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SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA >

2015 , Vol. 35 >Issue 1: 11 - 18

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2015.01.11

Orginal Article

The Innovation of Geography and Human Geography in the Information Era

  • ZHEN Feng 1 ,
  • QIN Xiao , 2 ,
  • XI Guang-liang 2
Expand
  • 1. School of Architecture and Urban Planning, Nanjing University, Nanjing, Jiangsu 210093, China
  • 2. College of Geographic and Oceanographic Sciences, Nanjing University, Nanjing, Jiangsu 210093, China

Received date: 2014-11-15

  Request revised date: 2014-12-23

  Online published: 2015-01-15

Copyright

本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
Fold

Abstract

The impacts of information and telecommunication technology (ICT) on geographic progress and the innovation of theories and methods in geography are very popular research topics for geography and other related disciplines in the past 30 years. With wide application of next-generation information technology, geography will face with many opportunities in the future. There is more important academic value and practical significance to discuss theoretical system innovation of geography, especially human geography. Based on analysis of related studies of ICT and geography, this article pays more attention to discuss the development and innovation of Chinese human geography including methodological innovation based application of big data, analysis framework of space of flows, Man-land relationship with theory system and application, etc. As to the development of Chinese human geography in the future, on the one hand, it needs to break up framework of traditional discipline to foster a new theoretical and methodological system of human geography in the information era with integrating innovation works of other related disciplines including theories, methods and technology. On the other hand, some steps also should be done to enhance ability to solve problems for human geography and comprehensive application according to Chinese characteristics and national strategies.

Key words： information and telecommunication technology (ICT); human geography; big data; space of flows; man-land relationship

Cite this article

ZHEN Feng , QIN Xiao , XI Guang-liang . The Innovation of Geography and Human Geography in the Information Era[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2015 , 35(1) : 11 -18 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2015.01.11

地理学是一个古老的学科,是研究地球表层自然和人文要素相互作用关系及其时空规律的科学[1],是连接自然科学与人文科学的桥梁[2]。地球表层系统在地球系统研究中起着至关重要的作用,它是与人类密切关联的自然和社会经济的综合系统,包括了水圈、土壤圈、大气圈、生物圈和人类[3]。20世纪90年代以来,随着信息技术进步与应用领域的拓展,人类社会也开始从工业时代进入了信息时代。在这个新的技术经济创新框架下,学者们对地理学的变化与发展进行了多方面的研究与探讨。Harvey提出了著名的“时空压缩”观点[4],为一直以“场所空间”为本的地理学提供了新的研究视角和思维方向,引发了地理学界及相关社会科学领域的大思考。传统空间结构理论所依赖的“距离衰减”和“收益递减”规律面临着严峻挑战,要素空间作用机制与表现形式也发生了相应变化并产生出新的地域空间格局。与此同时,Castells设想了一个由计算机网络所创造的流空间（space of flows）概念[5],之后又结合地理空间对其进行修正,提出了流空间的3个层次[6]。尽管时空压缩和流空间理论为研究信息技术与地理空间的关系提供了理性分析框架,但在当时,还是存在着诸如“地理终结”[7]（End of Geography）和“距离死亡”[8]（the Death of Distance）等悲观论调,反映出当时西方学者对技术进步所表现出来的担忧甚至是“恐惧感”。在这一时期,西方地理学还重点对新的地理学科方向进行了探讨,提出了信息地理学[9]（Information Geography）、电信地理学[10]（TeleGeography）、虚拟地理学[11]（Virtual Geography）等新的分支学科框架。
到20世纪90年代末,地理学对信息技术的影响开始从计算机网络空间向多尺度的社会经济及其空间转变,注意到了信息革命并非是对传统工业革命的彻底颠覆,而是一个改造、强化、更新、提升的复杂过程。地理、经济、社会、建筑、规划、信息、计算机等多个学科领域,对地理学问题包括区位研究、空间的分散与集中、均衡与非均衡、城市形态、城市网络与新空间极化现象等内容进行了广泛的研究[12-16]。2000年之后,伴随着移动互联网技术的应用,西方的地理学家又开始从行为地理、时间地理等角度对信息技术的个人行为时空变化进行了理论和实践研究[17,18]。尤其是以云计算、移动互联、物联网、大数据等为核心的新一代信息技术应用,无线通讯、GPS、GIS技术的结合所带来的从有线连接到无线接入的重大进步,更是将空间置于一个剧烈转型的过程之中,从而加速了对地理学研究范式、方法与内容的探索与研究 [19]。
伴随着工业化与城市化进程,针对信息时代的地理学,尤其是人文地理学的发展,国内学者以信息技术为主线,对人地关系及其空间差异进行了诸多研究与讨论。一方面,学者对信息技术影响下的人文地理学进行了较多的探讨。包括对信息产业的研究[20,21],信息技术与地理空间关系[22-25],信息技术与城市网络[26,27]。另一方面,从信息时代的大背景出发,结合国家的“四化”战略要求,学者们讨论了人文地理学的发展与创新,包括生态文明建设与人文地理创新[28],物联网与信息地理学[29],时空间与行为地理[30],大数据与人文地理学[31,32],地理学思维创新与人文地理科学化路径[33,34]。
全球环境变化和社会经济的发展转型给地理学发展提出一系列重大理论和实际问题。在应对人类面临的地球表层剧烈变化中,地理学居于中心地位,其理论、方法和技术已经成为解决人类社会面临的可持续发展问题的基础。在美国国家科学院国家研究理事会（2010）关于未来10 a地理学的11个战略方向中,就强调了跨学科集成研究的重要性[35]。中国的经济社会发展已经到了新的阶段,坚持 “四化”同步发展,对于促进国家、区域和城市可持续发展意义重大。这样一个新的背景,无疑对中国的地理学,尤其是人文地理学发展提出新的要求：从国家的战略需求出发,紧扣信息化引领工业化、城镇化与农业现代化,深入探讨信息技术与人类活动之间的关系与作用机制,创新人文地理学理论与方法体系,提升人文地理研究的国际地位,增强解决实际问题的能力。

1 大数据价值与人文地理学方法创新

顺应人类社会的不断转型升级、新的技术进步以及地理学研究前沿的变化,人文地理学研究方法总体上也经历了“定性为主——定量方法的兴起——定性与定量相结合”的发展历程。在此过程中,如自发地理信息[36]（Volunteered Geographic Information）等数据获取来源和类型的变化势必为传统研究方法的变革提供机遇,甚至带来整体研究思维和范式的转型。

1.1 人文地理研究方法发展进程

根据研究数据来源不同,可以将人文地理研究方法大致分为4个发展阶段。
1） 起始阶段：定性分析阶段,定量方法开始引入。20世纪50年代以前,人文地理研究数据主要来源于实地调查和文献资料,以描述、解释和总结地域发展现象、特点为主的定性分析成为人文地理研究起始阶段的主要方法。直至60年代才出现基于有限人工统计数据的简单描述性分析和浅层次访谈,并重点关注人地关系、城市特点及文化差异、旅游资源分布等议题[37-39]。
2） 初级阶段：统计分析和定性分析。20世纪60-70年代末,大范围和多类型的统计数据成为人文地理研究的主要数据来源,描述性统计分析、回归分析、聚类分析等统计分析方法广泛用于探讨人文现象发展的特征和机制问题,例如人口城镇化、产业发展及结构、城市化动力机制、居住环境满意度及可持续发展等[40-42]。同时,这一时期并没有放弃传统定性分析方法,它还继续用于描述、归纳及演绎一些深层次人文地理现象形成机制。
3） 快速发展阶段：GIS空间分析、数理模型及定性分析。20世纪80年代至2000年,GIS分析工具的引入带来了人文地理研究的大变革,通过对土地利用、遥感及统计资料等数据的收集和空间分析、CA模型、分形模型等数理模型的使用,科学模拟人文现象的空间特征和结构成为现实[38,43,44]。总体上,这一时期的学者主要从事区域体系与空间结构、城市空间扩张与分异、产业集聚与区位选择、人口流动等宏观层面分析。
4） GIS行为分析、数理模型及定性分析。2000年以后（至2010年左右）,一方面宏观层面人文现象的空间研究和GIS应用已经较为成熟,另一方面传统宏观研究结果相对粗糙、难以切实指导地理空间发展的问题。在人本化和个性化发展理念导向下,学者开始将研究视角转向对微观层面的人类行为探讨,试图利用社会调查方法收集居民的日常活动数据,并结合时空棱柱、空间分析、时间序列、结构方程等方法来发现居民活动-移动规律[30,45,46]。
总体来看,人文地理研究方法已经从定性研究为主转向定量与定性相结合,且GIS工具的使用为人文地理研究方法带来了变革性的技术手段。一方面,基于统计和地理信息数据的GIS空间分析被广泛应用于宏观群体或发展态势与格局研究;另一方面,基于问卷调查或活动日志数据的GIS行为分析亦开始用于解释微观个体的时空行为。但是,由于受统计和问卷调查方法的限制,学者收集的人类活动数据在时效性、精确性、代表性等方面还存在诸多问题,且较少探讨人类行为与地理空间的关系。

1.2 大数据为人文地理研究创新提供新的机遇

随着信息技术的快速发展,互联网和智能手机、RFID（无线射频识别）标签、无线传感器、视频设备等智能终端设备每分每秒都在产生并传播海量的数据。IBM用数量、种类和速度（3V）定义了大数据,而IDC在这一基础上,进一步强调了大数据的巨大价值（4V）。作为信息化的主体,居民在使用信息通信技术的同时,也在产生大规模的数据[47]。
人文地理学是一门研究人类活动与地理环境之间关系的一门学科,大数据的出现极大增加了人类活动数据的获取范围和类型,提供了认识和分析人文地理现象新的思维、素材和技术方法。互联网时刻记录着用户的兴趣点、社交关系及体验评价,移动手机定位用户的实时位置和联系对象,传感器、公交IC卡等信息终端设备也在时刻获取居民活动的位置、图像及声音信息[48]。通过对这些数据的深入挖掘,地理学家可以更清楚地了解和观察人文要素发展、作用和变化过程,使得这一原本“黑箱”过程变得透明、可控、可视。由于带有活动信息的地理位置是大数据关联的核心纽带,这将促使传统的基于“空间和场所”的人文地理学研究转向基于“人、活动与空间及其关系”的研究。因此,之前难以量化的问题,例如人对地理环境的感知、情感等,以及环境变化与人类幸福感的关联,都可以利用大数据进行有效地表达与数理分析。
同时,大数据强化了对研究的多学科、多角色和公众的参与,空间预测和可视化等过程的科学把握,有助于推动学科的融合与创新。总体来看,人类社会经济发展已从快速增长逐步进入了稳步提升、转型升级的新阶段,对发展质量及人的关怀得到了很高的重视。这就要求具备综合运用多学科的知识和方法去分析和解决复杂的社会经济问题的能力。而大数据的出现,不仅仅是数据本身,大数据所蕴含的反映各种社会经济问题的大量信息,这将在客观上促进自然与人文科学在社会需求端的结合。一方面,地理学、社会学、经济学、计算机科学、情报科学及城乡规划学等相关学科研究理论、方法及技术不断交叉融合,研究结果更加科学和直观;另一方面,政府、企业及居民意愿越来越被公平的纳入到城市或区域空间决策和治理过程中,以人为本的理念成为信息化时代人文地理研究的关键特征[32]。

1.3 第四范式与人文地理研究方法的革新

20世纪50、60年代的计量革命,为当时的人文地理学研究注入了新的发展动力,计量方法与传统定性研究方法的结合,共同推动了人文地理学的大发展,数据采集和方法论建设已成为地理学研究中关键 [49]。大数据价值的发现与挖掘,则为人文地理研究提供了强大的数据支撑。2007年,吉姆•格雷将大数据科研从第三范式（计算机模拟）中分离出来,描绘了继经验科学、理论科学和计算科学之后的“第四范式”（the fourth paradigm）的愿景,强调了数据密集型科学研究（data-extensive inquiries）的重要性[50]。Nielsen认为第四范式不仅仅发生在自然科学领域,还包括社会和人文科学[51]。
大数据对人文地理带来的影响和变化已成为西方人文地理学关注的热点话题。基于这些带有人类活动时空间及活动内容的信息,利用活动依存链（chains of interdependence）,可以构建更好的模型和更动态的地图去展现人地如何互动、场所如何被感知及其变化,从而画出一个多层复杂的人文地理图景[52]。数字人文研究,已经被大量可搜索数据库、学者和公众间的互动所推动,提出了新的研究问题,这有利于更好地理解世界和人类本身[53,54]。
未来人文地理学的发展,应当在交叉学科的综合性研究理论建设基础上,不断在完善数据采集和空间模拟分析方法等方面有所突破和创新[55]。数据获取方式由传统结构化数据转变为以网络信息数据的抓取和信息设备数据（例如,移动手机、传感器、IC卡等）的应用为主,数据内容也注重研究对象地理位置信息的提取和相关文本数据的解析,并综合运用活动分析、舆情分析等数理方法及技术[48]。另一方面,大数据时代不仅仅有大数据,小数据仍然重要并持续发挥作用[19]。大数据在描述相关关系方面具有科学性和准确性,但在解释因果关系方面以及精准研究,还需要借助对传统小数据的分析和定性分析方法。总体来讲,大数据的出现已经将信息时代人文地理研究带进了以大数据挖掘为核心,GIS分析技术和数理模型为支撑,定性分析为辅助的科学模拟微观人类活动与情感和地理空间关系的新阶段。

2 信息时代人文地理研究与创新方向

人文地理学为国家社会经济建设、区域和城市发展做出了重大的贡献。在新一轮信息化建设浪潮——智慧城市建设面前,人文地理学要抓住这样一个新的发展机遇,构建新的空间分析框架,重新梳理并赋予人地关系新的内涵,从而完善理论体系,强化面向问题的综合应用研究。

2.1 空间分析的新框架

全球化和信息化的不断发展,加速了全球范围的要素流动,极大地改变了要素的流动性。Castells已经将流空间从纯粹的虚拟技术空间扩展到地理空间与社会网络尺度[6]。流空间理论的提出为理解网络信息空间与地理实体空间的关系提供了重要的指导,对以地理距离为基础与核心的地理学和空间经济学也产生了颠覆性的影响。在信息技术的作用下,空间不再呈现静止、封闭的特点,而是各种要素流密集连接的在不同空间尺度的流动和共享型空间,从而促使人们形成新的流动时空观和流动区位观。
新的流动范式促使赛博空间和场所空间的相互作用和融合,对社会经济联系、居民日常行为活动、城市与区域空间结构产生系统性的影响,对流空间的认识也从单一的要素流网络分析转向对虚实空间互动耦合结果的流动空间转变,成为空间分析的新框架。
流动空间可以认为是在移动信息技术和高速交通网络支撑下,赛博空间和实体场所空间在时间、空间和距离三个维度上相互作用和融合结果,流动空间的本质是信息时代人的活动空间。在流动空间的“地理根植”、“场所依赖”以及远程控制等作用机制影响下,将会不断重塑城市与区域空间结构,促进空间的集聚与扩散变化、空间结构重构、城市形态变化以及新的空间形式的出现。因此,流动空间是信息时代地理学研究和分析空间的重要手段和理论分析框架（图1）。
Fig.1 New framework for spatial analysis and ideas

图1 空间分析的新框架与思路

2.2 新的人地关系

人地关系理论是地理学研究的核心和永恒主题,其本质是协调“人”与“地”的关系矛盾。传统的人地关系从最早关注人与自然的和谐,到强调人口、资源、生态、环境、经济、社会等要素的相互作用、相互协调和耦合发展[56],协调人地关系,实现可持续发展[57]。人地关系系统关注在全球、国家和区域等不同尺度内,社会经济发展与人口、资源、环境之间的和谐、协调关系[58]。与农业时代、工业时代不同,信息时代的地理空间对人类的约束作用越来越小,人类活动的时空灵活性、移动性不断增强,出现了流动的时空观和区位,从而持续重塑着传统的人地关系。
新型人地关系理论不断出现,越来越强调人地系统协调共生与耦合优化、人地关系的系统构成,系统综合、动力学模拟、“3S”技术等新方法与新手段不断应用于人地系统研究[59]。在新的人地关系系统中,对“人”的理解从理性经济人转向以人为本、情感关怀等视角,而对“地”的认识也从自然环境、资源组合转向对要素流动、地域创新能力、时空关系等方面新的理解。新的人地关系是生态文明、可持续发展、宜居城市建设的重要理论基础,通过人地关系协调来促进人与自然、人与社会、人与群体之间的和谐,成为推动生态文明建设,引导绿色、低碳、生态宜居城市建设的重要途径。新型城镇化发展和智慧城市建设,则是以信息时代更加全面、系统、协同的新型人地关系系统为目标。新型城镇化发展突出人在城镇化过程中的核心地位,强调城乡空间的协调发展,实现人、地、产的协同布局,通过技术进步来解决城市病,探索建立区域协调、城乡融合的城镇化发展路径。智慧城市是信息城市的高级阶段,智慧城市的建设使得处理人地关系的方法和技术手段更加深入,通过物联网、移动互联网和新一代信息技术等手段,利用大数据与传统数据的结合,实现更加精确的人、自然、社会和经济等要素的模拟、分析计算和优化配置,从而提升更高层次的人地关系系统协调、和谐共生,构建信息时代新的人地关系（图2）。
Fig.2 New Man-land relationship and its expression

图2 新的人地关系系统及其表现形式

2.3 创新研究方向

1） 构建信息时代人文地理学理论与方法体系
首先,需要充分重视全球化、科技发展、创新能力提高等新兴发展要素在影响人文地理格局和过程中的重要作用,特别是信息技术快速发展所带来的地域空间结构[23]、产业组织、人类活动与行为等方面的诸多新变化,并利用多元数据和定量与定性结合方法充分挖掘影响特征和内在形成机制。
其次,突出信息时代人文地理研究核心：人类流动性[60-62]。关注信息技术影响下的人类流动和迁移空间模式,及其对产业组织、地域空间、经济发展、社会文化生活等方面的影响;将地理空间距离、道路交通网络、自然地理环境及虚拟网络空间等相结合,探讨多空间尺度下地理区域间的人类流动模式及其影响因素,构建人类流动性预测模型。
第三,信息技术加速了地域发展要素的快速流动,极大增强了地域之间或同一地域内部的复合联系,需要全面分析此类联系来重新划定“人文-自然”界面或“人文-人文”界面,改变以行政区划为依据的城镇群边界、以空间景观划分的城乡二元边界、以功能分区为依据的城市商圈等传统边界划分方法论,从而实现缩小地域差异和统筹协调发展的目标。
第四,信息时代地域功能与结构研究应成为理论创新的关键。以流动空间分析框架为指导,借助多时态和多元空间数据来分析地域功能生成与演化规律,借助人类活动大数据来探讨人类时空行为与不同尺度地域空间的互动过程、模式及格局[63,64],以及正确处理地域生产、生活及生态空间之间的复杂配比关系和开发强度[65]。
第五,创新信息时代人类情感与地理空间互动研究新理论。在深入挖掘人对地理环境的感觉、体验等情感时空数据基础上[66],分析人类思想、文化及技术空间传播的影响模式,掌握社会空间格局和分异机制,评价不同地域空间发展状态、问题及质量。
最后,加大多时空尺度人类行为数据的获取、分析建模、可视化与模拟方法研究,以及融合传统研究数据及方法的集成技术创新,全面构建应对复杂、不确定性及地域开放人文地理过程的人地互动理论体系。
2） 面向国家战略需求与综合应用研究
一方面,以人本化的区域协调发展和新型城镇化建设为主要目标的国家发展战略,要求转变传统“以生产为导向”的经济发展模式,切实从城乡居民生活需求出发来制定发展方针与政策[28]。这就需要信息时代的人文地理学将城乡居民行为活动作为研究的核心与切入点,探索不同尺度区域内的人口流动规律与模式、居民生活满意度及需求,及其与空间、产业的互动关系,并通过指导智慧、宜居、生态城市等建设来实现城乡协调与可持续发展目标。
另一方面,城乡空间规划转型需要基于大数据的人文地理研究给予支撑。充分利用主题网站和移动信息设备大数据来分析城乡居民行为与活动,重点关注区域人口移动与城市联系、城乡空间结构与发展质量、城乡社会空间特征及分异、城乡活动与土地利用效率等关键领域[67,68],从而在发现空间发展问题基础上提出规划解决的方案与政策。
第三,不同行为主体的发展需求也促进人文地理学变革研究理论和方法。① 就居民个体而言,探讨居民日常行为规律与其交通出行、公共设施使用、邻里交往等方面的关系[69,70],重构和优化居民生活空间。② 就企业组织而言,通过对企业自身及其相关即时数据和文本的分析,可以深入了解目标客户的消费行为来定制性的设计产品和提供服务,也可以为企业市场发展战略、组织模式及空间布局优化提供科学的依据[71,72]。③ 就区域或城市政府而言,要素流动分析及资源分配机制构建对于优化城镇布局形态、强化交通运输体系、宏观政策制定都具有较大意义[27];通过分析大数据来监控和了解城市基础设施故障、自然灾害、网络威胁、交通拥堵等运行,有利于制定合理的城市管治措施,提升政府公共服务质量[73,74];建立跨部门、跨行业、跨地区的政务数据共享和业务协同机制。
此外,信息时代人文地理研究还需全面与国际接轨,一方面利用信息技术加强对城乡规划、交通规划、公共卫生、智慧和健康城市建设、城市生活空间重构与优化、城市管理与服务等方面的研究,另一方面还需积极关注气候变化、环境污染、疾病传播、弱势群体、恐怖活动等全球性问题引起的受体“人”的行为变化及其对地理空间的影响[7,75]。

3 结论与讨论

1980年代,中国开始了信息化建设的进程,从部门信息化、领域信息化,再到数字地球,如今的信息化建设已经迈入了一个全面应用的新阶段,即到智慧城市建设的阶段。随着全国智慧城市建设的展开,人类对地理环境的感知、人地关系过程的分析与理解能力都将极大地提高,这为人文地理学的研究方法的创新及解决问题能力的增强提供了新的契机。人文地理学需要抓住这个机会,同时妥善处理挑战,减少风险,批判性地去思考大数据以及使用大数据进行研究[76],深化、细化人文地理过程的研究。
空间差异和人地关系是人文地理研究的两大主题。论文拓展了Castells提出的流空间理论,强调了人类流动性在空间分析中的重要性,提出了将流动空间作为今后人文地理空间研究的分析框架,这是一个有益的探索。基于对流动空间的理解,以及当前中国新的发展背景,诸如幸福、宜居、和谐等概念的出现和流行,意味着传统的人地关系正在被赋予新的内涵。据此,未来的人文地理学要在大数据等新方法与技术支撑下,强化人地互动理论体系的建设。同时,面对“四化”同步的要求,人文地理的研究要契合国家战略和地方需求,加强人文地理综合应用研究。
信息时代的地理学发展与人文地理学创新是一个很宏大的课题,也是需要我们去持续探索、不断深入的一个重点领域和方向。这需要我们跳出传统的学科框架,以开放的视野和心态,去迎接新技术和多学科融合带来的挑战。寻求鼓励联合、协同作用,与其他学科、与政府和企业的联合,从而发展多样、包容的人文地理学,更好服务于国家战略和学科发展需求。

The authors have declared that no competing interests exist.

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