1948-2006：哈佛大學(xué)地理系的滅亡與地理學(xué)的重生
河海大學(xué) 張曉祥
xiaoxiang@hhu.edu.cn
2012年9月于美國(guó)鳳凰城
博主按：2012年7月在美國(guó)San Diego參加了美國(guó)ESRI全球用戶大會(huì)(見(jiàn)我的系列博文：“2012年ESRI全球用戶大會(huì)觀感”)，會(huì)上授予哈佛大學(xué)Stephen Ervin博士為終身成就獎(jiǎng)，Ervin博士發(fā)表了一個(gè)以Geodesign為主題的獲獎(jiǎng)感言，演講中提到了哈佛大學(xué)在GIS與設(shè)計(jì)結(jié)合的一起發(fā)展歷史，特別提到了哈佛大學(xué)Carl Steinitz教授和我國(guó)北京大學(xué)俞孔堅(jiān)教授(哈佛大學(xué)景觀設(shè)計(jì)學(xué)博士)的貢獻(xiàn)。其實(shí)，這里有一段非常有意思的關(guān)于GIS與哈佛的歷史，特別是地理信息系統(tǒng)(GIS)的思想史，與各位GIS同行分享一下。
一、從哈佛大學(xué)地理系的滅亡談起
哈佛大學(xué)是世界級(jí)的高等學(xué)府，其一言一行對(duì)全世界都具有標(biāo)桿作用。哈佛大學(xué)地理系創(chuàng)立于1904年，由地貌學(xué)大師William Davis創(chuàng)建，在美國(guó)地理學(xué)屆有著非常高的地位，但是很不幸，這個(gè)曾經(jīng)輝煌的地理系在1948年轟然滅亡【詳見(jiàn)南大小百合網(wǎng)文：地理系在哈佛的滅亡與計(jì)量革命】。同樣遭此厄運(yùn)的還有建立于1903年的芝加哥大學(xué)地理系的滅亡。
地理學(xué)曾經(jīng)是與天文學(xué)并列的學(xué)科：“上知天文、下知地理”。地理學(xué)泛指關(guān)于我們生活的地球的學(xué)問(wèn)，地理學(xué)孕育了很多學(xué)科，如水文學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、植物學(xué)，這些學(xué)科日益專業(yè)化最后獨(dú)立成新的專門(mén)學(xué)問(wèn)。甚至于于現(xiàn)在的環(huán)境科學(xué)、旅游科學(xué)、城市規(guī)劃等等學(xué)科都有著著深深的地理學(xué)烙印。但是問(wèn)題出來(lái)了：“在由地理學(xué)衍生而來(lái)的各門(mén)學(xué)科都獲得其存在的合法性以后，地理學(xué)獨(dú)立存在的合法性在哪里？【詳見(jiàn)北大網(wǎng)文，為北大人文地理學(xué)上一份悼詞——中國(guó)地理學(xué)的合法性芻議】 ”
由于地理學(xué)缺乏了合法性，因此導(dǎo)致了很長(zhǎng)一段時(shí)間地理學(xué)科本身的危機(jī)，歐美一流大學(xué)紛紛取消地理系，隨后中國(guó)的大學(xué)地理學(xué)系1980年代以來(lái)紛紛改名，很多人當(dāng)時(shí)就大呼地理學(xué)完了。但是地理學(xué)就真的完蛋了嗎？答案的否定的。雖然有危機(jī)，但是危機(jī)危機(jī)，危險(xiǎn)來(lái)臨的時(shí)候也孕育了新的生機(jī)。哈佛大學(xué)地理學(xué)的發(fā)展沒(méi)有因?yàn)榈乩硐档慕怏w而消失，2006年，哈佛的地理學(xué)很快又翻出新的一頁(yè)，地理學(xué)又重新回到哈佛。只是這一次，以GIS與遙感為代表的地理空間信息學(xué)科正在稱為一種新興的學(xué)科，在哈佛的地理學(xué)復(fù)興中起著關(guān)鍵作用。
但是從1948年到2006年，哈佛地理學(xué)的滅亡到再生，近60年，到底發(fā)生了什么，如何實(shí)現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)變，我們希望從地理信息系統(tǒng)(GIS)的思想史角度進(jìn)行一些解讀。
二、計(jì)量革命的誕生與GIS的發(fā)展
最早的地理學(xué)家是亞里斯多德似的全才型地理學(xué)家，但是隨著科學(xué)革命的到來(lái)，一個(gè)人窮其一生只能在一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)做出貢獻(xiàn)，再難誕生出百科全書(shū)似的地理學(xué)家。1940年代滅亡前的哈佛大學(xué)地理系，存在著自然地理、人文地理兩個(gè)迥異的學(xué)科派別。而以Bowman為首的自然地理學(xué)派以及以Whittlesey為首的人文派的不和也加速了哈佛大學(xué)地理系的滅亡。但是，地理學(xué)界有識(shí)之士倡導(dǎo)的地理學(xué)的計(jì)量革命在哈佛大學(xué)地理系的廢墟上誕生。
計(jì)量革命的誕生，首先需要從美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(UW Madison)地理系教授Richard Hartshorne(哈特向)和美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)(University of Iowa)地理系教授Fred Schaefer在1950年代的論戰(zhàn)開(kāi)始。當(dāng)時(shí)哈特向因?yàn)槠?939年的代表性著作《地理學(xué)的性質(zhì)》而名滿學(xué)界，哈特向繼承了傳統(tǒng)地理學(xué)的區(qū)域觀點(diǎn)，總結(jié)了德國(guó)赫特納(Alfred Hettner)及美國(guó)索爾(Carl Sauer)的理論，是區(qū)域地理學(xué)理論的繼承者。1939年出版其明確提出地理學(xué)的研究對(duì)象是地域分異。但是愛(ài)荷華大學(xué)的德國(guó)裔Schaefer教授于1953年9月在美國(guó)地理學(xué)會(huì)會(huì)刊(AAAG)上發(fā)表“地理學(xué)的例外論(Exceptionalism in Geography)”一文，批判了哈特向的“例外論”的區(qū)域地理學(xué)傳統(tǒng)，而應(yīng)當(dāng)建立新的地理學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄕ?，這也是邏輯實(shí)證主義地理學(xué)的開(kāi)端【葉超、蔡運(yùn)龍，2009】。邏輯實(shí)證主義者拋棄掉了形而上學(xué)，認(rèn)為人類知識(shí)是由邏輯、數(shù)學(xué)思維和謹(jǐn)慎的經(jīng)驗(yàn)觀察組成的。雖然Schaefer給予傳統(tǒng)的地理學(xué)一個(gè)重大的批判和建構(gòu)”【葉超、蔡運(yùn)龍，2009】，但是這篇論文尚未發(fā)表Schaefer教授就因心臟病去世，無(wú)法完成批判后的方法論重構(gòu)，更沒(méi)有機(jī)會(huì)再去回應(yīng)哈特向等人在看到此文后的憤怒和反彈。但是，地理學(xué)界的年輕一輩則舉起了計(jì)量革命的大旗。很多老牌地理系因?yàn)橛?jì)量革命的影響而免于滅亡，如加州大學(xué)伯克利分校(UC Berkeley)、威斯康星大學(xué)大學(xué)麥迪遜分校(UW Madision)、華盛頓大學(xué)(U of Washington)等。而美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)(Ohio State University, OSU)、美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)(Pennsylvania State University，PSU)地理系都是在此時(shí)崛起，成為計(jì)量地理學(xué)的研究重鎮(zhèn)。美國(guó)華人地理學(xué)家馬潤(rùn)潮先生也指出，Schaefer和他的這篇論文引發(fā)的計(jì)量革命“最主要的意義并不在于它將計(jì)量方法帶進(jìn)了地理學(xué)，而在于它是一場(chǎng)大型、猛烈及影響深遠(yuǎn)的思想革命”【葉超、蔡運(yùn)龍，2009】。
1960年代，英國(guó)裔加拿大科學(xué)家Roger Tomlinson博士首次使用Geographical Information System(地理信息系統(tǒng)，GIS)，并在加拿大建立了世界上第一個(gè)GIS系統(tǒng)用于加拿大的土地管理。1972年，美國(guó)Landsat衛(wèi)星發(fā)射，人類進(jìn)行各類地球資源管理獲得了可靠的數(shù)據(jù)源，原籍澳大利亞的地理學(xué)家David Simonette博士在1972-1974年年間任美國(guó)Landsat衛(wèi)星公司首任總經(jīng)理。1974年，David Simonette博士擔(dān)任美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)地理系創(chuàng)系系主任，大力延攬人才，特別是一些地理學(xué)計(jì)量革命的地理學(xué)家，USCB的Reginald Golledge，Waldo Tobler，Richard Church，Helen Couclelis, Michael Goodchild，Keith Clarke，Luc Anselin等都是Simonett時(shí)期引進(jìn)的GIS專家，當(dāng)時(shí)UCSB還成立了美國(guó)國(guó)家地理信息與分析中心(NCGIA),再加上UCSB地理系在遙感方面的教授也是英才輩出，很快就打造為世界一流的地理學(xué)系。但近年來(lái)，隨著一些老教授年事已高，以及一些教授的離開(kāi)，特別是Michael Goodchild于2012年退休，目前UCSB地理系在GIS方向的實(shí)力已經(jīng)大為遜色，但是UCSB地理系的種子在全美各地開(kāi)花，目前比較有名的GIS群體是美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的GeoDA研究中心(https://geodacenter.asu.edu/)，這個(gè)中心匯集了多位UCSB的教授和畢業(yè)生，如原UCSB地理系教授、美國(guó)科學(xué)院院士Luc Anselin(康奈爾大學(xué)區(qū)域經(jīng)學(xué)學(xué)大師Walter Isard教授的學(xué)生)以及UCSB全盛時(shí)期的畢業(yè)生Janet Franklin(1988畢業(yè)，導(dǎo)師David Simonette)，Sergie Rey(1994年畢業(yè)，導(dǎo)師Luc Anselin)，Emily Talen(1995年畢業(yè)，導(dǎo)師Helen Couclelis)，Alan Murray(1995年畢業(yè)，導(dǎo)師Richard Church)等，目前已經(jīng)發(fā)展成為有一定規(guī)模和影響的空間分析研究中心。
在哈佛大學(xué)，1948年地理系的滅亡對(duì)哈佛、對(duì)美國(guó)地理學(xué)界都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，但是哈佛的地理學(xué)發(fā)展實(shí)際上并沒(méi)有停步。哈佛大學(xué)就是哈佛大學(xué)，不愧是學(xué)術(shù)的天堂，沒(méi)有地理系一樣可以引領(lǐng)地理潮流，可以影響世界。哈佛大學(xué)地理學(xué)發(fā)展只不過(guò)換了一種嶄新的發(fā)展方式而已。這種發(fā)展得益于兩方面的交叉與融：一是哈佛大學(xué)的景觀設(shè)計(jì)學(xué)(Landsacape Architechture)傳統(tǒng)，二是哈佛大學(xué)Howard Fisher的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與空間分析實(shí)驗(yàn)室(Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis, LCGSA)。第三節(jié)我們將哈佛大學(xué)的景觀設(shè)計(jì)學(xué)傳統(tǒng)，第四節(jié)我們將介紹根植于哈佛景觀設(shè)計(jì)學(xué)傳統(tǒng)之上的Geodesign，第五節(jié)我們將介紹哈佛大學(xué)在GIS技術(shù)上的發(fā)展特別是LCGSA的杰出成就。
三、哈佛大學(xué)的景觀設(shè)計(jì)學(xué)傳統(tǒng)
景觀設(shè)計(jì)學(xué)(Landscape Architecture)在哈佛大學(xué)有著很強(qiáng)的歷史傳統(tǒng)，也好了解景觀設(shè)計(jì)學(xué)，首先需要明確景觀(Landscape)、景觀規(guī)劃（Landscape planning）和景觀生態(tài)規(guī)劃（Landscape ecological planning）等幾個(gè)概念，俞孔堅(jiān)(2003)曾對(duì)這幾個(gè)概念進(jìn)行了詳細(xì)的解讀。景觀是一個(gè)有這多種含義的大地綜合體，景觀是一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，是一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生態(tài)系統(tǒng)相疊加的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)（俞孔堅(jiān)，2003）。景觀是審美的、景觀是體驗(yàn)的、景觀是科學(xué)的、景觀是有含義的（俞孔堅(jiān)，2002）。景觀規(guī)劃（Landscape planning）是一種區(qū)別于社會(huì)、公共政策和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃等其他三大規(guī)劃流派的物質(zhì)空間規(guī)劃（Physical planning），其總體目標(biāo)是通過(guò)土地和自然資源的保護(hù)和利用規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的景觀或生態(tài)系統(tǒng)（俞孔堅(jiān)，2003）。景觀規(guī)劃有著顯著的空間特征，通常是指在一個(gè)相對(duì)宏觀的空間尺度上，基于對(duì)自然和人文過(guò)程的認(rèn)識(shí)，協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的過(guò)程（Steiner and Osterman，1988； Sedon，1986；Langevelde，1994）。景觀規(guī)劃的過(guò)程就是幫助居住在自然系統(tǒng)中，或利用系統(tǒng)中的資源的人們找到一種最適宜的途徑（McHarg，1969）。[本節(jié)內(nèi)容轉(zhuǎn)引自（俞孔堅(jiān)，2003）] 景觀生態(tài)規(guī)劃廣義上是指景觀規(guī)劃的生態(tài)學(xué)途徑，也就是將廣泛意義上的生態(tài)學(xué)原理用于景觀規(guī)劃，而景觀生態(tài)規(guī)劃的狹義理解是基于景觀生態(tài)學(xué)的規(guī)劃，也就是基于景觀生態(tài)學(xué)關(guān)于景觀格局和空間過(guò)程（水平過(guò)程或流）的關(guān)系原理的規(guī)劃。景觀規(guī)劃以及基于生態(tài)學(xué)方法的景觀生態(tài)規(guī)劃都屬于景觀設(shè)計(jì)學(xué)(Landscape Architecture)這門(mén)學(xué)科的研究?jī)?nèi)容。司馬赫(Herbert Simon)1968年在《工藝科學(xué)(The Science of Artificial)》一書(shū)中提出：“所謂設(shè)計(jì)，就是找到一個(gè)能夠改善現(xiàn)狀的途徑”。設(shè)計(jì)對(duì)象有多種尺度和比例，景觀設(shè)計(jì)學(xué)研究的并不是一般意義上的詳細(xì)設(shè)計(jì)，而更多的是一種大尺度的、戰(zhàn)略性的景觀規(guī)劃。
以景觀規(guī)劃為景觀設(shè)計(jì)學(xué)研究在方法論上借助于地理信息技術(shù)，最終發(fā)展稱為今年天的Geodegign(地理設(shè)計(jì))。但實(shí)際上，Geodesign作為設(shè)計(jì)師的業(yè)務(wù)活動(dòng)實(shí)際上早已有之，那就是在進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)時(shí)，如何考慮特定的地理空間條件，如何適應(yīng)建筑所處的環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)自然的設(shè)計(jì)？某種意義上，中國(guó)古代的風(fēng)水大師就是一流的景觀設(shè)計(jì)師，留下了很多設(shè)計(jì)精湛的作品，如中國(guó)南宋時(shí)期的古代杭州西湖的設(shè)計(jì)以及安徽黃山的景觀設(shè)計(jì)(Carl Steinitz，2000)。
在設(shè)計(jì)思想上，西方近代景觀設(shè)計(jì)師Frank Lloyd Wright(1867–1959)首先提出了Geodesign的概念(雖然他沒(méi)做這個(gè)詞)，Wright強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)周邊的地形、河流、瀑布、植被、采光等各種因素，Richard Neutra (1892–1970)也是以為重要的景觀設(shè)計(jì)師,他曾經(jīng)與Wright在1920年代一起工作過(guò)，并深受其影響，后來(lái)寫(xiě)出了《Survival through Design》一書(shū)，Neutra的工作甚至促成了1970年環(huán)保法案的通過(guò)和1970年4月22日首個(gè)世界地球日的誕生。在技術(shù)方法上，Warren H. Manning(1860–1938)在電燈已經(jīng)普及的1910年代，發(fā)明了通過(guò)透明燈箱進(jìn)行多種圖像疊加的分析方法。
Ian McHarg（1920-2001)無(wú)疑是景觀設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域的大師級(jí)任務(wù)，這位出生于蘇格蘭、畢業(yè)于哈佛大學(xué)的景觀建筑師無(wú)疑是Geodesign(地理設(shè)計(jì))的主要?jiǎng)?chuàng)始人之一，雖然他從未使用這一術(shù)語(yǔ)。McHarg提倡利用多學(xué)科方法進(jìn)行環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì),認(rèn)為可以通過(guò)查看疊加地理信息的專題層，評(píng)估某一種特定的土地用途的最佳(或最差)的位置(McHarg 1969)。他1969年的書(shū)《設(shè)計(jì)結(jié)合自然(Design with Nature)》(也有人翻譯為“《設(shè)計(jì)遵從自然》”)中不僅表達(dá)了考慮周邊自然環(huán)境的景觀設(shè)計(jì)思想，還提出了一種疊加分析的地理技術(shù)（這最有可能基于對(duì)Warren H. Manning的透明燈箱疊加圖件進(jìn)行分析的工作）。早期的景觀設(shè)計(jì)常常被狹隘的觀點(diǎn)和單一價(jià)值多主導(dǎo)，但是McHarg在一系列研究資助的支持，領(lǐng)導(dǎo)了美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的研究組，組建了一個(gè)多學(xué)科的科學(xué)家和專家的寫(xiě)作團(tuán)隊(duì)來(lái)共同完成規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的單一價(jià)值取向的弊端，創(chuàng)立了一整套景觀設(shè)計(jì)的工作方式，賦予景觀規(guī)劃師一種協(xié)調(diào)人與環(huán)境的地位，并使得景觀規(guī)劃成為一門(mén)現(xiàn)代意義上的科學(xué)而非主管臆斷，使得各類規(guī)劃具有可辯護(hù)性(defensible)(Steinitz，1979；俞孔堅(jiān)，2003)。也正如McHarg所言，“任何人，只要他應(yīng)用了這些數(shù)據(jù)和方法都將會(huì)得出相同的結(jié)論”(McHarg and Sutton，1975)。
但是McHarg的理論方法同樣收到廣泛的質(zhì)疑，主要可以歸結(jié)為三點(diǎn)：(1)理念上的唯環(huán)境論（或唯自然論）,忽視景觀設(shè)計(jì)本身的藝術(shù)性特制；(2) 方法上的唯技術(shù)論，機(jī)械地利用空間疊加等技術(shù)方法；(3) 生態(tài)科學(xué)基礎(chǔ)的局限:限于垂直過(guò)程而缺乏對(duì)水平過(guò)程的關(guān)注(俞孔堅(jiān)，2003）。但是McHarg的《設(shè)計(jì)結(jié)合自然》的景觀規(guī)劃理論日益深入人心，20世紀(jì)80年代后，很多科學(xué)家在McHarg工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)其規(guī)劃方法的問(wèn)題和缺陷，發(fā)展了生態(tài)規(guī)劃系列方法論和技術(shù)，逐步使生態(tài)規(guī)劃進(jìn)入成熟期。其主要表現(xiàn)為三方面：（1）以Geodesign框架為代表的規(guī)劃方法論,Carl Steinitz(2012)為首的科學(xué)家發(fā)展了決策導(dǎo)向和多解規(guī)劃的Geodesign方法，（2）基于景觀生態(tài)學(xué)的景觀規(guī)劃，注重水平生態(tài)過(guò)程和景觀格局，和（3）地理信息技術(shù)成為景觀規(guī)劃強(qiáng)有力的支持，GIS軟件讓空間分析變得異常簡(jiǎn)單。(俞孔堅(jiān)，2003)
四、地理設(shè)計(jì)(Geodesign)
哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院Carl Steinitz（1938- ）教授和他的同事在哈佛大學(xué)發(fā)展了MrHarg的整套設(shè)計(jì)方法。Carl Steinitz早年畢業(yè)于美國(guó)麻省理工學(xué)院，師從著名城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)大師凱文－林奇，后在哈佛大學(xué)任教。30多年來(lái)，他和他的同事和學(xué)生共同合作，開(kāi)發(fā)了著名的地理設(shè)計(jì)框架(Geodesign Framework)，這個(gè)框架包括概念架構(gòu)、設(shè)計(jì)策略和程序技術(shù)(Steinitz 2012)。
Carl Steinitz的地理設(shè)計(jì)框架(Geodesign Framework)
Carl Steinitz的地理設(shè)計(jì)框架(Geodesign Framework)之前稱為景觀規(guī)劃框架(Steinitz 1995)，作為Geodesign名詞本身，則是近幾年的事情。規(guī)劃本身不是決策，它是一個(gè)決策導(dǎo)向的過(guò)程，支持決策過(guò)程，規(guī)劃并非是一個(gè)被動(dòng)的、完全根據(jù)自然過(guò)程和資源條件而追求一個(gè)最適、最佳方案的過(guò)程(俞孔堅(jiān)，2003),Steinitz(2012)的地理設(shè)計(jì)框架是規(guī)劃方法論上的一場(chǎng)革命，系統(tǒng)地提出了進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的通用方法，早年雖然是針對(duì)景觀規(guī)劃提出，但是這種方法適合于其它各類規(guī)劃設(shè)計(jì)，該地理設(shè)計(jì)框剪主要分為六個(gè)層次來(lái)描述整個(gè)地理設(shè)計(jì)過(guò)程，每個(gè)層次對(duì)應(yīng)一種信息表達(dá)模型，具體是：
(1) 表達(dá)模型(Representation Models)，如何描述空間對(duì)象的各種狀態(tài)，包括對(duì)象的內(nèi)容、邊界、空間、時(shí)間，用什么方法、用什么語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行表達(dá)。
(2) 過(guò)程模型(Process Models)。對(duì)象的功能和變化動(dòng)力機(jī)制，對(duì)象各要素之間的功能關(guān)系和結(jié)構(gòu)關(guān)系如何。
(3) 評(píng)價(jià)模型(Evaluation Models)。目前空間對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)如何，需根據(jù)各個(gè)相關(guān)因子建立評(píng)價(jià)模型。
(4）變化模型(Change Models)?？臻g對(duì)象會(huì)怎樣發(fā)生變化，變化的時(shí)間、地點(diǎn)和事件分別是什么，對(duì)于變化未來(lái)的未來(lái)發(fā)展，如何進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于未來(lái)的發(fā)展如何進(jìn)行有目地的干預(yù)。
（5）影響模型(Impact Model)。空間對(duì)象變化會(huì)帶來(lái)何種影響，這與變化的過(guò)程模型密切相關(guān)?！ ?/p> （6）決策模型(Decision Model)?？臻g對(duì)象的改變有多種方向，如何評(píng)估由于不同情境改變的差異和影響，做出合理的決策，是規(guī)劃最根本的問(wèn)題。決策模型與評(píng)價(jià)模型密切相關(guān)，都涉及到各類因素的綜合評(píng)估。
在任何一個(gè)規(guī)劃項(xiàng)目中，上述六個(gè)層次的框架流程都必須至少反復(fù)三次:第一，自上而下（順序）明確項(xiàng)目的背景和范圍，即明確問(wèn)題所在；第二，自下而上（逆序）明確提出項(xiàng)目的方法論，即如何解決問(wèn)題；第三，自上而下（順序）進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目直至給出結(jié)論為止，即回答問(wèn)題（俞孔堅(jiān), 2003）。
五、哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室
Carl Steinitz的奠基性工作屬于景觀設(shè)計(jì)學(xué)科的理論框架，這個(gè)理論框架是一種獨(dú)立于技術(shù)的方法論。但非常幸運(yùn)的，Carl Steinitz的工作得到了同樣也在哈佛的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的有益補(bǔ)充。
Howard Fisher（1903-1979）1965年獲得福特基金的贊助，與麻省理工學(xué)院聯(lián)合成立了計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室(Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis，LCGSA)。Fisher開(kāi)發(fā)的SYMAP程序，這是最早的計(jì)算機(jī)繪圖程序之一，后來(lái)在規(guī)劃工作中廣為流行。他所創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)室后來(lái)負(fù)責(zé)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)SYMAP，還有其它一系列的GIS軟件產(chǎn)品CALFORM、SYMVU、POLYVRT、ODYSSEY、IMGRID、MacGIS(Chrisman，2006)。與此同時(shí)，哈佛實(shí)驗(yàn)室還在理論地理學(xué)的基礎(chǔ)研究方面積累了大量成果，研究了與區(qū)域規(guī)劃、景觀設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的空間分析方法論，建立了包括括引力模型、地圖疊加分析、加權(quán)評(píng)價(jià)等一系列經(jīng)典的空間分析方法，并開(kāi)發(fā)了軟件產(chǎn)品原型。Jack Dangermond先生1968-1969年在哈佛學(xué)習(xí)了這些經(jīng)典分析方法和GIS軟件開(kāi)發(fā)的技術(shù)，后于1969年在其家鄉(xiāng)加州Redlands建立了一家咨詢公司ESRI(Environmental System Research Institute,環(huán)境系統(tǒng)研究所)。后來(lái)，隨著Howard Fisher的年事漸高，實(shí)驗(yàn)室逐漸走下坡陸，1976年，雖然當(dāng)時(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室請(qǐng)到了美國(guó)科學(xué)院院士Brian Berry教授來(lái)接替73歲高齡的Howard Fisher教授擔(dān)任哈佛任實(shí)驗(yàn)室主管，但是依然無(wú)法改變這個(gè)頹勢(shì)，隨著1979年Howard Fisher的逝世,實(shí)驗(yàn)室逐漸沉寂，1981年Brian Berry教授離開(kāi)，之后實(shí)驗(yàn)室走下坡路，并于1991年最終解體。
進(jìn)入80年代，哈佛大學(xué)的GIS逐漸歸于沉寂，但是當(dāng)時(shí)美國(guó)和世界范圍內(nèi)的GIS卻方興未艾。1980年代以后，美國(guó)國(guó)家基金委(NSF)在加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)、紐約州立大學(xué)布法羅分校(SUNY Buffalo)、緬因大學(xué)(U. of Maine)等三所大學(xué)建立了美國(guó)國(guó)家地理分析與研究中心(NCGIA)的三家分中心，網(wǎng)羅了包括Michael Goodchild、Michael Batty、Andrew Frank等一大批世界范圍內(nèi)的杰出的GIS專家，建立了完備的地理信息科學(xué)理論體系(Goodchild，1992)，并出版了GIS專業(yè)教材(Goodchild等，1991；Longley等，2001)。
雖然哈佛的實(shí)驗(yàn)室最終解體，但是哈佛的GIS的種子也生生不息,培養(yǎng)了很多日后對(duì)業(yè)界產(chǎn)生巨大影響的人才，很多人今天已稱為當(dāng)代GIS及圖像處理行業(yè)的重要人物，除了ESRI奠基人Jack Dangermond以外，還包括Intergraph公司的David Sinton，ERDAS公司的創(chuàng)始人Lawrie Jordan和Bruce Rado等。Jack Dangermond在哈佛學(xué)習(xí)景觀設(shè)計(jì)學(xué)(Landscape Architecture)專業(yè)，但是也對(duì)哈佛計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和空間分析實(shí)驗(yàn)室的工作感到興趣。Dangermond先生所創(chuàng)辦的ESRI后來(lái)扛起了哈佛GIS軟件發(fā)展創(chuàng)新的大旗，特別是ESRI于1982年發(fā)布了第一款商用GIS軟件ARC/INFO 1.0，標(biāo)志了公司從咨詢公司到軟件產(chǎn)品公司的轉(zhuǎn)變。ESRI后來(lái)逐漸網(wǎng)羅了很多哈佛實(shí)驗(yàn)室的中堅(jiān)分子，如ESRI軟件開(kāi)發(fā)部主管Scot Morehouse(1976-1981年在哈佛)以及Duane Niemeyer(1980-1982年在哈佛)、Hugh Keegen(1980-1982年在哈佛)等部門(mén)主管都來(lái)自哈佛，哈佛實(shí)驗(yàn)室雖然不再存在，但是哈佛實(shí)驗(yàn)室的早期成果和人才逐漸從學(xué)術(shù)界走到工業(yè)界，創(chuàng)造出了世界上最為知名的GIS軟件產(chǎn)品。Dangermond先生和他在ESRI的同事雖然做的是GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)性工作，但也正在做一些GIS科學(xué)發(fā)展的開(kāi)創(chuàng)性的工作。Dangermond先生等人的長(zhǎng)期的夢(mèng)想就是使用Goodchild等人所發(fā)展的地理信息科學(xué)，結(jié)合哈佛大學(xué)Steintz和他的同事所開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)框架，使用計(jì)算機(jī)來(lái)表達(dá)地理空間信息，建議可以一個(gè)進(jìn)行地理設(shè)計(jì)(Geodesign)的平臺(tái)。
今天特別強(qiáng)調(diào)Geodesign的原因也并不是geodesign的提法有多新，而是圍繞geodesign的這種新的設(shè)計(jì)思想的形成，凝聚了許多前輩學(xué)人的艱辛努力。Geodesign首先由McHarg提出、后來(lái)由Steinitz發(fā)展，再加上Fisher、Dangermond和其他人的工作，現(xiàn)在讓我們可以使用GIS作為框架在數(shù)字地理空間進(jìn)行g(shù)eodesign。
六、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展
在第三節(jié)我們論述哈佛景觀設(shè)計(jì)學(xué)傳統(tǒng)中，我們提到了McHarg的景觀規(guī)劃思想收到了的三個(gè)方面的質(zhì)疑。但很多后續(xù)研究逐漸豐富和支撐了McHarg的景觀規(guī)劃思想，一是在規(guī)劃方法論上，Carl Steinitz發(fā)展了系統(tǒng)的Geodesign方法論(Steinitz，2012)，二是在GIS技術(shù)上，ESRI等商業(yè)GIS軟件公司開(kāi)發(fā)了方便易用的軟件進(jìn)行分析。但是，McHarg的強(qiáng)調(diào)地物分層的景觀規(guī)劃思想是一種還原論的分類思想，必然割裂了景觀的垂直過(guò)程和水平過(guò)程的聯(lián)系，在生態(tài)科學(xué)基礎(chǔ)上有著明顯局限。打破這一局限的重要技術(shù)專家仍然是來(lái)自哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院的Richard Forman教授(http://www.gsd.harvard.edu/#/people/richard-tt-forman.html),Richard Forman教授是國(guó)際景觀生態(tài)學(xué)的奠基人之一。
McHarg極力強(qiáng)調(diào)某一景觀單元內(nèi)陸質(zhì)-土壤-水文-植被-動(dòng)物與人類活動(dòng)及土地利用之間的垂直過(guò)程和聯(lián)系，但在現(xiàn)實(shí)景觀中卻普遍存在著水平的生態(tài)流或生態(tài)關(guān)系，如自然的風(fēng)與水的流動(dòng)，火災(zāi)的空間蔓延，候鳥(niǎo)的空間遷徙，城市的空間擴(kuò)張。在McHarg的生態(tài)規(guī)劃模式中，這些水平過(guò)程很難得以體現(xiàn)。如何在景觀規(guī)劃中注重水平生態(tài)過(guò)程，克服單純強(qiáng)調(diào)垂直生態(tài)過(guò)程的局限，導(dǎo)致了一門(mén)嶄新的學(xué)科誕生，那就是景觀生態(tài)學(xué)。景觀生態(tài)學(xué)作為一門(mén)較新的交叉科學(xué)，其在景觀和土地的評(píng)價(jià)、規(guī)劃、管理、保護(hù)和恢復(fù)中日益被認(rèn)識(shí)和重視（鄔建國(guó)，2000）。景觀生態(tài)學(xué)著重于對(duì)穿越景觀的水平方向流動(dòng)對(duì)象的關(guān)注，包括物質(zhì)流、物種流和干擾，一定程度上拓展了McHarg的景觀生態(tài)規(guī)劃單純的垂直生態(tài)過(guò)程分析的方法。
這種基于景觀生態(tài)學(xué)的新的景觀生態(tài)規(guī)劃(Landscape Ecological Planning)模式是繼McHarg的“設(shè)計(jì)遵從自然”之后，又一次使景觀規(guī)劃方法論在生態(tài)規(guī)劃方向上發(fā)生了質(zhì)的飛躍(俞孔堅(jiān)，2003)。景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展為景觀生態(tài)規(guī)劃提供了新的理論依據(jù)，景觀生態(tài)學(xué)把水平生態(tài)過(guò)程與景觀的空間格局作為研究對(duì)象，同時(shí)，以決策為中心的和規(guī)劃的可辯護(hù)性思想又向生態(tài)規(guī)劃理論提出了更高的要求（Faludi，1987；Steinitz，1990；俞孔堅(jiān)，2003)。
如果說(shuō)McHarg的自然設(shè)計(jì)模式摒棄了追求人工的秩序(orderliness)和功能分區(qū)(zoning)的傳統(tǒng)規(guī)劃模式而強(qiáng)調(diào)各項(xiàng)土地利用的生態(tài)適應(yīng)性(suitability and fitness)和體現(xiàn)自然資源的固有價(jià)值，景觀生態(tài)規(guī)劃模式則強(qiáng)調(diào)景觀空間格局(pattern)對(duì)過(guò)程(process)的控制和影響，并試圖通過(guò)格局的改變來(lái)維持景觀功能流的健康與安全，它尤其強(qiáng)調(diào)景觀格局與水平運(yùn)動(dòng)和流(movement and flow)的關(guān)系(Forman and Godron，1986；Risser，1987；Turner，1989；Forman，1995; 俞孔堅(jiān)，2003）。
在景觀生態(tài)學(xué)中，斑塊(patch)、廊道(corridor)和基質(zhì)(matrix)是景觀生態(tài)學(xué)用來(lái)解釋景觀結(jié)構(gòu)的基本模式，普遍適用于各類景觀，包括荒漠、森林、農(nóng)業(yè)、草原、郊區(qū)和建成區(qū)景觀（Forman and Godron，1986），這一模式為比較和判別景觀結(jié)構(gòu)，分析結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系和改變景觀提供了一種通俗、簡(jiǎn)明和可操作的語(yǔ)言,運(yùn)用這一基本語(yǔ)言，景觀生態(tài)學(xué)探討地球表面的景觀是怎樣由斑塊、廊道和基質(zhì)所構(gòu)成的，如何來(lái)定量、定性地描述這些基本景觀元素的形狀、大小、數(shù)目和空間關(guān)系，以及這些空間屬性對(duì)景觀中的運(yùn)動(dòng)和生態(tài)流有什么影響。這種方法大大方便了景觀設(shè)計(jì)師、城鄉(xiāng)規(guī)劃師和決策者之間的交流與溝通，最終一種新的基于景觀生態(tài)學(xué)的思潮在哈佛大學(xué)崛起(俞孔堅(jiān)，2003)。在哈佛大學(xué)，美國(guó)景觀生態(tài)學(xué)奠基人Richard F. T. Forman與著名景觀規(guī)劃師Carl Steinitz緊密配合，并得到地理信息系統(tǒng)專家Stephen Ervin博士的強(qiáng)有力技術(shù)支持，共同在哈佛開(kāi)創(chuàng)了又一代規(guī)劃新學(xué)派（Wenche et. al.，1996）。哈佛大學(xué)博士、北京大學(xué)俞孔堅(jiān)教授曾經(jīng)師從Carl Steinitz和Stephen Ervin等著名學(xué)者，1997年回國(guó)創(chuàng)立北京大學(xué)景觀設(shè)計(jì)學(xué)研究院和北京土人景觀與建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院(http://www.turenscape.com)，引進(jìn)了景觀設(shè)計(jì)學(xué)這種新的設(shè)計(jì)思潮，在理論上提出了著名的“反規(guī)劃”等一系列規(guī)劃思想，深刻影響了當(dāng)今中國(guó)的規(guī)劃實(shí)踐，同時(shí)他也是景觀生態(tài)規(guī)劃的中國(guó)踐行者，在中國(guó)大江南北創(chuàng)造了眾多的成功的規(guī)劃案例。
另外，在景觀生態(tài)學(xué)的研究實(shí)踐中，觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)逐步證實(shí)和發(fā)展了景觀生態(tài)學(xué)的一些重要理論，如島嶼生物地理學(xué)地理、復(fù)合種群理論、景觀連接度和滲透理論、等級(jí)理論和景觀復(fù)雜性，所有這些都為逐步夯實(shí)了景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)。在景觀空間格局的分析方法方面，景觀指數(shù)、空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法是比較經(jīng)典的研究方法。一般來(lái)說(shuō)，空間統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的樣本之間存在很強(qiáng)空間相關(guān)性，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析無(wú)法解決空間統(tǒng)計(jì)問(wèn)題，GIS與空間分析專家研究了很多經(jīng)典的空間統(tǒng)計(jì)分析方法，如導(dǎo)致空間自相關(guān)、半方差分析、趨勢(shì)面分析、譜分析、小波分析是比較常用的空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。近年來(lái)，景觀模型的研究日益受到重視，常見(jiàn)的景觀模擬模型有空間概率模型、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型、景觀機(jī)制模型等，有的研究還研發(fā)了實(shí)驗(yàn)性的景觀實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)。(鄔建國(guó)，2000）
七、GIS回到哈佛
地理系從哈佛消失，但是得益于哈佛的學(xué)科交叉、學(xué)科交融，在哈佛先后建立系統(tǒng)的Geodesign方法、奠定了景觀生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)、成就了GIS技術(shù)的萌芽，孕育了新的地理學(xué)思想、客觀上也成就了地理學(xué)的未來(lái)。
2005年，美國(guó)地理學(xué)會(huì)通訊(AAG Newsletter)載文【Bring Geography back to Harvard】；2006年，哈佛大學(xué)成立地理系分析中心(CGA),_http://gis.harvard.edu
2006年，地理學(xué)又一次回到哈佛。在美國(guó)地理學(xué)會(huì)(AAG)和哈佛大學(xué)的支持下，地理學(xué)重新會(huì)到哈佛，哈佛大學(xué)成立了地理分析中心(CGA)(http://gis.harvard.edu)，這是一個(gè)跨學(xué)科的研究機(jī)構(gòu)，建立的目的就是與哈佛大學(xué)文、法、理、工、農(nóng)、醫(yī)等各個(gè)門(mén)類進(jìn)行學(xué)科交叉，因?yàn)榈乩韺W(xué)的空間思維有助于很多復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題的解決。今天，GIS與遙感作為地理學(xué)的重要技術(shù)手段，已經(jīng)廣泛用于歐美名校的科研與教學(xué)，以哈佛、耶魯、普林斯頓為代表的美國(guó)常青藤名校(Ivy League)也紛紛建立了GIS和遙感中心，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)甚至建立了著名的地球研究所，見(jiàn)【2012美國(guó)常春藤名校行10：常春藤的GIS與遙感】。
參考文獻(xiàn)
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【5】Schaefer, F.K. (1953): Exceptionalism in Geography: A Methodological Examination, Annals of the Association of American Geographers, vol. 43, pp. 226-245.
【6】葉超、蔡運(yùn)龍.地理學(xué)方法論變革的案例剖析——重新審視《地理學(xué)中的例外論》之爭(zhēng).地理學(xué)報(bào),2009,64(9):1134-1142.
【7】Carl Steinitz,2000，景觀設(shè)計(jì)思想發(fā)展史，Carl Steinitz在北京大學(xué)的演講(譯者：黃國(guó)平) http://blog.sina.com.cn/s/blog_643115fc0100udmp.html
后記：本人對(duì)這段地理學(xué)思想史非常感興趣，我認(rèn)為在技術(shù)為王的中國(guó)GIS界，很少人會(huì)注意這段GIS方法論的思想史。大概在2005年左右，因?yàn)橐恍┛蒲许?xiàng)目的需要，我當(dāng)時(shí)就注意到北京大學(xué)俞孔堅(jiān)教授這篇2003年的論文(文獻(xiàn)1)，同時(shí)也深受啟發(fā)，并在課堂上向?qū)W生介紹這段思想史(見(jiàn)“《高級(jí)GIS》講義連載(01)：地理信息四十年——回顧與反思”)。2012年起，在美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)(ASU)訪學(xué)，正好國(guó)際景觀生態(tài)學(xué)雜志主編、華人景觀生態(tài)學(xué)專家鄔建國(guó)教授在此ASU任教,鄔建國(guó)教授正好簽名送我一本他寫(xiě)的《景觀生態(tài)學(xué)》一書(shū)（見(jiàn)ASU訪學(xué)：與鄔建國(guó)教授等中國(guó)學(xué)者學(xué)人在一起)，相比在10年前的2001年讀研究生時(shí)在南京大學(xué)科技館二樓報(bào)告廳稀里糊涂聽(tīng)過(guò)鄔建國(guó)教授的一周課程，這次的重讀也讓我加深了對(duì)景觀生態(tài)學(xué)的認(rèn)識(shí)，讓我能將景觀生態(tài)學(xué)與GIS、Geodesign結(jié)合起來(lái)考慮。另外，今年夏天我去美國(guó)南加州圣地亞哥參加了ESRI全球用戶大會(huì)，第一次近距離地見(jiàn)到了Jack Dangermond, Carl Steinitz，Stephen Ervin等名家大師并聆聽(tīng)了他們的演講，深受啟發(fā)(見(jiàn)我的系列博文：“2012年ESRI全球用戶大會(huì)觀感”)。很多內(nèi)容是我多年思考的總結(jié)，不一定成熟，不到之處，希望朋友們和同學(xué)們指正。
