王錚

（中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所 北京 100190華東師范大學(xué)地理信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200062）

計(jì)算地理學(xué)是地理學(xué)的新興學(xué)科，正在獲得越來越多的應(yīng)用，同時也越來越多地提出地理學(xué)的理論問題。對計(jì)算地理學(xué)的一般理解是：應(yīng)用計(jì)算科學(xué)解決地理問題的學(xué)科。與早年的計(jì)量地理不同，計(jì)算地理學(xué)除了數(shù)據(jù)處理，還致力于建模、計(jì)算模擬模型、知識發(fā)現(xiàn)、算法和計(jì)算平臺等的研究。就如數(shù)學(xué)物理方法之于物理學(xué)一樣，計(jì)算地理學(xué)作為地理學(xué)的工具促進(jìn)了地理學(xué)科的發(fā)展。

建模非常重要。在物理學(xué)中，模型的基本構(gòu)架是理論性的，有牛頓第二定律、麥克斯韋方程、薛定諤方程?？墒堑乩韺W(xué)缺少明確的方程，這就使得建模成為了地理學(xué)深入研究的一個障礙關(guān)。建模這一工作也就使得計(jì)算地理學(xué)承擔(dān)了一部分理論地理學(xué)的功能。

1 計(jì)算地理學(xué)的緣起

1970年代，以Wilson為代表的地理學(xué)家發(fā)起了第二次地理計(jì)量革命，提倡用物理學(xué)原理來建模，進(jìn)而解釋地理現(xiàn)象。Wilson給出了成功的實(shí)例，用熱力學(xué)系統(tǒng)逼近地理系統(tǒng)。Wilson取得了成功，此后受這一成功的帶動，系統(tǒng)分析方法在地理學(xué)中迅速發(fā)展。80年代，Wilson繼續(xù)出版了用系統(tǒng)論方法分析地理問題的著作，例如他的Catastrophe Theory and Bifurcation:Applications to Urban and Regional Systems[1]， 給 出了一種分析模式。1983年起，錢學(xué)森先生連續(xù)寫了許多封信給中國地理學(xué)家，提倡地理學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)方法。系統(tǒng)分析方法的優(yōu)點(diǎn)就是他的缺點(diǎn)，它可以對具體對象建立模型，但是離開這個具體，模型就沒有適應(yīng)性了，系統(tǒng)論帶來的是方法學(xué)的進(jìn)步。然而人們很快就發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)論帶來的是思想革命而非方法革命，因?yàn)榈乩韱栴}的復(fù)雜性，地理學(xué)即使建立了模型也往往難以解析求解。這就意味著地理學(xué)需要方法的改進(jìn)。許多學(xué)者由此認(rèn)為，第二次計(jì)量革命失敗了。

在地理學(xué)第二次計(jì)量革命發(fā)展的同時，地理信息系統(tǒng) （Geographical Information System,GIS）發(fā)展起來。地圖作為地理學(xué)分析的基本工具已經(jīng)有數(shù)千年的歷史，它的第一次突破是洪堡發(fā)明了等值線。在信息技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)代，地圖的延伸成為了地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是1960年代發(fā)展起來的一門計(jì)算技術(shù)。最初的地理信息系統(tǒng)，其最主要的作用是利用當(dāng)時的計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高空間數(shù)據(jù)的管理水平和處理水平。進(jìn)入80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是PC機(jī)的出現(xiàn)，GIS得到了快速發(fā)展，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入90年代，網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展又進(jìn)一步推動了地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)共享發(fā)布技術(shù)以及開放式GIS成為這一時期研究的熱點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)的這種應(yīng)用，立即暴露出它的基本形態(tài)——電子地圖的不足，GIS缺少分析功能。雖然GIS的出現(xiàn)在很大程度上增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)的空間表達(dá)能力，但是GIS在某種程度上是地理學(xué)的一種倒退，因?yàn)樗峁┑臄?shù)據(jù)模型和分析方法從地理學(xué)意義來看并不豐富，不能滿足地理分析的要求，GIS系統(tǒng)連那些最早引起計(jì)量革命的地理問題也不能解決[2]。在這種情形下，地理信息系統(tǒng)的權(quán)威人士Goodchild提出了地理信息科學(xué)的概念[3]：他認(rèn)為地理信息科學(xué)主要研究在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對地理信息進(jìn)行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中所提出的一系列基本問題。“分析”一詞使得地理信息系統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展需要模型，需要理論。因此在80年代開始冷寂的以建模為中心的第二次計(jì)量革命的余燼被發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏著巨大的熱量。把建模方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合成為了新的潮流。就在Wilson任職的英國Leeds大學(xué)，Openshaw提出一個新概念：geocomputation，地理計(jì)算，并出版了第一本專著 Geocomputation:a Primer[4]。Openshaw和Abrahart[5]指出，地理計(jì)算是GIS的一種后繼發(fā)展，當(dāng)GIS的數(shù)據(jù)庫建立起來并不斷擴(kuò)展時，地理計(jì)算就開始起作用了。它是在科學(xué)研究范疇內(nèi)，關(guān)于利用各種不同的地學(xué)數(shù)據(jù)以及開發(fā)相關(guān)方法的地學(xué)工具。Longley、Goodchild、Maguire[6]認(rèn)為，在許多重要方面，地理計(jì)算和地理信息科學(xué)是同義詞，和其他的許多相似詞匯，如Geomatics/Geoinformatics、空間信息科學(xué)、地理信息工程等等，都意味著采用科學(xué)的方法來研究GIS和相關(guān)技術(shù)所帶來的基本問題。在后來的發(fā)展中，地理計(jì)算基本上以地理信息科學(xué)的分支或核心學(xué)科形式發(fā)展。

1998年Couclelis[7]提出根據(jù)操作數(shù)和運(yùn)算的類型將地理計(jì)算分為4類：利用非空間運(yùn)算來解決非空間問題（類型4）；用非空間運(yùn)算來解決空間問題（類型2）；用空間運(yùn)算來解決非空間問題（類型3）和用空間運(yùn)算來解決空間問題（類型1）。關(guān)于空間運(yùn)算來解決空間問題的典型代表是元胞自動機(jī)、形狀文法、分形自相似等。這種認(rèn)識實(shí)際上提出了元胞自動機(jī)等的建模，這就意味著一種新的理論描述工具，不是牛頓的方程式，而是運(yùn)算規(guī)則。這種運(yùn)算規(guī)則，為地理學(xué)的理論提供了另外的描述工具，地理學(xué)可以以運(yùn)算規(guī)則理論化，一個新的理論地理學(xué)時代開始了。這時，僅僅用地理計(jì)算表述新的學(xué)科不準(zhǔn)確了，計(jì)算地理學(xué)（computational geography），一個包含著分析技術(shù)和包含著理論模式的學(xué)科開始了。

在后來的發(fā)展中，Gahegan（2002）認(rèn)為地理計(jì)算中仍存在的問題是：（1）將地理“領(lǐng)域知識”變成工具以提高性能和可信度；（2）設(shè)計(jì)合適的地理算子（operators）來進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)；（3）發(fā)展能夠計(jì)算跨越時空尺度的魯棒的聚類算法（clustering algorithms）；（4）針對目前軟硬件還無法解決的復(fù)雜地理問題，提出可計(jì)算方法；（5）將地理現(xiàn)象可視化，提供虛擬現(xiàn)實(shí)范式（paradigm）幫助人們探索、理解地理現(xiàn)象，交流地理知識。Gahegan的思想最重要的一點(diǎn)是突破了“空間”的約束，而強(qiáng)調(diào)了時空?？臻g是地理學(xué)的一個基本概念，但是這個概念優(yōu)勢成為了一種硬性的不合適的約束。例如中國地理學(xué)的一個重要成果，竺可楨的“中國近5000年氣候演化曲線”，研究的是一個時間過程，采用的是數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)的方法。按Gahegan的分類，竺可楨的研究永遠(yuǎn)只能排斥在地理學(xué)的計(jì)算分析之外。在地理學(xué)中，存在大量的類似中國5000年氣候變化序列這樣的問題。這時中國地理學(xué)家陳述彭提出兩個概念，第一個是地球信息科學(xué)，他把計(jì)算地理學(xué)的分析范圍不再限定為“地理信息科學(xué)”，后者過分地依賴空間概念。另一個是“圖譜”，盡管人們以各種各樣理解來解說圖譜，圖譜本質(zhì)上是物理學(xué)pattern。Pattern使得地理學(xué)的理論表述回到了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，理論正在完備化。

2 基于自主體模擬的理論意義

20世紀(jì)末興起的基于自主體的模擬方法，很快就深入到計(jì)算地理學(xué)中?；谧灾黧w模擬（Agent-based Simulation，ABS）被認(rèn)為是針對復(fù)雜系統(tǒng)的科學(xué)分析方法。所謂復(fù)雜系統(tǒng)，就是有多種類型個體但是這些個體具有一定可識別性和自主行為，數(shù)量多但是不足以多到在宏觀觀察層面具有穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)特征的系統(tǒng)，它的核心是自主體（agent）。自主體這個詞最初來自于人工智能領(lǐng)域[8]，雖然之后被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、人類學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域，它在性質(zhì)上類似于統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的粒子，與粒子相比它不僅具有原則上可統(tǒng)計(jì)的特征，而且具有感知和行為的能力，基于它們在系統(tǒng)中的角色、技能以及所處的環(huán)境，自主體具有自主的能力。

Wooldridge和 Jennings（1995） 認(rèn)為，Agent應(yīng)該具有以下特性：自主性（autonomy）：Agent能夠在不受人類或者其他實(shí)體的直接干擾的情況下獨(dú)立操作，并且能夠在一定范圍內(nèi)控制自己的行為與內(nèi)在狀態(tài)。社交性 （social ability）：Agent通過Agent交流語言與其他Agent進(jìn)行交互。適應(yīng)性（reactivity）：Agent能夠感知環(huán)境，并能夠?qū)Νh(huán)境的變化做出相應(yīng)的反應(yīng)。自發(fā)性（pro-activeness）：Agent并不只是簡單地對環(huán)境做出反應(yīng)，它能夠通過主動性的行為展開有目的的行為。

Franklin和Graesser[9]認(rèn)為，自主體是處于一定環(huán)境下的一個系統(tǒng)，它能感知環(huán)境并對環(huán)境做出反應(yīng)。在時間演化中，自主體具有各自的事件流程，并以此影響到它們將來要感知的信息。王錚、吳靜、楊念[10]則從物理學(xué)角度認(rèn)識自主體：單個自主體具有個性：自主體系統(tǒng)中的個體或者說粒子，具有自身區(qū)別于其他個體的關(guān)鍵屬性，這種屬性是具有標(biāo)識性的。借助這種屬性，我們可以對任何單個粒子進(jìn)行跟蹤，在時間序列上同步獲得粒子的狀態(tài)。另外，自主體粒子總是按照自己的“思想意識”來進(jìn)行決策，不同的個體具有不同的行為決策過程，由此得到的行為方式不同于一般布朗粒子或者不可辨識的全同粒子；其次，自主體間具有關(guān)聯(lián)性：在一般物理系統(tǒng)中粒子被強(qiáng)調(diào)作獨(dú)立隨機(jī)運(yùn)動，在自主體體系中，更多地強(qiáng)調(diào)自主體之間的聯(lián)系，實(shí)際上正是這種聯(lián)系使得自主體模擬具有一般粒子分析不能達(dá)到的結(jié)果。雖然單個粒子的“思想”、“行為”是具有個性的，但是在粒子進(jìn)行決策之前，粒子往往需要充分獲取環(huán)境中其他粒子的狀態(tài)以作為自身行為決策的參考因素。也就是說，環(huán)境中的粒子相互之間是關(guān)聯(lián)的關(guān)系，一個粒子的狀態(tài)會影響到其他粒子的行為決策。這與粒子的個性并不矛盾，關(guān)聯(lián)性為粒子提供決策所需的信息，在獲得足夠多的信息之后，粒子的個性即體現(xiàn)在它們之間不同的行為方式上。

總之，自主體是一個自主的、自我行為的實(shí)體，它們通過使用可支配資源以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)集合。由于自主體這種特性，用它就可以描述有大量個性個體構(gòu)成地理系統(tǒng)的內(nèi)部行為，因此基于自主體的算法就可以模擬地理現(xiàn)象，特別是一些空間信息，比如聚集、擴(kuò)散。因此基于自主體的模擬就成為計(jì)算地理學(xué)的主要方法。現(xiàn)代計(jì)算地理學(xué)，正在以基于自主體的模擬ABS為骨干。

展覽室內(nèi)，毛主席像章滿墻、滿柜。墻上一個個鏡框里，用像章拼成的毛主席詩詞、題字與五角星、紅太陽、長城、長征路線等圖案，琳瑯滿目。毛主席塑像、毛主席著作與紅寶書等等，不勝枚舉。64歲的收藏家、館長李建明頭發(fā)斑白，背稍微駝，面帶微笑，指點(diǎn)講述。

ABS作為一種非數(shù)值計(jì)算方法，也就繞過了傳統(tǒng)的理論表達(dá)的方程式，它以個體行為特征及其活動約束來構(gòu)成理論基礎(chǔ)，地理學(xué)關(guān)于地理學(xué)現(xiàn)象的各種經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識，都可以成為各自主體行為規(guī)則，構(gòu)成理論地理學(xué)元素。這就為理論地理學(xué)開辟了一條新的模型道路。而ABS又作為一種算法解決模型的求解。在過去的理論地理學(xué)中，即使得到模型，也不可能得到解析解，只能數(shù)值求解?，F(xiàn)在借助ABS的理念和計(jì)算機(jī)，可以得到理性的和定量的認(rèn)識。ABS因此從根本上開拓了理論地理學(xué)。

3 計(jì)算地理學(xué)的主要方法范疇

到目前為止，帶有理論地理學(xué)特色的計(jì)算地理學(xué)形成了如下一系列分支。

3.1 地學(xué)數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)

王錚等[11]認(rèn)為，計(jì)算地理學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘是從地理學(xué)問題出發(fā)，對各種數(shù)據(jù)作地理學(xué)的模型處理、結(jié)果計(jì)算、發(fā)現(xiàn)地理知識的過程。地理數(shù)據(jù)與其他方面的數(shù)據(jù)不同之處在于：它具有空間屬性。這些數(shù)據(jù)除了具有明顯的含義之外，還有豐富的隱含意義，需要通過分析或挖掘才能顯示。常見的地理數(shù)據(jù)挖掘的問題范疇包括數(shù)據(jù)恢復(fù)、信號提取、指標(biāo)的權(quán)重估計(jì)、地理事物關(guān)聯(lián)分析、地理演變特征分析、地理結(jié)構(gòu)特別是空間結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)。以遙感圖像為例，遙感圖像的去云彩處理就是數(shù)據(jù)恢復(fù)，遙感圖像增強(qiáng)就是信號提取，遙感圖像聚類分析就是聯(lián)系分析。

3.2 空間運(yùn)籌

空間運(yùn)籌是計(jì)算地理學(xué)的另一個主要領(lǐng)域。1970—1980年代末期地理學(xué)研究領(lǐng)域引進(jìn)了規(guī)劃方法、網(wǎng)絡(luò)分析方法和決策方法等運(yùn)籌學(xué)方法，并吸收了系統(tǒng)分析方法、系統(tǒng)優(yōu)化方法等現(xiàn)代系統(tǒng)學(xué)方法，在此環(huán)境中空間運(yùn)籌學(xué)逐步形成，并向著更為嚴(yán)密的理論方向發(fā)展。一方面，地理學(xué)為運(yùn)籌學(xué)提供了研究問題的空間，擴(kuò)大了其研究的范圍和深度；另一方面，運(yùn)籌學(xué)為地理學(xué)中的空間管理問題提供了技術(shù)解決手段。90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS的迅速發(fā)展，使用運(yùn)籌學(xué)的方法處理大數(shù)據(jù)量空間問題成為可能?？臻g運(yùn)籌學(xué)在地理學(xué)中的運(yùn)用已越來越廣泛，涉及軍事、物流管理、環(huán)境管理以及設(shè)施區(qū)位等方面。目前的發(fā)展是向著選擇算法更簡單、精度更高，問題更為繁瑣的方向發(fā)展，力圖解決更多實(shí)際問題?？梢灶A(yù)測的是，隨著風(fēng)險管理思想的引入，空間運(yùn)籌理論將會有突破，而且由此發(fā)展地理學(xué)的一些理論學(xué)科，實(shí)際上地理學(xué)的經(jīng)典理論——區(qū)位論，就是借助空間運(yùn)籌的發(fā)展，形成了設(shè)施區(qū)位理論這一新分支，被應(yīng)用于城市與區(qū)域規(guī)劃、軍事地理等領(lǐng)域。

3.3 數(shù)值計(jì)算

在計(jì)算地理學(xué)中不可忽視的是數(shù)值模擬。數(shù)值模擬以方程為基礎(chǔ)，例如我們經(jīng)常提到的地貌學(xué)計(jì)算，其很多計(jì)算基于原理清楚的動力學(xué)方程。基于原理清楚的動力學(xué)，是科學(xué)計(jì)算的主流，在地理學(xué)的水文分析、氣候分析、生態(tài)分析、經(jīng)濟(jì)地理分析都有廣泛的應(yīng)用，例如洪水災(zāi)害的淹沒范圍、滑坡災(zāi)害的發(fā)生臨界值、氣候變化的區(qū)域影響、企業(yè)競爭的區(qū)位共軛都離不開數(shù)值模擬。當(dāng)然，由于地理問題的復(fù)雜性，特別是邊界條件難于確定，往往是數(shù)值計(jì)算勞而無功，但是這可以隨著理論的完善，計(jì)算技術(shù)的提高來完成。在這方面，數(shù)學(xué)方程模型，往往作為科學(xué)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為許多地理數(shù)值計(jì)算提供支撐。

3.4 非數(shù)值計(jì)算

非數(shù)值計(jì)算是近年最熱門的研究領(lǐng)域之一。所謂非數(shù)值計(jì)算是依賴計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算性能及其大容量存取技術(shù)，通過關(guān)系運(yùn)算來求解問題的計(jì)算方法。關(guān)系運(yùn)算不同于傳統(tǒng)基本代數(shù)運(yùn)算（如加、減、乘、除），而是在給定前提條件下進(jìn)行的邏輯運(yùn)算。常見的非數(shù)值計(jì)算包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、進(jìn)化算法、元胞自動機(jī)算法和基于自主體模擬等。這里主要討論基于自主體的算法的地理學(xué)意義。

自主體模擬的亞類元胞自動機(jī)。這種方法把空間劃分為若干單元，賦予每個單元在外界刺激或者相互作用下的變化規(guī)則，因此適合描述地理現(xiàn)象。從20世紀(jì)80年代開始，它被用于描述城市的發(fā)展。此后，由于GIS技術(shù)的發(fā)展，元胞自動機(jī)方法被廣泛地應(yīng)用。

多自主體系統(tǒng)以較元胞自動機(jī)更優(yōu)越的自主性、智能性、可移動性、動態(tài)性受到了學(xué)術(shù)界的青睞，現(xiàn)在多自主體模擬方法已經(jīng)被用于模擬許多現(xiàn)象，特別是城市社會現(xiàn)象、人口地理現(xiàn)象、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新擴(kuò)散甚至經(jīng)濟(jì)危機(jī)及經(jīng)濟(jì)管治的研究中。在2000年以后，自主體模擬成為科學(xué)研究的一種主體方法。

關(guān)于ABS作為地理學(xué)方法，目前主要的問題還不在于與GIS的結(jié)合，而是發(fā)展適合地理現(xiàn)象的模型，這就是一種理論探索。例如在地理系統(tǒng)中，企業(yè)作為自主體個體，它們又組織為區(qū)域，區(qū)域作為一種特殊組實(shí)行同一政策，分別影響個體，這就意味著自主體系統(tǒng)分為了兩層。這種含層結(jié)構(gòu)的模型需要新的自主體理論和軟件包。

3.5 地理計(jì)算平臺

地理計(jì)算平臺由于其兼顧時間和空間要素的建模特點(diǎn)，正在各行各業(yè)得到逐步的推廣。地理計(jì)算平臺的開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，需要基于軟件工程理論，全面了解用戶需求，合理選擇模型的接口，科學(xué)設(shè)計(jì)平臺界面，定期維護(hù)平臺的運(yùn)行。只有建立用戶友好、模型科學(xué)、數(shù)據(jù)完備、高效計(jì)算的地理計(jì)算平臺，才能為各個領(lǐng)域的用戶提供真正有價值的決策支持。

目前流行的地理計(jì)算平臺按類型分有：地理信息管理平臺，即常規(guī)GIS；地理規(guī)劃平臺，即在常規(guī)GIS基礎(chǔ)上疊加空間運(yùn)籌功能的計(jì)算平臺，支撐地理空間規(guī)劃；地理過程模擬平臺，支撐地理過程的模擬，如國際上一些水文、氣候過程模擬，在這個平臺中，GIS已經(jīng)蛻化為信息顯示模塊；實(shí)驗(yàn)人文地理學(xué)平臺，是本文作者提出的新型平臺類型，該平臺利用GIS構(gòu)成一個虛擬地理環(huán)境，針對某些人文現(xiàn)象，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓現(xiàn)實(shí)的人在虛擬地理環(huán)境中做出行為選擇，發(fā)現(xiàn)人文地理規(guī)律，檢驗(yàn)人文地理理論。

地理計(jì)算平臺的開發(fā)，實(shí)際上已經(jīng)成為地理信息科學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域。

3.6 高性能計(jì)算

顧名思義，高性能計(jì)算（HPC，High Performance Computing）指的是利用高性能計(jì)算系統(tǒng)來解決問題。計(jì)算機(jī)是一種多功能的機(jī)器，可以用于科學(xué)和工程中的計(jì)算，可以用于數(shù)據(jù)存儲，也可以用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不同的功能需求對于性能的定義是不一樣的，因此衡量計(jì)算系統(tǒng)性能高低的標(biāo)準(zhǔn)并不唯一。本文所討論的計(jì)算性能的高低，指的是科學(xué)和工程計(jì)算的性能。地理計(jì)算在許多場合涉及大規(guī)模計(jì)算問題，因此地理計(jì)算與高性能計(jì)算密切聯(lián)系。事實(shí)上，多年來高性能計(jì)算都被列為Geocomputation年會的主題。

高性能計(jì)算中的許多問題是計(jì)算機(jī)科學(xué)問題，但是也存在一些地理學(xué)約束系統(tǒng)如何組織高性能地理計(jì)算的問題，這就引出地理計(jì)算模式問題。計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域積累了許多成功的計(jì)算模式，如共享內(nèi)存（Shared Memory）計(jì)算模式、主從（Master-Worker）計(jì)算模式、客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server,C/S）模式、瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server,B/S）模式、點(diǎn)對點(diǎn)（Peer-to-Peer,P2P）模式等等。針對網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境，典型的計(jì)算模式包括主從計(jì)算、C/S計(jì)算、匯聚計(jì)算、點(diǎn)對點(diǎn)計(jì)算等。這些模式如何與地理學(xué)計(jì)算特色結(jié)合，還在研究中。

4 結(jié)語

計(jì)算地理學(xué)作為一個新興學(xué)科，不僅是一個方法性學(xué)科，而且從根本上創(chuàng)新了地理學(xué)思想和分析模式。長期以來，由于地理學(xué)對象的復(fù)雜性，基于解析動力學(xué)過程的經(jīng)典理論物理學(xué)思維在地理學(xué)領(lǐng)域遭遇了眾多困難，計(jì)算地理學(xué)為克服這些困難提供了途徑，因此它將促進(jìn)理論地理學(xué)的發(fā)展。計(jì)算地理學(xué)的出現(xiàn)，也將從根本上改變地理學(xué)在理論上依賴于其他學(xué)科的局面，形成一個更具自我創(chuàng)新特色的科學(xué)學(xué)科。王錚、吳靜等的《計(jì)算地理學(xué)》[12]對這一學(xué)科開展了系統(tǒng)的探索。

1 Wilson A E.Catastrophe Theory and Bifurcation：Applications to Urban and Regional Systems.London：Croom Held Ltd.,1981.

2 Gahegan M.What is GeoComutation?A history and outline.2002.www.geocomputation.org

3 Goodchild M F.Geographical information science.International Journal of Geographical Information Science，1992,6（1）:31-45.

4 Openshaw S.Geocomputation:A Primer.Chichester:Wiley,1998.

5 Openshaw S，Abrahart R J.Geocomputation.Taylor and Francis,2004.

6 Longley P A，Goodchild M F，Maguire D J et al.Geographic Information Systems and Science.（2nd Edition）.Chichester:Wiley,2005.

7 Couclelis H.Geocomputation and space.Environment and Planning B：Planning and Design（Anniversary Issue），1998:41-47.

8 Wooldridge M，Jennings N R.Intelligent agents:theory and practice.Knowledge Engineering Review，1995,10（2）:115-152.

9 Franklin S，Graesser A.A Software Agent Model of Consciousness.Consciousness and Cognition，1999,8（3）:285-301.

10 王錚，吳靜，楊念.多自主體在地理學(xué)中應(yīng)用的回顧與展望.復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué)，2005,2（3）:52-60.

11 王錚，隋文娟，姚梓璇等.地理計(jì)算及其前沿問題.地理科學(xué)進(jìn)展，2007,（4）:1-10.

12 王錚，吳靜等.計(jì)算地理學(xué).北京：科學(xué)出版社，2011.