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本書分為五部分：第一部分回顧和反思地理信息思想和方法的變革背景，分析地理信息科學思想和理論的形成和發(fā)展過程，剖析地理信息方法和技術的變革。第二部分是地理信息本體論，研究和闡述了地理信息本體特征、過程機理、結構和功能，探討了地理信息本體論與地理信息認識論、方法論之間的關系。第三部分是地理信息的科學方法，是由人類對地理環(huán)境研究過程中由物質領域知識升華為的精神領域知識方法，包括圖形-圖像思維方法、數(shù)學模型方法、地學信息圖譜方法、智能分析與計算方法、模擬與仿真方法、綜合集成方法。第四部分是地理信息的技術方法，由是由精神領域的知識和方法固化為的物質領域的工具和平臺，包括地理信息采集與監(jiān)測、信息管理、分析處理與模擬、信息表達、信息服務、網(wǎng)格、"5S"集成等技術方法。第五部分是地理信息科學理論、方法和技術的展望，包括地理信息科學理論和方法論前沿與展望、方法和技術前沿與展望，以及地理信息方法和技術創(chuàng)新機制和策略。

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　　科學方法是科學研究的工具，是推動科學技術創(chuàng)新的武器�？茖W技術發(fā)展歷程中的每一次重大突破，都肇始于新思想、新方法的創(chuàng)新及其應用。缺乏在科學思想和科學方法上的創(chuàng)新意識和系統(tǒng)研究，已經(jīng)制約了我國科技自主創(chuàng)新能力的提高。加強科學思維、科學方法和科學工具的研究和創(chuàng)新，是建立創(chuàng)新型國家的必然選擇。
　　本書是在國家“推進學科體系、學術觀點、科研方法創(chuàng)新”的方針指導下，科技部于2007年設立的科技基礎性工作專項“地理學方法研究”之二級課題“地理信息科學方法研究”的研究成果基礎上編著而成。
　　作為“地理學方法研究”項目的二級課題之一，本課題的研究目的是以地理學、地球系統(tǒng)科學、地理信息科學為理論和思想基礎，從國內外大量已有的論著及應用案例中總結和整理地理科學中地理信息的思想、理論和方法，并力求在挖掘新方法方面有所創(chuàng)新和突破，將現(xiàn)有思想和方法凝練與提升到地理信息科學的高度，為該領域的學者提供地理信息方法案頭參考書，為地理學和地理信息系統(tǒng)專業(yè)的本科生、研究生提供地理信息方法方面的教材，從而為全面推動地理學學科建設添磚加瓦。
　　地理科學的信息與計算從地理學誕生起就以其研究手段和技術的面貌出現(xiàn)，并沿著測量一制圖和計量地理兩條路線從來沒有停止過研究腳步。但進入20世紀90年代以來，該項研究的步伐出現(xiàn)減緩趨勢。究其原因，一方面是由于在“以任務帶學科”的導向下，科學研究的國家和社會需求驅動力似乎遠遠大于科學問題自身的內在邏輯動力，研究工作者沉浸在一個接一個的應用項目中，無暇顧及地圖制圖、地理信息系統(tǒng)和地理計算等領域的理論和方法創(chuàng)新；另一方面，當?shù)厍蚩茖W中的各分支學科出現(xiàn)一體化研究趨勢時，部分研究者試圖用現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)和計量地理的方法來研究地球圈層關系、全球變化、環(huán)境變遷等問題時，發(fā)現(xiàn)前者并不能包治百病，特別是在用數(shù)學模型來模擬地球客觀實體復雜巨系統(tǒng)的時空格局和宏觀一微觀尺度轉換時，顯得辦法不多，甚至舉步維艱。因此，盲目樂觀和畏難情緒兩個極端的思潮在一定程度上阻礙了地理信息與計算領域的方法創(chuàng)新研究。
　　本課題的研究在以下三個方面推動地理學思想方法及地理信息方法自身的發(fā)展：
　　1）就整體與局部的關系而論，地理信息歷來就是地理科學甚至地球科學的“橫斷學科”，因為后者的所有分支學科幾乎毫無例外地存在著信息表達方法和手段上的共性（上述分支領域中幾乎毫無例外地繪制和使用本領域內的專題地圖），同時又在空間認知、空間關系概括和地學規(guī)律發(fā)現(xiàn)方面存在著共性；地理信息方法的作用正是通過信息流工具（地圖、地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)、計量模型、數(shù)學模型等）來調控物質流、能量流和人口流動。因此，地理信息與計算方法的研究和創(chuàng)新作為“局部”成果，將會推動地理學“整體”的思想和方法的創(chuàng)新。
　　2）從本體與客體的關系來看，地理信息是本課題的“本體”，地理學科的研究對象則是“客體”，通過本課題研究過程中對地理信息機理、地理時空模型、地理圖譜等的概念、關系、公理和實例等研究和界定，既能夠總結、提升甚至創(chuàng)新地理信息領域本身的理論、思想和方法，更將為地理學思想和方法的研究提供借鑒。
　　3）從理論機理與應用功能的關系而言，進行地理信息思想與方法的研究.在對地理信息本身的關鍵科學問題得出更深刻理解和解決方案的同時，將會使地理學乃至地理信息科學解決實際問題的能力大大增強。

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