地理科學(xué)的學(xué)科性質(zhì)、功能和未來十年研究的戰(zhàn)略方向

孫中偉

一、地理科學(xué)的學(xué)科性質(zhì)

1.地理學(xué)的研究對象

全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)（2007）給出的地理學(xué)定義為：研究地球表層自然要素與人文要素相互作用及其形成演化的特征、結(jié)構(gòu)、格局、過程、地域分異與人地關(guān)系等，是一門復(fù)雜學(xué)科體系的總稱。我國著名地理學(xué)家鄭度院士和陳述彭院士（2001）認(rèn)為，地理學(xué)是一門研究地球表層自然要素與人文要素相互作用與關(guān)系及其時(shí)空規(guī)律的科學(xué)。其面對的是復(fù)雜的地球表層巨系統(tǒng)，是由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈與人類圈所構(gòu)成的統(tǒng)一整體，是由各種自然現(xiàn)象、人文現(xiàn)象組合在一起的復(fù)雜體系。我國著名地理學(xué)家、中國地理學(xué)會(huì)原理事長陸大道院士（2011）認(rèn)為，地理學(xué)是一門研究地球表層的科學(xué)（學(xué)科體系），其對象是研究地球表層地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)、演化過程、區(qū)域分異及人類對地理環(huán)境的利用和適應(yīng)。地理學(xué)方法論的精髓在于把握區(qū)域的差異性及區(qū)域之間的相互依賴性，這也是地理學(xué)與其它研究資源、環(huán)境和生態(tài)的學(xué)科的重要差異。通過上述三個(gè)筆者能找到的國內(nèi)最權(quán)威的地理學(xué)研究界定可知，地理學(xué)的研究對象是地球表層，且該表層具有圈層結(jié)構(gòu)特征；地理學(xué)是研究地球表層環(huán)境與人類活動(dòng)關(guān)系的一門學(xué)問；地理學(xué)是認(rèn)識(shí)地球表層環(huán)境的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，同時(shí)也是認(rèn)識(shí)、利用地球表層環(huán)境并與之和諧共處的指針。

2.地理學(xué)的研究核心

對人地關(guān)系的認(rèn)識(shí)，素來是地理學(xué)的研究傳統(tǒng)之一，也是地理學(xué)理論研究的一項(xiàng)長期任務(wù)，并始終貫徹在地理學(xué)的各個(gè)發(fā)展階段。事實(shí)上，涉及人地關(guān)系綜合研究的學(xué)科，不僅限于地理學(xué)，但以地域?yàn)閱卧匮芯咳说仃P(guān)系地域系統(tǒng)的惟有地理學(xué)，即從地理學(xué)入手研究人地關(guān)系，是明確以地域?yàn)榛A(chǔ)的。為此，我國已故人文地理學(xué)泰斗吳傳鈞院士（1991）就明確提出地理學(xué)的研究核心是人地關(guān)系地域系統(tǒng)。人地系統(tǒng)是由地理環(huán)境和人類社會(huì)兩個(gè)子系統(tǒng)交錯(cuò)構(gòu)成的復(fù)雜的開放的巨系統(tǒng)，內(nèi)部具有一定的結(jié)構(gòu)和功能機(jī)制。在這個(gè)巨系統(tǒng)中，人類社會(huì)和地理環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)與能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合，就形成了人地系統(tǒng)發(fā)展變化的機(jī)制。具體地說，人地關(guān)系地域系統(tǒng)是以地球表層一定地域?yàn)榛A(chǔ)的人地關(guān)系系統(tǒng)，即人與地在特定地域中相互聯(lián)系、相互作用而形成的一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。人地關(guān)系系統(tǒng)研究的中心目標(biāo)是協(xié)調(diào)人地關(guān)系，重點(diǎn)研究人地關(guān)系地域系統(tǒng)的優(yōu)化，并落實(shí)到地區(qū)綜合發(fā)展上。任何區(qū)域開發(fā)、區(qū)域規(guī)劃和區(qū)域管理必須以改善區(qū)域人地相互作用結(jié)構(gòu)、開發(fā)人地相互作用潛力和加快人地相互作用在地域系統(tǒng)中的良性循環(huán)為目標(biāo)，為有效進(jìn)行區(qū)域開發(fā)和區(qū)域管理提供理論依據(jù)。研究人地關(guān)系地域系統(tǒng)的總目標(biāo)，是為探求系統(tǒng)內(nèi)各要素相互作用及系統(tǒng)的整體行為與調(diào)控機(jī)理，從空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間過程、組織序變、整體效應(yīng)、協(xié)同互補(bǔ)等方面去認(rèn)識(shí)和尋求全球的、全國的或區(qū)域的人地關(guān)系系統(tǒng)整體優(yōu)化、綜合平衡及有效調(diào)控的機(jī)理。

3.地理學(xué)的學(xué)科視角

美國國家研究院在1993年專門成立了“重新發(fā)現(xiàn)地理學(xué)委員會(huì)”，其主要針對此前10年地理學(xué)這門學(xué)科在美國經(jīng)歷的一場復(fù)興，首次對30年間美國地理學(xué)發(fā)展進(jìn)行了綜合評估，并于1997年出版研究報(bào)告《Rediscovering Geography： New Relevance for Science and Society》。我國學(xué)苑出版社在2002年12月出版了中譯本《重新發(fā)現(xiàn)地理學(xué)：與科學(xué)和社會(huì)的新關(guān)聯(lián)》。該報(bào)告指出，地理學(xué)像其它科學(xué)分支一樣，具有一套發(fā)育完善的視角（見圖1）：①通過地方（place）、空間（space）和尺度（scale）的動(dòng)態(tài)觀察世界的地理學(xué)方法；②地理學(xué)的綜合領(lǐng)域：環(huán)境—社會(huì)動(dòng)態(tài)把人類活動(dòng)與自然環(huán)境、環(huán)境動(dòng)態(tài)與自然系統(tǒng)、人類社會(huì)動(dòng)態(tài)與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和政治系統(tǒng)聯(lián)系起來；③應(yīng)用圖像、語言、數(shù)學(xué)、數(shù)字和認(rèn)知方法的空間表達(dá)。換言之，地理學(xué)觀察世界的視角是通過對地方和尺度（橫坐標(biāo)）的聚焦，穿越環(huán)境動(dòng)態(tài)、環(huán)境—社會(huì)動(dòng)態(tài)、人類—社會(huì)動(dòng)態(tài)（縱坐標(biāo)）三個(gè)綜合領(lǐng)域，而空間表達(dá)（矩陣的第三維）則加強(qiáng)并驅(qū)動(dòng)其它地理學(xué)分支的研究。

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4.地理學(xué)的學(xué)科地位

我國著名科學(xué)家錢學(xué)森（1994）從整個(gè)人類認(rèn)識(shí)世界的高度上研究了科學(xué)體系，提出地理學(xué)應(yīng)與自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)、建筑科學(xué)、軍事科學(xué)、人體科學(xué)、思維科學(xué)、行為科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與美學(xué)并列，是一大科學(xué)體系，故稱為“地理科學(xué)”。地理科學(xué)不是一門科學(xué)，而是一系列的科學(xué)，是介于自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)之間的“橋梁科學(xué)”。錢老還認(rèn)為，應(yīng)將地理科學(xué)分為基礎(chǔ)理論（基礎(chǔ)科學(xué)）、技術(shù)理論（技術(shù)科學(xué)）和應(yīng)用技術(shù)（工程科學(xué)）三個(gè)層次?；A(chǔ)理論層次包括理論地理學(xué)、地球表層學(xué)、區(qū)域地理學(xué)、部門地理學(xué)（人文地理學(xué)、自然地理學(xué)及其分支）；技術(shù)理論層次主要研究應(yīng)用的地理理論，如建設(shè)地理學(xué)、國土經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、應(yīng)用地貌學(xué)、應(yīng)用氣候?qū)W等；應(yīng)用技術(shù)層次包括災(zāi)害預(yù)報(bào)、生態(tài)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、遙感、計(jì)量、制圖等方面實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。從地理學(xué)的科學(xué)性質(zhì)上看，它是受哲學(xué)指導(dǎo)的自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的匯合；從層次上看，其是一個(gè)從基礎(chǔ)理論—技術(shù)理論—應(yīng)用技術(shù)的完整體系。

二、地理科學(xué)的學(xué)科功能

某門學(xué)科之所以存在并擁有立足之地，繼而具有獨(dú)立甚至崇高的學(xué)科地位，很大程度是由它無以替代的“功能”所決定的。地理學(xué)的學(xué)科功能包括科學(xué)功能和社會(huì)功能兩方面?？茖W(xué)功能是指地理學(xué)對人類科學(xué)的發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)，即對人類知識(shí)體系有用。社會(huì)功能是指地理學(xué)對促進(jìn)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所具有的作用，即對指導(dǎo)社會(huì)實(shí)踐有用。北京大學(xué)著名地理學(xué)家蔡運(yùn)龍教授（2011）將地理學(xué)的科學(xué)功能歸納為“究天人之際”，社會(huì)功能總結(jié)為“經(jīng)世致用”?！熬刻烊酥H”出自司馬遷《報(bào)任安書》中的“亦欲以究天人之際，通古今之變，成一家之言”，所謂“究天人之際”就是要探究地理環(huán)境和人類社會(huì)之間的相互作用關(guān)系，即研究人地關(guān)系?！掇o源》中對“經(jīng)世”的解釋為治理世事，“致用”為盡其所用。后來“經(jīng)世致用”一般指學(xué)問必須有益于國事。地理學(xué)“經(jīng)世致用”的社會(huì)功能即是能夠指導(dǎo)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)踐。

蔡教授具體總結(jié)了地理學(xué)科學(xué)功能的獨(dú)特性，即重視細(xì)節(jié)而忽略整體的特征，認(rèn)識(shí)地球表層的復(fù)雜性、景觀的多樣性及其中文化傳統(tǒng)的豐富性，從不同的時(shí)空尺度解讀格局與過程，強(qiáng)調(diào)實(shí)地調(diào)查，依賴精確觀測、遙感等技術(shù)，地圖學(xué)等可視化表達(dá)方式，“基礎(chǔ)理論—應(yīng)用理論—應(yīng)用技術(shù)”的學(xué)科構(gòu)成。地理學(xué)社會(huì)功能的獨(dú)特性是指將自然與人文、時(shí)間與空間、區(qū)域與全球、分析與綜合、普遍性（空間）與獨(dú)特性（地方）、定量與定性有機(jī)融合。地理學(xué)所關(guān)注的科學(xué)問題直接指向當(dāng)前決策者和公眾的迫切需求。地理學(xué)家主要通過以科研成果直接影響決策和為專門用戶提供咨詢從而成為決策過程的一部分，對解決實(shí)際問題做出貢獻(xiàn)。因此，地理學(xué)在整個(gè)人類知識(shí)體系中占有重要地位，并在社會(huì)實(shí)踐中發(fā)揮著獨(dú)特作用。今后，其將通過幫助預(yù)測、規(guī)劃、決策和優(yōu)化未來而進(jìn)一步加強(qiáng)對社會(huì)的貢獻(xiàn)。

三、地理科學(xué)未來十年研究的戰(zhàn)略方向

1.主題一：怎樣理解和響應(yīng)環(huán)境變化

持續(xù)增加的人口、城市化、工業(yè)化和氣候變化改變了地表環(huán)境并大量消耗自然資源。雖然研究已證明氣候變化、土壤侵蝕、棲息地喪失和水質(zhì)退化愈發(fā)嚴(yán)重，但對人類自身在其中所起的作用未曾充分考慮。地理學(xué)家正采用 GIS、遙感和地理空間可視化等技術(shù)來分析自然過程和格局隨時(shí)間的變化，以弄清自然和人類對環(huán)境變化的各自影響。更全面地了解自然和人為因素引起的地表變化、物種和基因多樣性的分布以及不同生態(tài)系統(tǒng)在環(huán)境變遷中不斷變化的脆弱性，是開展環(huán)境科學(xué)研究、風(fēng)險(xiǎn)管理和生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也可指導(dǎo)旨在提高環(huán)境可持續(xù)性的政策制定。該主題下包括3個(gè)戰(zhàn)略方向，即①如何改變地球表面的自然環(huán)境；②如何更好地保持生物多樣性與保護(hù)瀕危的生態(tài)系統(tǒng)；③氣候和其他環(huán)境變化將如何影響人與環(huán)境耦合系統(tǒng)的脆弱性。

2.主題二：如何促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展

據(jù)預(yù)測，到2050年地球上的人口將達(dá)到80~120億人，其中絕大多數(shù)人口增加將出現(xiàn)在城市。許多城市將為容納快速增長的人口不懈努力，而城市向農(nóng)村地區(qū)的擴(kuò)張將改變生物地球化學(xué)循環(huán)、水文系統(tǒng)、氣候、野生動(dòng)物棲息地以及生物多樣性。人口空間分布的變化、不同聚落形式的形成過程、日益增加的城市人口面臨的可持續(xù)性的挑戰(zhàn)等方面的研究對于認(rèn)識(shí)更加擁擠的世界所面對的挑戰(zhàn)十分關(guān)鍵。確保地球上不斷增長的人口可獲得相應(yīng)食物資源是其中的挑戰(zhàn)之一。由于當(dāng)前出現(xiàn)的饑餓不是因?yàn)槿虻氖称穮T乏，而是因?yàn)榈乩憝h(huán)境的不同和食品分配制度的低效或不公平，要解決100億人口的吃飯問題，需要更好地認(rèn)識(shí)地理要素對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和分布系統(tǒng)、變化的食物消費(fèi)偏好等方面的影響。人口數(shù)量的擴(kuò)張和流動(dòng)性的日益增加會(huì)使衛(wèi)生保健的戰(zhàn)線拉長，對疾病的治療和預(yù)防的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)隨居住地的不同而有所變化。利用空間分析、GIS和疾病擴(kuò)散空間模型，地理科學(xué)有助于理解全球化、人口遷移、環(huán)境條件、土地利用、經(jīng)濟(jì)狀況以及政府政策對健康和傳染病擴(kuò)散的影響。通過人們的日常生活分析疾病和衛(wèi)生保健方式，對認(rèn)識(shí)和理解不同人群的疾病行為和變化的脆弱性非常重要，這些信息對制定能夠改善全人類福利水平的政策十分必要。該主題下包括3個(gè)戰(zhàn)略方向，即①100億人在地球上如何生存和分布；②如何在未來10年和更長時(shí)期內(nèi)可持續(xù)地養(yǎng)活每一個(gè)人；③人口居住地如何影響人類健康。

3.主題三：如何認(rèn)識(shí)和應(yīng)對經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速空間重組

在過去數(shù)十年內(nèi)，從人口遷移到貨物運(yùn)輸，全球流動(dòng)性明顯增強(qiáng)，并對交通運(yùn)輸、通信、經(jīng)濟(jì)甚至政治沖突的形式產(chǎn)生影響。現(xiàn)在迫切需要通過深入評估單個(gè)地方的發(fā)展，以及利用 GIS 和地理空間信息等開展大尺度的空間研究，了解流動(dòng)性增強(qiáng)的原因和后果、流動(dòng)性的地區(qū)差異、虛擬（如互聯(lián)網(wǎng)及其他媒介）流動(dòng)性與實(shí)體流動(dòng)性之間的關(guān)系。全球化加劇了地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)差距，提高了人們對貧困和社會(huì)動(dòng)蕩狀況的關(guān)注。地理學(xué)闡明這種不平等格局以及在不同的空間尺度上產(chǎn)生這些格局的過程的研究，可以為理解貧困和消費(fèi)方式之間的聯(lián)系以及變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不平等影響提供解釋。面對經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的劇變，主導(dǎo)二戰(zhàn)后時(shí)代的地緣政治架構(gòu)已然崩潰，現(xiàn)實(shí)提出了對強(qiáng)勢政府和團(tuán)體的領(lǐng)土議程、邊界變化的重要性，以及資源匱乏在合作與沖突中的作用等開展擴(kuò)展研究的需要。該主題下包括3個(gè)戰(zhàn)略方向，即①人口流動(dòng)、物資交流及思想傳播如何改造世界；②經(jīng)濟(jì)全球化如何影響不平等；③地緣政治變化如何影響和平與穩(wěn)定。

4.主題四：如何使技術(shù)變化更有利于社會(huì)和環(huán)境

自古代起，觀察、制圖和描繪地表環(huán)境一直是地理學(xué)研究不可或缺的一部分，在今天的地理學(xué)研究中仍占據(jù)著中心地位。提供地理信息的網(wǎng)址已成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾糠?，它使得公眾既是地圖繪制的來源又是地圖繪制的對象，但地理信息的激增又引發(fā)了公眾對個(gè)人隱私保護(hù)的擔(dān)憂。地理學(xué)觀測、分析和可視化地球表面的人類與自然特征變化的技術(shù)和工具的最新進(jìn)展，將在解答上述科學(xué)問題以及推動(dòng)地理科學(xué)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。該主題下包括2個(gè)戰(zhàn)略方向，即①人類如何更好地觀察、分析和可視化這個(gè)不斷變化的世界；②公民制圖和繪制公民地圖的社會(huì)影響是什么。