公众参与式地理信息系统的发展与实践

从PPGIS概念的提出到现在不过20年左右的时间，然而在这段时间里，PPGIS受到了前所未有的关注，特别是欧美发达国家，政府重视，大学和科研院所的研究热情很高。20多年来，从基础理论、相关技术到具体应用，PPGIS的研究范围横跨自然科学和社会科学，不断有新的理论产生。然而，任何一项新技术或一个新学科的产生都不是凭空出现的，它必然会体现某些社会的需求，是一个历史的过程[5]。

PPGIS的产生最早可以追溯到20世纪60年代的美国城市改造运动，笔者以此为起点，总结PPGIS发展进程中的主要标志性事件(见表1-1)，包括相关的会议、期刊专刊、著作、重要概念、理论、技术的提出和应用等。

表1-1　PPGIS的发展历程

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20世纪六七十年代，美国开始大规模的城市改造运动，欧洲也兴起新社会运动，这一时期多位社会科学的学者对“公众”、“参与”、“公众参与”等概念做出过精辟论述，如著名的“公众参与阶梯理论”，同时社会的民主化进程也在加速；另一方面，随着计算机技术的不断成熟，第一个应用型的地理信息系统——CGIS(加拿大地理信息系统)于1967年正式运行，随后发达国家涌现出大量实用型地理信息系统[6]。1980年代，计算机发展到第4代，地理信息系统进入普遍发展和广泛应用阶段，并开始用于解决全球性的问题，如全球的沙漠化、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散对世界环境潜在的影响等，美国国家地理信息与分析中心(National Center for Geographic Information and Analysis，NCGIA)也在1987年正式成立[6]。至80年代末期，已有学者注意到关系GIS成败的制度和管理问题的重要性以及GIS应用过程中可能出现的社会、政治、道德伦理等问题[15]。到90年代，GIS与社会的讨论和批判越来越激烈，GIS与公众参与、授权、民主化、边缘化、善政等问题成为争论的焦点。1993年召开了由NCGIA资助的主题为“地理信息与社会”的研讨会，会议成果在期刊《地图学与地理信息系统》(Cartography and Geographic Information Systems)上以专题形式发表。1994年，GIS与社会的专著Ground Truth：The Social Implications of Geographic Information Systems正式发表。在这样的大背景下，NCGIA于1996年正式启动第19号研究计划(Initiative #19)：人、空间、环境如何在GIS中表达及其所带来的社会影响。同年3月在明尼苏达州召开的专家会议上，公众参与地理信息系统一词被正式提出。1998年举办的瓦伦纽斯(Varemius)研究计划专门会议中，许多学者针对“授权，边缘化与公众参与地理信息系统”进行了一系列的讨论。同年，期刊《地图学与地理信息系统》再次以专题形式发表PPGIS相关的论文。与此同时，20世纪90年代的GIS在理论、技术等方面也取得重要进展，1992年Goodchild提出了地理信息科学的概念，1996年著名的《国际地理信息系统杂志》正式更名为《国际地理信息科学杂志》，1998年美国副总统戈尔提出“数字地球”战略。随着计算机技术、信息技术的高速发展，组件式GIS、WebGIS、三维GIS、移动GIS、云GIS等不断涌现，2005年Google公司推出免费的Google Earth网络三维地理信息软件，极大地推动了GIS走向大众的步伐。2007年Goodchild提出“志愿地理信息”(Volunteered Geographic Information，VGI)，公众成为“传感器”，通过网络主动贡献地理数据。再者，2002年第一本PPGIS专著——《社区参与与地理信息系统》(Community Participation and Geographical Information Systems)正式出版，同年第一届PPGIS年会在美国新泽西州举行，之后连续举办了三届，2006年开始作为URISA年会的分会召开。2010年第二本PPGIS专著——专著《地理信息科学与公众参与》(Geographic Information Science and Public Participation)正式出版。2012年城市与区域信息系统协会会刊出版专刊，主题为“PPGIS议题”。

纵观PPGIS的发展历程，可以概括为两条线索：第一条是城市化和社会民主化进程，也就是PPGIS中的公众参与(Public Participation)；另一条是包括GIS在内的信息技术的发展，两条线一开始是平行关系。最终，公众参与的需求和GIS等信息技术结合在一起，在城市规划、土地利用、公共管理等领域逐渐得到应用。从20世纪90年代开始，逐渐汇合与交融，产生了最初的公共参与地理信息系统概念。城市化和社会民主化进程要求更多的民众主动参与到社会经济中来，而GIS等信息技术的发展又改变了传统的参与方式，提高了参与效率，它们共同推动了PPGIS的不断深化。到了2000年以后，由原来零散的案例研究逐渐发展起来，并开始关注PPGIS的相关理论问题，PPGIS应用领域也不再局限于城市规划。本章仅从理论探索、技术与组织和应用实践三个方面进行简述，更多内容详见后续各章节。

理论探索层面：①研究什么是“公众”[34-36]、什么是“参与”[8，37-39]，什么是“公众参与”[40]；②探讨公众参与和授权(赋予权力)以及民众边缘化的关系[41，42]、网络空间的民主问题[27]，关注公众参与和“善政”之间的关系[43，44]；③讨论VGI和公众参与的关系[45-48]；④分析采样方案对结果的影响[49]、PPGIS的评估评价方法或体系[50-56]；⑤PPGIS的定义和学科性质等[4，15，25，57-59]。

技术与组织层面：①强调公众意见和空间信息的表达，如城市规划与设计中的可视化展现[60]、自下而上的分组表达[61]、可持续发展区域制图的方法论[62]、地理信息辅助决策的运行框架[63]、设计以用户为中心的交互界面[64]、空间信息管理[65]；②关注互联网等信息技术的使用[66-71]；③聚焦抽样或采用方法[46，72]；④构建评价PPGIS项目的定量指标[73，74]。

应用实践层面：①PPGIS在城市规划领域是应用最早的也是最广泛的[44，61，69，75，76]；②其次是土地利用[77-80]、资源环境[53，81-83]、公共管理[44，82]、海洋管理[84-86]；③再到近年来比较热门的旅游管理[87，88]、生态系统服务与保护[62，89]、公众健康[90-92]、灾害应急[93，94]等领域。地域范围也从城市扩展到乡村，从陆地扩展到海洋。

在我国，PPGIS的研究起步较晚，2000年以后才陆续出现一些零散的研究。①探索PPGIS在城市规划领域应用的可能性。张峰等(2002)认为在城市规划中可以借鉴西方的经验将GIS技术逐步应用于我国的公众参与工作，“具体可在确定发展目标和规划方案优选两个阶段应用”[26]；阮红利(2003)认为城市规划过程中的公众参与分为“以公众讨论和发表意见反馈为主的决策方案征集阶段”和“以专家评估方案选优为主的决策方案生成阶段”两个阶段，PPGIS的体系结构包含数据层、中间层、展示层和用户层，并以龙海市石码镇为例，设计和开发出参与式土地利用规划原型系统[16]；周江评与孙明洁(2005)总结了城市规划、发展决策中的公共参与，在此基础上提出了6点认识[7]。②关注原住民的参与。蔡博文等(2002)运用参与式地理信息系统于原住民传统领域知识的建构，结果发现地理信息系统符合建构原住民传统领域知识的重要精神——历史、文化、社会及技术过程[95]；林俊强等(2005)通过对泰雅族司马库斯案例的研究，认为地理信息系统能够促进司马库斯部落在自觉、参与、能力与资源上的赋权[24]。③相关理论探讨。何宗宜和刘政荣(2006)对PPGIS的理论框架进行了研究并提出了我国开展这项工作的设想和建议[19]；李如仁(2007)构建了PPGIS的理论体系框架，并研究了一个实用型的PPGIS项目——WebPolis[5]。④相关技术方法研究。柳林等(2007)提出了一种基于图形的参与技术——IDM技术，阐述了基于图形的参与技术的数学原理——convex hull理论，构建了IDM技术在PPGIS中的应用模式[96]。谭玉敏等(2008)揭示了公众参与GIS中空间信息服务模型的本质特征，并基于ArcIMS和ArcSDE开发了可以满足实时空间数据处理的扩展空间数据引擎[97]。⑤近年来，PPGIS的应用领域不断扩展。杨潇与张玉超(2009)提出了将PPGIS应用于环境规划公众参与的基本思路和组织实施方法[98]；吴微微(2009)采用了.NET平台，C#、ASP作为开发语言，基于Aspmap for.Net开发了西安市阎良区WebGIS防震减灾信息管理与辅助决策系统[99]；王晓军与宇振荣(2010)归纳出参与式规划情景下的PGIS社区制图方法，并简要分析了运用途径、效果及其存在的问题[100]；曾兴国等(2013)设计并实现了一个公众参与式的在线地图制图服务原型系统，并将其应用于深圳基础空间信息平台相关项目[101]；匡吴楠(2011)借助南通经济技术开发区的例子，设计了一个基于PPGIS的规划环评中公众参与的系统，并进行了界面和过程应用展示[102]；李晓燕等(2014)开发了基于GIS的土地利用总体规划仿真展示平台，其中二三维一体化、仿真规划全景展示、动态规划展示、历史数据对比展示等是亮点[103]；高方红与侯志伟等(2016)将震害信息分为4大类，设计并实现了基于PPGIS的大众地震灾情信息服务平台原型系统[104]。

综上所述，国外尤其是欧美等发达国家在PPGIS的理论研究、技术方法探讨和应用实践上都走在了我国的前面，而且公众参与的民主意识和法律制度等已经不是阻碍PPGIS发展的主要因素。但同时应该看到，对于PPGIS而言，还有许多问题值得我们去研究。在理论方面，由于它横跨自然科学和社会科学，所以涉及的范围很广泛。目前PPGIS的理论研究显得很分散，呈现出各自为战的态势，没有形成一些集中的研究方向，学者们更多的是不断地提出一些新问题进行探讨和辩论，很少在同一问题上达成共识，如PPGIS的定位(是一门科学还是一种技术或是一种工具?)、PPGIS与GIS的关系(PPGIS是GIS的一个分支还是PPGIS包含了GIS?)、PPGIS的定义等；在技术实现上，很少有人对PPGIS涉及的相关技术做一个全面的总结；在应用实践上，实用型的比较成熟的PPGIS比较少[5]。