地理综合集成研讨厅的方法与实践

章节摘录

第一章地理科学的复杂性钱学森在他所创导的系统科学中，提出了11个门类（自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、军事科学、行为科学、地理科学、建筑科学和美术艺术）五个层次（哲学层次、哲学桥梁层次、基础科学层次、技术科学层次、工程技术层次）和一个作为“环境”的前科学，“现代科学技术体系”是系统科学在基础层次上的实例，见图1.1（马蔼乃，2011）。图1.1钱学森的现代科学技术体系地理科学（钱学森等，1994）是钱学森在研究“现代科学技术体系”的基础上于1986年首先提出来的。它与众所周知的地理学既有联系，又有区别。联系表现在地理学研究“人地关系”，实际上已经表明地理学既是自然科学，又是社会科学；区别在于，长期以来受“还原论”的影响，将自身分解为自然科学的自然地理学，社会科学的经济地理学，人文学科的人文地理学。而地理科学则确切地阐明是自然科学、社会科学之间的桥梁科学，研究“人地系统”、“人地系统工程”。钱学森在系统科学的工程技术层次上，提出了“社会主义建设的总体设计部”，在社会主义总体设计部的表述中，清楚地表达了人地系统工程，实际上是一个“人地系统工程”的顶层设计，包括两大部分：社会系统工程和地理系统工程，左边三项（政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设）是社会系统工程，右边一项（地理建设）是地理系统工程，见图1.2。图1.2社会主义总体设计部是人地系统工程地理系统工程是开放的、复杂巨系统（马蔼乃，2006），而且是网络系统。不言而喻，社会系统工程更加是开放的、复杂巨系统了。时至今日，我们研究的是开放的、网络的、复杂巨系统。与钱学森时代提出的“系统”来比较，应该更加强调“网络”。而且网络的复杂性随着人们深入的研究，发现网络的节点，可以是不同层次的“集群”或者是“个体”。一方面，按照通常的理解，系统是既有跨度，又有层次的，似乎是有“规则”的，实际上网络节点的重要性，有时是个体的权重远远超过了集群的权重，这样就增加了复杂度；另一方面，按照通常的理解，网络又是“牵一发而动全身”的，但是按照“小世界”的规则（瓦茨，2006），网络个体与集群的影响又是有“范围”的，有“限制”的。以上两方面，都带来了复杂度的增加，地理系统工程的网络系统，在不同的条件下，低层次的小系统，会影响全局。1.1地理科学与现代科学技术体系按照2009年12月，作者对钱学森现代科学技术体系的第二种解读方法（马蔼乃，2010），见图1.3，地理科学与建筑科学、军事科学、人体科学同样是穿透自然科学、社会科学、人文科学的桥梁科学。图1.3地理科学在现代科学技术体系中的地位地理环境包括自然环境与人工环境两部分。自然环境的研究，以自然科学为基础，人工环境的研究，以人工科学（即钱学森的建筑科学）为基础。军事科学中的信息技术与地理科学中的“天地人机信息一体化网络系统”是可以平时民用，战时军用的。人体科学离不开环境，人体生态系统，实际上就是人体系统与地理环境系统的综合。地理环境是完整的系统，离不开地理系统的研究。从定性到定量研究地理科学，离不开数学科学。认识地理现象是依靠人脑进行的，因此地理思维科学显得十分重要。改造地理环境必须依靠人的行为，因此行为科学对于地理科学也是不可或缺的。地理科学是穿透自然科学、社会科学、人文学科的桥梁科学，因此地理科学是现代科学技术体系中的一部分，而且是非常重要的部分。2011年出版的�地理科学与现代科学技术体系�详细地阐述了其中的关系（马蔼乃，2011）。地理科学的研究在一些重要的方面发展了现代科学技术体系。1.1.1发展了现代科学技术体系随着�地理科学丛书�的完成，地理哲学、理论地理科学、地理信息科学、地理系统工程的体系研究中，将钱学森现代科学技术体系的11个门类，扩充成为15个门类。因为11个门类分哲学层次、基础理论层次、技术科学层次、工程技术层次。哲学按照各个门类的矛盾特殊性而分类，构成整体的“哲学系统”；基础理论实际上是需要发展“复杂性科学”；技术科学在当前信息科学与技术的冲击下，主要是“信息科学”；在工程技术层次上，主要是系统工程的技术工程科学，见图1.4。图1.4发展现代科学技术体系从11到15个门类从11个门类到15个门类，使得现代科学技术体系纵横交织，构成网络系统。后四个门类同样具有哲学层次、基础理论层次、技术科学层次和工程技术层次，见图1.5。图1.5新四个门类的四个层次除哲学系统外，其他14个门类的哲学层次，实际上是各个科学门类的矛盾特殊性，符合恩格斯的分类原则，也符合“矛盾论”的分类原则；四个层次的区分符合“实践论”的认识论。哲学有其特殊性，哲学是认识上的最高概括，在基础科学层次上，是“科学哲学”，而不是哲学理论；在技术科学层次上是“信息哲学”（技术哲学），而不是哲学技术；在工程技术层次上是“工程哲学”，而不是哲学系统工程。1.1.2发展了系统科学钱学森的系统科学实际上并没有完成。在系统科学的理论层次上，钱学森给出了“现代科学技术体系”的开放的、复杂巨系统实例；在工程技术层次上给出了“社会主义建设总体设计部”的开放的、复杂巨系统的实例。在技术科学层次上没有给出实例，地理科学在技术科学层次上，给出了“天地人机信息一体化网络系统”的开放的、复杂网络巨系统，补充了系统科学，发展了系统科学。1.1.3认识了地理思维地理科学对形象思维与抽象思维几乎是并重的，地理工作者的野外考察，首先接触到的地理现象，都是形象的感性认识。从感性到理性，从形象到抽象是很自然的。近三四十年来的遥感技术与遥感信息，特别是遥感影像，也是从图像开始的。如果说野外实况是“原型”，那么遥感影像就是“信息模型”。地理科学的研究从形象的原型或图像（二维、三维）开始，抽象为“语言、文字”的描述（一维），形成“概念”，概念与概念的逻辑推理与经验的联想，形成头脑中的“意象”。地理现象的形象好比是“几何”，抽象的概念好比是“代数”，那么这“意象”就是“解析几何”了。头脑中的“地理意象”是类比的基础，在类比的过程中，往往产生“创造性”思维的“火花”。由此可以确信，以β波（13~30Hz）为主的抽象思维（左半脑为主），以α波（9~12Hz）为主的形象思维（右半脑为主）的分析，需要进一步分解成α1波（11~12Hz）为形象思维，α2波（9~10Hz）为意象思维。地理思维具有左右半脑频繁交替进行思维的特点，在意象思维阶段极容易达到创造性思维的程度。地理思维，最先是右脑的α1波，然后是左脑的β波，再后是右脑的α2波，这已经十分接近创造性思维的“灵感”θ波（5~8Hz）了（马蔼乃，2007）。符合实践论的认识，这样的认识有助于地理科学的教育与科研。1.1.4联系了人体科学将人体放置在地理环境中，称为人体生态系统，这样地理科学与人体科学就联系起来了。从人体生态系统的理念出发，认识了人体与宇宙同源的“天人合一”的科学思想（马蔼乃，2008），也认识了人体系统工程实际上是人体生态系统医学（马蔼乃等，2007）。进一步的研究，将会对“人体潜能”的认识，以及如何开发“人体潜能”提出科学的论据。1.1.5分离了建筑科学钱学森在1996年提出建筑科学，1986~1996年之间，是把建筑科学放在地理科学之中来研究的。为什么1996年将建筑科学从地理科学中分离出来，我们的理解是，地理科学是发现地理规律的科学，建筑科学是参与了“人的行为”的创造性的科学，2009年12月，作者对钱学森现代科学技术体系的第三种解读方法（瓦茨，2006），明显地看到地理科学与建筑科学同属于一个太极，即“土太极”，见图1.6。

书籍目录

《钱学森科学技术思想研究丛书》序前言第一章 地理科学的复杂性1.1 地理科学与现代科学技术体系1.2 地理科学网络系统的层次与跨度1.3 复杂的、辩证逻辑的地理数学1.4 多类学科交叉的地理科学1.5 开放的“天地人机信息一体化网络系统”1.6 地理系统科学的示例1.7 本章小结参考文献第二章 地理综合集成研讨厅的概念2.1 综合集成研讨厅2.2 地理综合集成研讨厅的提出2.3 地理综合集成研讨厅的概念及学科定位2.4 本章小结参考文献第三章 地理综合集成研讨厅相关领域研究综述3.1 综合集成研讨厅与从定性到定量的综合集成方法3.2 计算机支持下的协同工作3.3 协同虚拟环境3.4 普适计算与普适地理计算3.5 地理协同虚拟环境/协同虚拟地理环境3.6 现代空间信息技术3.7 本章小结参考文献第四章 地理问题分布式群体研讨模型4.1 群体研讨模型与群体地理研讨模型4.2 地理问题和地理过程的重构4.3 地理决策工具的开放耦合与协同数据挖掘4.4 分布式群体地理研讨的交流交互模式4.5 分布式群体地理研讨的群体决策和意见综合4.6 群体地理研讨的螺旋上升4.7 本章小结参考文献第五章 地理综合集成研讨厅的关键技术5.1 地理综合集成研讨厅的技术组成5.2 分布式研讨服务器集群的构建5.3 分布式研讨实时交流交互技术5.4 分布式研讨资源的管理机制5.5 面向移动设备研讨的地理计算转移模型5.6 异构设备参与下普适地理研讨和感知的关键技术5.7 地理综合集成研讨厅的系统原型5.8 本章小结参考文献第六章 地理综合集成研讨厅原型试验6.1 案例一自然地理综合集成研讨实验——小流域坝系规划可行性协同评审6.2 案例二人文地理综合集成研讨实验——以SARS传播研讨为例6.3 案例三基于地理综合集成研讨厅的汶川地震应急研讨6.4 本章小结参考文献第七章 地理综合集成研讨厅的发展展望7.1 对地理综合集成研讨厅的理论发展展望7.2 对地理综合集成研讨厅的技术发展展望7.3 对地理综合集成研讨厅的实践发展展望参考文献附录

编辑推荐

《地理综合集成研讨厅的方法与实践》共七章，整体上划分为理论、技术和实践三大部分。前三章介绍地理综合集成研讨厅的相关背景，包括地理科学的复杂性(第一章)、地理综合集成研讨厅的概念(第二章)和相关领域的研究综述(第三章)；第四章介绍地理综合集成研讨厅的理论；第五章介绍实现地理综合集成研讨厅的若干关键技术；第六章从我们亲自实践过的案例中，选取四个典型的应用案例介绍地理综合集成研讨厅原型实验研究，体现理论与实践的结合。第七章对地理综合集成研讨厅未来的发展进行展望，考虑未来理论、技术和实践的发展。本书由佘振苏主编。

作者简介

《钱学森科学思想研究系列丛书:地理综合集成研讨厅的方法与实践》内容简介：地理综合集成研讨厅是钱学森提出的“从定性到定量的综合集成方法”和“从定性到定量的综合集成研讨厅体系”在地理学中的应用和实践。地理系统是开放复杂巨系统，地理问题是复杂性问题，地理综合集成研讨厅依托天地人机信息一体化网络系统以及专家群体的社会思维与智慧，可以使地理新知识的获取、决策的制定和研讨等更为科学、准确、高效与合理；同时，地理问题的时空特性，又使得地理综合集成研讨厅具有自己独有的特征，有别于其他领域的综合集成研讨厅。作者结合亲身实践，系统、全面地介绍了地理综合集成研讨厅的产生背景、基础理论、关键技术和典型应用实践。 

《钱学森科学思想研究系列丛书:地理综合集成研讨厅的方法与实践》可供区域规划、城市管理、气象气候、水文地质、土地利用、水土保持、灾害应急、全球环境变化、可持续发展等领域的管理者、决策者，以及地理科学、系统科学、复杂性科学等相关领域的高等院校、科研单位的师生参考、阅读之用。

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