地理学研究进展与前沿领域

1地理学研究进展与前沿领域郑度，陈述彭（中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101）摘要:现代地理学涵盖自然地理学、人文地理学和地理信息科学，其发展趋势是：相邻学科的交叉、渗透与融合，加强地理学内部的综合研究，地理过程的微观研究进一步深化，结合实践拓宽应用研究领域，实验与研究手段的现代化，理论思维模式的转变。地理学应在陆地表层过程与格局、全球环境变化及其区域响应、自然资源保障与生态环境建设、区域可持续发展及人地系统的机理与调控、地球信息科学和数字地球战略等前沿领域开拓创新，为促进地球系统科学的发展、协调人地关系等做出积极的贡献。关键词：地理学；陆地表层；过程与格局；全球环境变化；区域可持续发展；人地关系；地球信息科学地理学是一门研究地球表层自然要素与人文要素相互作用与关系及其时空规律的科学。它所面对的是复杂的地球表层巨系统，是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈与人类圈所构成的统一整体，是由各种自然现象、人文现象组合在一起的复杂体系。因此，地理学是一门运用现代科学技术手段，具有跨越自然科学与社会科学性质的科学，向来以综合性和区域性为特色，在当前的大学科体系中占有重要地位。地理学既古老又年轻，20世纪它经历了近代地理学的发展阶段和第二次世界大战结束以来现代地理学的发展阶段，取得了显著进展和巨大成就。1进展和成就由于研究背景的差别和学术观点的不同，在近代地理学的发展过程中形成了区域学派、景观学派、生态学派、区位学派和数量学派等若干不同的研究传统和风格。这些主要研究传统与学派并不是各自独立、互不关联的。相反，它们是相互密切联系的。如关于地表事物分布的区域研究必然涉及到人地关系的生态学内容，也离不开景观的发展和演变；而区位学派的空间分析，数量学派的数值化和模式研究之间也有着紧密的关系，它们又和区域研究及生态学派的人地关系研究互为补充［1,2］。面对地球表层这一复杂的巨系统，地理学所研究的是自然、人文以及区域的综合内容，包括人地关系机理及其优化调控等重大问题。因此，地理学要在基础理论和应用实践上取得显著成果，在现代科学体系中继续发挥其独特的作用，就必须兼容并蓄、互相渗透、彼此促进，加强不同研究传统和各个学派之间的合作，使地理学的研究提高到一个新的水平。随着社会经济的发展和科学技术的进步，地理学不断扩大并深化其研究领域，在理论、方法和技术上都取得了前所未有的进展。在现代地理学的发展时期，地理教学与科研机构不断增加，地理专业队伍逐渐扩大，地理科研成果和地理科学知识得到广泛的应用和普及。现代地理学继承和发展了近代地理学综合性、区域性的观念，已经形成了涵盖自然地理学、人文地理学和地理信息科学的分支众多的大科学体系。地理学在地域分异和区域系统、地表自然过程综合研究、人地关系与区域发展、国家及区域地图集系列的编纂、地理信息系统的建立和应用等诸多方面均取得显著的进展与成就［3~6］。21.1地域分异规律与区域系统研究在洪堡的比较地理学和道库恰也夫的自然地带学说的基础上，地理地带性学说进一步发展和完善。地理地带性和地域分异规律在全球各大陆及不同区域得到检验和应用，建立了区域系统划分的原则和方法。各种自然区划成为人类认识、利用和保护自然的重要基础和依据，并在实践中得到广泛应用。1959年完成的中国综合自然区划，揭示出中国自然地域分异的特点和地带性规律，在理论方法上有明显创新，成为各部门研究和应用的重要依据。其后的中国农业区划、中国自然地理系列专著等成果，均具有世界意义。1.2地表自然过程的综合研究我国学者提出自然地理学要研究地表物理、化学和生物的自然过程，并加以综合。物理过程包括风力作用、水力作用、地表水分和热量平衡；化学过程原以盐分平衡为开端，从水盐动态着手，后来转向与地方病和人体健康有关的环境生命元素平衡和环境保护研究；生物过程则与农业生产潜力相联系，发展为土壤—植被—大气系统和环境生物地球化学循环等的综合研究。70年代末，以土地类型为基础的土地资源、土地评价、土地利用、土地规划和土地管理决策的研究，已经全面发展为土地科学的系统研究。近年，与全球环境变化领域相联系，开展了土地利用/土地覆被变化研究。冰川、冻土、沙漠、湖泊、湿地等专门领域自然地理研究的进展显著。自然历史过程即古地理方向是区域自然地理的重要内容，中国学者通过黄土、冰芯、湖芯、树轮及历史文献资料的深入研究在古地理及历史气候与环境变化领域的成果为世界所公认。1.3人地系统与区域发展研究以人类活动和地理环境相互关系为核心的人地关系研究是地理学的传统领域。人文地理研究热点之一的区位论，从农业、工业拓展到城市，并创立了“中心地理论”，并开展了城市化过程的研究。区位论的广泛应用，促进了人文地理学及其分支学科的发展，在经济地域分异规律的基础上完成了不同尺度的经济区划和区域规划研究。地理学家积极开拓对自然资源、自然灾害和人类环境的综合集成研究，成为当代地理学应用研究的主流。地理学以地域为单元，着重研究人地关系的地域系统。人地系统研究从宏观深入到微观领域，其内容涉及人口、资源、环境、经济与社会发展，并从定性研究发展到定量研究，建立了可持续发展的机理、指标体系、模型、动力学和决策支持系统等，并在不同层次和不同类型区域的社会经济发展中广泛应用，发挥了重要作用。1.4国家及区域地图集系列的编纂地图是地理学的形象思维和第二语言。20世纪，国际地理学界掀起3次编制国家地图集的高潮，大致30年一个周期。30年代中国的申报馆地图也跻身于先进行列。60年代中国先后编制国家及省区的历史、自然、人口、经济、农业地图集系列30余种。其中国家自然地图集、人口地图集、经济地图集、农业地图集、数字化专题地图集的规模和质量均达当时国际先进水平。1100万土地利用图、土地资源图、草场资源图、土地类型图、地貌类型图等在国际地理学界也有重大影响。地方病图集、癌症地图集、鼠疫地图集及环境、灾害地图集的出版，更受到国内外医学界和环境科学界的关注。.1.5地理信息系统的建立与应用地理信息系统是采集、存储、分析和显示地理信息的计算机系统，是处理和分析大量地理数据的综合性技术系统。地理信息系统与遥感、全球定位系统、计算机相结合，具有对时空信息的综合处理能力、对现实世界的模拟能力，并能产生和发现新的信息，为区域开发和宏观决策服务。从学科发展趋势看，正逐步形成一门地球信息科学。地理信息系统的发展，不仅使地理学传统的区域性、综合性得到充分的技术保证，更重要的是在社会上形成了为地理战略咨询与地理工程建设服务的资讯产业，其成果广泛应用于资源清查与评估、城市规划与管理、环境监测与评价、农作物估产、灾害预警与损失评估等许多方面，成为地学、宏观3生物学、环境科学等许多研究单位和部门的重要手段。地理学亦迅速、深入地切入信息时代，显现出蓬勃生机。2发展趋势作为可持续发展战略科学基础的地球系统科学，跨越一系列自然科学与社会科学，将全球尺度和区域尺度研究相融合。地理学传统的地球整体观被赋予全新的内涵，地理学虽然包括了自然和社会两方面的内容，但要实现跨学科的综合集成却面临着新的挑战。各国地理学家都在不断追求，以期使地理学的研究水平逐步提高，为建立现代地理学而努力。从近期的发展看，现代地理学有如下一些明显的动态和趋势［1,2,7,8］。2.1相邻学科的交叉、渗透与融合现代科学发展的基本特点之一，是从单一运动形态的研究走向多运动形态及其相互渗透、相互联系的综合研究。相邻学科之间的横向交叉、渗透和融合成为明显的趋势，跨学科、多层次、多兵种的综合研究势不可挡。地球的整体观念和圈层相互作用的研究，极大地推动了地球系统科学的发展。系统论、信息论、控制论、协同论、耗散结构和突变论等横断科学的概念、理论和方法与地理学综合性、整体性的认识论和方法论不谋而合。它们为地理综合体的研究提供了理论武器，促进了地理学的现代化。地球表层是地理学的传统研究对象，以地球表层为研究客体的基础学科主要有地理学和生态学，应用领域则有环境科学与资源科学，大型项目计划和任务如国际地圈生物圈计划、人与生物圈计划、国土开发整治等。这些必然促进相邻学科之间的汇合、交叉和渗透，淡化传统的学科界线。学科的汇合、理论和方法的移植，提高了地理学的水平并不断开拓新的研究领域，形成新的边缘学科和交叉学科。2.2加强地理学内部的综合研究地理学领域各分支和专门学科的发展对综合研究的要求越迫切，为深入分析基础上的综合集成和在综合指导下的深化研究奠定了更坚实的基础。20世纪30年代以来，地理学专业分化的趋势比较明显，但它并不足以否定“分科愈细，综合愈重要”的原则。70年代以来，综合倾向逐渐增强，在自然地理和人文地理内部或它们之间的综合、统一方面都有明显的反映。进一步专业分化和更高层次的综合同步进行。长期以来，自然地理和人文地理割裂对立的二元论，阻碍了地理学整体综合研究的发展。随着社会经济的发展和科学技术的进步，人类活动对自然环境的作用愈来愈大，其影响也越加显著。地理学应十分重视人文因素的影响及其反馈的研究，重视和发展与人文因素有关的分支学科，并促进与自然地理各学科间的渗透和融合。在人类对自然环境影响日益强烈的今天，人地关系更紧密地交织在一起，并且扩展成为全球环境变化问题。自然地理研究原则上不是纯自然主义的，它也研究人对自然环境的作用及其反馈，人文地理研究也离不开自然环境和生态学的基础。多数学者认为，无论从地理学发展史、地理思维和社会实践看，统一的地理学或综合的地理学是客观存在的，并且是社会发展所需要的。2.3地理过程的微观研究进一步深化从发展趋势看，微观研究的深化主要表现为由静态、类型和结构的研究转变为动态、过程和机制的研究及其进一步的动态监测、优势调控及预测预报。从总体上看，地形发育、径流形成、元素迁移转化、土壤发生形成、植被演替、土地退化、城市化等都属于地理过程的研究。历史过程和现代过程的研究是预测未来的根据。例如冰川、冻土、沼泽和湖泊等特殊自然综合体与周围自然环境的变化密切相关，作为古地理重建历史过程研究对象的冰芯、湖岩芯、树轮等是全球环境变化的信息载体，其地球化学研究和精确测年断代将提供指标可靠、信息全面的环境与气候变化的连续记录和模式，并为全球环境变化预测提供依据。地理系统中界面过程的研究综合性更强、难度更大。随着人口增长和人类活动的加剧，人文地理过程越来越重要。如发展中国家普遍存在的、伴随工业化而出现的城市化过程，由人类不合理活4动导致的土地退化过程及其整治等。2.4结合实践，拓宽应用研究领域针对描述性和认识性传统研究的局限，地理学家早就提出建设地理学的方向。侧重于综合性较强的建设地理学，是有目的地改造和管理周围环境的科学。它发挥地理学综合性的特色，应用定量方法，直接参与经济规划与设计方案的拟订，主要研究合理利用自然资源、环境保护、人口和经济的合理配置以及综合地理战略与地理工程。传统上地理研究的主要服务对象为农业，现在非农业应用领域受到越来越多的重视。地理学为社会服务的应用研究领域更趋多元化，开始向城市建设、建筑业、旅游业、采矿业、交通运输、防灾减灾、生态环境保护等方面扩展，其研究内容也更多样化。从基础研究到实践应用通常需要有应用理论作桥梁，因而地理学比较重视发展应用理论。协调自然生态与社会经济两个子系统的平衡发展，控制环境污染与抑制生态退化，改善人类生存环境是环境地理研究最紧迫的重大问题，各国地理学家在这方面的研究相当活跃。2.5实验与研究手段的现代化当代科学技术的重要进展，对地球科学的发展产生了巨大的影响，如计算机技术、空间技术、分析测试技术等。遥感、遥测技术，特别是对地球观测系统、全球定位系统和卫星网络通讯系统的建立和应用，大大地提高了地理研究的效率和质量。现在可以进行大区域的综合研究，分析地理综合体的性质、结构、空间分布和时间演化。关于物质能量的定量测试、测年技术手段等各个环节的任何新进展，都为地理学研究水平的提高带来新的契机。如通过对冰芯、树轮的精确分析，不仅建立了高分辨率的气温降水变化序列，还监测到有关大气污染的动态变化。要了解某些自然过程的规律性，常常需要在室内进行模拟实验研究。如风化作用、河床演变过