱在显示事物和现象的时空分布规律时,只能补充有限的插图、图表、数据。而地学信息图谱拥有大型数据库作依托,可通过查询检索获取更多的相关信息与各种数据。
  地学图谱只能表示最终结果,修改与更新资料比较困难。而地学信息图谱可以通过交互式操作系统(人机对话),改变分类、分级,或改变数学模型与变量参数,或设定不同的边界条件,选择最佳决策方案。而且在数据库与计算机支持下,比较容易更新与修改地学信息图谱的资料。
  地学信息图谱可建立相应的数学模型,借助于较多的分析应用软件,提出各种具体明确的应用方案,而且可以进行动态模拟分析,地理过程分析,反演过去,预测未来。
  记者:目前,我们在地学信息图谱的应用上做了哪些工作?
  廖克:近年来,在陈述彭院士的倡导下,我们对地学信息图谱的应用等问题进行了深入的探讨,目前正研究和设计中国自然景观综合信息图谱和福建省生态环境综合信息图谱。中国自然景观综合信息图谱是综合性图谱,图谱上共划分了82个景观类型。例如三江平原中温带湿润草本沼泽景观,松辽平原中部温带亚湿润一年一熟粮食与耐寒经济作物景观,内蒙古高原西部中温带干旱灌木、半灌木砾漠景观,天山北麓冲积扇群暖温带干旱两年三熟粮食与经济作物绿洲景观等等。每一景观类型都隐藏大量、丰富的可检索信息。检索任一景观类型,将看到该自然景观类型范围内的一系列信息,包括卫星影像特征、所属温度带与干湿区、地质与构造特点、地势起伏与地貌类型、水系结构特点、植被类型、土壤类型、土地利用类型、利用与保护方向等。此外还附有高分辨率的典型航空影像或卫星影像、典型地面景观照片,有条件的地区还附有简短视频影像。中国自然景观综合信息图谱以卫星影像和自然景观为衬托,图谱和图谱名称索引表可双向检索,显示任何一个自然景观类型的空间或时空图形及其相关信息。
  记者:作为地图学领域的新生事物,地学信息图谱的发展前景如何?
  廖克:21世纪是信息化社会,地球系统科学和地球信息科学也必将进一步发展,数字地球将深入到社会的各个层面。地学信息图谱将成为地球信息科学空间信息图形时空分析研究、数据挖掘与知识发现及地学认知的主要手段,将为地球系统科学新概念与新理论的发现与诞生创造一定条件,也将为数字地球广泛而深入的应用提供重要方法和手段。正如陈述彭院士指出的:“地学信息图谱将成为数字地球战略的应用理论基础和新领域开发研究的核心。”因此地学信息图谱的研究和探索具有十分重要的理论意义与应用价值。地学信息图谱将为解决人口、资源、环境与经济社会协调发展,实现可持续发展战略发挥应有作用。地学信息图谱的研究和探讨还刚刚起步,地学信息图谱的理论和方法的研究还有待深入。但我们相信,21世纪地学信息图谱必将获得广泛而深入的发展,将会设计和建立内容丰富、形式多样的各类信息图谱,而且会显示出越来越重要的作用,把地球信息科学和
地球系统科学推向一个新的发展阶段。

 (周湛)
 
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