張曉祥，博士，河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副教授，河海大學(xué)地理信息科學(xué)與工程研究所副所長，河海大學(xué)X-GIS研究組博客博主，主要從事GIS與專業(yè)模型的集成、水利行業(yè)數(shù)據(jù)模型、遙感與GIS的資源環(huán)境應(yīng)用研究。

　　博主按：美國《紐約時報》是世界級的大報，其中有一個很特別的版面——“訃告版”(obituaries)，這個版面會發(fā)表有成就的人物去世的悼念文章，死后能夠上《紐約時報》訃告版是一種哀榮。讀者通過訃告可以快速了解逝者的人生經(jīng)歷和成就，這些訃告通常文筆生動、夾敘夾議，廣受讀者歡迎。本文希望從最近幾年逝世的三位世界著名科學(xué)家的一生來反思在我國GIS發(fā)展過程中所遺失或者忽視的空間分析的三大傳統(tǒng)，分別是Charles ReVelle教授所代表的空間分析的工程學(xué)傳統(tǒng)、Walter Isard教授所代表的空間分析的經(jīng)濟(jì)學(xué)傳統(tǒng)、Reginald Golledge教授所代表的空間分析的心理學(xué)傳統(tǒng)。

Charles ReVelle教授    Walter Isard教授    Reginald Golledge教授

(1938-2005)          (1919-2010)          (1937-2009)

三位近年逝世的科學(xué)大家，他們代表了空間分析的三個傳統(tǒng)!

　　GIS的野蠻增長

　　GIS是一個新興的領(lǐng)域，過去十多年經(jīng)歷了飛速的甚至是野蠻的增長。但實際上在目前也是一個門檻很低的專業(yè)，任何人不管是那個領(lǐng)域的，只要學(xué)一本ArcGIS教程就可以聲稱是搞GIS的。一方面，由于歷史原因，教授GIS課程的老師自己沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過GIS，無法開出有影響力的GIS理論與方法課程;另一方面，由于實用主義作祟，學(xué)生們也希望學(xué)一技之長以應(yīng)付迫在眉睫的就業(yè)壓力，根據(jù)無暇攻讀艱深的理論與方法課程。這種缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撆c方法訓(xùn)練的快餐式的技能培養(yǎng)方式很難培養(yǎng)出GIS學(xué)生的核心競爭力，GIS久而久之逐漸稱為一種地理學(xué)、測量學(xué)、計算機(jī)科學(xué)的混搭產(chǎn)品，學(xué)科視野嚴(yán)重束窄，這種發(fā)展傾向也導(dǎo)致很多GIS專業(yè)人士自己也輕視或低估了GIS在方法論與思維養(yǎng)成方面的巨大作用，這不能不說是GIS人的悲哀。目前，教育部已經(jīng)將“地理信息系統(tǒng)”專業(yè)改為“地理信息科學(xué)”，這至少表明地理信息科學(xué)的學(xué)科地位在逐漸上升，作為科學(xué)本身，理論與方法不可或缺。

　　理論與方法的發(fā)展是一個學(xué)科發(fā)展的基石，中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會(CAGIS)每年也會舉辦理論與方法專門委員會的學(xué)術(shù)研討會，這個研討會目前已經(jīng)發(fā)展成為中國GIS界最具學(xué)術(shù)聲譽的會議，這對于普及與促進(jìn)中國GIS理論與方法研究有著非常積極的推動作用。但是中國GIS界很多有識之士也清楚地意識到中國GIS界與國際水平之間的差距。按照GIS界知名教授湯國安先生2009年初的說法，中國GIS研究與美國GIS研究差距大概為15年。我覺得此言不虛，雖然近十年來我們中國的GIS界伴隨著我們整個中國的發(fā)展以及中國政府對科學(xué)研究的大力推動與巨額投入，取得了非常迅猛的增長，在很多領(lǐng)域中國也取得了世界級的研究成果，衛(wèi)星上天、航母下海、蛟龍潛水、高速鐵路等等，但美國麻省理工學(xué)院(MIT)斯隆商學(xué)院華裔教授黃亞生最近領(lǐng)導(dǎo)完成的一項研究認(rèn)為“沒有找到特別強的證據(jù)，來證明過去30年中國政府對科技大規(guī)模的投資是劃算的、有效的。這種大規(guī)模的投資，看到的最終結(jié)果是數(shù)量的增加，質(zhì)量的增加十分有限，甚至在某些領(lǐng)域的研究還落后于中國在上世紀(jì)80年代的科研效率。這簡直太讓人吃驚了。”(黃亞生，2009)。

　　這絕非危言聳聽，我們應(yīng)正視繁榮背后的危機(jī)!

　　繁榮表面下的危機(jī)

　　對照GIS界,表面上一片繁榮。在新聞中、在報紙上，我們已經(jīng)習(xí)慣了每天的好消息，高分衛(wèi)星、數(shù)字城市、智慧城市、天地圖、地理國情監(jiān)測，不一而足，我們完成了一個又一個成果，取得了一項又一項成就。但是繁榮背后依然隱藏了不少的危機(jī)：第一，教學(xué)方面，我們的GIS教科書是全世界最多的，但是幾乎每本書都有南京大學(xué)1989年黃杏元教授《地理信息系統(tǒng)概論》的影子，課堂上充斥著過時的內(nèi)容和時髦的技術(shù)，大學(xué)GIS教學(xué)淪落為職業(yè)技術(shù)培養(yǎng)所，缺乏學(xué)理的堅守;第二，科研方面，我們的GIS科研項目是全世界最多的，經(jīng)費額度我們已經(jīng)完全可以跟歐美各國媲美，作為應(yīng)用型很強的學(xué)科，我們的教授卻生產(chǎn)著大量實業(yè)部門不感興趣的論文，很多低水平重復(fù)的研究對于中國這樣一個發(fā)展中國家來說是一種巨大的浪費;第三，產(chǎn)業(yè)方面，我相信我們的GIS企業(yè)也是全世界最多的，央企、國企的不公平競爭，政府部門、事業(yè)單位的資源控制，使得民營GIS企業(yè)很難發(fā)展起來,現(xiàn)在發(fā)展得好的企業(yè),很多與政府部門有著密切的聯(lián)系。

　　中國作為后發(fā)國家，過去我們一直強調(diào)后發(fā)優(yōu)勢，實際上反過來很重要的一點是后發(fā)劣勢(楊小凱，2002)。后發(fā)劣勢的意思就是說，落后國家由于發(fā)展比較遲，所以有很多東西可以模仿發(fā)達(dá)國家。模仿有兩種形式，一種是模仿制度，另一種是模仿技術(shù)和工業(yè)化的模式。由于是后發(fā)國家，所以可以在沒有在基礎(chǔ)制度的情況下通過技術(shù)模仿實現(xiàn)快速發(fā)展。但是，落后國家雖然可以在短期內(nèi)取得非常好的發(fā)展，但是會給長期的發(fā)展留下許多隱患，甚至長期發(fā)展可能失敗。忠言逆耳，我們都喜歡講中國的“后發(fā)優(yōu)勢”，不愿意相信中國的“后發(fā)劣勢”。我們總是相信發(fā)展就是硬道理，政府部門高度參與到經(jīng)濟(jì)、社會、科技等各項事業(yè)的運營。上行下效，大大助長了政府部門的機(jī)會主義、大大強化了政府部門的資源控制。美國著名參議員Barry Goldwater有一句名言：“如果一個政府大到足以給你所有你要的東西，它也就大到了足以拿走你的所有東西。”

　　大規(guī)模的科研投資的效果立竿見影，我們的政府部門也陶醉于干預(yù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的勝利，享受發(fā)展超英趕美的躍進(jìn)沖動。我們的大量投資用于跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)，我們模仿ArcGIS,我們有了一系列平臺GIS軟件，我們模仿Google Earth,我們有了天地圖，我們模仿IKONOS，我們就有了高分衛(wèi)星……，是的，我們做得很好，我們的投資很多，我們的進(jìn)步也非?？?。科研人員為了迎合發(fā)展獲取資助，自覺不自覺地參與到政府主導(dǎo)的這場科研賽跑中。但是夜深人靜的時候，我們捫心自問，我們的科研水平真正提高了嗎?我們的人才培養(yǎng)能適應(yīng)社會需求嗎?我們的科研成果真正經(jīng)得起歷史考驗嗎?這種夢幻的情景會不會是一個美麗的肥皂泡?

　　GIS理論方法與信息技術(shù)的PK

　　GIS的發(fā)展無疑得益于信息技術(shù)的快速發(fā)展，但是過分依賴信息技術(shù)的發(fā)展也給GIS本身發(fā)展制造了障礙，讓人感覺只要緊跟IT主流，就能發(fā)展好中國的GIS一樣。當(dāng)代信息技術(shù)的發(fā)展實際上也給人很大的誤解，讓人感覺技術(shù)發(fā)展日新月異，但現(xiàn)實中我們很多時候是被加速了。二戰(zhàn)以后，因為美國特殊的國際地位、雄厚的綜合國力和堅實的人才儲備，第三次科技革命在美國首先興起，這次科技革命的標(biāo)志就是“以原子能技術(shù)、航天技術(shù)、電子計算機(jī)的應(yīng)用為代表，還包括人工合成材料、分子生物學(xué)和遺傳工程等高新技術(shù)。”整個美國社會因為第三次科技革命，獲得了巨大的發(fā)展。但是很多科學(xué)史的專家的研究也表明：半個多世紀(jì)以后，新的科技革命還沒有發(fā)生，雖然在過去幾十年中很多學(xué)科領(lǐng)域被寄予下一波科技革命的厚望，例如納米技術(shù)、生物技術(shù)、認(rèn)知科學(xué)等等，但是這些新的技術(shù)雖然投資巨大，卻是雷聲大雨點小，至今并沒有獲得突破性的進(jìn)展。

　　所以，我們應(yīng)該冷靜地看到除了以電子計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)的發(fā)展以外，其它諸如航天、材料、能源、生物等領(lǐng)域雖然或多或少取得了很多成就，但并沒有獲得太多突破性乃至革命性的進(jìn)展。很多學(xué)科的發(fā)展并不是很快，缺乏更新?lián)Q代的理論方法，這些學(xué)科近年的發(fā)展絕大部分是信息技術(shù)背后推動的。我們也必須清楚地認(rèn)識到信息技術(shù)的局限性，也即信息技術(shù)對于各個學(xué)科的理論方法本身并沒有太大的改變，我們有必要去發(fā)展各個學(xué)科作為本原的理論與方法。

　　GIS學(xué)科也是如此，其推動是一種外延型的推動，而非內(nèi)涵式的基于基礎(chǔ)理論與方法上的突破。我們的精力完全被信息技術(shù)所吸引，如空間數(shù)據(jù)庫、組件開發(fā)、WebGIS等技術(shù)的發(fā)展帶動了學(xué)科的巨大進(jìn)步，但是我們也科研明顯地感覺到地理學(xué)或者說地理信息科學(xué)本身的理論與方法創(chuàng)新則基本上被忽視，我們的發(fā)展光環(huán)完全來之于信息技術(shù)的罌粟似的瘋漲。

　　理論與方法的創(chuàng)新是未來領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的基石。歐美國家在GIS發(fā)展歷史上經(jīng)歷過20世紀(jì)50年代激動人心的“計量地理學(xué)革命”，計量革命的發(fā)展是GIS發(fā)展的重要理論與方法準(zhǔn)備。位于美國西雅圖的華盛頓大學(xué)作為計量革命的風(fēng)暴中心，當(dāng)時云集了William Garrison,Edward Ullmand等杰出的地理學(xué)者和以Richard Morrill, Brian J.L. Berry, Waldo Tobler, John Nystuen, William Bunge, Duane Marble和Michael Dacey等一批天賦異常的研究生(Tobler, 2002;Velikonja,1994)，這些人成為后來GIS乃至空間分析學(xué)科發(fā)展的中流砥柱。

　　但是中國地理界因為種種原因到現(xiàn)在為止還缺乏對歐美50年代的“計量革命”缺乏深入的研究，我們看到商務(wù)印書館組織從上世紀(jì)50年代開始翻譯出版《漢譯世界學(xué)術(shù)名著叢書》，而這套叢書中絕大部分地理學(xué)著作也是在80年代以后才陸續(xù)出版，很可惜的是這批地理學(xué)著作中很少有計量革命的譯著出版。原因一方面是因為解放后我國地理界與歐美地理界的交流中斷，錯過了“計量革命”的黃金時期，等到醒悟過來已經(jīng)是文革以后，耽誤了二十年時間;另一方面，我國的地理學(xué)者普遍缺乏嚴(yán)格的科學(xué)和數(shù)學(xué)訓(xùn)練，在80年代以后我們追趕西方地理學(xué)發(fā)展的過程中，知識儲備無法適應(yīng)計量地理學(xué)以及后續(xù)的GIS理論方法研究的較高要求，所以當(dāng)時的地理學(xué)者很難翻譯出學(xué)理性、數(shù)學(xué)性非常強的計量地理學(xué)著作。1980年代我國學(xué)者編著的計量地理學(xué)著作雖然過于簡單但卻是奠基性的著作，后來出版的計量地理學(xué)著作也沒有太大的突破，基本上沒有反映1980年代以后這一領(lǐng)域特別是與GIS、空間分析結(jié)合的巨大發(fā)展。這一狀況導(dǎo)致了我國GIS與空間分析領(lǐng)域落后美國大約20年，很多美國80年代已經(jīng)成熟的理論與方法我們到現(xiàn)在仍然知之甚少，如地理學(xué)第一定律、地理學(xué)第二定律、空間計量經(jīng)濟(jì)學(xué)、最大覆蓋模型、行為地理學(xué)、地理加權(quán)回歸等超越以往理論框架的空間分析方法，國內(nèi)學(xué)者知之甚少或者知之不深。

　　舉例來說，Berry and Marble曾經(jīng)在1968年編撰了一部<空間分析(Spatial Analysis)>的書,到40多年后的今天大部分的中國GIS學(xué)人還無法真正了解這本奠基性著作的前瞻性，2008年，在Berry and Marble這部書出版40年的綜述論文中，Berry等(2008)不無自豪地認(rèn)為當(dāng)時的很多文章在40后的今天仍然有極大的學(xué)術(shù)價值，這從一個側(cè)面佐證了理論與方法在學(xué)科發(fā)展方面的重要性。確實，信息技術(shù)過幾年就有很大變化，但是學(xué)科發(fā)展的主線和脈絡(luò)并不是那么容易改變的。

　　要想發(fā)展中國GIS的理論與方法研究，我覺得我們必須要恢復(fù)歐美地理界自上實際50年代“計量革命”的定量研究傳統(tǒng)，認(rèn)清西歐美地理學(xué)特別是GIS和空間分析的發(fā)展脈絡(luò)，至少需要恢復(fù)GIS乃至空間分析的三個傳統(tǒng)。

　　空間分析的三個傳統(tǒng)：從三分訃告談起

　　空間分析是GIS的重要功能，也是GIS區(qū)別于自助制圖系統(tǒng)最為重要的功能。在國際GIS學(xué)界，空間分析已經(jīng)發(fā)展了一整套分析方法，誕生了不少創(chuàng)新性的空間分析方法,這些方法對于GIS的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。博主將之總結(jié)歸納為空間分析的三個傳統(tǒng)：Charles ReVelle教授所代表的空間分析的工程學(xué)傳統(tǒng)、Walter Isard教授所代表的空間分析的經(jīng)濟(jì)學(xué)傳統(tǒng)、Reginald Golledge教授所代表的空間分析的心理學(xué)傳統(tǒng)。

　　這些創(chuàng)新型的思想的出現(xiàn)并不是偶然的，它是以西方科學(xué)嚴(yán)格的科學(xué)規(guī)范為基礎(chǔ)的，同時不可或缺的是這三位科學(xué)家的天才。這三位科學(xué)大家在生前和逝世后都獲得學(xué)術(shù)界非常崇高的評價，前兩位教授登上了紐約時報的訃告(Charles ReVelle教授的紐約時報訃告，Walter Isard教授的紐約時報訃告)，后一位教授逝世后Nature雜志的登載了一篇訪談(Reginald Golledge教授的Nature雜志訪談)。

　　三位科學(xué)家都是各自領(lǐng)域的奠基者，我個人認(rèn)為他們完全是各自新開創(chuàng)了一個學(xué)派，也培養(yǎng)了眾多研究生，這些研究生現(xiàn)已成為GIS與空間分析研究的中堅。這一組文章也是我近年思考的一些結(jié)果，正好這幾年我愛人在美國亞利桑那州立大學(xué)(ASU)GeoDa空間分析與計算中心攻讀博士研究生，使我們有機(jī)會接觸到世界前沿的空間分析研究，我們也非常受教于與ASU的GeoDa中心的Alan Murray教授、Luc Anselin院士、Sergie Rey教授等的交流，同時也受教于諸如國際學(xué)術(shù)界的GISciene雙年會(GISciene2012，http://www.giscience.org/)、美國地理學(xué)會年會(AAG，http://www.aag.org)、北美區(qū)域科學(xué)年會(NARSC,http://www.narsc.org/newsite/)、美國運籌學(xué)和管理科學(xué)研究協(xié)會(INFORMS，http://meetings2.informs.org/phoenix2012/)、美國計算機(jī)學(xué)會主辦的ACM-GIS(http://acmgis2012.cs.umd.edu/)以及產(chǎn)業(yè)界的ESRI用戶大會(我的ESRI2012年大會觀感)等會議的學(xué)術(shù)報告的啟發(fā)。

　　我本人進(jìn)入GIS這門學(xué)科，已經(jīng)有超過15年，教書也已經(jīng)超過5年，很多時候都在思考我們學(xué)科的未來，思考我們?nèi)绾谓涛覀兊膶W(xué)生、如何做我們的研究。我覺得最根本的還是先要了解別人做了什么，特別是應(yīng)該要在學(xué)習(xí)了理論方法以后再去做研究，否則不可能做出一流的研究。在科研領(lǐng)域，因為科研評價體系的影響，中國的很多研究人員包括研究生受論文發(fā)表的壓力普遍希望做一些短平快的研究，普遍只要利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可寫出論文，缺乏理論方法的創(chuàng)新?？蒲性u價體系的扭曲導(dǎo)致我國科技界做了太多低水平重復(fù)的工作，因此也很難誕生超越以往理論框架的創(chuàng)新。如果這種科研價值的評定體系不能改變，那我們在科研領(lǐng)域的投資結(jié)果注定多數(shù)將有去無回、事倍功半(黃亞生，2009)。我越來越感覺最根本的是，是必須有我們的理論與方法，就是要注意面向應(yīng)用開發(fā)理論與方法，真切提高地理空間數(shù)據(jù)的潛在價值，這也是一個學(xué)科長遠(yuǎn)發(fā)展的根本。

　　在理論與方法研究方面，科學(xué)研究沒有捷徑可走，別人走過的路你還必須要走。下面幾篇博文將依次介紹三位教授及其開創(chuàng)的空間分析的工程學(xué)傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)學(xué)傳統(tǒng)、心理學(xué)傳統(tǒng)，希望對大家有所啟發(fā)，也歡迎大家的意見和建議。(文|張曉祥)

　　參考文獻(xiàn)

　　1.Brian Berry，Duane Marble,Spatial Analysis: A Reader in Statistical Geography.Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1968，512pp.

　　2.Brian J. L. Berry,Daniel A. Griffith, Michael R. Tiefelsdorf,2008,From Spatial Analysis to Geospatial Science,Geographical Analysis, 40(3):229–238.

　　3.W. Tobler, 2002, “Ma Vie: Growing Up in America and Europe”, in Geographical Voices, W. Pitts and P. Gould, eds., University of Syracuse Press; Syracuse; pages 292-322.

　　4.Joseph Velikonja, Geography at the University of Washington， in Daniel E. Turbeville III(Editor)，Yearbook of the Association of Pacific Coast Geographers，1994，Volume 56,

http://faculty.washington.edu/krumme/faculty/dept2.htm#Sherman

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