中尺度对地观测系统支持下中国综合自然 地理区划新方法论研究

在中国地理学发展史上,最值得纪念的成就之一是我国地理学家对中国综合自然地理环境采用区划的方法进行的研究。我国首次发布完整的综合自然地理区划方案至今已有50年历史。在这期间,产生了7个中国综合自然地理区划主要方案,建立了经典的区划方法论。近年来,中国生态区划研究、全球变化区域响应与适应研究对发展我国综合自然地理区划方法论做出了特殊的贡献。在全球和中国对地观测系统数据加速发展的支持下,本文对比了新形势下区划目的、内容、途径、范围、原则、依据、指标、等级系统、界线、研究单元、数据信息、分析计算、基础设施与研究环境条件发生的新变化,认为在中国未来20年发展的过程中,中国综合自然地理区划的目的将由主要为农业生产服务转向资源、环境、生态综合考虑,为可持续发展服务。全球对地观测系统,特别是中尺度对地观测系统数据资源和相关技术的发展和广泛应用,必将对以信息化、数字化为时代特点的中国综合自然地理区划新方法论的产生和体系的建立起到划时代意义的促进作用。     

新时代自然地理学发展的思考

自然地理学是地理学的基础学科,也是地理学综合研究的基石。本文在梳理自然地理学主要研究进展的基础上,思考了新时代自然地理学的发展方向。在全球环境变化驱动下,自然地理学及其分支学科在传承中得到新的发展。自然地理学近年来的研究进展主要表现为自然地理过程综合与深化、陆地表层系统集成、陆海相互作用和区域生态环境管理应用等方面。自然地理学及其分支学科的发展需要面向全球环境变化和人类需求,探索应用新技术新方法,开展多要素多过程集成研究,发展并完善地理模型,模拟和预测环境变化与可持续发展,服务于国家重大需求和政府决策。在发展过程中,亟待关注以下前沿领域与方向：①地貌学需要重点加强地貌学与全球环境变化及人类活动关系研究;②生物地理学有待深化属性地理学、全球变化生物地理学等前沿领域的探索,连接变化背景下的生物地理空间分布与人类需求;③水文学需要开展多要素、多过程、多尺度的综合集成研究,发展生态水文学、社会水文学、水文形态学等新兴学科领域;④自然地理学有待全方位介入气候变化研究,在气候变化国际重大研究计划、气候变化框架公约等方面发挥更加积极的支撑功能;⑤综合自然地理需要面向国家重大需求,聚焦人地系统耦合研究,在资源环境承载力评估、生态安全格局与生态文明建设等领域作出积极贡献;⑥自然地理学需深化耦合自然与人文要素及过程研究,建立发展复杂系统模拟模型,分析和模拟变化环境下的自然、人文要素耦合机制和陆地表层系统动态变化规律。     

综合自然地理学与黄秉维教授的学术思想和卓越贡献──学习《自然地理综合工作六十年》纪念文集

从部门自然地理学到综合自然地理学、中国综合自然区划、三个自然地理方向及其综合研究、以综合自然地理学为基础开展应用研究等四个方面论述了黄秉维教授的学术思想及对地理学的贡献。     

综合自然地理学与黄秉维教授的学术思想和卓越贡献──学习《自然地理综合工作六十年》纪念文集

从部门自然地理学到综合自然地理学、中国综合自然区划、三个自然地理方向及其综合研究、以综合自然地理学为基础开展应用研究等四个方面论述了黄秉维教授的学术思想及对地理学的贡献。     

20世纪50年代以来中国综合自然地理研究进展

回顾和评述了50年来具有中国特色的综合自然地理学的研究进展。认为今后在方法论上,需进一步强调以自下而上方法为主,以自上而下方法为辅,把所研究的部分置于整个系统之中;从研究方法和技术手段看,系统分析和综合集成的方法将得到更加广泛的应用;在研究方向方面,综合自然区划的研究正向着综合区划的方向发展。现代自然地理过程的研究将会朝微观深化和宏观综合两个方向发展,关键在于地理系统中界面过程的综合研究和实现物理、化学、生物过程的综合研究。区域自然地理研究仍是综合格局和过程,进行基础研究和应用研究的操作平台。应不断加强与人文地理学的密切结合,实现更高层次的综合研究。     

北京大学综合自然地理学研究的发展与贡献

北京大学的综合自然地理学缘起于1952年全国院系调整时在本校设置的自然地理学学科,在半个多世纪的发展历程中,经历了学科初创和完善等阶段,逐渐形成了面向学科前沿和国家需求的综合自然地理学学科体系。针对日趋严峻的气候变化、资源环境和社会经济发展问题,北京大学综合自然地理学在陆地表层过程及机理、土地利用/覆被变化及其生态环境效应、生态系统服务与人类福祉、生态风险评价与安全格局构建、自然地域系统划分等方面进行了开拓创新,取得了丰硕成果,引领了中国综合自然地理学的发展。展望未来,北京大学综合自然地理学将持续进行水、土、气、生等自然地理要素与过程的综合研究,认识人类活动与全球环境变化对主要自然地理过程和格局的影响机理,通过构建观测数据与地表系统模型融合系统,定量评估要素与过程耦合的区域资源环境效应及其对社会经济的影响,在生态文明建设、主体功能区划、国土开发整治和流域综合管理等国家战略服务方面做出更大贡献。     

北京大学的综合自然地理学研究：传承与发展北大核心CSCDCSSCI

综合自然地理学是关注不同自然地理要素相互作用规律,对自然地域系统进行综合、整体研究的一门自然地理学分支学科。自20世纪50年代末期在中国兴起以来,综合自然地理学密切关注地域分异规律、自然区划、土地类型与土地资源评价、土地利用／土地覆被变化及景观格局与过程研究等,逐渐形成较为成熟的研究队伍和学术大本营,北京大学即为其一。     

苏联地理学界关于自然地理区划问题研究的近况

自然地理区划,即综合自然区划,是认识自然和利用自然的一项重要工作。本文扼要介绍苏联近年地理学界关于自然地理区划问题的研究概况。对于自然地理区划问题的研究,在苏联综合自然地理学中近二十年来,继续占有重要的地位。     

中国自然地理学的发展趋势与优先领域

科学研究需要把握学科的发展趋势和优先领域。影响自然地理学发展的主要因素包括社会需求、学科自身性质和其他学科的影响。自然地理学当前发展态势包括积极参与多学科研究计划、新思维和新领域的出现、模式(model)作为重要手段、在认识自然演变机理的基础上解释空间格局、成果得到更广泛应用等。未来自然地理学将出现更加综合、在全球变化的高度上进行研究、更深入地揭示过程及其动态变化的机理机制、更多运用高新技术武装、更加密切地为实现区域可持续发展服务等趋势。中国自然地理学未来的优先领域是:人类活动对全球变化的影响及适应,土地变化过程及其生态环境效应与调控,城市化过程及其资源环境效应与调控,流域地表过程与综合管理,土壤演变过程及其对土壤质量的影响,资源与生态的可持续性,污染物的区域环境过程、健康风险与控制,灾害形成机制与综合风险管理,生态系统服务功能综合评估。要加强特殊自然地理区域的综合研究,包括区域综合理论研究,寒区现代地表过程对气候变化的响应,干旱化过程与人地关系演化,湿地生态过程、服务功能与恢复模式,风成环境与风成过程及其调控,喀斯特生态系统的演变过程与可持续性,青藏高原生态屏障作用及区域生态安全,山地灾害与环境相互作用及区域生态安全。     

从自然区划、土地变化到景观服务:发展中的中国综合自然地理学

综合自然地理学作为自然地理学的一个独立分支在中国的兴起并非"伊萨钦科讲学"的偶然,而是与之相关的理论体系构建、专业人员培养、中外历史传承及社会实践需求的综合结果。中国综合自然地理学发展一直以实践性为宗旨,围绕着自然区划、土地变化、景观服务等不同的综合视角,经历了从农业区划、生态区划到综合区划研究,从土地类型、土地资源到土地系统研究,从景观格局到景观功能与服务研究等主题的演进,学科体系不断完善和深化。新形势下,综合自然地理学将以人地耦合系统为研究对象,以过程耦合、区域集成为综合方向,以景观可持续性为重点领域,以大数据及高新技术为方法支撑,探索新的综合途径。     

地域系统研究的开拓与发展

通过分析中科院地理科学与资源研究所地域系统研究的开拓与发展历程,总结了"综合自然区划-生态地理区域系统-综合区划"重要发展阶段的创新成果,介绍了重要的格局研究所取得的进展。地域系统研究与社会发展的客观需求密切相关。20世纪50年代,为了认识自然规律,为农业生产布局服务,开创了综合自然区划;20世纪90年代,从生态建设和环境保护的需求出发,将生态系统观点、生态学原理和方法引入地域系统研究,开展了生态地理地域系统研究;随着地球系统科学和可持续发展研究的深入,从20世纪末开始探索综合区划研究,自然要素和社会经济要素的有机融合成为近期格局研究的鲜明特色。在此过程中,地域系统研究的方法论和技术手段不断创新,遥感、地理信息系统和数值模型等的深入应用,极大地推进了该领域的研究。中科院地理资源所的地域系统研究,始终与国家的重大经济建设和环境保护紧密结合,成为今后自然地理学乃至地理学发展的一个重要方向。     

自然地理学综合研究理论与实践之继承与创新

自然地理综合研究是指将陆地表层地貌、气候、水文、植被、土壤等基本要素融为一体,研究各要素之间总的联系,研究单个要素及其周围现象之间的联系,从而揭示出陆地表层要素相互作用的过程及其形成的格局。这是认识自然地理环境形成和发展的根本途径。地理学家郑度先生,在自然地理综合研究的理论与实践的长期探索中取得开拓性成果,是当代自然地理综合研究的引领者之一。他在青藏高原自然环境的地域分异与格局研究中,构建了高原山地垂直带谱系统,阐明了高海拔区域三维地带性规律,揭示出高原独特的地生态现象及其空间格局,证实并确认高原寒冷干旱的核心区域,提出了青藏高原自然地域系统方案;在自然地域系统综合研究中,建立了适用于山地与高原的自然区划原则和方法,提出中国生态地理区域系统的新方案;在生态建设领域,强调要重视地域分异和尊重自然规律,指出干旱区土地和水资源的开发利用要重视区域发展和环境的协调;基于人类与自然界和谐的理念,他积极推动区域发展中环境伦理的研究和应用。本文回顾分析郑度先生半个多世纪以来,在自然地理学综合研究的理论与实践成果,力图从中参悟郑度先生自然地理综合研究的系统性思想以及开拓进取、探索创新的科研方法。     

中国自然地域系统研究（英文）

Land surface is of spatial-temporal heterogeneity. Terrestrial system(TS) comprehensively studies on land surface and physical regionalization objectively describes geographical zonation of the system. China has a vast area with apparent spatial variations in resources and environmental conditions, which highly influence on socio-economic development. In this paper, progress of the TS studies in China is overviewed and research priorities in the near future are prospected. Since the 1950 s, China has paid great attention to the TS study as its socio-economic development, and conducted research on physical geographical regionalization, eco-geographical regionalization and comprehensive regionalization. Along with the deepening of global change research, dynamics of TS have been highly concerned. During the studies, methodology has been developed from qualitative research of integration of experts' brainpower gradually to quantitative research based on field observation and experiments of the natural processes, including physical, chemical and biological processes, as well as application of information technology and mathematical simulation. In the near future, TS would combine with the ideology, objectives and key researches of Future Earth program, to focus on the mechanism and regional effects of interaction among land surface elements, the response of TS to global change, the quantitative recognition on regional unit boundary, and the application to TS in sustainable socio-economic development.     

Advances in terrestrial system research in China

Land surface is of spatial-temporal heterogeneity. Terrestrial system (TS) comprehensively studies on land surface and physical regionalization objectively describes geographical zonation of the system. China has a vast area with apparent spatial variations in resources and environmental conditions, which highly influence on socio-economic development. In this paper, progress of the TS studies in China is overviewed and research priorities in the near future are prospected. Since the 1950s, China has paid great attention to the TS study as its socio-economic development, and conducted research on physical geographical regionalization, eco-geographical regionalization and comprehensive regionalization. Along with the deepening of global change research, dynamics of TS have been highly concerned. During the studies, methodology has been developed from qualitative research of integration of experts’ brainpower gradually to quantitative research based on field observation and experiments of the natural processes, including physical, chemical and biological processes, as well as application of information technology and mathematical simulation. In the near future, TS would combine with the ideology, objectives and key researches of Future Earth program, to focus on the mechanism and regional effects of interaction among land surface elements, the response of TS to global change, the quantitative recognition on regional unit boundary, and the application to TS in sustainable socio-economic development.     

Integrated studies of physical geography in China: Review and prospects

Modern physical geography in China grew from Chinese traditional geography and has been profoundly influenced by the geographical disciplines of Euro-America and Russia. Since the 1950s, integrated studies of physical geography in China have made remarkable progress in the fields of comprehensive physical geographical regionalization, land studies, landscape ecology, and land surface geographical processes. During the past few decades, under the background of global change and rapid socio-economic transformation, a series of environmental and resources problems have boomed in China. To solve these problems and promote the development of integrated studies of physical geography, the following issues were proposed as research priorities: (1) coupling of land surface patterns and processes; (2) integrated research on regional responses and adaptation to global change; (3) analysis of human dimensions of the earth system; (4) ecosystem service research from a geographical perspective; (5) integration of multi-source data and model development; (6) integrated studies on unique geographical units; and (7) important global issues and relevant international programs.     

中国自然地理学综合研究的回顾与展望（英文）

Modern physical geography in China grew from Chinese traditional geography and has been profoundly influenced by the geographical disciplines of Euro-America and Russia. Since the 1950 s, integrated studies of physical geography in China have made remarkable progress in the fields of comprehensive physical geographical regionalization, land studies, landscape ecology, and land surface geographical processes. During the past few decades, under the background of global change and rapid socio-economic transformation, a series of environmental and resources problems have boomed in China. To solve these problems and promote the development of integrated studies of physical geography, the following issues were proposed as research priorities:(1) coupling of land surface patterns and processes;(2) integrated research on regional responses and adaptation to global change;(3) analysis of human dimensions of the earth system;(4) ecosystem service research from a geographical perspective;(5) integration of multi-source data and model development;(6) integrated studies on unique geographical units; and(7) important global issues and relevant international programs.     

全球变化背景下中国自然地域系统研究前沿

中国地域辽阔,基于陆地表层地域分异规律,开展自然地域系统研究是支撑自然资源有序开发和产业合理布局、保障区域可持续发展的重要基础。本文在总结分析中国自然地域系统及相关方法研究进展的基础上,探讨全球变化背景下自然地域系统研究前沿问题。1950s以来,伴随着社会经济发展,中国高度重视自然地域系统研究,包括综合自然区划、生态地理区划和综合区划工作,目前随着全球变化研究的深入,地域系统的动态研究被高度关注。在此过程中,研究方法从以专家智能集成为主的定性研究,逐步发展至以观测、实验和信息技术、数理模拟方法为主的定量研究。随着全球变化研究的日益深入,自然地域系统研究将与未来地球计划的理念、目标和研究内容结合,重点开展陆地表层关键要素相互作用机理及区域效应,地域系统对全球变化的动态响应,陆地表层地域单元界线定量化识别等研究,加强地域系统研究中自然要素与人文要素的结合。     

关于地理学的区域性和地域分异研究*

地理学素以综合性和区域性为其特色。区域研究是地理学悠久而重要的传统,并已形成区域学派。根据综合地理学或统一地理学的观点,区域研究是体现自然和人文相结合的重要层次和有效途径。探讨区域单元的形成发展、分异组合、划分合并和相互联系,是地理学对过程和类型综合研究的概括和总结。从地理学角度看,可以认为抓住典型区域研究,深化对地域分异规律的认识,是与国际接轨、连接全球的桥梁。可持续发展的概念应当包含地理学的区域性,其研究与实施也有不同的空间尺度。可以相信,在理论深化和方法创新的基础上,区域研究仍将是地理学的核心领域,也有着开展相关专题综合研究工作的广阔前景。     

基于SOFM神经网络模型的土地类型分区尝试——以青藏高原东部样带为例

基于土地类型自下而上的自然区划能够确立更加清晰的自然区划界线,是自然区划研究取得突破的关键。以青藏高原东部山区为研究区,采用神经网络模型与GIS技术,开展基于土地类型自下而上的区划研究。通过计算得到研究区地形综合指数、温暖指数、湿润指数、地被指数和水文指数5个自然指数指标,并将这些指标作为变量输入层,输入到建立的Self-Organizing Feature Maps神经网络模型中,对土地类型单元自下而上合并,生成青藏高原东部山区自然区划图,实现以土地类型单元为控制本底的定量化分区。结果表明:①可以将土地类型单元聚合成高原高寒稀疏植被区、高原高寒草甸草原区、高原高寒灌丛草甸区、高山深谷灌丛草甸区和高山深谷针叶林区5个自然带区域。②分区结果与中国生态地理区域划分的自然界线比较接近,相似性较高,分区结果较理想。