[转帖]我看测绘学，地理学,GIS和几何学之间的内在联系

发信人: geopro (食野鸣鹿), 信区: GIS
标  题: 我看测绘学，地理学,GIS和几何学之间的内在联系(原创)
发信站: 北大未名站 (2002年07月11日14:59:28 星期四) , 站内信件

我最早将本文发在地理信息系统论坛（www.gischina.com/bbs）,并进入该论坛地理信息系统
版精华，题目略有修改。

                   我看测绘学，地理学,GIS和几何学之间的内在联系

    我是学测绘出生，主要从事与GIS和遥感有关的工作。经常遇到一些学地理出生的同事，
虽然中学也学过地理，但我一直不是很清楚大学的地理系主要学些什么，地理学究竟研究什
么。于是前几天，买了本英国人约翰斯顿的《地理学和地理学家》，该书的副标题是——19
45年以来的人文地理学。我现在正在看，还没有看完。该书试图为读者提供一部1945年以来
的地理学科史。在序言中，作者说对于很多刚刚接触一门学科的人，读读该学科最新的学科
史对于理解该学科的起源，本质非常有用处。但很多学科的这部分工作都很少有人去完成，
导致新入门的学生对于所学专业总感觉如在云里雾里。当然，其中一个重要的原因可能是要
涉及到在世的一些学者而不太好下结论。他的话是非常有道理的。
    这本书我还没有看完，由于没有学过大学的地理学，所以我理解该书还是有一些困难。
我粗略地知道地理学主要分自然地理学和人文地理学。但我一直不清楚自然地理学是不是就
是地貌学以及它和地质学的关系。该书中提到有些学者认为地理学是研究地形的科学，但并
不研究地形的形成，这也许是它与地质学的区别。但我想地质学不会不研究地貌和地形吧，
而且会比地理学研究地更深，因为如果连地貌和地形都不清楚，研究它的形成就更无从谈起
了。从这个角度讲，难道自然地理学可以归到地质学的范畴？我们知道，地理学不是六大自
然科学（数学，物理学，化学，天文学，地质学，生物学）之一。
    关于地理学的本质，研究对象和方法，书中不断提及哈特向和舍费尔两位学者的争论，
这种争论显然已经上升到了哲学的高度。地理学的起源据说可以上溯到德国著名哲学家康德
的《自然地理学》一书，康德说“历史学和地理学构成了我们感觉的全部，历史学是关于时
间的，而地理学是关于空间的。”约翰斯顿不否认地理学的发展很大程度上应归功于探险。
有学者认为地理学更应该是一门社会科学，它的研究方法不同于别的自然科学，因为它的知
识很少来源于实验，也不需要用严密的演绎体系和定理来构架。它是研究形态的，这可能和
别的社会科学又不同。我不知道，人文地理学的诸多分支如经济地理学，人口地理学，矿产
地理学，农业地理学等等是不是就是今后地理学的发展方向，这些分支是让经济学家，人口
学家，农学家研究好还是让地理学家研究好，而且这些分支叫学科是不是大了，我觉得叫方
向是不是更合适。毫无疑问，哈特向和舍费尔的争论将影响地理学今后的研究方向和研究方
法。
    围绕地图这个中心，很容易找到测绘学和地理学之间的关系。从地图的获取到最后的解
读，我认为有以下几个步骤：数据获取——制作地图——解释地图。你很快可以看出，数据
获取对应的是测量学，制作地图对应的是地图学（制图学），解释地图对应的是地理学。前
两个步骤显然就是测绘学研究的内容，测绘中“测”就是测量的意思，"绘"就是绘图的意思
。测量学从获取地图数据的不同方式主要可以分为大地测量学和摄影测量学，而工程测量，
重力测量，地籍测量（土地测量），数字摄影测量，近景摄影测量等都是这两门学科的衍生
。
    测绘学的起源可以上溯到德国的著名数学家高斯，他同时也是一位天文学家，大地测量
和制图学家，著名的高斯—克吕格投影是和他有关的。而且德国的测绘学在很长时间内是世
界领先的。这也就是同济大学的测量系为什么能独立成一个武测，因为同济是德国人办的。
我研究生时要求第二外语必须学德语，也是这个原因。其实，地理学和测绘学在刚起步时似
乎不做刻意的区分的。最终的分道扬镳应该与学科的发展和兴趣点越来越不同有关，而且专
业的细分恰恰也是工业革命的需要和特点。现在的国际地理联合会（IGU）与国际制图协会（
ICA）明显缺少交流与沟通，更不要说与国际大地测量协会/国际大地测量与地球物理联合会
（IAG/IUGG ），国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）和国际测量师联合会（FIG）的交流了，
这样的现象你也就不足为怪了。作为工科的测绘学似乎不象作为理科的地理学那样对于今后
的发展不甚明朗，因为它的研究对象很明确，就是如何生产地图。测绘学往往是随着技术的
不断进步，将最新的技术应用于本学科。例如将GPS用于大地测量，将航空影象用于摄影测量
，将计算机用于数字摄影测量。作为典型的案例，摄影测量从模拟到解析到数字的发展，清
楚地体现了测绘学一贯的宗旨。不过，这样也导致测绘学和地理学相比，少了很多学术上可
以自由发挥和建立学派的余地。从康德的地理学和高斯的测绘学起源，不难看出地理学应该
是亲哲学的，而测绘学是亲数学的。所以也常听人说大地测量学家是半个数学家。地理学家
广泛的横向思维能力与测绘学家喜欢严密和精确的思维方式也似乎总是无法协调。
    数字化生存的理念导致了GIS的诞生，他最初是加拿大测量学家R.F Tomlinson在土地测
量数据的计算机管理的工作中提出来的。在其后的岁月中，它不断地得到了地理学家，计算
机学家，测绘学家等的丰富和发展。那么GIS处在我所说的围绕地图为中心的三个阶段的哪一
个阶段呢？似乎应该和第二个阶段最近，但显然又不是，因为GIS决不就是制作地图。我倾向
于认为GIS应该处在第二和第三个阶段之间，我们不妨在此增加一个叫做“分析地图”的阶段
。这是一个全新的阶段，与地理学和测绘学都有关。按理，GIS应该不属于传统测绘学的范畴
，既然地图已经得到了，测绘学的任务就已经完成了。但由于测绘学与GIS的天然联系和技术
基础，测绘学家仍然为GIS做出了巨大的贡献。GIS和地理学似乎近一些，但传统地理学如自
然地理和人文地理又无法涵盖GIS。如GIS的空间分析就是一个全新的内容。我以为，GIS应该
是研究在计算机上实现对地图（空间）数据显示，存储，查询，分析理论的学科。相应于存
储，查询，分析就产生了空间数据库，空间查询，空间分析，空间数据挖掘等概念。围绕地
图向两个方向展开的地理学和测绘学从一产生就决定了它们今后必然是信息技术（IT）的一
部分。 因为地图所承载的内容就是信息，更确切地说是空间信息。所以GIS又叫SIS（空间信
息系统），这正好应合了康德说的地理学是关于空间的论断。在以后的几个世纪中，软件业
的诞生的意义将不亚于造纸术的发明。西方有学者认为古代中国在世界上的领先地位很大程
度归功于造纸的发明，因为信息交流的快速和便捷可以大大推动生产力的发展。而当时的西
方还处在将文字写在笨重的羊皮纸上的年代，导致信息的交流和知识的传播都十分缓慢。GI
S也正是随着软件业提出的无纸办公的潮流将纸质的地图变成二进制的电子地图。当然软件和
GIS不仅仅是这么简单的做一个模数转换，它们在此基础上大大发展了各自的理论，从而变成
了一门新的学科。说GIS是一门地理学，测绘学和计算机学的交叉学科，应该不会错的。
    一直不明白几何学的英文单词Geometry为什么是以“Geo”前缀打头，因为“Geo”是地
球，土地的意思。前不久看了本英国人丹皮尔的《科学史》，才明白埃及人的几何学知识是
从土地测量中获得的。尼罗河的泛滥往往淹没了埃及人的土地界线，从而也丰富了他们的几
何学知识。埃及人的知识传给了古希腊人，最后又传给英国人。这也许就是几何学Geo开头的
原因吧，metry是不是就是measure（测量）的变体呢？而欧几里德的《几何原本》为近代欧
洲的科学树立了一个完美的演绎体系的范本。没想到，我所学的这门古老的测绘学中的土地
测量还间接地或多或少为现代科学做出过贡献呢！而中文中从音译过来的“几何”一词显然
掩盖了几何学的地学根源。我不太清楚地理学的情况，现代的测绘学的发展又很大程度借助
几何学的知识，如大地测量中的大地控制网，各种前方，后方，侧方交会，摄影测量中的立
体模型，共线方程式大量地用到三角学和立体几何学的知识。甚至GIS的空间分析中，如网络
分析，最短路径用到了图论的知识，TIN用到了计算几何的知识。我们的测绘学和GIS最后抽
象出来，你会发现竟然全是数学，几何学，当然你也不会忘记测量平差其实就是更复杂的线
性代数和概率论。也许这一切都因为是Geography,Geomatics和Geometry拥有一个共同的Geo
前缀？还有一个有趣的联系是几何学中的拓扑学Topology和topographical map（地形图）的
前缀竟然都是“topo（拓扑）”，而拓扑关系又是GIS研究的重要内容之一。空间信息系统中
的“空间”也是几何学的术语，如欧氏空间。神秘的毕达哥拉斯学派认为一切都是数，好象
也不是完全没有道理的,至少一切都离不开数。看来我可以做毕达哥拉斯的门徒了。
    以上都是我的一些胡思乱想，这些东西我不说大家也都知道。也许只是我想整理一下自
己看完书后纷乱的思绪吧！那本《地理学和地理学家》还没看完，看完后继续和大家探讨。
 
    虽然我的中学地理学得很好，也很感兴趣，但关于大学地理学方面的知识，我实在知道
得很肤浅，好在本论坛里学地理专业的很多，我提及的有关地理学方面的一些问题，不知可
否指教一二？


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跌宕歌词，纵横书卷，不与遣年华。
※ 来源:·北大未名站 bbs.pku.edu.cn·[FROM: 218.241.68.19]

俺学了几天地理，但俺没有这么深的体会。佩服呀，佩服。。。
俺娘知道，又要骂俺没出息了。

呵呵，有的时候我不知道学习为了什么

已经离开地理专业一年多了，现在感觉还是地理博大精深啊（不排除回地理专业的可能）

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