分布式信息认知观

地 理学有两大类特殊概念，一是地理实体与地理现象，二是时空特征和时空关联特性[1]。对第一点而言，这些实体和现象表现为任何尺度的地理特征，它可以小到 一个广场，也可以大到整个星球；地理实体包括自然界形成的任何一种地质构造——海岸线、山脉、河流和盆地，同时也包括人类获得的印记——城市、村庄和高速公路。地理现象更加丰富，如水灾、干旱、生物灾难、土地的再分配、城市发展等。GIS目前最有影响的使用领域都集中于此。

对于第二点，“在什么地方”仍然是最经典的问题。这个问题既可以描述地理对象在地球的位置，也可以回答在它的附近存在的地理现象，甚至是本身发展的趋势。

由 于地球硕大无朋，地理信息的千变万化，对任意时刻只能处于一个地球某个地点的观察者而言，这些地理信息或地理数据都是分布的。GIS所使用的矢量模型或栅 格模型都是对于这些分布对象的描述。即使在某一时刻拥有了全球范围的地理数据，仍然无法摆脱时间维度——这些数据只是单个时间点的世界描述。因此，地理数 据无论是在空间，还是在时间上，都具有与生俱来的分布特性。

目前，地理信息系统面临着多种挑战，它们包括：时间与空 间的无缝集成，相对空间与非米制空间的表达，非精确地理实体和现象的表达，以及为满足不同目的、不同需求用户的多重时空观的协调（Helen Couclelis 2003）[1]。这些挑战之所以出现，一个重要的原因就是地理现象和地理对象信息天生的分布性。

事实上，分布式的信息采集机构在分布式GIS之前已经建立起来了，如世界气象组织建立的世界范围气象站系统、全球范围的地震检测系统等，都是基于广义的“分布式模型”。

因此，承认地理数据的空间和时间分布性，并且采用分布式信息的认知观来考虑和处理地理信息，并将这种认知观运用到人类使用的数学和物理工具中，才是最可行的方法。

在 认知观的角度上，尽管人类可以通过感觉、推理和记忆等认知功能来感知地理现象，但诸如地理边界和地理对象还是必须依赖测量等客观的手段完成。量测和认知两 个领域，在许多方面都是一致的，即使两者之间不存在函数关系，人类经验对于现实世界的反馈，也使得人类固有意识符合客观现实世界，这种理论被称为现实经验 主义（Lakoff G 1987）[1]。现实经验主义可以看作GIS地理表达法的一个重要基础，在20世纪70年代就被引入地图学，并使用“刺激—反应”的关系模型来研究用图 者在读图时的心理—物理反应[13]。

分布式的信息认知观，可以看作是现实经验主义模型的扩展，在这个模型中，存在 空间实体和域，“空间实体”一般被抽象为点、线、面和体，它们被用于描述独立的、离散的矢量对象，这些对象更强调位置属性，如一栋建筑的位置；“域”则用 于描述一个范围，即“场”的特性，“域”强调的是多个对象的共同空间属性，如河水的流域，某种植物的分布带等。无论是“空间实体”还是“域”，都具有分布 式的特征，即在总体（即整个地球范围）上来看，都是一个小区域。

GIS作为一个反映现实世界的图形工具，必然受到 GIS时代空间观的影响，在目前，人们越来越感受到对于时空的认识，必须依赖四种相互关联的方法——哲学方法、数学方法、物理学方法和地理学方法[1]。 在GIS发展历史上，包括地图学、计算机辅助设计、景观建筑学和遥感科学这些GIS的最直接技术来源[1]都从欧氏几何、分析几何等数学工具上获得了坚实 的支持。即便是对GIS最深影响的地图学，它依然依赖于笛卡儿二维坐标系或别的二维坐标系统来表现现实世界。尽管这些方式存在诸如静止性、平面性、二维 性，无时间轴特性等缺点，但在目前仍然较好地满足了现实的需要。

分布式地理信息系统（D-GIS）正是基于分布式认知模型的基础上建立起来的，它既符合了现实世界的信息特性，又满足了“数字地球”“数字城市”建设过程的需要。

从更高层次上讲，分布式计算（分布式GIS）的概念更加适合复杂的系统结构，也包含了各种学科的现代组织，并且还可以更多地把用户包含在信息管理的活动中[1]。

分布式GIS的内涵远不止分布式GIS数据库和数据复制，而是所有类型的GIS任务——GIS数据发布和共享、基于网络的编辑、应用和地理知识管理——的分布式协作，因此，它是GIS发展的必然。

[1]     Paul A. Longley M.F.GoodChild D.J.Maguire D.W.Rhind等编 唐中实 贾海锋等译. 地理信息系统（上卷）——原理与技术[M] .北京：电子工业出版社2004.9

[13]     邬伦 刘瑜 张晶等. 地理信息系统——原理、方法和应用[M]. 北京：科学出版社 2001.2