1.1地理信息科学专业学风建设的劣势
1)缺少有影响力的学术带头人。地理信息科学专业的青年教师占多数，基本上都是从学校毕业就直接来校任教，缺少教学、科研的经验与积累，在教学与科研的双重压力下负担较重。因为地理信息科学专业没有知名度较高的学术带头人，在教学上未能形成鲜明的专业特色，与专业的办学历史不符，在科研上也没有确定某一明确的方向，各位教师各自为政，单打独斗，不能形成具有战斗力的教学科研团队，无法实现1+1>2的整体涌现性。
2)生源质量不高，师生双向不满。地理信息科学专业与城乡规划、土木工程等专业相比，录取分数线较低，由于社会大众对该专业不熟悉，往往招收的大部分学生都是在其他专业录满后调剂过来的低分生，生源的质量较差。因此，学生从入学开始就对专业不认同，缺少学习动力，这样在某种程度上也影响了教师的上课热情。学生抱怨教师工作不敬业，教学不投入、能力差，教学手段单一，讲课不生动。教师抱怨学生学习不认真，没有明确的学习目标，学习态度不端正。
3)课程设置不科学。地理信息科学是依托测绘工程而创办的专业，地理信息科学和测绘的专业课程各占50%，虽然拓展了学生的就业面，由于课程之间衔接不紧密，学生所学的地理信息科学专业课程不完整，尤其是开发类课程较少，使得地理信息科学专业的学生与测绘工程专业的学生相比，在测绘能力方面处于劣势，与中南大学、湖南科技大学等高校的地信专业学生相比，开发能力较弱，学生容易产生厌学情绪。毕业后绝大部分学生只能胜任数据处理工作，只有少数学生能够从事GIS开发方面的工作，限制了学生的全面发展。
1.2地理信息科学专业学风建设的机会
1)社会对高素质地理信息科学专业技术人才需求迫切。随着地理信息产业的高速发展，我国地理信息产业的总产值以30%以上的速度增长，到2012年就已突破2000亿元。产业的发展，促进了社会对地理信息科学专业人才的需求，特别是即懂技术又懂应用的中、高端人才。
2)院校领导重视。近两年，地理信息科学专业得到了学校、学院各级领导的重视，学校成立了湖南省城市规划信息技术高校重点实验室，地理信息科学专业的教师都是实验室成员，将地理信息科学专业的发展与城市规划相结合，为地理信息科学专业学风建设提供了平台。
1.3地理信息科学专业学风建设的威胁
1)社会环境影响。市场经济的发展为学生学习提供了优越的物质条件，但是也带来了一些负面影响，“读书无用”、“一切向钱看”等思想在大学生中普遍存在，使得一部分学生在学校虚度时光，沉溺于网络游戏中的虚幻世界，没有学习目标。
2)校园氛围影响。湖南城市学院是一所处于转型期的地方二本院校，学校在教学与管理方面并不能完全适应社会需求和学生的发展。校园的学习氛围不强，“功利主义”、“拜金主义”、“享乐主义”在校园中广泛存在，这些不良风气影响了部分学生的学习情绪，改变了一些学生的价值观，阻碍了优良学风的形成。
2学风建设改革措施
学生是学风建设的主体，教师在学风建设中起主导作用，而专业是学生学习的基本单位，专业学风对学校、学院和班级学风，以及学生个人都有非常大的影响。因此，可从如下几个方面进行地理信息科学专业学风建设改革。
2.1以思想教育为切入点，确定学生的主体地位学风建设的关键是解决学生学习的思想问题，通过主题班会、一对一交谈等思想教育形式帮助学生树立正确的人生观和价值观。
2.2做好入学教育，培养学生的专业认同感新生对专业不了解，大部分学生并没有将地理信息科学专业作为第一志愿填报，因此，在入学教育时将专业介绍和学风建设的教育作为重点，使学生从了解专业到热爱专业，以积极的心态面对学习。班主任、辅导员和专业教师应根据不同的学生，采用具体的方式，尽快确定学习目标，以激发学生对专业的学习兴趣。
2.3以科学的管理制度，促进专业学风建设制定具有可操作性的奖惩制度、考试管理制度、计划管理制度、教学过程管理制度、质量管理制度等，保证地理信息科学专业的教学工作有步骤、有计划地进行。通过这些制度规范师生的行为，做到有章可循，更利于形成公平竞争的环境和良好学风。
2.4深化教学改革，培养学生的创新意识地理信息科学是一门交叉学科，知识更新快，应按其知识体系设置专业课程，厘清各门课程的关系，保证本专业的学生能够掌握数据采集、数据处理、系统开发与应用等不同环节的知识。把握社会对技术更新的需求，及时调整教学内容，将市场急需的、先进的科学技术传授给学生。通过大学生导师制，以大学生创新性项目和开放性实验为载体，培养学生的创新意识和学习主动性。
2.5加强师资队伍建设，以教风促学风通过引进有影响力的学者作为地理信息科学专业的学术带头人，在科研和教学方面确定方向，指导年轻教师快速成长，在较短的时间内形成战斗力和协同竞争的良好氛围。教师教学水平的不断提高和严谨的治学态度，在教学中将直接影响到学生的学习态度。
2.6开展积极向上的文化活动，营造良好的学习氛围围绕学科专业，开展丰富多彩的文化活动，如GIS文化节、GIS技能大赛、学术讲座等，让学生尽快融入到大学生活中来，同时也拓展了学生的视野，激发了学习的热情。
3结论
1．1教材针对性不强
针对地理信息科学专业而言，测量成果是地理信息系统的主要数据源之一，测量学是采集和获取地球空间定位数据，建立基础地理信息库的一门测绘类课程，［3］但目前大部分有关测绘综合实习的教材都倾向于测绘类专业，没有针对地理信息科学专业的教材，且教学大纲和内容具有滞后性。因此，在教材方面应针对地理信息科学专业的特点制定测绘综合实习教学内容，着重强调对测量学理论知识的弥补与扩张，强调其与地理信息科学的对地观测体系、遥感、信息科学等方面的密切结合，更好地为数字地球、智慧城市建设服务。
1．2测绘实践实验课时数偏少
随着测绘科技的发展，新方法、新仪器都导致了教学内容的增加，从而导致本专业学生在有限的测绘实习课时内只能掌握基本仪器如水准仪、经纬仪的实战操作而对全站仪等先进电子测量仪器仅限于认识层面，造成许多学生不会操作全站仪。需增加测绘综合实习课时以便学生在充分了解水准仪、经纬仪的基本构造、原理的基础上具有熟练的实际操作技能，此外还能让学生有充分时间了解全站仪并熟练应用全站仪进行角度、高差等测量。
2教学观念和教学方法的改革
注重教学形式、教学内容及有效地组织教学活动可以最大限度发挥实践教学的成效，能更好地促进理论教学和培养社会需要的人才。［4］我校地理信息科学专业相关老师和领导非常重视企业平台等在测绘实践课程中的作用，积极与南方测绘、南通测绘院等企业建立校企联合，以这些企业为依托建立测绘产学研实践教学基地，以达到资源共享。这种校企联合办学的模式有效地解决了学校教学资源不足的缺点;同时在参观中学习是一种很好的教学方式，通过测绘实例展示和工程技术人员的现场讲解激发学生的专业兴趣。测绘综合实习采取了相对自由的教学形式，在实践教学方法上引入了引导式教学模式，学生由被动学习转为主动学习，强调学生的动手能力。
实践环节开始前，对全班学生进行分组，确定实践任务要求学生提前预习;老师主要是布置相关任务，介绍测绘工作流程和大致方法，讲解工作要领和注意事项。具体的测绘工作由实习小组独立完成，以提高学生之间的团队协作能力。在测绘实习过程中，指导老师进行现场指导并随时对学生提问，要求学生有针对性地回答教师提出的问题。此外，为了避免团队中个别学生的滥竽充数现象，在实践中要求每个学生都会使用测量仪器并熟练了解各项技术标准，直到满足技术要求为止，最终提交的实验报告要求每人独立完成。当测量结果误差超限时，鼓励学生独立思考分析误差产生的原因，应重测直到实验数据满足技术精度要求为止，达到提高学生分析问题、解决实际问题的能力并养成良好的测量习惯。
3综合实习成绩评定方法的改革
通过加强实践教学的管理和考核可以很好地提高实践教学的成效。测量学实验课是认识测量仪器和巩固理论知识的基础，通常是根据实验课时数与理论课时数的比例关系，确定实验课的考核评分办法确保每个学生具有单独进行仪器操作的机会。测绘综合实习主要过程是通过团队协作完成相应实际任务，是对学生测量技能的提高阶段，对学生进行分组，每组8人左右。在实行新的教学考核方式以前，实习成绩的评定往往是对每个小组进行整体打分，个人考核是由组长在小组内进行比较、权衡，这样缺乏纵向的、组与组之间的比较，且组长往往顾及同学情谊平均分配成绩，不能很好体现埋头苦干同学的付出。为了改善这种平均主义的现象，实习考核改变了以前以实习小组为单位考核的办法，考核对象细化到每位学生，按照其出勤、实习表现、分析测量误差的能力表现等多方面、多角度进行考核。同时，考核成绩与学生在测绘实习过程中团结协作、吃苦耐劳、勇于奉献的精神相结合，全面考核学生的测量业务能力和综合素质，具体评价指标为:出勤占10%，主要反映学生学习和参与的积极性;仪器操作能力、数据处理和分析能力、绘图能力考核占50%，该项考核指标是从学生的专业技能方面考虑;团结协作能力占20%，由小组组长和组员认定;实习报告占20%。学生的实习报告内容主要包括:实习技术总结和分析、实习心得体会和对实习及教学方式的意见与建议。考核机制的改革有效地促进了学生主动参与实习的积极性，动手能力和专业兴趣有了明显提高，增强了专业素养。通过目前2011级学生专业实习的效果和反馈情况看，这种考核有效地促进了学生的学习动力、巩固了学生测量技能。
4结语
1.1教材针对性不强
针对地理信息科学专业而言,测量成果是地理信息系统的主要数据源之一,测量学是采集和获取地球空间定位数据,建立基础地理信息库的一门测绘类课程,[3]但目前大部分有关测绘综合实习的教材都倾向于测绘类专业,没有针对地理信息科学专业的教材,且教学大纲和内容具有滞后性。因此,在教材方面应针对地理信息科学专业的特点制定测绘综合实习教学内容,着重强调对测量学理论知识的弥补与扩张,强调其与地理信息科学的对地观测体系、遥感、信息科学等方面的密切结合,更好地为数字地球、智慧城市建设服务。
1.2测绘实践实验课时数偏少
随着测绘科技的发展,新方法、新仪器都导致了教学内容的增加,从而导致本专业学生在有限的测绘实习课时内只能掌握基本仪器如水准仪、经纬仪的实战操作而对全站仪等先进电子测量仪器仅限于认识层面,造成许多学生不会操作全站仪。需增加测绘综合实习课时以便学生在充分了解水准仪、经纬仪的基本构造、原理的基础上具有熟练的实际操作技能,此外还能让学生有充分时间了解全站仪并熟练应用全站仪进行角度、高差等测量。
2教学观念和教学方法的改革
注重教学形式、教学内容及有效地组织教学活动可以最大限度发挥实践教学的成效,能更好地促进理论教学和培养社会需要的人才。[4]我校地理信息科学专业相关老师和领导非常重视企业平台等在测绘实践课程中的作用,积极与南方测绘、南通测绘院等企业建立校企联合,以这些企业为依托建立测绘产学研实践教学基地,以达到资源共享。这种校企联合办学的模式有效地解决了学校教学资源不足的缺点;同时在参观中学习是一种很好的教学方式,通过测绘实例展示和工程技术人员的现场讲解激发学生的专业兴趣。测绘综合实习采取了相对自由的教学形式,在实践教学方法上引入了引导式教学模式,学生由被动学习转为主动学习,强调学生的动手能力。
实践环节开始前,对全班学生进行分组,确定实践任务要求学生提前预习;老师主要是布置相关任务,介绍测绘工作流程和大致方法,讲解工作要领和注意事项。具体的测绘工作由实习小组独立完成,以提高学生之间的团队协作能力。在测绘实习过程中,指导老师进行现场指导并随时对学生提问,要求学生有针对性地回答教师提出的问题。此外,为了避免团队中个别学生的滥竽充数现象,在实践中要求每个学生都会使用测量仪器并熟练了解各项技术标准,直到满足技术要求为止,最终提交的实验报告要求每人独立完成。当测量结果误差超限时,鼓励学生独立思考分析误差产生的原因,应重测直到实验数据满足技术精度要求为止,达到提高学生分析问题、解决实际问题的能力并养成良好的测量习惯。
3综合实习成绩评定方法的改革
通过加强实践教学的管理和考核可以很好地提高实践教学的成效。测量学实验课是认识测量仪器和巩固理论知识的基础,通常是根据实验课时数与理论课时数的比例关系,确定实验课的考核评分办法确保每个学生具有单独进行仪器操作的机会。测绘综合实习主要过程是通过团队协作完成相应实际任务,是对学生测量技能的提高阶段,对学生进行分组,每组8人左右。在实行新的教学考核方式以前,实习成绩的评定往往是对每个小组进行整体打分,个人考核是由组长在小组内进行比较、权衡,这样缺乏纵向的、组与组之间的比较,且组长往往顾及同学情谊平均分配成绩,不能很好体现埋头苦干同学的付出。为了改善这种平均主义的现象,实习考核改变了以前以实习小组为单位考核的办法,考核对象细化到每位学生,按照其出勤、实习表现、分析测量误差的能力表现等多方面、多角度进行考核。同时,考核成绩与学生在测绘实习过程中团结协作、吃苦耐劳、勇于奉献的精神相结合,全面考核学生的测量业务能力和综合素质,具体评价指标为:出勤占10%,主要反映学生学习和参与的积极性;仪器操作能力、数据处理和分析能力、绘图能力考核占50%,该项考核指标是从学生的专业技能方面考虑;团结协作能力占20%,由小组组长和组员认定;实习报告占20%。学生的实习报告内容主要包括:实习技术总结和分析、实习心得体会和对实习及教学方式的意见与建议。考核机制的改革有效地促进了学生主动参与实习的积极性,动手能力和专业兴趣有了明显提高,增强了专业素养。通过目前2011级学生专业实习的效果和反馈情况看,这种考核有效地促进了学生的学习动力、巩固了学生测量技能。
1 地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。
附图
图1 钱学森论人类的知识体系
fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen
钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。
附图
图2 科学分类的网络体系
fig.2 the network system of science classification
在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
表1 社会主义建设的系统结构（略有修改）
tablel the system structure of socialism construction
附图
2 地理信息科学
20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。
附图
图3 五个开放的复杂巨系统
fig.3 five open complex giant system
地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。
随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。
总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。
3 地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。
4 理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。
5 地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
【参考文献】
[1] 钱学森，等.论地理科学[m].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.
[2] 钱学森.发展地理科学的建议[j].大自然探索，1987,6(19):36-46
[3] 钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[j].地理知识，1990,(1):90-93.
[4] 马蔼乃.论地理科学的发展[j].北京大学学报（自然科学版），1996,32(1):120-129.
[5] 马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[j].北京大学学报（自然科学版），1998,34(4):533-541.
[6] 马蔼乃，等.论地理信息科学的发展[j].地理学与国土研究，2002,18(1):1-8.
[7] 马蔼乃.遥感信息模型[m].北京：北京大学出版社，1997.1-165.
[8] 马蔼乃.遥感信息模型与地理数学[j].北京大学学报（自然科学版），2001,37(4):521-529.
[9] 马蔼乃.遥感地理信息模型[j].地理学报，1996,51(3):266-271.
[10] 马蔼乃.地理信息编码模型[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.283-302.
[11] 马蔼乃.地理知识的形式化[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.261-274.
[12] 马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略（首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会）[n].黄河报（转载），2002.
（一）信息子的概念、分类与性质
在神经系统内部可以传递使用的最小信息单位称为信息子。通过学习记忆过程，神经系统可以将新信息转换为自身可识别的信息子，称为新信息的标准化过程。在神经系统内部排列组合信息子时依据的特定规则或方式称为标准化新信息的标准。神经系统可以将新信息不断地标准化为自身可识别的信息子，这些信息子按照一定的标准聚集在一起形成信息库，新产生的信息子可以在神经系统内相应的信息库之间进行信息的交流。
根据信息子的传递方式不同，信息子可以划分为两种类型：只能单方向传递的信息子称为单子，可以双方向传递的信息子称为双子。在被标准化的信息库中，单子常常以“应该”、“不应该”、“必须”、“天生”、“不可以”、“不能”、“因为…所以…”等风格的语言组合在一起，双子常常以“可以”、“可能”、“也许”、“或者”等风格的语言组合在一起。
在学习记忆过程中，信息子是被标准化为单子还是双子完全取决于在标准化新信息时选择的标准。即使新信息被标准化为单子以后，单子还是可以继续被标准化为双子，但是需要进行学习记忆1个信息子的过程。因为双子可以进行信息的双方向传递，所以他不可以再被标准化为其他类型的信息子。双子也可以认为是由2个向相反方向传递的单子组成。因为信息子是在神经系统内部可以传递使用的最小信息单位，因此，1个单子是由1个信息子组成，1个双子是由2个信息子组成。不同信息子之间的信息交流并不是自由的，而是受到限制的，只有达到了在标准化新信息时设定的传递条件，相关信息库内的信息子之间才可能发生信息交流。
在某种标准的限制下，新信息被标准化为相应的信息子以后，还没有达到设定的传递条件的心理状态称为对此传递条件的心理渴望。当达到了设定的传递条件时，相关信息库内的信息子之间开始发生信息交流，这种心理状态称为对此传递条件的心理满足。个人一旦对某种传递条件产生了心理渴望，为了获得心理满足，他就会产生主动创造条件达到此传递条件的心理动机。对标准的选择和传递条件的设定决定着个体在神经系统内部建立起来的信息库结构和大小，也决定着个体可以体验到怎样的心理体验（如快乐或痛苦等感觉）以及何时才能产生这样的心理体验。
当按照一定的标准将新信息标准化为相应的信息子以后，如果多次达到设定的传递条件，但是其中只有一些信息子可以发生多次信息交流，而另外一些信息子却只能发生一次信息交流，那么我们就把那些可以发生多次信息交流的信息子称为可以重复使用的信息子，把那些只能发生一次信息交流的信息子称为一次性使用的信息子。当然这些信息子可能包括单子和双子两种类型。我们知道，只有通过学习记忆过程新信息才可以被标准化为信息子，如果一个人花费了大量的精力和时间建立起来的信息子只能使用一次，相对于可重复使用的信息子而言，他付出的精力和时间是有些浪费了。因此，在新信息的标准化过程中，选择合适的标准是非常重要的。
如果一个人根据不同的标准和传递条件建立了太多的信息库，由于信息库内的信息子发生信息交流的前提条件是达到设定的传递条件，因此即使他建立的信息库容量非常大，但是在神经系统内部发生的信息交流量还是有可能会非常小。发生这种现象的主要原因是，选择的标准和设定的传递条件不合理，导致各种信息库之间相互独立，信息库内的信息子不能跟其他信息库内的信息子发生信息交流。如果可以找到这样一种标准，个体在此标准下建立的信息库可以包括所有的其他信息库，那么信息库内的信息子在这个人的神经系统内部就可以很容易地进行信息交流。
（二）快乐（pleasure）模型
根据信息子所处的状态不同，我们可以把已经形成长时记忆的信息子称为正信息子，把正在处于学习记忆过程中的新信息子称为负信息子。由于神经依赖现象的存在，正信息子在发生信息传递时需要投入的精力和时间较少，而且心理感觉也比较轻松；而负信息子在发生信息传递时则需要个体投入较多的精力和时间，而且会产生阶段性的心理不适感觉。因此，我们可以把正信息子在发生1次信息传递时的轻松心理感觉和负信息子在发生1次信息传递时的心理不适感觉相互抵消。也就是说，如果正信息子在发生1次信息传递时的心理体验是（+1），那么负信息子在发生1次信息传递时的心理体验正好是（-1），因为（+1）+（-1）=0，所以正信息子和负信息子分别发生1次信息传递时的心理体验正好相互抵消。
根据所处的活动状态不同，可以把正信息子分为两种类型：激活状态和静息状态。虽然神经系统已经对正信息子形成了长时记忆，但是要想维持长时记忆还需要一定的精力和时间。我们把那些维持长时记忆状态的正信息子称为激活状态的正信息子。激活状态的正信息子如果长时间不使用，神经系统就会分阶段地将他们逐渐遗忘，从而形成静息状态的正信息子。激活状态的正信息子转变为静息状态的正信息子的过程称为神经系统的遗忘过程。在神经系统的遗忘过程中，个体在心理上会产生阶段性的不适感觉，这种在心理上表现出来的阶段性不适感觉是个体在产生神经依赖时的主要表现症状。正信息子发生的信息传递次数越多，一个人的心理感觉越轻松；负信息子发生的信息次数越多，一个人的心理不适感觉越明显。因此，我们可以把一个人在一段时间内正信息子发生的信息传递次数和负信息子发生的信息传递次数的差值称为在此段时间内的净信息子传递次数。
如果神经系统内的正信息子在时间t内共发生了n次信息传递，神经系统内的负信息子在时间t内共发生了m次信息传递，那么，个体在时间t内的净信息子传递次数是次，单位时间内发生的净信息子传递次数可表示为：
由于受到生理条件的限制，在单位时间内发生的净信息子传递次数P不可能达到无限大，而是存在一个最大值，我们把当时的心理状态称为快乐，把当P=0时的心理状态称为平淡。如果在单位时间内个体产生的正信息子传递次数小于负信息子传递次数（即n-m<0），那么P<0，同样由于受到生理条件的限制，在单位时间内发生的净信息子[第一论文 网 www .dylw.net]传递次数不可能无限小，而是存在一个最小值P-1，我们把当P=P-1时的心理状态称为痛苦，把当P=0.5P-1时的心理状态称为抑郁。当P恒等于P1时，也就是说当一个人的心理状态可以一直保持在快乐水平时，我们把这种心理状态称为自由。如果一个人的心理状态常常保持在平淡附近，偶尔会在快乐与痛苦之间波动，我们就把这种心理状态称为幸福。根据快乐的定义可知：不存在比快乐更快乐的快乐，也不存在比痛苦更痛苦的痛苦；快乐或者痛苦的持续时间是一个非常重要的特征，然而在日常生活中我们却很少去注意他。无论是在清醒状态还是在做梦状态，快乐的定义同样适用。
由于神经系统内建立的信息子数量是确定的，而且一个人学习记忆新信息子的速度是受到生理条件限制的，因此，一个人的心理状态不可能一直保持在痛苦水平，只要学习记忆的时间足够长，足够数量的可以保持在幸福水平的信息子就可以被建立起来。由于某种类型的信息子可以被重复使用，因此，只要那些可以重复使用的信息子数量足够多，选择的标准和设定的传递条件非常合理，就可以使一个人保持在自由状态。另外，在某些极其特殊的情况下（一个人可能只有一次机会），在体验到强烈快乐的同时，一个人可能会在大脑内部体验到电流或者闪光的短暂出现。为了描述上的方便，可以把这个心理学模型称为快乐模型[1]。
二、创造性与科学理论的转换过程
（一）创造性
为了描述上的方便，我们可以把创造性的概念定义为：神经系统内部建立的双子数量与信息子数量的比值。用公式表示为：
根据定义可知，如果一个人在标准化新信息的过程中建立的信息子类型都是双子，那么他具有的创造性就是1，也就是说他具有最大的创造性；如果一个人在标准化新信息的过程中建立的信息子类型都是单子，那么他具有的创造性就是0，也就是说他具有最小的创造性或者没有创造性。在建立的信息子数量相同的情况下，一个人的创造性越大，他在接受新事物的过程中遇到的心理阻力越小。当一个人具有的创造性是1时，由于他遇到的心理阻力是0，我们就认为这个人是可以自由选择的。在建立的信息子数量相同的情况下，一个人的创造性越小，他在接受新事物的过程中遇到的心理阻力越大。因为1个单子需要进行学习记忆1个信息子的过程才可以被标准化为双子，如果一个人在神经系统内建立的单子数量很多，那么要想提高他的创造性就需要将这些数量很多的单子逐步地标准化为双子。在这种标准化过程中，很有可能会出现在短时间内学习记忆大量新信息子（即负信息子）的情况，从而使个体体验到抑郁或者痛苦等心理不适感觉，增加了个体接受新事物的心理阻力。因此，在时间充足的情况下，我们应该逐步提高一个人的创造性。
如果一个人想要获得持续时间很长的快乐，那么他应该建立足够数量的可以重复使用的信息子，即使这些信息子代表的信息目前还没有发现任何现实的使用价值，只要他们可以发生信息传递，我们就可以体验到快乐的心理感觉。例如，数学理论中存在着许多目前还没有发现具体应用价值的理论，但是数学家把他们创造出来了。因此，从获得快乐的角度分析，建立的可以重复使用的信息子数量越多越好，而且建立的信息子类型应该是双子。另一方面，自然科学的发展历史表明（以物理学为例），我们生活的现实世界是按照一些基本的科学理论在精确地运行，如果我们发现了这些基本的科学理论，那么我们就可以从这些基本的科学理论开始，通过严密的推理，一步一步地推导出整个现实世界。也就是说，这些科学理论是具有方向性的，而且他们在形式上也是很简洁的，是可以被人类发现的。当这些具有方向性的科学理论被标准化为信息子时，他们在信息库内的信息子类型应该是单子，而不应该是双子。因此，从科学研究的角度分析，建立的可以重复使用的信息子数量越多越好，而且建立的信息子类型应该是单子。于是就出现了一个看起来相互矛盾的问题：在建立信息子时我们是应该以获得持续时间很长的快乐为标准呢，还是应该以发现基本的科学理论为标准呢。如果以获得快乐为标准，应该建立足够数量的双子，如果以发现基本的科学理论为标准，应该建立足够数量的单子。我们应该怎样理解这个问题呢？或者说怎样才能统一理解他们呢？
首先，如果人类发现了终极的科学理论，那么只要建立足够的可以重复使用的单子，我们还是可以体验到持续时间很长的快乐。其次，自然科学的发展历史表明：我们已经掌握的科学理论并不是静止的，而是不断变化发展的，只要达到了需要的条件，现在的科学理论总是会被新的科学理论代替。而且没有任何迹象表明人类可以发现终极的科学理论，当发现了一个新的科学理论以后，总是可以发现一些用这些科学理论还不能解释的现象。因此，当我们标准化现在的科学理论时，如果可能，建立的信息子类型应该全部是双子，只有这样，我们才可能具有最大的创造性1，我们才可能比较容易地发现、创造出新的科学理论。或者即使我们没有发现新的科学理论，但是当面对新的科学理论时，由于遇到的心理阻力很小，我们也会很容易地认可并接受新的科学理论。因此，无论是以获得快乐为标准，还是以发现基本的科学理论为标准，我们建立信息子的类型都应该是双子。
（二）科学理论的转换过程
自然科学的发展历史表明：我们已经掌握的科学理论并不是静止的，而是不断变化发展的；只要达到了需要的条件，现在的科学理论总是会被新的科学理论代替。当发现并创立新的科学理论以后，因为在学习并接受新的科学理论的过程中会遇到不同程度的心理阻力，因此那些掌握现在科学理论的人并不会主动地放弃现在的科学理论，然后自觉地、积极地学习并接受新的科学理论。在科学理论的转换过程中，存在着一些相对稳定的结构。
一个理论想要发展为科学理论，通常需要具备以下3个条件：第一，这个理论可以较好地解释或者预测在一定范围内发生的足够数量的客观现象；第二，这个理论的正确性可以被精确设计的实验或者发生的客观事实进行证明；第三，这个理论已经被足够数量的人学习、接受和应用。
经过一段时间的争论和正确性证明，现在的科学理论终于代替了以前的科学理论。以现在的科学理论作为标准化新信息的标准，在足够数量的人的神 经系统内部建立了大量的与现在科学理论相关的信息子，并且形成了与现在科学理论相关的信息库。按照通常的理解，因为可以解释或者预测更大范围内的更多数量的客观现象，所以现在的科学理论才有可能代替以前的科学理论。也就是说，现在的科学理论比以前的科学理论具有更大的优越性，科学理论的发展是具有方向性的，因此，在与现在科学理论相关的信息库中，必然存在着许多与现在科学理论相关的单子。因为一个科学理论的基本标准之一就是可以精确地解释或者预测发生的客观现象，因此，科学理论的应用也是具有方向性的。当这些具有方向性的科学理论被标准化为信息子时，他们在信息库内的信息子类型应该是单子。综上所述，如果不了解快乐模型和创造性的概念，在建立信息库时，相当数量的与现在科学理论相关的单子将会被建立起来。根据创造性的概念，信息库中以单子类型为主要结构的这些人的创造性必然会很小，他们在接受新事物的过程中将会遇到很大的心理阻力。
由于在短时间内学习记忆大量的新信息子（即负信息子）时，个体将会体验到抑郁或者痛苦等心理不适感觉，因此，如果在研究中发现了与现在的科学理论预测相矛盾的现象时，个体一般不会直接怀疑构成现在科学理论的基本原则是否正确，个体往往会采取这样的方式应对：在学习记忆新信息子的数量尽可能少的原则下，通过将已经建立的部分单子标准化为双子，或者学习记忆一些全新的信息子，使现在的科学理论预测现象与在研究中发现的现象达成一致。例如：把发现的矛盾现象解释为在观测或者试验过程中产生的在合理范围内的误差；或者在现在的科学理论基础上，增加一项补充规定；或者只是简单地把发现的矛盾现象记录下来，然后去研究其他的现象。
对现在科学理论的基本原则进行修改，意味着个体需要对以现在的科学理论作为标准化新信息的标准进行修改。以现在的科学理论作为标准化新信息的标准，个体在神经系统内部建立了大量的与现在科学理论相关的信息子，其中很有可能包含了许多单子。也就是说，对现在科学理论的基本原则进行修改，意味着个体需要在短时间内将相关信息库内的单子全部标准化为双子，在此过程中，个体很有可能会体验到一段时间的痛苦，也会遇到比较大的心理阻力。而且相关信息库内的单子数量越多，个体体验到痛苦的时间就越长，遇到的心理阻力就越大。因此，只有当建立的与现在科学理论相关的信息库内的单子全部被标准化为双子时，个体才有可能对现在科学理论的基本原则进行修改，才有可能比较容易地学习并接受新的科学理论。
虽然科学理论都是通过严密的推理过程建立起来的，但是科学理论的转换过程往往充满了不确定性和偶然性因素。科学理论的真实转换过程并不是像在教科书或者科学发展史中描述的那么简单：只要把与新的科学理论相关的内容通过或者出版书籍的形式展示给其他人，那么新的科学理论将会自动地代替现在的科学理论，那些掌握现在科学理论的人将会主动地放弃现在的科学理论，然后自觉地、积极地学习并接受新的科学理论。事实上，当面对一个新提出的理论时，那些掌握现在科学理论的人往往首先会怀疑新提出的理论的正确性，并且可能会想出各种方法试图证明新提出的理论是错误的，如果新提出的理论确实是即将代替现在科学理论的新科学理论，那么新的科学理论必然可以承受住来自各方面的挑战和怀疑，从而使试图证明这个理论是错误的想法不能实现。在这样不断地一次又一次地尝试过程中，个体建立的与现在科学理论相关的信息库内的单子逐渐地被标准化为双子，而且与新的科学理论相关的信息子也在不断地通过学习记忆过程建立起来。当建立的与现代科学理论相关的信息库内的单子全部标准化为双子时，如果个体建立的与新的科学理论相关的信息子也达到了足够的数量，那么个体就可以比较容易地接受新的科学理论。由于在神经系统内部存在着两种与科学理论相关的信息库，所以个体可以自由地从一种科学理论的思维方式进入到另一种科学理论的思维方式。
如果没有对学习新的科学理论产生强烈的动机，或者建立与现在科学理论相关的信息库内的单子数量太多，那么个体也有可能永远不会接受新的科学理论。虽然与新的科学理论相比他可能存在着一些不完美的方面，但是现在的科学理论也可以很好地解释或者预测大量的客观现象，也可以解决许多实际问题，他的正确性也是经过了严格的证明，所以现在的科学理论才会被足够数量的人学习、接受和应用。因此，个体建立的与现在科学理论相关的信息库内必然包含了许多可以重复使用的信息子，在应用现在的科学理论进行理论研究或者解决实际问题时，当单位时间内发生的净信息子传递次数达到了产生快乐的条件时，个体还是可以体验到快乐。
如果个体在学习新的科学理论以前还没有掌握现在的科学理论，或者个体只是一个处于学习阶段的学生，或者个体建立的与现在的科学理论相关的信息库内的信息子全部是双子，那么在学习并接受新的科学理论的过程中，他将不会遇到太大的心理阻力。仅对个体来说，首先学习并掌握的科学理论就是现在的科学理论，随后学习并掌握的科学理论就是新的科学理论，在学习过程中现在的科学理论与新的科学理论之间并没有太大的区别。但是，对整个社会来说，科学理论的发展是有方向性的。根据一些判断标准，我们就可以分辨出一种科学理论比另一种科学理论更优越。
当新的科学理论出现以后，在建立的与现在科学理论相关的信息子数量相同的情况下，那些创造性接近1的人最有可能首先理解并接受新的科学理论，那些创造性接近0的人在理解并接受新的科学理论过程中将会遇到非常大的心理阻力，经过不断地尝试那些创造性接近0.5的人中间将有一部分人可以理解并接受新的科学理论。由于建立的与现在科学理论相关信息库内的单子数量决定着个体在理解并接受新的科学理论过程中可能会遇到的心理阻力，因此，在创造性相同的情况下，建立的相关信息子数量越多，个体遇到的心理阻力越大。例如，虽然两个人的创造性都是0.8，但是如果一个人建立的信息子数量是10 000，另一个人建立的信息子数量是100，那么第一个人需要将2000个单子标准化为双子，第二个人需要将20个单子标准化为双子，显而易见，如果将两个人的创造性提 高到1，那么第一个人遇到的心理阻力将会比第二个人大。在理解并接受新的科学理论过程中出现不同程度的心理阻力这种现象具有非常积极的意义，他的存在可以使人的思想在科学理论的转换过程保持相对稳定，不会出现剧烈的思想波动。
在现实生活中，当新的科学理论出现以后，我们常常会错误地认为：那些已经熟练掌握现在的科学理论方面的专家或者权威最有可能认识到新的科学理论的价值，并且他们在理解和接受新的科学理论时需要的适应时间比其他人要少。事实上，正是因为他们建立的与现在科学理论相关的信息库容量比别人大，建立的相关信息子数量比别人多，所以他们才会成为这方面的专家或者权威。如果让他们解决一个属于现在的科学理论领域范围内的实际问题，那么与其他人相比，他们当然具有明显的优势。但是，新的科学理论之所以能够代替现在的科学理论，就是因为他具有一些与现在的科学理论明显不同的特征，否则新的理论就不能称为新的科学理论。由于建立的与现在科学理论相关的信息子数量比别人多，即使他们具有较高的创造性，他们在相关信息库内建立的单子数量也有可能会非常多，因此，在理解和接受新的科学理论时，他们遇到的心理阻力很有可能会比其他人大，他们需要的适应时间可能会比其他人长一些。当然，在这些专家或者权威中间也有可能存在创造性接近1的人，经过短时间的适应和调整，他们就理解和接受了新的科学理论。正是由于这样的原因，在科学发展的历史中，当新的科学理论出现以后，往往会有一些熟练掌握当时科学理论方面的专家或者权威公开表示反对，在相当长的一段时间内拒绝接受被后来证明为正确的新的科学理论。上面的现象同样可以部分说明：为什么那些对人类科学发展进程产生重要影响的科学理论成果多数情况下是一个人在年轻的时候（25-40岁）提出来的。
经过一段时间的争论和尝试，理解并接受新的科学理论的人不断地增加，越来越多的处于学习阶段的学生开始直接学习新的科学理论，与新的科学理论相关的研究与应用也越来越多。在还没有熟练掌握现在的科学理论的情况下，越来越多的新人开始直接学习新的科学理论，这种现象的出现对推动新的科学理论代替现在的科学理论具有非常重要的意义。经过足够长时间的发展，新的科学理论成功地代替了现在的科学理论。现在的科学理论已经被认为是以前的科学理论，新的科学理论已经被认为是现在的科学理论[2][3]。
科学理论的转换过程与一个人学习语言的过程有一些类似。如果在学习语言时，你是在一个使用中文的生长环境中长大，那么你就可以比较容易地学会使用中文。如果在学习语言时，你是在一个使用英语的生长环境中长大，那么你就可以比较容易地学会使用英语。如果在学习语言时，你从小就有计划地坚持学习中文和英语两种语言，而且周围的生长环境也为你学习这两种语言提供了相应的条件，那么你就可以比较容易地学会使用这两种语言，而且你也可以比较自由地在中文和英语的语言系统中相互转换。如果从出生以后你一直在学习中文，到16岁以后才开始学习英语，虽然你使用的学习方法非常合理，但是却很难达到使用英语的能力与使用中文的能力一样好的理想目标。当然，经过不断地学习，即使在已经熟练地掌握一种语言以后，个体还是可以熟练地掌握另一种语言的，但是学习第一种语言的经历会对个体学习第二种语言的过程产生一定程度的干扰。在上面的情境中，已经熟练掌握的语言相当于现在的科学理论，需要学习的第二种语言相当于新的科学理论。由于新的科学理论比现在的科学理论具有更大的优越性，不同的科学理论可以解释和预测的现象有一部分是相同的，但是不同种类的语言系统在理论上的功能是一样的，因此，不同种类的语言学习过程与科学理论的转换过程还是有些差别的。
三、科学理论和社会文化
由于科学理论可以较好地解释或者预测在一定范围内发生的足够数量的客观现象，因此如果一个人已经熟练地掌握了现在的科学理论，说明他已经建立了大量的与现在科学理论相关的信息子，而且这些信息子主要是由可重复使用的信息子组成。即使新的科学理论的正确性和优越性已经获得了来自理论和事实方面的证明，而且新的科学理论已经在相关领域获得了广泛的应用，但是如果一个人建立的与现在科学理论相关的信息子类型主要是单子，由于在理解并接受新的科学理论的过程中将会遇到较大的心理阻力，为了避免体验到持续时间很长的痛苦，那么他很有可能会继续坚持现在的科学理论，直到与现在科学理论相关的单子全部被标准化为双子以后，他才有可能理解并接受新的科学理论。另外，由于建立的与现在科学理论相关的信息子主要是由可重复使用的信息子组成，因此，即使这个人一直拒绝接受新的科学理论，在现在科学理论的适用范围内他还是可以进行相应的科学研究，并且有可能做出相应的研究成果，还是可以从科学研究中体验到快乐。综上所述，在对科学理论的研究过程中，个体一般不需要在短时间内建立大量的信息子，因此，他很难体验到心理上的痛苦，特别是持续时间很长的痛苦。在科学研究过程中可能会体验到程度较轻的心理不适感觉（如抑郁等），而且这种心理不适感觉的变化幅度保持相对稳定，一般不会出现昨天感觉快乐今天感觉痛苦的心理感觉变化幅度。作为科学理论的研究对象——自然界，如果也像一个人一样对待同样的事情有可能做出两种完全不同的决定，例如，自然界今天可以按照现在的科学理论运行，明天也许会按照一种我们完全不能理解的规律运行，也就是说，我们建立的与现在科学理论相关的可以重复使用的单子有可能会出现需要在短时间内全部被标准化为双子的可能性，那么在已经熟练掌握现在科学理论的人中间将会体验到持续时间很长的痛苦。
1 地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。
附图
图1 钱学森论人类的知识体系
fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen
钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。
附图
图2 科学分类的网络体系
fig.2 the network system of science classification
在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
表1 社会主义建设的系统结构（略有修改）
tablel the system structure of socialism construction
附图
2 地理信息科学
20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。
附图
图3 五个开放的复杂巨系统
fig.3 five open complex giant system
地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。
随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。
总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。
3 地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。
4 理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。
5 地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
【参考文献】
[1] 钱学森，等.论地理科学[m].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.
[2] 钱学森.发展地理科学的建议[j].大自然探索，1987,6(19):36-46
[3] 钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[j].地理知识，1990,(1):90-93.
[4] 马蔼乃.论地理科学的发展[j].北京大学学报（自然科学版），1996,32(1):120-129.
[5] 马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[j].北京大学学报（自然科学版），1998,34(4):533-541.
[6] 马蔼乃，等.论地理信息科学的发展[j].地理学与国土研究，2002,18(1):1-8.
[7] 马蔼乃.遥感信息模型[m].北京：北京大学出版社，1997.1-165.
[8] 马蔼乃.遥感信息模型与地理数学[j].北京大学学报（自然科学版），2001,37(4):521-529.
[9] 马蔼乃.遥感地理信息模型[j].地理学报，1996,51(3):266-271.
[10] 马蔼乃.地理信息编码模型[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.283-302.
[11] 马蔼乃.地理知识的形式化[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.261-274.
[12] 马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略（首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会）[n].黄河报（转载），2002.
1、地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设,下面分别表述原著与解解的内容。
钱学森将当今人类对科学知识的体系,分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读,可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象;而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象;建筑科学界于客体与主体科学之间;军事科学实际上是指谋略科学(包括经济、政治、军事等),是在掌握所有科学基础上的智慧较量;美学是纵贯于各个学科的;数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。
在五个开放的、复杂巨系统中,地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列,其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部中,除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外,特别提出地理建设,笔者将其修改为地理系统工程,并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
2、地理信息科学
随着航天技术的迅猛发展,来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加;随着计算机技术的迅猛发展,处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生,使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展,带动了整个地理科学的建立与发展。
随着遥感信息的大量获取,数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类,使用的数学工具主要是数理统计的方法,把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量;物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因,因此采用反演的方法,使用辐射传输方程为主的数学工具,事实上不承认地理现象的不确定性;大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息,快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统,其信息量远不可与遥感信息量比较,地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息,与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合,也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合;确定性与不确定性(包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性)辩证统一;图像与方程(一个像元或一个图斑、一个方程)耦合;抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
3、地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识,已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时,必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立,可以进行定量预报和回溯,因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面,这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题,无不属于地理系统工程。
地理现象是复杂现象,地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时,如果国家各个部门各行其是,石油开发只考虑石油开采与输送管道;交通只考虑公路建设;铁路只考虑铁路建设;水利只考虑南水北调问题;城镇建设只考虑城市规划等,那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象,例如修了公路没有物资运输;城市居民结构不尽合理;劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来,地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。
4、理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段;另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8],为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论;其次是地理类比的广义相似理论;第三是一般地理复杂模型理论与地理数学;第四是地理数学在部门地理―部门子地理系统工程与区域地理―区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究,那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究理论地理科学也是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,理论地理科学的建立指日可待。
5、地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”,然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的,按照发达国家的水平,一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现,人类一方面需要依靠科学技术开发资源,如太阳能的利用,靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射,靠纳米技术直接转化太阳能为电能;另一方面是靠信息技术节省资源、能源,如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一,靠航天技术获取外层空间信息源,靠计算机技术建立信息网络。由此可见,地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用。随着地理信息科学的发展,地理系统工程与理论地理科学的发展,将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析,可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识,地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分,因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的,是既有继承性又有发展性的;是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁,切不要轻视技术,高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
参考文献:
[1]钱学森,等.论地理科学[M].杭州:浙江教育出版社,1994.1-325.
