网络信息空间双系统集成模式研究，本文主要内容关键词为：双系统论文,模式论文,网络论文,信息论文,空间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：C 03
文献标识码：A
本文从数字地球理论入手，导出网络信息的空间概念，进而讨论GIS与PIS双系统互嵌集成模式的理论意义与应用价值。
1 数字地球与信息空间概念
数字地球是戈尔1998年1月提出的当代信息化发展的重要模式。这是一种关于地球的可嵌入海量地理数据的、多分辨率和三维表达的理论。戈尔认为，技术上已允许我们能够获取、储存、处理并显示有关地球的空前浩瀚的数据以及广泛而又多样的环境和文化数据信息。大部分这类数据是“参照于地理坐标的”，即数据的地理位置参照于地球表面的特定位置。[1]
数字地球是一个复杂系统，纵向包含三个不同层面的分系统：一是把卫星遥测遥感的地表地层海量基础数据，参照地球的坐标系统，在计算机中重新构造一个三维的、仿真的数字化地球，主要用于各种科学实验和广域性预测分析领域；二是把卫星遥测遥感地表和地层海量信息数据（如农村、城市、商业区、建筑群、河流、山脉、道路、管线等），参照地图的坐标系统，在计算机中重新构造一个三维的数字地图，用以在因特网上直观地观察地形地貌等空间结构的历史、现状及发展趋势，并在网上辅助信息检索；三是把自然信息（包括GIS）与社会公共信息(PIS)参照地球的不同区划（如行政区划、旅游区划、商业区划、人口区划等）相叠加，在因特网上构造一个数字化地球，主要用于地球海量信息的检索与社会管理及经济文化性应用。[2]
数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化系统性重构，从内容上包括构成体系的数字形式的所有空间数据和与此相关的所有的文本数据，涉及到把数据转换成可理解信息并可方便地获得它的一切相应的理论和技术。这些数据不仅包括全球性中、小比例尺的空间数据，还包括大比例尺的空间数据（如大比例尺的城市空间数据）；不仅包括地球的各类多光谱、多时相、高分辨率的遥感卫星影像、航空影像、不同比例尺的各类数字专题图，还包括相应的以文本形式表达的有关持续发展、农业、资源、环境、灾害、人口、气候、地理、水文、教育、军事、经济等不同类别的数据。
从系统分析，因特网信息分布具有极强的非均衡性和离散性，网上信息源的分布结构排斥集中化模式。不同信息源之间的链接不是通过物理空间集成方式，而通过逻辑空间集成方式完成。基本原因是全球网络信息资源开发具有很强的自主特性，又因为网上信息分类与原有图文信息分类标准之间缺乏平衡机制，使得网上信息分类短期内难以实现标准系统化。
网上信源在空间上的高度分散化使网络信息检索成本大大提高，随着网络运用的全球化进程，上网信息呈爆炸式增长，研究网上多空间分布信息检索的系统模式成为网络研究的重要领域。网上信息间的链接，实质是网络系统空间的引导关系。一个信息可通过另一个或者一个以上处于不同空间状态的相关信息引导出来，即是表达出网络空间的不同信息源各位置间的关联性。网上信息检索主要有三种形式：网站地址、相互链接、搜索引擎。从空间关系来看，分别表示了网络空间关联的三种特性。网站地址检索是网上信息检索最初使用的唯一方法，目前仍具有生命力，它的空间系统特性是通过异域“点对点”的直接联系构筑网络空间整体系统。网站相互链接也是常用的网上信息检索方式，它是空间特点“群对群”的联接，尤其适合于相似信息源间的联接。搜索引擎是第三类常用检索模式，具体又分为树状分类与智能分类两种。树状分类较好地解决了信息在网络空间中的分层集成，在空间形式上属于“点对群”的联接类型，并且符合信息检索使用习惯。智能分类较好地解决了信息检索的便利性，它通过技术手段有效地消除了传统检索手段对使用者专业化的要求，在空间特点上属于“点对多群”类型，在技术上降低了对信息检索前目标空间相对确定的要求。但其代价是：①由于智能化检索技术的基本技术路线是利用多重方式和多回路同时相检索，在实际检索过程中信息流量比网址检索、链接检索和树状检索都要增大许多倍，因此，极大地增加了网络运行的整体负荷。②由于检索前检索者对同类信息目标的空间位置不能做出精确的指示，就造成了信息检索结果的相对不确定性，即信息检索结果的海量呈现。某一关键词条目下出现100000个检索结果的现象极为常见。也就是，智能化检索的结果是，出现检索过程与检索结果的双重复杂性，这是用户信息需求空间与网络信息实际分布空间之间不平衡的结果。
由于现实空间系统与网络空间系统之间存在着不对称，网络信息表达的空间特性长期受到忽视并对网络信息资源共享与开发带来负面影响。数字地球思想从一个全新的角度开创了认识网络空间特性的途径，为因特网信息特征研究提供了新的理念。数字地球的核心思想是将现实空间形式引入因特网，突破了原来网络具有的仅由文字、图表、数据、视频表达的空间概念，直接将具象真实空间与虚拟网络空间相结合，叠加形成了具有对称特点的空间系统表达方式。这种表达揭示了信息在网络空间系统中的多维特征，适合于基于网络的分布式信息集成模式，并使网络信息分布可视化。
2 GIS与PIS互嵌集成模式
GIS的应用由来已久，人类生活中的数据有80%与空间有关，在空间信息系统中与地面、地表信息为主的地理信息系统是一个重要的组成部分。PIS是包括政治、经济、历史、教育、科技、卫生、文化、商业、旅游等在内的社会信息的总称。是否引入PIS，与PIS的融合程度是一个信息系统社会化程度的标志，也是一个信息系统可能被社会化应用的重要尺度。有的学者认为，目前的GIS开发，在系统开发方法学上存在着问题，在面向用户（用户化）方面也显得不足。GIS应用系统的质量体系中的“适用性”主要反映系统满足用户需求的程度，其他质量指标最终也应针对用户。也就是说，在应用系统的开发全过程中必须真正“面向用户”。我认为这是十分正确的意见。
GIS在全球范围内开发多年，并早已在专业内得到研究性应用，但为什么没有合理的社会效益？我认为关键在于，这一系统是在测绘系统内独立地开发与利用的，它的设计理念是自恰性的、专向性的，与社会的公共需求相分离的。而解决GIS成果的利用率，正是数字地球理论提出的基本前提，这一问题的解决，在很大程度上取决于GIS与PIS的结合观念、结合技术和结合效果。GIS与PIS双系统互嵌集成模式提供了新的解决方案。
在数字城市设计中，这一问题的重要性正在被越来越多的专家认识到。如数字上海建设的专家已经认识到，“数字上海”的建设是将国民经济建设各部门的专业信息数据与基础地理信息数据相结合的过程，因此，数据共建共享是“数字上海”建设的主要特点，数据共享的前提是数据共建，要建立一种在互相提供数据基础上的信息资源共享机制，才能为全面实现信息资源的共建共享奠定基础，有了这一基础，才能构筑上海空间数据基础设施，才能建成“数字上海”。这里所指的“专业信息数据”实质就是PIS的各个分支系统。[3]
重要的还在于，PIS具有与GIS等系统完全不同的属性。因为在表达层面上，社会公共信息的空间概念与社会实际文化结构有着极为密切的关联。因为空间的表达包括了在物体上“不在场”时对它的感知。空间表达从可能性上包括了无经验性内容的概念，如虚无，无限等。
就PIS本身而论，社会公共信息的获取与表达方式当前主要有3类：一是表格数据；二是已图化数据；三是已入数据库的信息。前两种数据进入地理信息系统数据库时，表格数据需要栅格化或矢量化；已图化表达的数据需提高坐标数据的定位精度及与原GIS数据尺度的一致。第三种数据需与GIS数据库归一化处理。人文、经济信息在当前的情况下往往以逐层统计方式获得为主。这里面存在一个数据的可信度等级问题。而且统计数据的地理坐标化尚需有一套较严密的方法来实现。[4]
可以认为，数字地球理论是在网络条件下对空间概念的新的认知和表达。而不仅只是一个数据主要源于遥感技术、全球定位系统和其他数字化手段的分布式、多尺度、多维的地理信息系统。[5]通过GIS与PIS双系统互嵌集成，地理信息与社会信息系统可以获得更大的应用价值。
3 双系统思想对电子商务(EC)的意义
数字城市设计是一项庞大的系统工程，不同信息源（跟踪矢量化数据、扫描栅格化数据、遥感栅格图像及GPS数据等），不同比例尺及不同的投影方式、不规则分幅的空间图，要在数字城市系统中复合显示、叠加查询和综合分析。必须利用地理坐标匹配法进行系统整合。地理上一个点可以被多种多样的PIS数据结构所描述，而再复杂的描述与表达，即使在多个信息系统中，它也只能有唯一的空间坐标，因此，从信息分布与检索需求上看，GIS与PIS双系统互嵌集成系统有多种数据结构，但从集成逻辑上看，所有空间数据唯一定位基准应是经纬度坐标。各种数据结构对象都应具备某种空间影射关系，因此在系统中应设计空间数据的快速转换算法，以便多源信息可快速按基准拼贴在系统“虚拟空间拼图板”上，据此还可解决非同域或非邻域图幅的强制拼接整合。
网络信息的空间特性具有很强的商业意义。由于电子商务(EC)涉及资金流、物流、信息流的相互关联和动态展开，在一个时间过程中，商务信息的多种成份处于变动状态，其变动特点与阶段性和交易结果保持着相关性。因而，网上商务信息的有效、及时、低成本的采集成为测量EC效率与效益的重要因素。信息采集与信息来源的确定具有关联性，商务信息源的空间定位是交易真实性和实际交易发生的基础之一。
基本理由是：①EC过程中交易双方（或者加上相关中介服务方等多方关系）是在处于较传统商务过程更为疏远、陌生的空间境遇中进行的。②EC模式较传统商务模式给交易对方提供了一个更为多样的选择空间，但同时，对适用信息进行筛选的成本增加。③EC信息流是在不可视的情况下进行的，信息表达具有强烈的描述性。
如果不对EC信息进行适当的空间定位，交易判断就会显得犹豫，影响实际交易的发生。目前EC系统对于交易对方的信息定位集中于交易品本身和交易认证的确定，主要通过第三方数据认证系统来完成双方互认。这种模式的一个重要缺陷是对信息来源不做空间判定。
结果是：交易双方无法了解对方确切的空间定位；交易寻找方无法直观地了解潜在交易对方的空间分布；交易方无法直观地了解自我信息的空间分布状态；同时，EC管理部门也难以判定EC的真实发生地。而在实际EC过程中需要对交易对方的身份确认增加空间成份。也就是，交易双方不仅需要对产品规格、品种、价格，对交货方式、时间、地点、结算方式、合同认证，对交易对方的合法身份、商业信誉、履约能力进行可靠性确认，而且需要对交易对方所处的地理位置进行确认。因为，交易的预备、发生和终结与地理位置有极大的相关性。比如，确定交易商品的存在与地理分布特征、服务配套环境（运输系统、销售网点布局、客户群）的地理格局、竞争性和互补性商品与服务的地理分布等。
由于商务活动空间主要以地表定位为主，因此在网络信息中叠加GIS的应用具有重要意义。可以认为，一个商业信息系统如果不能提供与地理空间有关的信息，这个信息系统一定是不完善的。同样，一个EC信息系统如果不能提供空间信息，尤其是如果不能结合GIS，也是不完善的。也就是说，没有GIS的EC模式在信息链上缺乏空间性，它的信息链与价值链的相关展开就会不充分。
PIS也包括政府信息资源的公共部分，它是工商信息、统计信息、人口信息、科教文卫信息等的总称。可以认为，PIS是社会信息的基本层面。传统的GIS应用侧重于专业领域，即与PIS的结合相对疏远。如果将GIS与PIS以互嵌集成的形式叠加起来，就能更充分地发挥GIS的社会功能，使GIS不仅具有专业性应用效能，而且能进入更为广阔的商业应用领域。
数字地球理论内涵的网络空间叠加思想，使GIS与PIS互嵌集成具有广泛商业应用的可能。PIS本身具有多维特征，内含诸多空间要素。①交易对象：商品的原产地、原料地、加工地、转运地、销售地（均包括地点与分布）；②交易方：企业注册地、经营地点、部属分布、产业分布；③消费群：已有客户分布、潜在客户分布、自然人群分布、同类或竞争消费群分布；④交易环境：资金供应地、管理部门地点、运输环境（线路、代理、形式）。这一切，在原有的商业信息表达形式中是无法完成的，只有在文字与数据描述以外叠加空间，才能有效刻划信息的多维特性。
目前空间数据利用率低，一般认为只有5%的利用率。原因之一在于，没有充分认识到网络双系统叠加的广泛商业意义。因此，GIS、PIS结合的EC模式将会是一个具有良好商业前景的EC模式。从以城市综合信息为主干的PIS的多维特征切入，从空间的角度将它与GIS相结合，建立EC信息系统的多时空体系。企业与个人就能在这一平台上开展各类商业和社会活动。
这样就大大降低了EC交易的决策成本，使交易方能直观地感受交易对方的地理位置和交易环境空间特点。GIS和PIS互嵌集成的EC模式，实质是实现网络商务信息的可视化。[6]
目前商业信息的可视化主要集中于两类表达形式。第一类是对商品本身特征的可视化处理。如通过二维或三维技术在网上展示具体商品的造型、色彩和功能。用户通过浏览器可以直观地“看到”商品，以便进行交易决策。第二类是对商品的陈设环境进行可视化处理。主要通过虚拟现实技术进行处理，为EC用户提供一个直观的，可漫游的交易认知环境，如网上虚拟商店之类。这两类可视化信息表达方式，在一定程度上满足了用户对于信息可视化的需求。这也是EC过程中已被广泛采用的信息可视化表达模式。
空间叠加思想为信息可视化提供了一个新的思路，即GIS与PIS网络信息空间叠加。可以认为，目前的EC是与GIS相分离的EC模式，表现为EC没有空间特性，而GIS没有商务应用。而基于GIS与PIS互嵌集成的EC模式。一方面充分利用GIS的唯一性、分层和直观的空间特点，在这一系统中嵌入社会公共信息系统，另一方面，在充分利用PIS丰富性、分类性和应用广泛性等空间特点，在这一系统中同步链接对应的地理信息接点，形成了一个基于空间叠加的、可视化的综合信息平台。[7]
信息处理的目标之一是，将一般信息转化成为可以理解的、或者是方便获取的有效（符合需求的）信息。我认为，存在着第三类商业信息可视化表达模式。可称之为：空间叠加分布式可视化表达方式。是指对于商品及其相关信息的文本视频空间特性与地理分布空间特性的空间叠加可视化刻划。第三类信息可视化表达方式是对商业信息的分布和流动进行描述。它主要反映商品产、供、销、流通地点、线路的地理分布特征。从空间结构上把握EC信息的定位与变化。从而使EC过程更为清晰、更为直观、更为有效。在EC过程中，如果交易双方或多方交易要素的地理位置是确定或者相对确定的，交易各方就可以通过对某类商务信息送出与到达的确切的地理位置来进行EC信息真实性、可靠性的分析，并作出相关的交易判断。
一般认为，一个成功的GIS建设过程中，获取数据所占的费用高达整个系统费用的2/3。数据的质量包括几何精度、属性精度、逻辑性、完整性和现时性等分量。目前城市GIS建设中存在的一个突出问题是忽视数据尤其是空间基础数据的现时性，从而导致系统进行的查询、分析、咨询甚至决策结果不符合实际，使得花费时间和费用建立起来的系统在城市管理实践中无法真正使用。数字地球理论框架下的，基于对信息空间的系统理解，GIS与PIS双系统互嵌集成的设计理念，为解决这一难题提供了可行的思路。
收稿日期：2003-08-31
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