地学信息图谱的探讨和展望.pdfVIP

地学信息图谱的探讨与展望 廖克 (中国科学院琏理科学与资源研究所．北京，100101 福建师范大学地理科学学院，福州，350007) 近年来，在陈述彭院士的倡导下，我们开展了地学信息图谱的探讨与研究，对图谱与地 学信息图谱(也称地球信息图谱)的概念、定义、内涵、分类．地学信息图谱同地图学、地 理信息系统、数字地球，地球信息科学的关系，以及地学信息图谱的应用等问题进行过研讨， 也发表过一些论文“41，目前正结合“中国自然景观综合信息图谱的研究”和“福建省生态 环境综合信息图谱研究”等课题进行地学信息图谱的研究与设诗。本文结合中国自然景观综 合信息图谱的设计，对地学信息图谱的基本概念及其展望作初步分析与探讨。 一、图谱的基本概念 1．“图”，主要是指空间信息图形表现形式的地图。也还包括图像、图解等其他图形表 现形式．“谱”是众多同类事物或现象的系统排歹lj，是按事物特性所建立的系统或接髓间j筝 列所建立的体系，亦称“谱系”．例如光谱、色谱、电磁波谱、化学元素周期表以及家族谱、 脸谱、菜谱等等。 2．“图谱”是“图”与“谱”相结合．兼有“图形”与“谱系”双重特性，即同时反映 与揭示事物和现象空问结构特征与时空动态变化规律。它是经过抽象概括与综合集成的图形 表现形式和分析研究手段。例如动物图谱、植被图谱、昆虫图谱等。日本竹内亮敦授编著的 《植物地理景观图谱》表示了包括热带雨林、常绿阔叶林、针叶林、稀树草原等11类植被 的154个植物地理景观的图谱。 过去物理学在研究光谱、色谱、电磁波谱以及近年研究物理图谱方面已取得很多成果。 近几年生物学界在研究与测定基因图谱方面也取得很大进展，已完成全部基因图谱的测定。 在地学中，虽然过去使用图谱术语较少．但也有不少是图谱或类似图谱的表现形式”1。例如 中国山地垂直带图谱，表示了各自然地带与不同海拔高程山地垂直带结构的空间变化。中国 自然区划图、中国地质构造体系图、中国古地理图、中国高空气流图、中国台风频数与路径 图也都具有图谱的特性。另外，不同成因的自然景观的几何形态，也可以构成图谱。 3．图谱同地图比较具有以下特点： (1)地图主要表示事物和现象的分布及其质量特征与数量指标的区域差异．而图谱能 反映事物和现象形态结构、成因机制、组成物质、动态变化等综合性、复杂性规律，郾通过 图形特征与谱系结构的不同变化反映更深层次的规律。 (2)物理、化学图谱及基因图谱主要反映物质的结构与变化。不涉及空间地理位置。 但生物与地学图谱的图形和谱系的结构与变化往往同地理空间相联系．即需要反映其时空分 布和动态变化的规律。例如植物图谱和垂直地带图谱同气候带(自然地带)有密切关系。植 物的种类与形态，垂直带的基带与结构随气候带而发生变化。图谱往往以系列图形式表示时 空动态变化，但也不局限于地图形式，有时以图像(如遥感图像)和图解、表格形式出现． 如色谱、地物光谱、动物图谱、植物图谱等． O (3)地图表示事物和现象经过一定抽象与概括(如居民地、道路分类分级、细小图斑 的归佛)，而图谱比地图更多综合集成与抽象概括。因此图谱的建立比编绘地图困难得多， 除了必须拥有大量资料与数据，必须深入研究事物和现象的形成机制、演变过程、组成物质 以及影响它的各种变量，特别是更多运用空间图形思维方法和地学认知分析，更突出反映事 物和现象的时空变化规律。 二、地球信息图谱的探讨 1 地学信息图谱产生和发展的背景 随着信息时代的到来与计算机技术的迅速发展，GPS、RS、GIS、地图学四者相结合 并在地球系统科学和信息科学基础上诞生了地球信息科学．同时受物理图谱、生物信息基困 图谱的测示与绘制迅速发展的启示．在传统的地学图谱基础上，由陈述彭院士等倡导，开始 了地学信息图谱的探讨和研究“’1’。 地学信息图谱是在现代空间技术和信息技术基础上，GPS、RS、GIS、因特网等先进 的对地观测系统，以及定位观测台站网络的迅速发展，获取与处理信息的手段有很大改进， 从而所取得的地球信息资源极大丰富，为地学信息图谱的建立提供了很好的信息基础。 地球系统科学和地球信息科学为地学信息图谱的发展奠定了科学与技术基础。随着地 球系统科学的发展，对地球表层复杂巨系统的认识．包括各圈层之间