地理信息科学的哲学时空观思考

地理信息科学的时空哲学思考 侯景伟，孔云峰2 （1.宁夏大学资源环境学院，宁夏银川750021； 2,河南大学环境与规划学院，河南开封475004） 摘要哲学对具体科学有指导作用。从哲学角度，分析了哲学中的时空观，包括哲学理论体系的时空界 限、时空普遍联系、时空范畴、社会时空、社会形态时空和时空本体，在地理信息科学产生与发展中的作 用，揭示了地理信息科学发展中层次性与尺度性、复杂性与开放性、连续性与阶段性、时间与空间相统一 的发展规律，以及地理信息科学社会实践性与时空本体性的特点，旨在对当前的科学研究有所启迪和帮助， 进一步推动地理信息科学的发展。 关键字哲学；时空观；地理信息科学；地理信息系统；思考 中图分类号文献标识码A文章编号 哲学是自然知识、社会知识和思维知识的方法论。爱因斯坦说“如果把哲学理解为在 最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之 母。”用浅显的哲学理论和基本的哲学观点解决实际问题，是一门学科走向成熟，得到发 展的根本途径之一。地理信息科学的发展也需要哲学指导。虽然哲学不会直接告诉我们具体 的系统设计、集成、管理、应用的理论和方法，但它的许多基本观点，将给予研究与实践工 作以巨大的启示，如理论与实践的问题、关于确定性和随机性的问题、线性与非线性的问题, 这些都需要运用哲学思想和观点去研究解决％ 地理信息科学的研究对象主要是地理信息。而地理信息具有二元性，它包括时间与空间 二元、瞬时与历时二元、空间几何与空间属性二元、定性与定量二元5。在马克思的哲学理 论体系中，关于时空的观点对与时空作为主要研究对象的地理信息科学有着更加重要的指导 作用。哲学的时空观点包括哲学理论体系的时空界限、时空普遍联系、时空范畴、社会时 空、社会形态时空、时空本体等。在地理信息科学发展的实践过程中，哲学的时空观点能起 到提示、指导、促进乃至推动作用。 1从哲学时空界限思考地理信息科学的层次性和尺度性 “一切存在的基本形式是空间和时间”（恩格斯语）。时间和空间是运动着的物质存在的 基本形式。哲学的理论体系可将其分为四个层次最普遍原理、普遍原理、局部原理、个别 原理面。最普遍原理是指放之四海而皆准的，反映自然社会和思维世界本质和发展过程的规 律。这类原理没有时空界限的限制。普遍原理反映自然社会内部和思维世界内部每个子系统 的发展规律，如思维是存在能动的反映、实践是认识的基础和检验认识正确与否的标准等都 是普遍原理。局部原理只概括局部范围的事物运动发展规律，只适用于局部范围，不可随意 扩大。个别原理是揭示个别事物的发展规律，它的适用范围就更小一些。 准确把握哲学理论体系的适用范围，不能随意扩大或缩小其使用范围，对理解地理信息 科学的概念层次划分和层次理论具有一定的指导意义。在确定概念层次的时候，父概念的所 有了概念之间不允许有重叠，每一个概念层次确定一个分类标准，同一概念派生出的各了概 念应具有相同的泛化程度。地理信息科学的层次理论包括空间位置的层次表达、空间关系的 层次表达、语义的层次表达等理论。空间位置的层次表达可分为基于格网的层次表达和基于 空间实体的层次表达。如何进行基于格网的和基于空间实体的层次划分怎样进行层次空间 收稿日期 基金项目国家自然科学基金项目（40771146）;高等学校博士学科点专项科研基金资助项R （20070475001）;省部共建河南大 学科研项R （SBGJ090605）;广西空间信息勺测绘里点实验室（桂林理I大学）研究基金. 责任作者侯景伟，男，河南省镇平昼人，宁夏大学资源环境学院博士. E-mail houjingwei2005yahoo. com. cn 推理和层次空间查询（位置查询、属性查询和空间关系查询）如何实现不同地理特征之间、 不同地理实体之间语义的层次划分这些问题是地理信息科学正在研究的主要问题。 弄清不同层次和不同尺度之间的时空界限，是理解和运用地理信息科学理论体系的首要 前提。解决地理信息科学层次性和尺度性的关键问题是如何有效解决层次模型下层间切换时 的位置信息转换问题以及怎样寻找合理的入口（从低层进入高层的过渡节点）问题。我们要 用哲学理论体系的时空界限观来准确把握、科学构建和正确运用地理信息科学的原理，揭 示和表达复杂系统的结构及其构成元素之间复杂的关系，从而又快又好地促进地理信息科学 的发展。 2从哲学时空普遍联系思考地理信息科学发展的复杂性和开放性 辩证唯物主义哲学观认为世界是一个由许多系统在时空域上交叉连接形成的复杂大系 统，事物之间有许多直接或者间接的信息联系。时空也是物质存在的形式，因此事物的普遍 联系也应该包括空间与时间的普遍联系。空间域普遍联系包括横向无限交叠扩张的联系和纵 向无限层次可分的联系；时间域普遍联系包括后向无限历史过程的联系和前向无限发展趋向 的联系气 地理信息系统发展的复杂性表现在自然和社会系统的复杂性、数据和主观旨意的不确 定性、社会结构层面和社会功能分化的复杂性、系统目标和结构确定性的限制、实体单元自 主性和协同方式的欠缺、技术标准的不统一。因此，地理信息技术的发展和变化，降低了系 统构造的复杂性，同时又增加了系统集成的复杂性，使得地理信息系统很难适应具有开放、 动态和多变特性的环境回。从哲学的时空普遍联系观点研究地理信息科学发展的复杂性，就 是要从复杂地理信息系统开发的困难来认识“复杂性”存在论问题；从地理信息技术发展过 程中山简单性演化为复杂性来认识“复杂性”演化论问题；从探索地理信息科学的还原论与 整体论相结合的方法复杂性来认识“复杂性”方法论问题。 哲学的普遍联系观点决定了地理信息科学发展必须实现真正的开放性。只有开放学科体 系结构、开放时空数据模型、开放互操作标准、开放源代码和规范说明以及开放开发者思想 观念，才能促进地理信息科学的发展。基于Open GIS规范的GIS软件具有更好的可扩展性、 可移植性、开放性、互操作性、协同性和易用性，不仅使数据能在应用系统内流动,还能在 系统间流动，实现在异构分布数据库中的信息共享回。系统从数据源到客户端显示都基于开 放式标准进行，以此实现真正意义上的系统的完全开放。地理信息科学要想实现真正的开放 性，未来研究的重点应包括异构数据源和地理信息软件之间的兼容性和互操作性研究；移 动设备和地理网络搜索设备的用户界面质量改进；网络文本地理相关的自动精确分类等气 3从哲学时空范畴思考地理信息科学的时空统一性 马克思的时空范畴观认为时空是人的感性活动的社会历史展开，是人的价值的历史实 现空间。时空是统一的、相互转化的。马克思将时空建立在人类实践活动基础之上，彻底驱 逐了自然时空（物质时空），确立了社会时空、生存时空、价值时空和审美时空的时空观。 它从根本上超越了传统哲学从抽象物质运动或从主观意识出发的极端，实现了时空概念发展 史上的一次划时代革命回。 传统地理信息系统的时态和空间往往是分离的，不能反映时空统一的地理现象，也不能 有效地进行时空分析、动态监测、动态仿真与模拟。目前，在实现时空数据统一方面已有较 大发展。序列快照模型、基态修正模型、