計算地理學

地理學有四大學科，自然地理學、人文地理學、地理信息科學和區域地理學。其中地理信息科學科學分為三個分支，地圖與地理信息系統技術、測繪與對地觀察技術，另一個就是計算地理學。計算地理學的意義在於為整個地理信息科學乃至於整個地理學提供分析工具。計算地理學就像計算物理學、計算化學一樣，為總體學科提供了新鮮血液。

一、概述

計算地理學是地理學中利用計算技術對地理事物建模、分析地理信息、模擬地理過程的方法體系，以及地理運籌、地理軟體工程原理的方法論學科。
在計算地理學發展的最初年代，通常把計算地理學理解為地理學中的計算機技術，並且把它廣義化為地理信息科學。實際上計算地理學僅僅是地理信息科學中的理論和方法論分支，經過十數年的發展，它的重點突出地表現在研究地理信息科學的分析模式、算法體系和軟體工程原理。
計算地理學的意義在於為整個地理信息科學乃至於整個地理學提供分析工具。計算地理學就像計算物理學、計算化學一樣，是總體學科的方法論學科，不過由於地理學傳統上注重經驗分析，因此計算地理學的發展沒有計算物理學任務簡潔，它需要發展若干概念和建模方法。

二、發展簡史

一般來說，地理學有四大學科，自然地理學、人文地理學、地理信息科學和區域地理學，區域地理學屬於知識性學科，也是人類最早認識的地理學內容，自然地理學、人文地理學和地理信息科學則是科學學科，各有自己的原理、方法、理論及技術。地理信息科學最早可以追索到地圖學。在傳統的地理學中，地圖主要作為分析工具。在最近的40年中，地理信息科學全面地繼承了地圖學，它不僅作為地理學與大眾的知識接口，而且還作為地理學的工具改變著地理學。到目前為止，地理信息科學科學分為三個分支，地圖與地理信息系統技術、測繪與對地觀察技術，另一個就是計算地理學（Computational Geography），有時也被稱為地理計算（geocomputation）。

S. Openshaw

關於計算地理學的發展，可以追溯到1960年代。1960年代地理學興起了計量革命，計量革命為地理學帶來了新工具也帶來了新思維，但是由於當時數學工具基本上只能依靠數理統計，對地理問題的分析計算因為數據量大而往往限於困境，計量革命最初的輝煌在1970年代末變得黯然失色。1970年代中期以來，遙感技術和GIS作為地理學的有效工具帶來了地理學的大發展，然而分析方法的缺失使得遙感技術與GIS技術的套用越來越困難，在這種情況下，1990年代初，地理學家們提出需要把地理信息系統學科發展為地理信息科學。然而地理信息科學的核心內容是什麼呢？在這種需求下，1996年英國利茲大學Stan Openshaw等主導展開第一次地理計算學術會議，這次會宣告了計算地理學作為地理學基礎學科的誕生。此後的發展，可以說是雨後春筍，各自方法紛紛湧現，它帶來的科學思想，深刻影響地理學及相鄰學科。計算地理學是資訊時代地理學的標誌。

三、學科內容

計算地理學還在發展中，它的學研究內容正在不斷的豐富中。Openshaw早期對計算地理學的理解是比較寬泛的，他與 R J Abrahart的GeoComputation（2000）的目錄如下：
1 地理計算
2 地理計算與現代空間數據
3 地理學中的並行處理
4 從地理計算角度評估高性能計算
5 元胞自動機與地理計算
6 地理空間專家系統
7 模糊建模
8 神經計算
9 基因算法
10 地理計算中的可視化
11 空間多媒體
12 數字空間數據的分維計算
13 網路分析
14 地理信息系統的集成模型
15 地球與環境科學的建模及其局限
16 發展前景
經過近十年的發展，計算地理學的內容基本上明確為：空間數據挖掘（含圖形、圖像處理）、空間運籌、地理數值模擬、地理非數值模擬、地理計算平台軟體工程和地理計算模式等。王錚，吳靜等的《計算地理學》（2011）目錄為
1 概論
2 地理數據分析原理
3 預測與逼近
4 知識發現
5 空間運籌與網路
6 設施區位問題與算法
7 計算複雜性的普遍性與地理特殊性
8 區域與環境科學中的數值計算方法
9 區域與環境科學中的非數值計算方法
10 地理計算中的元胞計算機
11 地理計算中的ABS
12 地理計算平台
13 高性能計算與地理計算
14 地理計算與計算模式