摘 要：地理信息科学是地理学的信息化发展，地理信息科学主要有地理信息科学、地理信息系统、地理信息系统工程、全球定位系统等，是自然科学与社会科学的结合发展，钱学森将地理信息科学根据基础理论、技术科学、工程技术等三个方面划分为理论地理科学、地理信息科学和地理系统工程。文章根据前人对地理信息科学的研究，系统的论述了地理科学，提出航天信息与地理信息一体化网络系统，该信息网络系统以天地信息一体化网络系统为基础，以天地人机关系为发展方向，充分体现地理学中的人地关系，并且以地理信息科学是可持续发展信息社会的重要动力为观点，系统的论述地理信息科学研究的方向与发展前景。
关键词：地理信息；发展；信息系统
随着市场的不断发展与产业链的迅速扩大，地理信息技术和方法的深入应用与发展是目前的专家学者对地理科学的理论拓展与体系重组的相当重视，尤其是在计算机的大量普及以及信息化技术的大力发展，地理信息科学是建立在全球信息基础设施为标志的信息时代所发展而来的，以其独特的灵活实践性成为地理信息科学的焦点。如何地理信息科学的客观对象与学科性质与信息化技术以及全球的信息化网络结合发展是目前地理信息科学发展研究方向， 借鉴和吸纳信息技术的先进成果，将地理信息技术创新与实际应用结合发展， 进而形成地理信息科学完整理论体系， 这是目前地理信息科学发展的客观需求。
一、地理信息科学的理论原理
地理信息科学（Geographical Information Science ）早期是以测绘、遥感和地理信息系统及其相关研究领域而形成的，而在1986年有加拿大Laval大学以及1989年荷兰国际航空摄影与地学学院（ITC）中出现以研究“地理信息科学”的专业，1988年我国武汉测绘科技术大学正式创建了地理信息工程专业，这是早期的地理信息科学专业的发展。我们所认知的地理信息科学是以地理信息的本质特征与运动规律研究的社会学科，其研究对象是地理信息，实践对象则是地球表层系统，将人与自然，地理信息有机的结合，以其复杂物质性、能量与信息流动性所交错的开放复杂巨系统。
随着信息技术的不断发展，来自对空间、地理遥感、遥测、定位、通讯信息量的海量增加，加上计算机技术的迅猛发展以及普及发展，对复杂信息数据的处理与解决能力大幅度地提高，地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统等理论体系相继而生，地理信息科获得了巨大的发展空间，而我们使用高新技术武装地理信息科学为手段，高速发展地理信息科学，进而带动了整个地理科学的建立与发展。地理信息科学主要内容为天地信息一体化网络系统，是以航天信息网络系统（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个信息系统为基础的复杂巨系统， 通过有线网络与无线网络的一体化联通的网络信息系统。
随着遥感信息的大量获取，工作人员将遥感信息进行图像处理与分类， 经过处理后的遥感信息作为系列成图的基础信息， 以便快速、准确地制作系列地图，进而形成地理信息系统，而我们将其称之为天地信息一体化网络系统，其对系统层次结构或者是地理信息科学的内容远远超过了3S（Remote Sensing， Global Posit ioningSystem， Geographical Informat ion System ）的研究范畴，以天-地-人的核心的地理信息系统，突出了地理信息科学对人类的发展的重要性。
二、地理信息系统工程
地理信息系统工程这一体系尚在发展中，通过对在地理信息科学中的模型在实践应用中，凸显地理系统工程的可操作性，通过建立地理遥感复杂信息模型，对信息统计处理分析，而地理信息系统工程在我国的国民经济发展中主要是对人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面的信息处理，针对我国的人口问题、西部开发问题、水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、产业结构动态调整问题等皆是属于地理系统工程范畴，针对以上的问题掌控分析皆是需要通过先进科学技术来实现的。
（一）图像与图形处理技术
结合遥感影像的栅格（Raster）结构数据以及地图图形的矢量（Vector ）结构的数据，促进遥感技术的发展，不断提高地面几何分辨率，并且依据数据的栅格结构与关系数据结构的相互连通性，形成嵌套的关系数据结构，这也就是遥感信息模型，直接在地理信息网络系统中进行数据的计算处理，形成可视的图像二维像元（Pi xel）以及可视的三维体元（Voxel ），突破数据可视化效果，形成以数据为基础的虚拟地理环境。
（二）人工智能系统
人工智能系统是以综合数据库、知识库、推理机为基础所形成的地理信息处理系统，综合数据库：图像图形库、属性库、数据库；知识库则是与属性库连接，推理机则是用来对复杂地理现象分析处理，通过形式逻辑与辩证逻辑，推理出突破形式逻辑的排中律和不矛盾律，达到辩证逻辑统一，人工智能系统与地理信息网络系统结合，通过遥感信息模型、地理信息编码模型、逻辑推理模型、规划模型、概率统计、模糊数学、灰色系统、神经网络、进化计算、L-system、土地单元自动机等现代数学系统，形成地理信息系统的智能处理系统。
三、地理信息科学的发展前景
地理科学是理论性科学，结合技术科学、技术工程形成地理信息系统工程，地理信息系统工程其研究对象天地信息一体化网络系统，众所周知望远镜、显微镜等技术的发明推动天文学、地质学、生物学的发展，拓宽了人类的认知范围，而今航天技术、计算机技术等信息技术反作用于地理学的发展，通过航天技术获得人地系统的信息，计算机技术对人地系统的信息进行处理，建立全面的地理信息网络系统，同时结合遥感影像系列成图、地理信息系统、数学模型与信息模型等技术，全面发展地理信息科学，这一切足以说明地理信息的未来前景是广阔的。
四、地理信息科学对可持续发展的现实意义
地理信息科学的发展对实现经济的可持续发展具有极强的现实意义，依据地理信息化技术对人类生存的所需的资源、能源进行处理，表明结合发达国家的发展形势，地球上的自然资源是难以满足人类发展需求的，所以可持续发展对人类的生存是及其重要的，依靠科学技术开发资源， 如太阳能，风能等的可再生资源的利用，靠纳米技术直接转化太阳能为电能，还可以通过信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统， 通过航天技术获取外层空间信息源， 通过计算机技术建立地理信息的网络系统，由此可见地理信息科学的发展对可持续发展的现实意义。
五、结语
综合上述，地理信息科学发展对于人类的发展是极具现实意义的，地理信息科学不在局限理论的发展，因其继承性以及发展性，我们在发展理论的同时，大力促进高新技术的发展，新技术对新理论、新应用的发展起着推动作用。
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