1. 地理科學有哪些研究方向
1當代地理科學的前沿領域與發展趨勢 一、當代地理科學研究的前沿領域
1.全球變化及其區域響應研究
全球變化研究是20世紀80年代國際學術界為迎接人類所面臨的資源、環境和發展問題而設計和實施的研究計劃,是人類歷史上最為龐大的超級科學計劃.研究學科涵蓋大氣、海洋、地理、地質、地球物理、環境、生物、生態、能源、人口、經濟等諸多學科,研究人員涉及自然科學界和社會科學界的科學家以及政府和企業界的管理人員,研慎激究方法強調學科的交叉和理論的集成,並將地球系統科學作為其研究的新方法.全球變化研究目前由世界氣候研究計劃(WCRP)、國際地圈生物圈計劃(IGBP)、全球環境變化人文因素計劃(IHDP)、生物多樣性計劃(DIVER SITAS)等4個正在執行的研究計劃組成,每個計劃包含有一系列核心計劃和交叉計劃.為保障各項計劃的順利進行,相應地設計了一系列數據觀測與採集寬棚襪系統作為技術支撐,主要有:地球觀測系統(EOS)、全球氣候觀測系統(GCOS)、全球海洋觀測系統(GOOS)、全球陸地觀測系統(GTOS)、全球環境監測系統(GEMS)、全球環境調查系統(GOES)等.
全球變化研究在過去、現在和未來,都是地理學的重要研究領域,在國際地圈生物圈計劃和國際全球變化人文因素的推動下,不斷開拓新的研究領域.全球變化及其區域響應涉及古地理環境演變、土地利用和土地覆被變化、減輕自和首然災害、典型區域環境定位研究以及全球環境變化的對策等眾多領域.我國的青藏高原、黃土高原等區域和全球環境變化關系密切,正是地理學研究可以發揮特長、顯示才乾的領域.
2.陸地表層過程和格局的綜合研究
地理學的傳統研究領域是發生在陸地表層各種自然和人文現象的空間分異和空間組織.認識這種分異和組織的規律,對於合理布局經濟活動,開發利用和保護自然資源,避免和減輕自然災害有著重要的價值.然而,停留在經驗性、描述性范圍的空間格局研究,所能達到的視野有很大的局限性,不能提供為認識和預測地理環境變化所必須的資料.因此20世紀60年代以來,國內地理學界發展了地表熱量與水分平衡、地理環境中化學元素的遷移轉化以及生物群落與其環境之間的物質、能量的交換等三個過程研究的方向,國內外地理學界也發展了用社會科學理論解釋空間格局的人文地理方向.在這些方向上,自然地理學研究注重野外定點觀測和室內的實驗研究,人文地理注重地理空間人流和物流的調查分析.近年來,國內外許多地理學者認識到,要推動地理學的發展,必須在格局與過程的相互作用方面加強研究,地理學家必須強調格局和過程及其間的關系.發生在各種類型和各種尺度的區域中的過程必然產生一定的格局,而格局的變化又會影響到自然、生態、社會發展的進程.這就產生了不同尺度區域之間的相互依賴性.陸地表層系統包括與人類密切相關的環境、資源和社會經濟在時空上的結構、演化、發展及其相互作用,是地球表層最復雜、最重要、受人類活動影響最大的一個子系統.因此,對它的研究是地理科學未來發展的重要趨勢.當前,人們日益關注與人類生存密切相關的陸地表層環境的狀況和變化趨勢.從本質上看,陸地表層的環境變化是特定地域上地表過程的方式和強度在人為或自然因素作用下發生改變的結果.陸地過程的研究將朝微觀深化和宏觀綜合兩個方向發展,關鍵在於地理系統中界面過程的綜合研究.其主要意義在於:能有效地研究開放系統間物質、能量和信息的交換,從而促進地理學向理論方面深入;界面過程研究實際上是系統間介面的研究,將促進發展地理學的綜合方法,導致跨學科、跨部門的相互滲透和相鄰學科成就的引進.
2. 自然地理研究前沿有哪些,哪幾個比較熱門
自然地理研究前沿有:全球變化及其區域響應研究、陸地表層過程和格局的綜合研究 、自然資源保障和生態環境建設研究、區域可持續發展及人地系統的機理和調控研究、地球信息科學、技術和「數字地球」研究。
全球變化及其區域響應研究、自然資源保障和生態環境建設研究和區域可持續發展及人地系統的機理和調控研究比較熱門。
全球變化研究在過去、現在和未來,都是地理學的重要研究領域,在國際地圈生物圈計劃和國際全球變化人文因素的推動下,不斷開拓新的研究領域。
全球變化及其區域響應涉及古地理環境演變、土地利用和土地覆被變化、減輕自然災害、典型區域環境定位研究以及全球環境變化的對策等眾多領域。
我國的青藏高原、黃土高原等區域和全球環境變化關系密切,正是地理學研究可以發揮特長、顯示才乾的領域。
陸地表層系統具有空間分布不均勻的顯著特點,對全球問題的認識水平在很大程度上取決於對地域分異的了解和研究的深度,將陸地表層劃分為不同的地域類型,研究不同地域類型的過程、結構和演化,比較其間的異同。
是陸地表層格局研究的重要內容。在研究陸地表層過程中,也要關注海陸相互作用,特別是海洋對陸地過程的影響和作用。
從全球環境變化領域、地球系統科學和全球經濟一體化的形勢看,也需要一個比較好的、便於應用的、兼顧自然和人文兩方面的區域框架,並根據客觀實際變化及時更新。
我國幅員廣袤,東臨太平洋,西靠歐亞腹地,南北跨越熱帶、亞熱帶和溫帶,山地高原眾多,季風發達,既有濕潤的森林又有極端乾旱的荒漠,形成三大自然區並列的獨特格局。
復雜多樣的自然環境為不同區域、類型和自然過程的比較研究提供了舞台。對地表過程和格局相互關系的綜合研究,將促進全球環境變化區域響應的研究,成為發展陸地表層系統科學的基礎理論。
水資源、土地資源和生物資源是地球人類家園支撐系統的重要組成部分。我國上述自然資源的人均佔有量少、空間分布不均衡,經濟高速發展對自然資源的壓力加大。
長期以來掠奪式的開發和不合理的經營管理,導致自然資源枯竭、環境退化和生物多樣性喪失等一系列問題,這些問題成為制約我國社會經濟可持續發展的嚴重障礙。
可持續發展要求在不同尺度的區域內,社會經濟發展與人口、資源、環境保持協調的關系。
因此,應綜合研究我國各類自然資源的格局、過程和動態,從整體出發,研究各類自然資源之間的相互關系,揭示其組合特徵和演變規律。
研究自然資源和生態環境之間,不同區域的資源與環境之間,特別是人類活動與資源、環境之間的相互關系。
揭示自然資源的時空變化規律並評估自然資源開發利用的環境效應,闡明人類經營活動對自然資源和生態環境的影響,提出其調控機制和對策。
土地退化生態環境惡化具有明顯的區域差異,要劃分不同的生態類型,對其成因機制、動態過程和發展趨勢進行全面系統的研究,提出宏觀整治戰略及生態環境建設的途徑和措施。
3. 地理學研究方法有哪些
類比法教師把某一問題同學生已學過的另一同類地理事物或現象進行比較的方法。包括兩種比較方式:①同類同型比較。同類地理事物和現象被比較的各點相同或相似,具有共同的特徵,對比的結果是:兩個被比較的對象具有共同的特徵,如南北美洲地形的比較、亞洲與歐洲海岸線輪廓的比較都具有這種性質。②同類異型比較。同類地理事物和現象被比較的各點不同,對比的結果是:兩種被比較的地理事物和現象具有相異的特徵,如秦嶺、淮河南北河流水文特徵的比較。歐洲與非洲氣候的比較都具這種性質。
縱比法 將同一地理對象在不同歷史階段的不同狀況加以比較的方法。其目的在於了解各種地理事物和現象的過去和現狀,並推斷其未來,明了其變化過程的規律。如地形演變各階段上的不同形態,河流演變各階段上的不同狀況,氣候演變各階段上的不同特點,某國、某地區各時期經濟發展的不同狀況等的比較,都屬於縱比法。
聯系比較法 把兩種地理對象聯系起來進行比較,以揭示其內在聯系和相互關系的比較方法。例如講歐洲大陸輪廓時聯系非洲進行講述,可突出歐洲是海岸線最曲折的大洲。
並列比較法把分別獨立的幾個比較對象並列起來進行比較的方法。通過這種比較、能夠明確被比較對象的共性和個性。例如,把黃河、海河、遼河幾條河流並列起來進行比較,可找出每條河流的個性和共性,使學生認識黃河、海河和遼河這三條河流的個體和整體特徵。
綜合比較法 把不同地理區域或不同國家的地理綜合體的各個要素,進行全面比較的方法。它是一種對比要素較多,較復雜的比較法。多用於地理復習和測試。
4. 請問自然地理學原理通常有哪些
自然地理學原理通常包括水循環、大氣循環、生物循環和岩石圈物質循環等。
自然地理學原理運用系統論的思想和方法,將自然地理學的研究對象——地球表層自然環境作為一個整體,從能量傳輸和物質循環兩方面展開,貫通有關地球表層自然要素與圈層的基本概念與重要理論。 在內容組織方面,改變按自然地理要素或圈層分別敘述,羅列現象的體系,強調地球表層系統的整體性、層次性、開放性、自穩定性、自組織性,圈層之間的相互作用和人與環境之間的相互作用。 在內容敘述方面,吸收物理學、化學、氣象學、地質學、水文學、海洋學、土壤學、生態學,以及全球變化學說最新的科學概念和研究成果來論述地球表層系統中各種自然現象與過程的機理,以反映現代自然地理學的發展趨勢和交叉學科的特點。
5. 現代自然地理學 研究方法、內容、對象、熱點
你好! 這里分項敘述如下:
1.現代自然地理學的研究方法: 現代自然地理學注重定量分析,並把定量分析和定性分析緊密結合。主要是通過建立綜合性實驗站和使用遙感技術,觀測自然地理系統內的能量和物質的轉換形式、動態過程,獲取范圍廣和連續的各種自然地理信息,應用數學方法和電子計算機處理和分析各種信息,通過模擬實驗建立系統結構模式和動態變化的數學模式等,深入研究自然地理系統的結構特徵,預測變化趨向( 注意運用生態學的觀點對自然地理系統進行研究,注重人類對環境作用的後果,並由此而發展了生態地理學、景觀生態學等。)。
2.現代自然地理學的內容:其研究內容隨著學科的發展越來越廣泛,但主要還是研究各自然地理成分的特徵、結構、成因、動態和發展規律;研究各自然地理成分之間的相互關系,彼此之間的物質和能量的循環與轉化的動態過程;研究自然地理環境的地域分異規律;研究各個區域的部門自然地理和綜合自然地理特徵,並進行自然條件和自然資源的評價,為區域開發提供科學依據;研究受人類干擾、控制的人為環境的變化特點、發展趨勢、存在的問題,尋求合理利用的途徑和整治措施。
3.現代自然地理學的研究對象: 是自然地理環境.包括只受到人類間接或輕微影響,而原有自然面貌未發生明顯變化的天然環境,和長期受到人類直接影響而使原有自然面貌發生重大變化的人為環境。
4.現代自然地理學的熱點: 現代自然地理學不斷加強定量分析、生態化和應用研究的同時,還注意吸收其他學科的新成就和研究方法,開始進行地理預測研究,並將更加重視全球環境問題。同時,自然地理學研究與人文地理學研究將越來越緊密的聯系在一起。
望樓主採納,謝謝!
6. 地球科學的主要研究方法有哪些
系統方法
在地理學中的廣泛應用是從20世紀50年代開始的。由於系統論的出現而產生了地理系統概念。地理學位於自然科學和社會科學的交接點上,由許多相對獨立而又相互聯系的一些分支學科所組成,因此綜合研究地理系統顯得尤其重要。系統方法為這種研究提供了重要手段。
模擬方法
種類很多,地理學多應用數學和物理模擬。它的意義在於條理化、簡化、概括所研究的事物和過程,以深入探明其本質和活動規律。目前在地理學中已建立了很多模型,如自然綜合體、生產綜合體、城市、土地利用、人口分布、運輸流等。但也不是所有的事物和過程都能用模型加以確切的表示,甚至有時建立模型時的簡化會歪曲事物和過程的本來面目,故在建立模型時應加以注意。
數學方法
第二次世界大戰以後開始引進地理學研究。龐大復雜的研究對象和簡單的研究方法及手段成為地理學發展緩慢的一個重要原因。引用數學、物理等學科的精確方法和新技術成為地理學界的願望和長期努力的目標。數學方法可使地理學變得比較嚴謹、精確和完善。數學嚴密的公理體系、數學思維和數學結構,對於地理學具有理論和實踐意義。地理學利用它們來解釋地理現象及其變化,用定量指標來表達地理結構,提高了地理學研究的嚴謹性、系統性和精確度,並由此產生了地理數量方法。電子計算機的應用使大量的地理信息能及時、准確地得到處理。利用電子計算機整理資料,要求地理資料規范化、數值化,但目前地理學的數字資料還不夠充分、精確度不高。因此,採用數學方法並不意味著可以輕視傳統方法,兩者是互為補充、相輔相成的。
遙感方法
1961年蘇聯人造地球衛星拍攝了地球表面像片。現在衛星圖像已經成為地理學研究的一個很普及的工具。遙感方法從根本上改變了過去的地理考察方法和憑借人力的簡單觀察,在廣度和深度上擴大了視野,獲得的地理信息數量大大增加。
7. 自然地理學的研究任務是什麼求答案
自然地理學的研究任務包括:(1)研究各自然地理成分(氣候、地貌、水文、土壤、植被和動物界等)的特徵、形成機制和發展規律;自然風光(2)研究各自然地理成分之間的相互關系,彼此之間的物質循環和能量轉化的動態過程,從整體上闡明它的變化發展規律;(3)研究自然地理環境的空間分異規律,進行自然地理分區和土地類型的劃分,闡明各級自然區和各種土地類型的特徵和開發、利用方向;(4)參與自然條件和自然資源的評價;(5)研究人為環境(受人類干擾、控制的自然地理環境)的變化特點、發展動向和存在問題,尋求更合理的利用和改造途徑以及整治方法。
8. 自然地理學採用的觀點和方法
地理學的研究方法,在近30多年裡,有了巨大的進步。由於地理學研究的是地球表面的地理環境產生、形成、發展的演變規律,數千年來人類為了探尋這一規律,曾經顯示了自己的聰明才智,創造了一系列的特有研究方法。歸納起來,大致上包括觀察、分析、表述。肉眼觀察,描述歸納,文學式表述,這是萌芽時期和初創時期的地理學研究方法;到了近代的形成時期,地理學的觀察引入了儀器,無論在廣度,還是深度,都較僅憑肉眼的觀察有了質的進步,加之交通運輸的發展與進步,地理學家的觀察范圍,受距離遠近的約束已漸趨減小,未被地理學家直接觀察的地方越來越少。在分析中已能做到定性,因果關系、發生學原理都在廣泛應用,規律的可能性探查也日益完善;不僅如此,定量分析也已開始引入,在某些領域,如氣候學、水文地理學、工業、交通運輸、城市等地理學分支中,有的已建立了數理系統。在表述中,歸納法已成為引以自豪的表現方法,無數的地理學家所觀察到的許許多多的現象,被歸納成要素的規律和地域的規律,使人類對其賴以生存的地球表面的環境,有了認識、了解,在利用和改造方面也能在尊重自然規律的條件下,更能發揮主觀能動性。總之,社會的發展,科學的進步,使地理學研究的方法和手段得到相應的改善;而方法和手段的革新,則標志著認識的飛躍和學科水平的提高。
人類在漫長的歷史時期中,執著地試圖探測地球表面的形狀、結構、變化。由於手段的限制,最早產生的方法是肉眼觀察,比如視力所及為圓圈,人們由此推論,地球的形狀是圓球形;後來發現,圓圈視力范圍適於任何地點,由此推論地球是個球體,因為這種現象只有在球體上才可能發生。後來人們為了擴大視野,發現視野會隨著高度的增加而擴大,鳥瞰觀察盛行了數以千計的歲月;但是鳥瞰受地面高程和障礙物的限制,仍然只能解決極小范圍的觀察,大范圍的觀察只能靠小塊范圍的疊加來完成。進入儀器時代,望遠鏡增加了人類視力的距離,經緯儀、水準儀、平板儀等增加了視力的精度,實現了觀察手段的飛躍與發展。盡管如此,人力的浩繁,速度的緩慢,以及自然環境的種種限制,都使這種藉助儀器的觀察遇到許多困難,地理學的理想觀察手段,仍然不能就此止步。而且,這些儀器還無法代替人們感官的觀察,特別是地表物質的形態、結構、運動,還須採取眼觀、手敲、腳量、鼻臭、口嘗、耳聽等種種直觀手段,野外實地考察仍然具有舉足輕重的地位。
垂直航空攝影技術的應用,一是高程可按人們設想的目標;二是這種高程不受地面高程的限制;三是所用人員少,速度快;四是全息攝影技術是地面綜合景觀的全面反映,不受要素和地域的限制;五是精度不受或少受拼接所產生的誤差的影響,因此,被認為是地理觀察的一次革命性發展。
第二次世界大戰中,在地球表面應用遙感技術,使地理觀察再次獲得了突破性的進展。即野外觀察低成本、具有新的掌握細節和多種解析度水平的制圖專業的出現。其中,側視空中雷達和紅外彩色膠片新技術尤為重要。這兩種新技術的前提是高空偵察飛機。空中雷達能迅速掃描廣大地面,必要時還可重復掃描。
1957年10月4日蘇聯人造地球衛星上天成功;1958年1月31日美國人造地球衛星也獲成功,從此,人類對其賴以生存的地球的整個面貌可以一覽無余了。衛星圖象作為人類對地球表面的觀察手段,表現了總體性,反映了地球表面的形態、結構、運動的總體特徵;表現了同步性,常發的和偶發的地理現象在同一時間內的表現都能在同一個圖象中得到反映;表現了追蹤性,因為衛星是連續工作,因此在衛星工作期間發生的一切地理現象,從出現到消失的整個過程,都能得到清晰的反映。
與觀察手段相適應,分析手段也在不斷的改進和完善。當地理學的觀察還處於人類感官的感覺時,人們觀察的內容主要是人類賴以生存的資源和條件,觀察是有選擇的,採用人們共同約定的符號,如圖畫、語言、文字、數字等形式,把觀察的內容記錄下來,這就是萌芽時期的地理學。當觀察記錄日積月累增多,觀察的范圍也越來越大時,光憑簡單記錄就無法滿足地理學研究的 發展需要了。於是人們開始採取分析手段,要素日趨明朗,隨著地區的變化,要素的表現千差萬別,彼此之間的結合形式多種多樣,地域之間的相似性和差異性,通過比較分析,受到地理學家的重視,逐漸取代了簡單的觀察記錄,成為地理研究的重要手段,這即是初創時期的地理學。
地域之間的相似性和差異性,是極為普遍的地理現象,僅憑表象的觀察與記錄是不夠的。當然這種觀察與記錄是通過比較進行的,在這個基礎上誕生了比較地理學;比較地理學是李特爾的首創,歐美第一、二代近代地理學大師們有所繼承和發展,之後由於進化論的影響,地理學家逐漸將注意力轉到地理現象的發生、發展的研究,於是因果關系、發生學規律成為研究的主題,定性分析成為主要的手段。定性分析往往運用歸納法進行,正如英國學者莫斯(R.P.Moss)所說:「歸納法一般是從事實到概念,從觀察到總結,從局部到總體,換句話說,是根據全部事實確定規律性。這種方法被許多學科採用,並在發展科學思維中佔有重要的地位」。①正是因為地理學性質與歸納法這種手段的結合,使近代地理學獲得了發展;同時,也因為歸納法還具有明顯的缺點:1.在歸納時由於不能弄明全部連續的推理,在事實與假設之間就產生了邏輯上的『缺陷』,而推理是由觀察走向判斷的重要步驟。……2.歸納的結論只適用於用以歸納的那些資料的范圍,而不能擴充到這個范圍以外的領域。3.在歸納過程中經常摻和有歸納者的主觀因素。」②因此近代地理學遠不是方法上的完善科學;這和一些成熟的科學,如物理學、化學、遺傳學等相比較,方法上的不完善是顯而易見的。
歸納法之所以成為近代地理學的主要研究方法,是因為觀察手段的限制,地理學是以研究地球的整個表面的環境為其對象的,當然迫切地需要總體的、規律的、概念的觀察手段和分析方法,來完成對象所規定的內容的研究,然而觀察手段只能從局部的、事實的、可觀察的方面著手,這就猶如建築上,現代以前只能用堆砌的辦法進行一樣;而現代建築則是首先從總體框架著手,然後用預製件拼接。歸納法的缺陷並非今日才發現;為了彌補其不足,有一些地理學家已經採取了超前的演繹法,來闡明地理學規律,解釋地理現象。
一般認為演繹法的思維過程是由總體到局部,由概念到事實,由總結到觀察。歸納和演繹是兩種不同的推理和認識的科學方法。前者一般為從特殊到一般,後者則為一般到特殊;在認識過程中兩者是相互聯系、相互補充的。演繹所依據的理由,來自對特殊事實的歸納、概括;歸納的結論是演繹的前提,演繹離不開歸納;而歸納對特殊現象的研究,又必須有一般原理為指導,才能找出其特殊的本質,從而進一步補充、豐富和發展這種共同本質的認識,歸納也離不開演繹。歸納和演繹在認識過程的統一是客觀的個別和一般的矛盾統一的反映。把兩者絕對地對立起來,抹殺它們之間的相互聯系,是形而上學的思維方法。地理學的科學研究方法應是歸納和演繹的結合,亦即用歸納法、演繹法,乃至直觀所得到的假設的論點是嚴格根據邏輯和數學規則形成的,然後再根據這個論點經過演繹推導出一些局部的論點,這些局部論點通過實驗檢驗,即通過與事實直接比較確定其正確與否。當然在地理學中,這種實驗不僅包括實驗室的實驗,也包括野外觀察得到的事實和統計計算的結果。
地理學作為一門實驗科學,就必須在歸納法的基礎上,還應當至少在以下四方面廣泛應用演繹法:
1.地理思維應當更加嚴謹,為創立嚴密的地理學理論,應當利用相鄰學科的理論模式。
2.必須更加精細地構思所提出的觀點的內部結構,並闡明這些觀點在其它概念中的地位。這就要求除語言邏輯外,更廣泛地採用形式邏輯語言。
3.在解決各種具體問題和理論問題時,通過運用形式邏輯、演繹推理和實驗檢驗,有意識地推廣演繹法的使用范圍。
4.必須十分重視尋求檢驗所提出的假設的標准。如果事實與假設稍有出入就會完全否定假設的正確性。
地理學中應用演繹法,為了使地理思維更加嚴謹,創立嚴密的地理學理論,開始利用數理科學的理論模式,結果導致了「計量革命」。
建立在定性描述基礎上的近代地理學有必要引入定量的方法。
世界的許多地區也沒有準確的數字以資利用,因而也不會得出正確的結論。
近20年來,西方一些地理學派認為計量革命是地理學思想發展的一個新時期,一個重要的轉折點。另一部分人則表現出悲觀失望。從學術觀點看應當實事求是地評價計量革命的作用。它無疑是大大促進了定量量測的發展,改善了對數據的統計加工。有時人們在達到上述成就時並沒有充分理解他們所利用的手段,特別是計算機。人們往往對數據的加工整理比較注意,但在對比事實和思想時卻不夠重視科學思維的嚴謹性。因此在注意收集和整理數據的同時,演繹方法的利用卻進展甚微。
『計量革命』的教訓在於要研究數學在所有學科和地理學中的相對作用。在發達的學科中數學一般行使兩種功能:構思假設、發展理論的輔助工具;實驗結果統計整理的手段。第一個功能比第二個重要得多。然而在計量地理學中卻過分誇大了數學作為數據統計整理手段的作用而不重視運用數學建立自己的理論體系,況且相當部分的數據又不是通過實驗途徑取得的,其精確性和可靠性都比較低。這樣地理學雖然運用了一些數學,卻還是停留在歸納性學科的水平上,所以為使『計量革命』在地理研究中發揮更大的作用,就必須高度重視運用形式邏輯和數學理論去發展地理學的理論。
在以往的30年中,地理學的科學化在追求、探索中,通過正反兩方面的比較,地理學界雖然認為傳統的定性研究方法,在今天仍有繼承的必要,試圖一概加以否定,是不可取的;但是一味只講繼承,不思傳統方法的改進和新方法的引入和創立,也是有害的。科學方法是人類長期的積累,這份遺產是所有科學所共有的,地理學也不例外,從這個角度來說,傳統方法的繼承,自屬必然;科學方法也不是一成不變的,方法不斷改進和更新,是科學進步的表現,對地理學也是適用的,也是客觀的必然。當然,新的方法在剛剛出現時,往往不夠成熟、不怎麼完善,在科學史上也是極其常見的現象,用不著大驚小怪;在新方法還不成熟,還不完善的時候,人們對其已經熟悉的舊方法的懷戀,也是常會發生的現象,遇到抵觸、反對,也是不可避免的。盡管如此,由於地理學面臨著一場大興起、大突破的形勢,其研究方法也處在以定性描述為主向定量描述為主的過程中,其結果將是地理學科學性、嚴密性的提高,地理學由此得到更快發展,也不再是一種幻想。
當今世界面臨的重大問題,如環境污染、人口劇增、糧食緊缺、能源短缺、生態危機等,無一不與地理學的研究相關。這些問題的提出,都是從地理環境系統本身派生出來的高度綜合性課題,以綜合性為特徵的地理學責無旁待要對這些課題的解決,提出戰略性的答案,這種主導作用的發揮,僅憑定性描述是不可能的,必須要以定量描述為主,定量和定性結合才能奏效。二是因為科學發展的趨勢,是從孤立研究轉向相關研究;從單因素研究走向綜合研究;從各個獨立學科的個別研究走向相互聯系的研究。跨學科、多層次、多形態、多空間、多兵種、大綜合的研究勢不可擋,這為地理學這門兼顧各學科知識、汲取各家之長為己用的發展,創造了條件。形勢的這種要求,要求地理學在研究方法上有所突破,即在系統性和定量描述上應有所提高。根據30年來的探索,可以認為下述幾方面,有助於這種提高:
1.系統論、資訊理論、控制論的興起,是當代科學技術綜合發展的基本特徵,是社會發展的重要標志。它們打破了研究單一運動形態的學科界限,打破了自然科學和社會科學的界限。這些新的理論和方法從整體性、系統性高度,研究復雜物質體系的物質、能量、信息的傳輸與交換。它們的科學概念、理論、方法與地理學綜合性、整體性的認識論和方法論不謀而合,是地理學盼望已久的理論武器。它們為地理環境的研究,特別是多因素相關、多功能結構模擬、反饋性質分析、綜合體系統概括與描述等的研究,提供理論和分析的基礎。
2.耗散結構理論的產生與發展,突破了過去物理學、化學等實驗科學的封閉體系的觀念與方法,在物理學(非生命運動形態)和生物學(生命運動形態)之間架起了橋梁。特別是它將研究對象的重心轉向非平衡態的開放系統,這對研究地理綜合體中平衡穩定有序與非平衡穩定有序的關系;部分與整體、單因素與綜合、必然與偶然,可逆與不可逆等的關系,提供新的認識論。
3.模糊數學的出現與發展,對研究模糊事物,建立模糊事物之間的模糊關系提供了數學分析的方法。這對地帶性和地域分異的規律、群落和景觀類型的分布與劃分、各類區劃界限的確定等提供新的分析和評價手段。
4.遙感技術的應用使地理綜合調查發生革命性的變化。過去先從小區域入手,現在卻先從大區域進行綜合分析和研究。特別是多光譜掃描系統在地理學中的應用,不僅為地理研究提供大量新資料,更重要的是同時能取得整個地球表面環境的信息,並在時間上進行連續定期監測。這對分析地理環境的性質、結構、空間分布及時間演化,提出整體性、系統性的分析工具。
5.從能量和物質定量的研究上,手段也有極大改進。在60年代,C14、孢粉分析、光譜分析、原子吸收分光光度計、極譜分析在地理學中應用就被認為是先進方法。現在,中子活化、離子探針、電子探針、螢光分析、氣相色譜分析、紅外分光光度分析、偏光顯微分析、差熱分析等也已引入地理學的研究。其中有不少在地理研究中已成為常用分析手段。這些手段對地理學研究物質、能量的傳輸與交換,定量地描述地理現象和過程提供了可能。
6.電子計算機的廣泛應用,一方面為區域演化、地理環境功能的研究提供模擬條件;一方面為大量資料、信息、數據的處理大開方便之門。快速、准確的定量分析,必將促使地理學的研究達到新的水平。特別對大區域,多因素的綜合分析能力,將發生革命性變化。預計將有自動化地理學的產生。
7.近代一些新興科學的產生與發展,它們大多採取了一些新技術和新手段,有的可以在地理學研究中加以引進、借鑒,以尋求地理學研究方法上的改進和完善。近幾十年來,地理學在其研究中,已經引入了數學、物理學、化學、天文學、生物學、經濟學、社會學等許多相關科學的理論和方法,促進了地理學的發展與進步。近來這種引進更加迅速。
在分析的方法上,單純的定性分析和單純的定量分析,都存在缺陷和不足,已是大家共同的認識;人們在地理學研究中,追求著完善的分析方法,其願望也是共同的;就現階段而言,定性和定量的結合,已為大多數人所倡導,應予肯定。
地理學研究對象和內容的表述,也是地理研究方法的重要組成部分。
地理學發展到19世紀,其表述方法仍然是文字表述和制圖表述。
定性描述中,常常包括直觀描述和概念描述,純粹描述和解釋性描述,比較描述和綜合描述等。所謂直觀描述系指表述一個地區或一種地理現象,就象藝術家一樣在頭腦中有一個非常清晰的圖象,並把自己所看到的圖象表現出來;直觀描述就是地理學者能夠把客觀存在的圖象用文字和地圖陳述出來。科學的直觀描述必須永遠是客觀的,就其本來面目表現景觀,並且在這樣作時,要盡可能排除由於所處時間或觀察者的特點對客觀印象造成的主觀干擾。而概念描述,是把地理事實分解為其組成部分,並把這些組成部分盡可能地按普遍概念劃分,廣泛地使用地理專門術語。
純粹描述和解釋描述是相對提出的概念,前者指地理現象和事物的表述,一般不闡述現象和事物的發生、發展過程和原因;後者則著重揭示事物和現象的發生、發展過程,解釋這種過程的成因。
比較描述也即特徵描述,特別是區域學派的學者,對此十分偏愛,研究也很多。區域的實質就是地球表面客觀存在著地域分異規律,其表現是地域之間既有相似性,也有差異性。而相似性和差異性都是相比較而言的抽象概念,也是區域特徵的體現。
綜合描述,也稱系統描述,它認為地理研究的目的是探明地理環境是一個相互依賴、彼此聯系的有機總體,因此地理學所需要的表述形式,既不是單要素、單現象的直觀和概念描述,也不是純粹和解釋的描述,即使是比較描述也不是地理學表述的最好形式,地理學理想的表述形式是所有描述形式的有機結合,它應是描述形式的綜合化、系統化。
綜上所述,定性描述是通過文字語言、地圖語言(也稱符號語言)表述的。由於性質的確定和數量的確定是辨證的統一,以往的描述由於沒有把定性和定量結合起來,以致描述的形象及其這種表述的形式,都不能令人滿意,一些地理學者竟然提出建立在描述基礎上的地理學,最多隻是一種知識,而不是科學,因此,認為「描述」本身就不是科學的表述形式,地理學需要的既不是文字語言,也不是符號語言,而是數學語言,因為只有數學語言能夠表達普遍性的規律,計量地理學的產生和發展,「計量革命」的出現,都是這一思潮的反映。計量地理學如果作為對定性描述的補充和完善,甚至將來由定性為主描述過渡到定量為主的描述,都是地理學發展的一個值得稱道的途徑。但是如果象歐美有些學者那樣,根本不要文字的,地圖的表述,完全把地理學作為應用數學來發展,將會使地理學誤入歧途,導致地理學的毀滅。
二次世界大戰之後,隨著觀察和分析上的巨大進步,地理學表述也隨著發生了深刻的變化,這就是發展了定量描述。就目前而言,即表述的形式,除了文字語言和地圖語言(符號語言)外,又引入了數字語言和計算機語言。數字語言和計量機語言,都是用數理原理揭示地理學的內容,因此總稱為地理學的定量描述。其前者是基於認為現代地理學實質上是地點的位置和距離的科學,所謂地域空間的科學;無論是位置,還是距離,最理想的表述形式,就是數字語言,它能揭示文字和地圖語言可以表述的內容,也可反映文字和地圖語言無法表述的內容。後者則是基於認為地理學是一個復雜的、多變數的空間系統,體現在變數交織、平衡有序和非平衡有序交織,因此只有用計算機語言,方可表述。
定量描述目前最有成效、為多數地理學者所稱道的是系統論的描述。地理學中的系統論包括系統、普通系統論和空間系統三個密不可分的組成部分。
普通系統論產生於20世紀20年代,但直到第二次世界大戰期間及其以後,方才引入地理學,並成為一種很理想的表述形式。普通系統論致力於說明為許多種不同系統所共有的特性。一切系統都有三個方面的基本問題:即結構、活動和演變,包括怎樣、怎樣行動和怎樣變化。把系統放在實驗室內或使用符號以統計方法孤立地處理時,他們是封閉的、不可逆的;但在地球表面,系統是開放的、可逆的,因為它們接受能量和信息的輸入並發送輸出。地理學從普通系統論找到了自己的特有表述形式。特別是普通系統論進一步發展表明,一切系統雖然各有一定的范圍,卻都按某些可以預見的方式在運行;如生物體的生長曲線(S曲線)在數學上和創新的散布曲線、經濟發展曲線或人口曲線極為相似。普通系統論研究適用於一切系統的抽象特徵。這樣的「同型性」構成普通系統論的基本結構,並能用來預報其他相關系統的運動。
地理學對於諸如位置、距離、方向、范圍、密度、演替或其他衍生事物等空間要素,作為函數上的重要變數所構成的任何系統,都是特別關注的。任何一個系統,凡其中一個或一個以上函數上的重要變數是屬於空間方面的,就是一個空間系統。由於地理系統的幾乎所有變數都屬於空間的,因此地理系統就是空間系統。
地理學的表述,和地理觀察、地理分析一樣,在第二次世界大戰之後,得到了巨大變革性的發展。現在,不僅有傳統的文字語言、地圖語言可以作定性描述;還有數學語言、計算機語言作定量描述。無論是傳統的表述,還是創新的表述,其間並無絕對的界限,也沒有非此即彼的截然必要,因此,我們主張傳統和創新的結合。這種結合當然不是缺陷和不足的保留,而是取長補短、相互促進的發展。