北京大學劉瑜教授：關于地理學和GIS&S一點想法

地理學作為一個學科，其科學性經(jīng)常受到質(zhì)疑。我們需要回答，地理學研究某一特定問題（如移民），和其它領域（如經(jīng)濟學和社會學）研究同一問題，有什么區(qū)別。而在目前，對于某項研究是否屬于“地理學”的范疇的爭論也經(jīng)常出現(xiàn)。個人認為，地理學者是在一個地理空間的框架中探討這些問題，必須要考慮地理空間的特點。在地理研究中，空間分布的異質(zhì)性及依賴性、距離影響、尺度效應、區(qū)域綜合都是必須要注意的問題。比如，我們需要了解由于空間自相關的存在，在進行相關分析時需要考慮樣本獨立性假設是否成立。而地理分析沒有天然的空間單元，在分析中需要注意可變面狀單元問題，即對研究區(qū)采用不同的劃分方式，得到的分析結果就會有差異。因此，在進行地理分析時，需要對上述問題有深刻的認識，并指導我們開展具體的研究。

 “軟件是固化的思想(楊芙清)”，地理信息科學和系統(tǒng)(GIS&S)形式化了地理學的基本概念、基本規(guī)律、以及基本分析方法。例如，GIS&S利用柵格和矢量這兩個基本模型表達了地理現(xiàn)象的空間分布以及不同地理對象的特征。同時，GIS&S實現(xiàn)了一系列分析手段，體現(xiàn)了地理學研究中的概念、規(guī)律和方法。舉例而言，Tobler地理學第一定律表達了距離對于地理現(xiàn)象的影響，實際上蘊含了兩個方面的含義，一個是地理分布的相似性（或空間依賴），即空間上越近的地方屬性越相似，二是空間聯(lián)系的強度，距離越近的兩個地物，空間聯(lián)系和交互相對越強。GIS&S則提供了一系列方法去“固化”Tobler第一定律所蘊含的思想，如空間插值、空間自相關度量、分布模式檢測等體現(xiàn)前者，而重力模型等則用于量化后一方面。

值得指出的是，不論是人文地理現(xiàn)象還是自然地理現(xiàn)象，經(jīng)過GIS&S建模后，都變成了相對一致的表達方式并適用于相似的分析方法，從這個角度講，GIS&S對地理學做了更高層面的抽象，從而超脫于具體的部門地理學，并促使我們?nèi)ヌ骄扛鼮榛A的地理學問題。做一個“異想天開”的設想，假定地外文明也發(fā)展了他們的不同學科，如數(shù)、理、化，必然也會有“地理學”。他們的物理、化學可能和地球人的物理、化學會比較相近，但他們的“地理學”和地球人的地理學肯定有不同的關注也會有相近的議題，這些相近的議題應該是地理學更為本質(zhì)、更為核心的問題。很容易可以想到，空間分異格局、距離、尺度等也是他們的“地理學”研究中需要面對的問題，因此，假定外星人能夠開發(fā)出地理信息系統(tǒng)，應該和地球人用的地理信息系統(tǒng)比較接近。

作為結論，GIS&S對于地理學的科學化具有重要的意義，北大承繼成先生曾經(jīng)說過，地理信息系統(tǒng)就是地理學?？紤]到地理學的學科特點，自然地理學不同方向（如水文、土壤、氣象）很容易在對應的專門學科找到落腳點，而人文地理學則肩負了堅守地理學核心價值的重任，更需要好的方法和工具的支撐。在中國，人文地理學發(fā)展相對落后于自然地理學。隨著信息通信技術的發(fā)展，許多學者都敏銳地認識到大數(shù)據(jù)帶來了新的對地理空間的觀察手段，能夠透過海量人群的時空行為模式研究地理環(huán)境，對于地理學尤其是人文地理學是個很好的機遇。大數(shù)據(jù)對于GIS&S也是一個挑戰(zhàn)，需要GIS&S學者研究新的分析方法和工具，為不同應用提供支撐。簡而言之，人文地理學者需要和GIS&S學者聯(lián)起手來，共同應對大數(shù)據(jù)帶來的機遇和挑戰(zhàn)，研究地理學核心理論，并最終服務于解決不同的實際問題。