地理信息系統(tǒng)和科學的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢畢業(yè)課程設計外文文獻翻譯、中英文翻譯、外文翻譯,地理信息系統(tǒng),以及,科學,現(xiàn)狀,發(fā)展趨勢,畢業(yè),課程設計,外文,文獻,翻譯,中英文 1 地理信息系統(tǒng)和科學的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 州大學圣巴巴拉分校， 要 地理信息的定義連接地球表面的屬性，這些地點上或附近的位置的信息。負責處理這些信息的技術，包括全球定位系統(tǒng)，遙感和地理信息系統(tǒng)。背后技術是根本，可研究的問題，被稱之為地理信息科學的研究組。我回顧這些技術四個標題下：定位，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳播和分析。最近的研究已經(jīng)導致在特定的地理信息科學領域的重大進展。勾勒出的五個是未來所有技術上是可行的，因為目前的技術方案，并討論研究的進展，將需要使它們成為現(xiàn)實。在對地理信息系統(tǒng)和科學的教育不斷變化的需求。在此發(fā)表個人見解。 關鍵詞 ： 地理信息系統(tǒng) 遙感 地理信息科學 全球定位系 統(tǒng) (2 1 引言 在過去四十年來在制定和實施手段，獲取，存儲，分析和共享地理信息，信息描述中指定的地球表面位置的特征已經(jīng)取得了巨大進步。更正加式的，地理信息可以被定義為實例或者聚合原始原子的元組的形式 其中 x 定義地球表面上或附近的位置，并有可能包括時間維和 獻 [1]這一基本形式的基礎地理信息無數(shù)格式，現(xiàn)在已經(jīng)表明在廣泛使用。 已開發(fā)的技術處理這些信息包括圖像采集系統(tǒng)從飛行器或空間的，否則稱為遙感系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) (其他技術確定位置和大部分一般來說地理信息系統(tǒng) (總稱處理、分析、建模、存儲和設計手段。這些技術在 20世紀 60年代開始出現(xiàn)，現(xiàn)在構成一個龐大且不斷增長產(chǎn)業(yè)。 在過去二十年它已變得十分明顯這種地理空間技術提高豐達精神意義問題，這些問題形成一個科學領域的發(fā)現(xiàn)提供了技術基礎。不同地被稱為地理信息科學（地理信息科學 ]2[ ），地理科學，地理信息，測繪，空間科學這一科學。在地理信 息科學已經(jīng)取得了很大進展，這是現(xiàn)在人們普遍認識到作為一個研究領域和信息科學明確定義。 本文首先陳述了地理信息技術的最新進展。第二個主要部分然后分析中地理信息科學的最新進展并勾畫出許多國家中十幾年來的技術方案。它還涉及這些動態(tài)發(fā)展對教育提出的挑戰(zhàn)和發(fā)展，將需要發(fā)生的教育體系是有效應對。本文總結出了一些簡短的觀點。 3 2 地理空間信息技術 技術的發(fā)展一直為擴大和地理空間技術應用提供動力。四種技術的發(fā)展似乎已經(jīng)在最近幾年尤為重要，它們是將在以下小節(jié)中列出。 位 在 20世紀 80年代完成了 20世紀 90年代選擇性可用性永久的去除，它得到廣泛應用盡管其原來的目的是作為一個軍事系統(tǒng)開辟了道路，但并不阻礙其作為消費產(chǎn)品套件基礎。今天的 廣泛用來作為一種廉價、可靠的系統(tǒng)確定位置幾米，并優(yōu)于一米的專門版本。 人數(shù)字助理，甚至手表，和今天的 過來在此基礎上 括位置信息在網(wǎng)上實時轉播。因此它已成為旅客程序能夠訪問網(wǎng)站上顯示的巴士和飛機的實時位置?，F(xiàn)在正在使用的 合來自多個來源 的地理參考數(shù)據(jù)源。 例如，先進的應急地理信息系統(tǒng)， 羅馬琳達大學醫(yī)學中心的一個項目，提供有關的信息集成視圖緊急情況，其中包括現(xiàn)場的救援直升機和救護車，視頻直播傳送主要公路事故報告的位置，如野火事故的周長及基礎測繪。該信息集成和應急管理人員通過一個標準的 供一個有效的和交互式緊急情況天氣視圖。 一些源代碼提供標準格式傳送，但在其他情況下如飼料從加州交通的事故現(xiàn)場，它是必要的處理數(shù)據(jù)，才可以顯示在這種情況下，擦出文本查找到參考地點，把他們翻譯成緯度 /經(jīng)度。這樣的服務形成一個面向服務的 架構，并正在成為 地理信息系統(tǒng)等服務最成功的兩個轉換地名為坐標，而這些，要翻譯街道地址到坐標。 最近發(fā)展的無線電頻率識別 (供了一個替代定位技術已經(jīng)證明，在非常眾多的應用程序中。通過應用對象的標簽，這是可以跟蹤的對象因為它移動過去 庫和商店的消費者，以及看管寵物和家畜。 用地理參考信息迅速擴散，及創(chuàng)建新的信息相結合，在兩個 或兩個以上的來源通常稱為混搭。但 只能在室外，信號不妨礙或反映，地點及問題，因此在室內(nèi)，密樹木覆蓋下，或高樓大廈之間。這意味著定位是只為一個普通人的生活小部分。最近出現(xiàn)了許多積極的研究進入室內(nèi)導航，通過與定位技術及實驗在地理信息系統(tǒng)如空間代表性。似乎可以合理地期望這些實驗來實現(xiàn)未來幾年內(nèi)，允許將擴展到復雜三維空間如礦山，建筑，購物中心定位。豐富的商業(yè)機會，尤其是在礦山、建筑、購物中心等。 據(jù)采集 4 現(xiàn)在從衛(wèi)星遙感提供亞米級分辨率圖像，是從飛機上安裝儀器提供更精細的決議。雖然這些圖像主要集中在光 波長，紅外線感應器已被證明非常有用的在許多情況下，包括世界溫度詳細測繪例如在紐約 2001 年 9 月貿(mào)易中心的殘骸。其他系統(tǒng)使用有源傳感，信號發(fā)送、捕獲。雷達遙感現(xiàn)在是一個強大的地形數(shù)據(jù)源和光學傳感器不同的是獨立的云蓋。從飛機上使用激光傳輸，激光雷達，現(xiàn)提供非常準確和密集的高程測量。 在過去幾年已成為一種新的、潛在的和有著非常顯的地理空間數(shù)據(jù)源可以由用戶貢獻網(wǎng)站的形式。對于例如， 基百科上為藍本，邀請用戶“描述整個世界”概述功能與錄音說明與其他信息鏈接?，F(xiàn)在有超過 10萬在 中由志愿者貢獻，此信息詳細數(shù)量和水平遠遠超過相當于傳統(tǒng)權威的地名。其它網(wǎng)站包括 ，它現(xiàn)在包含 10 億張順序，每個地理參考與貢獻用戶和相關信息標注。開放街道地圖是一個免費的，世界數(shù)字地圖，創(chuàng)造與內(nèi)容相結合的志愿者工作與現(xiàn)有公共領域來源的國際努力。 這些網(wǎng)站，和他們一樣許多人，代表新自下而上，以社區(qū)為基礎的地理信息源主導的供應鏈從傳統(tǒng)的權威來源，這是非常不同。各種條件都被用來形容他們，其中包括，用戶生成內(nèi)容，社區(qū)的映射。他們反映在地圖制作性質的根本轉變，使普通公民創(chuàng)造和傳播數(shù)據(jù)。使被映射在題材， 并在瀏覽當?shù)氐那皟蓚€位置測量地圖技能，在地圖起草，所需的技術專長的 4種是現(xiàn)在每個人都在廉價的 別。標的物的專長是最小的 開放街道地圖情況。此外每個人都可以說是一個專家在自己的局域網(wǎng)。 因為它現(xiàn)在是可能使地圖沒有任何實質性的金融投資或制圖培訓，從事這類活動人都稱自己為地理學新人，已大幅改造使每個人都能地圖制作活動做一個地圖?，F(xiàn)在有成千上萬的人從事新地理。在創(chuàng)建社區(qū)自己的文化來記錄他們生產(chǎn)的信息可以是有價值的，作為替代昂貴權威測繪，為迅速在緊急情況下信息 源，或作為科研投入。 析 長期以來分析一直是地理信息系統(tǒng)主要目的，確實是最早地理信息系統(tǒng)是專為分析土地面積和總結目的純粹。今天的技術已在地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的搜索模式和異常、推論，和測試有關原因的假說?，F(xiàn)在是一個地理信息系統(tǒng)是通過實施的景觀，修改過程數(shù)字表示模擬和預測未來變化對地球表面的重要工具。今天，它是可能的假設， 經(jīng)濟發(fā)展模型，模擬緊急疏散或學校巴士最優(yōu)路由。一個龐大軟件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成長起來解決這個假設，率領由 弧系列產(chǎn)品 。其中包括 ]6[ 析及其應用介紹可以發(fā)現(xiàn)在許多教科書中。 理門戶網(wǎng)站 5 在 20世紀 90年代初互聯(lián)網(wǎng)普及， 字圖書館的目錄，在 20世紀 90年代中期允許在其館藏搜索開始出現(xiàn)。今天，最先進的國家的地理門戶網(wǎng)站，整合許多貢獻圖書館的目錄允許跨統(tǒng)一征收單一搜索，由代表。一旦用戶確定一個潛在的有趣數(shù)據(jù)集，他或她被定向到數(shù)據(jù)集的托管網(wǎng)站，從它可以顯示或提取數(shù)據(jù)。 一個地理門戶一個引人注目的例子是由美國地理一站式 (布什政府項目豐富由政府提供地理空間數(shù)據(jù)提供了一個單一的入口點來源。任何保管人可以注冊的網(wǎng)站，使保管的館藏目錄將收獲的地緣門戶與使用戶可以訪問。地理門戶網(wǎng)站需要翻譯成容易處理的查詢用戶請求機制，因此必須實現(xiàn)元數(shù)據(jù)標準和名錄。今天的地理門戶概念可以發(fā)現(xiàn)許多網(wǎng)站在世界各地，其中大多數(shù)是由政府維持他們的努力，建立空間數(shù)據(jù)基礎設施一部分。 在 2005年發(fā)布的谷歌地球和 其他幾個地圖網(wǎng)站與虛擬地球后續(xù)版本，它可以為用戶實現(xiàn)另一個可能更有力的手段傳播數(shù)據(jù)，作為使用服務 的 已成千上萬這樣補充來源，雖然他們價值在于可視化多個系統(tǒng)的分析。 6 3 地理信息科學 一些地理信息科學定義可以發(fā)現(xiàn)在文獻 ]9,8[ ，但它們都可以歸結到相同的基本概念，背后的技術說謊的一系列根本問題深刻重要性。這些技術使用所的問題，通常被稱為臨界空間思維抓獲。他們包括規(guī)模、準確性和不確定性，本體論，復雜地理現(xiàn)象代表性。已作出多次嘗試創(chuàng)建系統(tǒng)匯編的地理信息科學的主題尤其通過美國大學聯(lián)合會為地理信息科學工作。 新進展與的發(fā)現(xiàn) 過去二十年在地理信息科學出現(xiàn)一些明顯的進步。這些結果從一個不尋常的情況在某些情況下，在 術發(fā)展之前必要的理論發(fā)展。因此實現(xiàn)專案，術語被必要發(fā)明，而比獲得嚴謹，定義良好的來源，不同的產(chǎn)品所的格式和結構之間發(fā)生廣泛變化。即使在今天，地理信息系統(tǒng)功能沒有任何連貫組織結構與用戶界面，因此很難學習和瀏覽。 但通過建立空間信息論 (空間信息理論已取得重大進展在一般地區(qū)兩年期會議上部分領導之間的地理世界概念化主要區(qū)別，被稱為離散對象和連續(xù)場，在20世紀 80年代末首次發(fā)現(xiàn)在不確定性情況， 已經(jīng)成為一種理論核心要素。本作者在2007年 [10]表明，既概念化可以從一個統(tǒng)一稱為地理原子概念，以及其他一些先進數(shù)據(jù)模型，包括對象領域 ]11[ 與元圖 ]12[ ，可以減少到第二個概念稱為地理的偶極。 第二，不確定性概念已被詳細探討，并已作出許多重要貢獻 ]13[ 。它是不可能為任何地理現(xiàn)象是確切數(shù)字表示，它在許多不同的內(nèi)容世界應用中重要的是了解如何從一個數(shù)據(jù)庫真實的內(nèi)容。地理空間數(shù)據(jù)不可避免地逼近，廣義，采 樣中建立一個數(shù)據(jù)庫，通過一定水平的細節(jié)遺漏，通過測量誤差，等許多其他原因。而且許多用來定義在地理空間數(shù)據(jù)類的定義是模糊的。我們現(xiàn)在知道，比前通過 及有關由降尺度引入不了。 第三，擁有先進的空間認知文獻的劇增，為我們提供了改進的基礎上設計的用戶界面，提高認識的方式對他們周圍人認為?？臻g認知是一個活躍的研究領域，承認地理空間技術重要性，它的改善作用。 最后，我們現(xiàn)在了解的地理世界自然得多，它是如何從其他世界和空間不同。14[ 也許是第一次來問“什么是對空間的特殊？”，現(xiàn)在的理解是他在兩個經(jīng)驗原則，空間依賴性、空間異質性，形式答案是根本的發(fā)現(xiàn)與深遠的影響?？臻g依賴性，經(jīng)常托布勒的地理 [15]第一定律指出壓縮多邊形和其他數(shù)據(jù)庫原實現(xiàn)經(jīng)濟，也為所有空間插值方法基礎，提供了理論依據(jù)。 景 在本節(jié)繪制一些想法對未來發(fā)展，并可能在地理信息技術對人類社會的進步的影響。 7 首先，它在技術上已經(jīng)可以知道這里的一切，在任何時候。我們已經(jīng)跟蹤精度取決于就業(yè)的具體技術手機。我們跟蹤許多車輛，其中 包括卡車和公共汽車車隊，并在一些歐洲國家每個農(nóng)場動物使用 量的零售商品進行跟蹤，在商店，出貨量通常是由船公司跟蹤。一些現(xiàn)代建筑，包括 每一個主要建筑構件和監(jiān)視攝像機，形成密集的網(wǎng)絡在許多城市。在今后假設是合理的，這些做法將擴大范圍，在其中受災害影響面積在每個人的位置如 2008 年 5 月汶川大地震，將立即救援人員知道未來是有可能的想象迅速找到受害者的機會大大增加。 其次，它是可以預期時確定位置室內(nèi)問題，并跟蹤移動個人，將得到解決時候，尋路技術，將行人有效工作，因為他們目前的車輛做。 第三，增長自告奮勇地理信息和新地理表明公民將發(fā)揮比以往更大的作用，為消費者和生產(chǎn)者的地理信息。分布在地球 60 億人類形成蘊藏著巨大的潛在的信息，它的一些普遍關心與它只是局部利益。我們從圣巴巴拉社區(qū)采購信息可以比官方信息更加及時與詳細火災，提供對災害早期詳細的報告。公民也比傳統(tǒng)替代更有效的多種類型的信息源，遠程傳感和國家測繪。我們的公民和專家傳統(tǒng)觀念將發(fā)生變化，它們之間區(qū)別變得模糊。 第四，對系統(tǒng)很容易使用與打開所有收到谷歌地球和谷歌地圖發(fā)布如一個戲劇性的刺激在 2005年趨勢將繼續(xù)。最近的一篇文章 [16]已勾 勒出的新一代數(shù)字地球眼光，從該稱號， 1998 年由當時的副總統(tǒng)戈爾講話想象的世界中，數(shù)字技術將呈現(xiàn)不僅是如何訪問的視圖世界期待著今天，但它是如何在過去和在未來將如何看看。 科研到管理，但尚未充分發(fā)揮其作為一個潛在的調查，并為實現(xiàn)某些目標景觀設計替代期貨平臺。的設計技術，包括模擬未來景觀，自然過程和人類活動的結果基礎手段。它不得不認真對付不確定性的，因為任何聲明勢必對未來不明朗，將不得不這樣做的方式是立刻向公眾理解。 最后，實現(xiàn)實時連續(xù)監(jiān)測，地理世界潮流將 提供有關動態(tài)和變化一種技術，是越來越多，目前快照。它在未來將有可能在任何時候都知道世界狀態(tài)。這是很容易想象一個未來一個城市的狀態(tài)實時交通系統(tǒng)充分了解，在其所有車輛，包括其公共交通系統(tǒng)，充血狀態(tài)無處不在，預計旅行時間。同樣是可能的想象世界中，地理空間技術監(jiān)測人體健康狀態(tài)無處不在，疾病暴發(fā)提供實時地圖。這些事態(tài)發(fā)展將需要部署大量傳感器，無論是位于固定位置，或移動車輛和行人。我一直認為在別處 ]17~15[ ，我們也應該看到人口作為分布式智能傳感器，在地球上空與報告當?shù)貤l件能力集合。 理信息科學的挑戰(zhàn) 雖然很容易想象這樣的場景，他們都提出問題，將需要通過地理信息科學的研究解決方案，所以在本節(jié)簡要討論等七個問題： 表達：盡管許多最近取得的進展，我們?nèi)匀徊痪哂写硪粋€動態(tài)的、復雜的地球8 上的條件和現(xiàn)象全方位的手段。這將需要充分 4括所有三個空間維度和時間。此外，這將需要不僅一元的數(shù)據(jù)目前占主導地位的 捕捉流動，相互作用，遷移，有關地方數(shù)據(jù)換句話說采取一次兩個二進制數(shù)據(jù)地方。 仿真：有限的計算能力和存儲容量仍然放在模型的實際進程逼真度限制。很多時候我們必須 在時間和空間粗決議，缺少細節(jié)，往往是在復雜非線性現(xiàn)象建模至關重要。 傳感器網(wǎng)絡：予剛才勾畫一個完全已知地球需要一個視覺傳感器主機，提高數(shù)據(jù)管理與可問題，繼續(xù)限制了我們能力部署大量傳感器。 溝通的不確定性：盡管有優(yōu)秀的科研上的不確定性可視化，問題仍然存在困難，因為協(xié)在地理現(xiàn)象重要性。協(xié)方差是一種二進制，不是一個一元運算屬性的，因此不容易在地圖的形式描繪。動畫似乎是唯一可行的方法顯示，但它是開放的誤解。 公民知識： 們需要更好地了解的 以用這種方法生產(chǎn)地 理知識，公民參與不均的影響。 數(shù)據(jù)搜索與發(fā)現(xiàn)：數(shù)字地球的目標之一是使分布式，全球數(shù)據(jù)資源高效搜索通過一個單一的訪問機制。目前這一代的地理門戶在一定程度上做到這一點，但仍有許多工作要做，以實現(xiàn)目標。 歸檔：盡管我們的能力，產(chǎn)生大量地理空間數(shù)據(jù)是無可爭議的，我們有沒有可行的解決方案，長期保存。這是可能的，它在 2030 年將是更發(fā)現(xiàn)世界狀態(tài)，因為它在1960年時候比它在 2009年時候。有作為但顯然是在地理信息科學發(fā)展的重要問題沒有簡單的解決方案。 9 4. 結論 地理空間信息技術的不斷擴大和發(fā)展速度明顯加速。地理信息科學一直被驅動部分技術，并出現(xiàn)在眼前這個過程沒有結束。然后，一如既往，重要的是預見事態(tài)發(fā)展，并認為對他們的影響明顯，不僅提供了新的能力，但也促使社會和體制變革。地理空間信息技術提出了許多根本性的問題，提供了豐富的地理信息科學議程。一如往常，這些問題上，其中包括統(tǒng)計，數(shù)學，計算機科學，地理，而且認知心理學，政治學，與許多其他社會科學許多傳統(tǒng)學科。許多這些問題帶來根本性的挑戰(zhàn)，如果將需要大量的投資的問題解決了，地理信息技術產(chǎn)業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展。 這些變化 的一個更深遠的影響在于他們對教育可能產(chǎn)生的影響。在過去的幾十年它一直是標準的做法認為地理信息系統(tǒng)教育培養(yǎng)專業(yè)人才過程。在自己部門的地理課程的高年級本科生水平序列中占有了整整一年，并在最后學生在操縱地理信息系統(tǒng)的用戶界面已獲得大量的技能，了解在于他們背后的科學。但是，今天這些 經(jīng)習慣了谷歌地圖和類似服務的用戶界面。這是否意味著不再需要作為一個專業(yè)的專業(yè) 能？什么技能，如果有的話，是需要由廣大市民，現(xiàn)在可以生產(chǎn)和消費地理信息嗎？ 這些問題如導致在新的興趣通常被 稱為空間思維 ]18[ 。值得注意的是，人類推理的基本形式之一是幾乎沒有注意在課程，除了當它在地理信息系統(tǒng)課程本科生遇到。然而，有豐富的研究表明，早期注意這些概念可能會導致在學科范圍性能提高。在加州大學圣巴巴拉分校，我們已經(jīng)建立了新的空間研究中心 ]19[ 與整個校園研究和教育在促進空間推理目標。我們正在制定方案，未成年人與一個跨學科博士，與提供一個持續(xù)的系列研討會和技術援助。這種方法的好處之一是，它提供了一個重新用戶界面地理信息系統(tǒng)潛力，更容易學習和導航。 10 參考文獻 [1] M. 21 (2007) 239 [2] 6 (1992) 31 [3] 69 (2007) 211 [4] A. O’2006 [5] M. 2005 [6] 2005 [7] P. . of 97 (2007) 249 [8] 6 (1992) 31 [9] . (2000) 1 [10] M. 21 (2007) 239 [11] 16 (2002) 509 [12] M. . 11 (1997) 73 [13] 2002 [14] L. s 1989 [15] 46 (1970) 234 [16] M. A. G. M. 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It is a of to be it is in to of a of is in of a of of of to in We of IS by of us on to of is an of in we of it 14] to is , in of is to be a s aw 15], of 040 2009) 10 10/ ( 37– n of in on it is to at We on We in is of in by on in In it is to in it is to a in of in an by a as 008, be to of it is to a of of be as as do of a in as of a of of it of of it of We be on of of of as to to to a 005 A 16] a of 外文資料翻譯 院別： 專業(yè)： 班級： 姓名： 學號： 外文出處： . （用外文寫） 附 件： 1、外文原文； 2、外文資料翻譯譯文。 指導教師評語： 簽字： 年 月 日 1 地理信息系統(tǒng)和科學的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 州大學圣巴巴拉分校， 要 地理信息的定義連接地球表面的屬性，這些地點上或附近的位置的信息。負責處理這些信息的技術，包括全球定位系統(tǒng)，遙感和地理信息系統(tǒng)。背后技術是根本，可研究的問題，被稱之為地理信息科學的研究組。我回顧這些技術四個標題下：定位，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳播和分析。最近的研究已經(jīng)導致在特定的地理信息科學領域的重大進展。勾勒出的五個是未來所有技術上是可行的，因為目前的技術方案，并討論研究的進展，將需要使它們成為現(xiàn)實。在對地理信息系統(tǒng)和科學的教育不斷變化的需求。在此發(fā)表個人見解。 關鍵詞 ： 地理信息系統(tǒng) 遙感 地理信息科學 全球定位系 統(tǒng) (2 1 引言 在過去四十年來在制定和實施手段，獲取，存儲，分析和共享地理信息，信息描述中指定的地球表面位置的特征已經(jīng)取得了巨大進步。更正加式的，地理信息可以被定義為實例或者聚合原始原子的元組的形式 其中 x 定義地球表面上或附近的位置，并有可能包括時間維和 獻 [1]這一基本形式的基礎地理信息無數(shù)格式，現(xiàn)在已經(jīng)表明在廣泛使用。 已開發(fā)的技術處理這些信息包括圖像采集系統(tǒng)從飛行器或空間的，否則稱為遙感系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) (其他技術確定位置和大部分一般來說地理信息系統(tǒng) (總稱處理、分析、建模、存儲和設計手段。這些技術在 20世紀 60年代開始出現(xiàn)，現(xiàn)在構成一個龐大且不斷增長產(chǎn)業(yè)。 在過去二十年它已變得十分明顯這種地理空間技術提高豐達精神意義問題，這些問題形成一個科學領域的發(fā)現(xiàn)提供了技術基礎。不同地被稱為地理信息科學（地理信息科學 ]2[ ），地理科學，地理信息，測繪，空間科學這一科學。在地理信 息科學已經(jīng)取得了很大進展，這是現(xiàn)在人們普遍認識到作為一個研究領域和信息科學明確定義。 本文首先陳述了地理信息技術的最新進展。第二個主要部分然后分析中地理信息科學的最新進展并勾畫出許多國家中十幾年來的技術方案。它還涉及這些動態(tài)發(fā)展對教育提出的挑戰(zhàn)和發(fā)展，將需要發(fā)生的教育體系是有效應對。本文總結出了一些簡短的觀點。 3 2 地理空間信息技術 技術的發(fā)展一直為擴大和地理空間技術應用提供動力。四種技術的發(fā)展似乎已經(jīng)在最近幾年尤為重要，它們是將在以下小節(jié)中列出。 位 在 20世紀 80年代完成了 20世紀 90年代選擇性可用性永久的去除，它得到廣泛應用盡管其原來的目的是作為一個軍事系統(tǒng)開辟了道路，但并不阻礙其作為消費產(chǎn)品套件基礎。今天的 廣泛用來作為一種廉價、可靠的系統(tǒng)確定位置幾米，并優(yōu)于一米的專門版本。 人數(shù)字助理，甚至手表，和今天的 過來在此基礎上 括位置信息在網(wǎng)上實時轉播。因此它已成為旅客程序能夠訪問網(wǎng)站上顯示的巴士和飛機的實時位置?，F(xiàn)在正在使用的 合來自多個來源 的地理參考數(shù)據(jù)源。 例如，先進的應急地理信息系統(tǒng)， 羅馬琳達大學醫(yī)學中心的一個項目，提供有關的信息集成視圖緊急情況，其中包括現(xiàn)場的救援直升機和救護車，視頻直播傳送主要公路事故報告的位置，如野火事故的周長及基礎測繪。該信息集成和應急管理人員通過一個標準的 供一個有效的和交互式緊急情況天氣視圖。 一些源代碼提供標準格式傳送，但在其他情況下如飼料從加州交通的事故現(xiàn)場，它是必要的處理數(shù)據(jù)，才可以顯示在這種情況下，擦出文本查找到參考地點，把他們翻譯成緯度 /經(jīng)度。這樣的服務形成一個面向服務的 架構，并正在成為 地理信息系統(tǒng)等服務最成功的兩個轉換地名為坐標，而這些，要翻譯街道地址到坐標。 最近發(fā)展的無線電頻率識別 (供了一個替代定位技術已經(jīng)證明，在非常眾多的應用程序中。通過應用對象的標簽，這是可以跟蹤的對象因為它移動過去 庫和商店的消費者，以及看管寵物和家畜。 用地理參考信息迅速擴散，及創(chuàng)建新的信息相結合，在兩個 或兩個以上的來源通常稱為混搭。但 只能在室外，信號不妨礙或反映，地點及問題，因此在室內(nèi)，密樹木覆蓋下，或高樓大廈之間。這意味著定位是只為一個普通人的生活小部分。最近出現(xiàn)了許多積極的研究進入室內(nèi)導航，通過與定位技術及實驗在地理信息系統(tǒng)如空間代表性。似乎可以合理地期望這些實驗來實現(xiàn)未來幾年內(nèi)，允許將擴展到復雜三維空間如礦山，建筑，購物中心定位。豐富的商業(yè)機會，尤其是在礦山、建筑、購物中心等。 據(jù)采集 4 現(xiàn)在從衛(wèi)星遙感提供亞米級分辨率圖像，是從飛機上安裝儀器提供更精細的決議。雖然這些圖像主要集中在光 波長，紅外線感應器已被證明非常有用的在許多情況下，包括世界溫度詳細測繪例如在紐約 2001 年 9 月貿(mào)易中心的殘骸。其他系統(tǒng)使用有源傳感，信號發(fā)送、捕獲。雷達遙感現(xiàn)在是一個強大的地形數(shù)據(jù)源和光學傳感器不同的是獨立的云蓋。從飛機上使用激光傳輸，激光雷達，現(xiàn)提供非常準確和密集的高程測量。 在過去幾年已成為一種新的、潛在的和有著非常顯的地理空間數(shù)據(jù)源可以由用戶貢獻網(wǎng)站的形式。對于例如， 基百科上為藍本，邀請用戶“描述整個世界”概述功能與錄音說明與其他信息鏈接。現(xiàn)在有超過 10萬在 中由志愿者貢獻，此信息詳細數(shù)量和水平遠遠超過相當于傳統(tǒng)權威的地名。其它網(wǎng)站包括 ，它現(xiàn)在包含 10 億張順序，每個地理參考與貢獻用戶和相關信息標注。開放街道地圖是一個免費的，世界數(shù)字地圖，創(chuàng)造與內(nèi)容相結合的志愿者工作與現(xiàn)有公共領域來源的國際努力。 這些網(wǎng)站，和他們一樣許多人，代表新自下而上，以社區(qū)為基礎的地理信息源主導的供應鏈從傳統(tǒng)的權威來源，這是非常不同。各種條件都被用來形容他們，其中包括，用戶生成內(nèi)容，社區(qū)的映射。他們反映在地圖制作性質的根本轉變，使普通公民創(chuàng)造和傳播數(shù)據(jù)。使被映射在題材， 并在瀏覽當?shù)氐那皟蓚€位置測量地圖技能，在地圖起草，所需的技術專長的 4種是現(xiàn)在每個人都在廉價的 別。標的物的專長是最小的 開放街道地圖情況。此外每個人都可以說是一個專家在自己的局域網(wǎng)。 因為它現(xiàn)在是可能使地圖沒有任何實質性的金融投資或制圖培訓，從事這類活動人都稱自己為地理學新人，已大幅改造使每個人都能地圖制作活動做一個地圖?，F(xiàn)在有成千上萬的人從事新地理。在創(chuàng)建社區(qū)自己的文化來記錄他們生產(chǎn)的信息可以是有價值的，作為替代昂貴權威測繪，為迅速在緊急情況下信息 源，或作為科研投入。 析 長期以來分析一直是地理信息系統(tǒng)主要目的，確實是最早地理信息系統(tǒng)是專為分析土地面積和總結目的純粹。今天的技術已在地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的搜索模式和異常、推論，和測試有關原因的假說。現(xiàn)在是一個地理信息系統(tǒng)是通過實施的景觀，修改過程數(shù)字表示模擬和預測未來變化對地球表面的重要工具。今天，它是可能的假設， 經(jīng)濟發(fā)展模型，模擬緊急疏散或學校巴士最優(yōu)路由。一個龐大軟件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成長起來解決這個假設，率領由 弧系列產(chǎn)品 。其中包括 ]6[ 析及其應用介紹可以發(fā)現(xiàn)在許多教科書中。 理門戶網(wǎng)站 5 在 20世紀 90年代初互聯(lián)網(wǎng)普及， 字圖書館的目錄，在 20世紀 90年代中期允許在其館藏搜索開始出現(xiàn)。今天，最先進的國家的地理門戶網(wǎng)站，整合許多貢獻圖書館的目錄允許跨統(tǒng)一征收單一搜索，由代表。一旦用戶確定一個潛在的有趣數(shù)據(jù)集，他或她被定向到數(shù)據(jù)集的托管網(wǎng)站，從它可以顯示或提取數(shù)據(jù)。 一個地理門戶一個引人注目的例子是由美國地理一站式 (布什政府項目豐富由政府提供地理空間數(shù)據(jù)提供了一個單一的入口點來源。任何保管人可以注冊的網(wǎng)站，使保管的館藏目錄將收獲的地緣門戶與使用戶可以訪問。地理門戶網(wǎng)站需要翻譯成容易處理的查詢用戶請求機制，因此必須實現(xiàn)元數(shù)據(jù)標準和名錄。今天的地理門戶概念可以發(fā)現(xiàn)許多網(wǎng)站在世界各地，其中大多數(shù)是由政府維持他們的努力，建立空間數(shù)據(jù)基礎設施一部分。 在 2005年發(fā)布的谷歌地球和 其他幾個地圖網(wǎng)站與虛擬地球后續(xù)版本，它可以為用戶實現(xiàn)另一個可能更有力的手段傳播數(shù)據(jù)，作為使用服務 的 已成千上萬這樣補充來源，雖然他們價值在于可視化多個系統(tǒng)的分析。 6 3 地理信息科學 一些地理信息科學定義可以發(fā)現(xiàn)在文獻 ]9,8[ ，但它們都可以歸結到相同的基本概念，背后的技術說謊的一系列根本問題深刻重要性。這些技術使用所的問題，通常被稱為臨界空間思維抓獲。他們包括規(guī)模、準確性和不確定性，本體論，復雜地理現(xiàn)象代表性。已作出多次嘗試創(chuàng)建系統(tǒng)匯編的地理信息科學的主題尤其通過美國大學聯(lián)合會為地理信息科學工作。 新進展與的發(fā)現(xiàn) 過去二十年在地理信息科學出現(xiàn)一些明顯的進步。這些結果從一個不尋常的情況在某些情況下，在 術發(fā)展之前必要的理論發(fā)展。因此實現(xiàn)專案，術語被必要發(fā)明，而比獲得嚴謹，定義良好的來源，不同的產(chǎn)品所的格式和結構之間發(fā)生廣泛變化。即使在今天，地理信息系統(tǒng)功能沒有任何連貫組織結構與用戶界面，因此很難學習和瀏覽。 但通過建立空間信息論 (空間信息理論已取得重大進展在一般地區(qū)兩年期會議上部分領導之間的地理世界概念化主要區(qū)別，被稱為離散對象和連續(xù)場，在20世紀 80年代末首次發(fā)現(xiàn)在不確定性情況， 已經(jīng)成為一種理論核心要素。本作者在2007年 [10]表明，既概念化可以從一個統(tǒng)一稱為地理原子概念，以及其他一些先進數(shù)據(jù)模型，包括對象領域 ]11[ 與元圖 ]12[ ，可以減少到第二個概念稱為地理的偶極。 第二，不確定性概念已被詳細探討，并已作出許多重要貢獻 ]13[ 。它是不可能為任何地理現(xiàn)象是確切數(shù)字表示，它在許多不同的內(nèi)容世界應用中重要的是了解如何從一個數(shù)據(jù)庫真實的內(nèi)容。地理空間數(shù)據(jù)不可避免地逼近，廣義，采 樣中建立一個數(shù)據(jù)庫，通過一定水平的細節(jié)遺漏，通過測量誤差，等許多其他原因。而且許多用來定義在地理空間數(shù)據(jù)類的定義是模糊的。我們現(xiàn)在知道，比前通過 及有關由降尺度引入不了。 第三，擁有先進的空間認知文獻的劇增，為我們提供了改進的基礎上設計的用戶界面，提高認識的方式對他們周圍人認為。空間認知是一個活躍的研究領域，承認地理空間技術重要性，它的改善作用。 最后，我們現(xiàn)在了解的地理世界自然得多，它是如何從其他世界和空間不同。14[ 也許是第一次來問“什么是對空間的特殊？”，現(xiàn)在的理解是他在兩個經(jīng)驗原則，空間依賴性、空間異質性，形式答案是根本的發(fā)現(xiàn)與深遠的影響?？臻g依賴性，經(jīng)常托布勒的地理 [15]第一定律指出壓縮多邊形和其他數(shù)據(jù)庫原實現(xiàn)經(jīng)濟，也為所有空間插值方法基礎，提供了理論依據(jù)。 景 在本節(jié)繪制一些想法對未來發(fā)展，并可能在地理信息技術對人類社會的進步的影響。 7 首先，它在技術上已經(jīng)可以知道這里的一切，在任何時候。我們已經(jīng)跟蹤精度取決于就業(yè)的具體技術手機。我們跟蹤許多車輛，其中 包括卡車和公共汽車車隊，并在一些歐洲國家每個農(nóng)場動物使用 量的零售商品進行跟蹤，在商店，出貨量通常是由船公司跟蹤。一些現(xiàn)代建筑，包括 每一個主要建筑構件和監(jiān)視攝像機，形成密集的網(wǎng)絡在許多城市。在今后假設是合理的，這些做法將擴大范圍，在其中受災害影響面積在每個人的位置如 2008 年 5 月汶川大地震，將立即救援人員知道未來是有可能的想象迅速找到受害者的機會大大增加。 其次，它是可以預期時確定位置室內(nèi)問題，并跟蹤移動個人，將得到解決時候，尋路技術，將行人有效工作，因為他們目前的車輛做。 第三，增長自告奮勇地理信息和新地理表明公民將發(fā)揮比以往更大的作用，為消費者和生產(chǎn)者的地理信息。分布在地球 60 億人類形成蘊藏著巨大的潛在的信息，它的一些普遍關心與它只是局部利益。我們從圣巴巴拉社區(qū)采購信息可以比官方信息更加及時與詳細火災，提供對災害早期詳細的報告。公民也比傳統(tǒng)替代更有效的多種類型的信息源，遠程傳感和國家測繪。我們的公民和專家傳統(tǒng)觀念將發(fā)生變化，它們之間區(qū)別變得模糊。 第四，對系統(tǒng)很容易使用與打開所有收到谷歌地球和谷歌地圖發(fā)布如一個戲劇性的刺激在 2005年趨勢將繼續(xù)。最近的一篇文章 [16]已勾 勒出的新一代數(shù)字地球眼光，從該稱號， 1998 年由當時的副總統(tǒng)戈爾講話想象的世界中，數(shù)字技術將呈現(xiàn)不僅是如何訪問的視圖世界期待著今天，但它是如何在過去和在未來將如何看看。 科研到管理，但尚未充分發(fā)揮其作為一個潛在的調查，并為實現(xiàn)某些目標景觀設計替代期貨平臺。的設計技術，包括模擬未來景觀，自然過程和人類活動的結果基礎手段。它不得不認真對付不確定性的，因為任何聲明勢必對未來不明朗，將不得不這樣做的方式是立刻向公眾理解。 最后，實現(xiàn)實時連續(xù)監(jiān)測，地理世界潮流將 提供有關動態(tài)和變化一種技術，是越來越多，目前快照。它在未來將有可能在任何時候都知道世界狀態(tài)。這是很容易想象一個未來一個城市的狀態(tài)實時交通系統(tǒng)充分了解，在其所有車輛，包括其公共交通系統(tǒng)，充血狀態(tài)無處不在，預計旅行時間。同樣是可能的想象世界中，地理空間技術監(jiān)測人體健康狀態(tài)無處不在，疾病暴發(fā)提供實時地圖。這些事態(tài)發(fā)展將需要部署大量傳感器，無論是位于固定位置，或移動車輛和行人。我一直認為在別處 ]17~15[ ，我們也應該看到人口作為分布式智能傳感器，在地球上空與報告當?shù)貤l件能力集合。 理信息科學的挑戰(zhàn) 雖然很容易想象這樣的場景，他們都提出問題，將需要通過地理信息科學的研究解決方案，所以在本節(jié)簡要討論等七個問題： 表達：盡管許多最近取得的進展，我們?nèi)匀徊痪哂写硪粋€動態(tài)的、復雜的地球8 上的條件和現(xiàn)象全方位的手段。這將需要充分 4括所有三個空間維度和時間。此外，這將需要不僅一元的數(shù)據(jù)目前占主導地位的 捕捉流動，相互作用，遷移，有關地方數(shù)據(jù)換句話說采取一次兩個二進制數(shù)據(jù)地方。 仿真：有限的計算能力和存儲容量仍然放在模型的實際進程逼真度限制。很多時候我們必須 在時間和空間粗決議，缺少細節(jié)，往往是在復雜非線性現(xiàn)象建模至關重要。 傳感器網(wǎng)絡：予剛才勾畫一個完全已知地球需要一個視覺傳感器主機，提高數(shù)據(jù)管理與可問題，繼續(xù)限制了我們能力部署大量傳感器。 溝通的不確定性：盡管有優(yōu)秀的科研上的不確定性可視化，問題仍然存在困難，因為協(xié)在地理現(xiàn)象重要性。協(xié)方差是一種二進制，不是一個一元運算屬性的，因此不容易在地圖的形式描繪。動畫似乎是唯一可行的方法顯示，但它是開放的誤解。 公民知識： 們需要更好地了解的 以用這種方法生產(chǎn)地 理知識，公民參與不均的影響。 數(shù)據(jù)搜索與發(fā)現(xiàn)：數(shù)字地球的目標之一是使分布式，全球數(shù)據(jù)資源高效搜索通過一個單一的訪問機制。目前這一代的地理門戶在一定程度上做到這一點，但仍有許多工作要做，以實現(xiàn)目標。 歸檔：盡管我們的能力，產(chǎn)生大量地理空間數(shù)據(jù)是無可爭議的，我們有沒有可行的解決方案，長期保存。這是可能的，它在 2030 年將是更發(fā)現(xiàn)世界狀態(tài)，因為它在1960年時候比它在 2009年時候。有作為但顯然是在地理信息科學發(fā)展的重要問題沒有簡單的解決方案。 9 4. 結論 地理空間信息技術的不斷擴大和發(fā)展速度明顯加速。地理信息科學一直被驅動部分技術，并出現(xiàn)在眼前這個過程沒有結束。然后，一如既往，重要的是預見事態(tài)發(fā)展，并認為對他們的影響明顯，不僅提供了新的能力，但也促使社會和體制變革。地理空間信息技術提出了許多根本性的問題，提供了豐富的地理信息科學議程。一如往常，這些問題上，其中包括統(tǒng)計，數(shù)學，計算機科學，地理，而且認知心理學，政治學，與許多其他社會科學許多傳統(tǒng)學科。許多這些問題帶來根本性的挑戰(zhàn)，如果將需要大量的投資的問題解決了，地理信息技術產(chǎn)業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展。 這些變化 的一個更深遠的影響在于他們對教育可能產(chǎn)生的影響。在過去的幾十年它一直是標準的做法認為地理信息系統(tǒng)教育培養(yǎng)專業(yè)人才過程。在自己部門的地理課程的高年級本科生水平序列中占有了整整一年，并在最后學生在操縱地理信息系統(tǒng)的用戶界面已獲得大量的技能，了解在于他們背后的科學。但是，今天這些 經(jīng)習慣了谷歌地圖和類似服務的用戶界面。這是否意味著不再需要作為一個專業(yè)的專業(yè) 能？什么技能，如果有的話，是需要由廣大市民，現(xiàn)在可以生產(chǎn)和消費地理信息嗎？ 這些問題如導致在新的興趣通常被 稱為空間思維 ]18[ 。值得注意的是，人類推理的基本形式之一是幾乎沒有注意在課程，除了當它在地理信息系統(tǒng)課程本科生遇到。然而，有豐富的研究表明，早期注意這些概念可能會導致在學科范圍性能提高。在加州大學圣巴巴拉分校，我們已經(jīng)建立了新的空間研究中心 ]19[ 與整個校園研究和教育在促進空間推理目標。我們正在制定方案，未成年人與一個跨學科博士，與提供一個持續(xù)的系列研討會和技術援助。這種方法的好處之一是，它提供了一個重新用戶界面地理信息系統(tǒng)潛力，更容易學習和導航。 10 參考文獻 [1] M. 21 (2007) 239 [2] 6 (1992) 31 [3] 69 (2007) 211 [4] A. 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