地理学研究方法
① 研究地理的方法
19世纪德国抄A.von洪堡把自袭然界作为互相联系、互相影响的一个整体,对不同地域不同环境的现象进行比较研究,创立地理比较法。当初的地理比较法仅限于直观的地理比较,即通过地理考察搜集大量第一手资料,直接进行或采用地图方法进行地理要素之间或区域地理特征之间的分析对比,形成对地理环境的认识。此后,与抽象概括和数量表达有关的许多新方法逐步引入地理学研究,以代替单纯描述性的方法,促进了地理学研究方法的革新。主要有地理定位研究、数学方法、遥感方法、系统方法和模拟法等。新方法的使用促使地理学由纯粹的定性研究逐步走向定性与定量相结合,由静态研究走向动态研究,由单纯的资料累积走向机制探讨,乃至趋势分析,使地理学步入现代科学的行列。
② 地质学研究方法有哪些
野外工作和室内测试分析,就这么简单,还要有丰富的想象力
③ 计量地理学和传统的地理学在研究方法上有何差异
计量地理学的产生是、在研究的事物的时空分布、相互关系、地理区划乃内至进行地理要素的预测、容分析和控制过程中,必然获取大量的数据资料,为了对这些资料进行系统整理,从而阐明地理现象的规律、理解地理事物发生、发展的规律,更好的为生产建设服务,在地理学的研究中引入了数学方法产生了计量地理学。
所以计量地理学和传统地理学最大的不同便是加入了数理统计分析法、运筹学分析法、系统分析方法和模拟分析方法等,使地理学实现从定性到定量化的发展。
④ 地球科学的研究方法
由于地球科学以庞大的地球作为研究对象,并具有很强的实践性和应用性,所以它的研究方法与其他自然科学有较大的差异。它既要借助于数学、物理、化学、生物学及天文学的一些研究方法,同时又有自己的特殊性。
地球科学的研究方法与其研究对象的特点有关,地球作为其研究对象主要有以下特点:
(1)空间的广泛性与微观性
地球是一个庞大的物体,其周长超过4×104 km,表面积超过5×108 km2。因此,无论是研究大气圈、水圈、生物圈以及固体地球,其空间都是十分广大的。这样一个巨大的空间及物体本身由不同尺度或规模的空间和物质体所组成。因此,要研究庞大的地球,就必须研究不同尺度或规模的空间及其物质体,特别是要注重研究微观的空间和物质特征,如不同学科都要研究其相应对象的化学成分、化学元素的特性等。地质学要研究矿物晶体结构,水文学和海洋学要研究水质点的运动等,气象学要研究气体分子的活动等。而且,整个地球系统是一个开放的动力系统,其与宇宙环境(地-月系、太阳系及银河系等)之间总是不断地进行着物质、能量的交换;地球系统中各种自然现象、作用过程的发生、发展和演化与其所处的宇宙环境是分不开的。因此,现代地球科学已开始充分重视宇宙环境对地球系统的影响研究;也就是说研究的空间范围还要超越地球系统,涉及更加宏观的宇宙环境(图0-1)。只有把不同尺度的研究结合起来,把宏观和微观结合起来,才能获得正确的和规律性的认识。
(2)整体性(或系统性)与分异性(或差异性、多元性)
整个地球是一个有机的整体,是由不同层次的、具有紧密联系的子系统组成的统一系统;不仅在空间上地球的内部圈层、外部圈层都表现为连续的整体性,而且地球的各内部圈层之间、内部与外部圈层之间、各外部圈层之间也都是相互作用、相互影响、相互渗透的,某一个圈层或某一个部分的运动与变化,都会不同程度地影响其他部分甚至其他圈层的变化,这也充分表现了它们的有机整体性。然而,地球也是一个非均质体,它的不同的组成部分(或子系统)无论在物质状态还是运动和演变特点上都具有一定的差异,表现出分异性或多元性。例如,不同地区的地理环境、气候环境具有明显的差异,不同地区的水文条件也具有明显差异。固体地球特别是地壳的不同地区或不同组成部分的差异性更为显著,如大陆、海洋、山系、平原等。这种差异性不仅表现在空间和物质组成上,也表现在它们的运动、变化与形成、发展上。
(3)时间的漫长性与瞬间性
据科学测算,目前可追溯的地球年龄长达46亿年。在这漫长的时间里,地球上曾发生过许多重要的自然事件,诸如海陆变迁、山脉形成、生物进化等。这些事件的发生过程多数是极其缓慢的,往往要经过数百万年甚至数千万年才能完成。短暂的人生很难目睹这些事件发生的全过程,而只能观察到事件完成后留下来的结果以及正在发生的事件的某一阶段的情况。但是,有些事件的发生可以在很短的时间内完成。例如,天气现象往往表现为几天、几小时甚至更短的时间,地震、火山爆发等也都发生在极短的时间内。
(4)自然过程的复杂性与有序性
地球演化至今经历了复杂的过程。其中既有物理变化,也有化学变化;既有地表常温、常压状态下的作用过程,也有地下深处高温、高压状态下的作用过程。此外,各种自然过程还会受地区性条件的影响而具有地区的差异性。所以,自然过程是极其复杂的,而且这种过程由于其漫长性和不可逆性,依靠人类的力量很难完全重塑和再现其过程,因而更增添了地球科学研究工作的艰巨性。但是,这些复杂的自然过程并不是杂乱无章的,它们都具有其发生、发展的条件和过程,都具有一定的规律可循,这也正是地球科学工作者的重要研究任务。
研究对象的特点决定了地球科学具有一些独特的研究方法,并且随着科学技术的发展和进步,地球科学的研究方法也会得到不断的补充和推进。现择要简述研究方法如下:
(1)野外调查
空间的广泛性决定了地球科学工作者首先必须到野外去观察自然界,把自然界当做天然的实验室进行研究,而不可能把庞大而复杂的大自然搬到室内来进行研究。野外调查是地球科学工作最基本和最重要的环节,它能获取所研究对象的第一手资料。例如野外地质调查、水系与水文状态调查、自然地理调查、土壤调查、资源与环境调查等。只有有针对性地到现场去认真、细致地收集原始资料,才能为正确地解决地球科学问题提供可能。
(2)仪器观测
仪器观测是地球科学用来获取研究对象的定性和定量资料的重要手段,通过仪器观测可以了解到研究对象的各种物理、化学性质,参量的静态特征和动态变化,为科学的分析、推理提供依据。仪器观测为地球的研究步入科学的轨道提供了条件,例如,16~17世纪气温、气压、湿度等气象仪器的发明与创造,使气象学逐渐发展成为一门完善的学科。现代高精度的常规与高空气象仪器观测仍然是气象学的重要研究基础。同样,仪器观测在水文学、海洋学研究中也占有特殊重要的位置。仪器观测对于现代地球物理学、地质学的地球内部研究,对于土壤学的研究特别是对于环境地学中的各种监测与评价,都具有极其重要的作用。在现场进行的仪器观测也属于第一手资料,除了科学工作者根据不同的研究目的在现场进行各种观测外,人们还常常设立各种定点观测台站,如气象站、水文站、地震台站、环境监测站等,并通过大量的台站建立观测网,以便获得系统的观测资料。
(3)大地测量
这是地球科学中既古老而又发展迅速的一种重要研究方法,它对推动地球科学的发展起了重要作用。早在古埃及和古中国的时代,人们就借助于步测及其他一些简单的测量工具,进行土地规划、地形与地理制图、水利与工程建设等。到了近代,随着测量仪器的进步,逐渐发展成为传统的大地水准测量和大地三角测量。20世纪中叶发展起来的海洋测深技术(声呐)对于海洋学的发展和地质学的革命曾起了决定性的作用。近些年发展起来的激光测距、全球定位系统(GPS)又给地球科学带来了深刻影响。大地测量的方法对于地理学、地质学、海洋学、水文学及土壤学等的研究十分重要。
(4)航空、航天和遥感技术
现代航空、航天和遥感技术极大地推动了地球科学的发展,成为现代地球科学不可缺少或不可忽视的重要研究方法。由于地球的空间广大,要在短时间内获取大区域的资料,特别是大区域的动态变化情况,就必须充分利用航空、航天和遥感技术,如卫星云图、卫星遥感影像、航空照片等。航空、航天和遥感技术对现代气象学的发展和进步起了决定性作用,成为其重要支柱。它们也是现代海洋学、地理学的主要研究手段,而且对于现代地质学、土壤学、水文学、环境地学等也发挥着重要作用。
(5)实验室分析、测试与科学实验
这是地球科学中各门学科均普遍采用的研究方法,主要是从研究对象中取得所需的各种样品或标本,然后在实验室进行分析、测试,以便获取物质成分、结构、物理与化学性质以及形成历史等方面的定性和定量资料,并通过科学实验分析推断其形成、演变过程和发展趋势等。随着科学的发展,地球科学中的实验科学已有相当的进步。但由于自然过程的影响因素复杂,加之时间的漫长性与空间的广泛性以及现代实验技术水平的限制,在地球科学中有时很难进行与自然界一致的真实实验。因此,地球科学上常采取简化影响因素,创造一些特定的物理、化学环境,模拟自然现象的成因、过程和发展规律,这种方法称为模拟实验。模拟实验只能是近似的,实验结果往往与自然过程有一定差距,但它在再造自然现象的过程、验证和探索地球科学规律方面发挥着重要作用。
(6)历史比较法
这是地质学最基本的方法论。时间的漫长性决定了地质学必须用历史的、辩证的方法来进行研究。虽然人类不可能目睹地质事件发生的全过程,但是,可以通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结果,利用现今地质作用的规律,反推古代地质事件发生的条件、过程及其特点,这就是所谓的“历史比较法”(或称“将今论古”“现实主义原则”)的原理。这一原理是由英国地质学家莱伊尔(C.Lyell,1791~1875年,现代地质学的创立者)在赫顿(J.Hutton,1726~1797年,苏格兰地质学家,被誉为现代地质学之父)的均变论学说的基础上提出来的(图0-2,图0-3)。莱伊尔明确指出:“现在是了解过去的钥匙。”例如,现代珊瑚只生活在温暖、平静、水质清洁的浅海环境中,如果在古代形成的岩石中发现有珊瑚化石,便可推断这些岩石也是在古代温暖、清洁的浅海环境中形成的(图0-4);又如,现在的火山喷发能形成一种特殊的岩石——火山岩,如果在一个地区发现有古代火山岩存在,我们就可以推断当时这一地区曾发生过火山喷发作用,等等。历史比较法是一种研究地球发展历史的分析推理方法,它的提出,对现代地质学的发展起到了重要的促进作用。
图0-2 英国地质学家莱伊尔
(C.Lyell,1791~1875年)
图0-3 苏格兰地质学家赫顿
(J.Hutton,1726~1797年)
图0-4 生活在温暖、清洁浅海中的珊瑚
a—现代珊瑚;b—2亿多年前的珊瑚化石
这一原理的理论基础是“均变论”。均变论认为,在漫长的地质历史过程中,地球的演变总是以渐进的方式持续地进行,无论是过去还是现在,其方式和结果都是一致的。但是,现代地质学的研究证明,均变论的观点是片面和机械的。地球演变的过程是不可逆的,现在并不是过去的简单重复,而是既具有相似性,又具有前进性。例如,地质学的多方面研究揭示,在地球演变过程中,地表大气圈、水圈、生物圈的组成、数量、温压以及地球或地壳内部的结构、构造等特征都在发生不断的变化,与现代的状况存在不同程度的差异,这些必然会导致当时发生地质作用的方式与过程具有一系列与今天不同的特点。地球演变的过程也并不总是以渐进、均变的形式进行,而是在均变的过程中存在着一些短暂的、剧烈的激变过程。例如,在岩层中常常发现其物质组成及结构构造发生突然性的变化;在古生物演化中也常常发现大量的生物种属在短期内突然绝灭的现象,如6500万年前后恐龙全部迅速绝灭等。所以整个地球的发展过程应是一个渐变—激变—渐变的前进式往复发展过程,这也符合量变—质变—量变的哲学规律。
因此,在运用历史比较法时,必须用历史的、辩证的、发展的思想作指导,而不是简单地、机械地“将今论古”,这样才能得出正确的结论。地质学的“将今论古”分析方法,实际上对于地球科学中的地球物理学、地球化学、地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科的研究均具有重要的借鉴意义。
(7)综合分析
自然过程的复杂性和不可逆性决定了地球科学必须采用综合分析的研究方法。在漫长的地球演化过程中,不同时期、不同方式(物理、化学、生物等)、不同环境(地表、地下、空中等)的自然作用给我们留下的是一幅错综复杂的结果图案。要根据这一图案恢复和解析自然界发展的过程,就必须利用多学科的原理和方法,结合复杂的影响因素,进行综合分析。这一点与数学、物理、化学等学科利用单纯的推导、实验等方法进行研究是大不一样的。例如,在地质学中,由于过程和影响因素很复杂,根据某些个别特征,利用单学科的原理和方法,往往会得出片面甚至错误的结论,这就是在地质学研究中经常碰到的“多解性”或“不确定性”问题。所以,只有在综合各方面研究的基础上,才能得出统一的、最合乎实际情况的结论。
(8)计算机技术应用
有人说20世纪后半叶以来,人类社会已步入计算机的时代,计算机技术的应用已给各门自然科学带来了深刻的影响和革命性的变化。对地球科学也是一样,例如,在现代气象学、地理学、地质学、地球物理学、海洋学、环境地学等领域中,计算机技术已发挥出巨大的作用,成为不可缺少的研究手段和方法。而且计算机技术正在向地球科学的各个领域渗透。计算机技术的应用,为解决地球科学的研究对象空间广阔、观测处理资料量大、模拟形成演变过程复杂等问题带来了无限的前景。因此,要想提高地球科学的研究水平,必须充分地重视、加强和进一步开拓计算机技术在地学中的应用。
20世纪末期开始在全球范围内广泛兴起的“数字地球”(Digital Earth)计划或“数字地球学”研究正是现代计算机技术、信息科学与地球科学相结合的产物。“数字地球”主要是探讨运用现代计算机技术、信息科学对整个地球系统进行全方位的定量化、数字化描述的方法,建立相关的“数字地球”资源平台,并服务于地球科学的研究、应用。因此,“数字地球”实质上是地球系统的一种数字化的表示形式,其基本的理论支撑主要包括相互联系的两个方面,即与地球科学有关的理论以及与数字化技术有关的理论。比“数字地球”稍早一些兴起的“地理信息系统(GIS)”的成功开发与广泛应用,可以说为推动“数字地球”的兴起与发展奠定了良好的基础;但“数字地球”将涵盖地球科学的所有研究分支学科或领域(而不仅仅局限于地理学),其涉及的科学内容与数据量是“地理信息系统”所无法比拟的。1998年1月,美国前副总统戈尔在“开放地理信息系统协议(Open GIS Consortium)”年会上首次提出“数字地球”的概念,认为“数字地球”是指一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的虚拟系统。数字地球的概念一经提出便立刻引起了世界范围的广泛关注,并取得了快速发展。数字地球的研究和实现具有十分广泛的应用前景,如资源与环境的监测与管理,气候和各种自然灾害的预测、预报与防治,土地利用与各种生产、生活的规划及一些危机事件的处理等;它还为地球科学的教育和多学科的研究工作提供了极好的资源平台,特别是为地球系统科学的层圈相互作用研究、全球变化研究及人类可持续发展研究创造了有利条件。
地球科学研究的工作方法通常具有下列程序:
(1)资料收集
根据所要研究的课题和所要解决的问题,尽可能详尽、客观和系统地收集各种有关的数据、样品和其他资料。资料的来源包括对研究区详细的野外调查、仪器观测和收集、分析已有的各种资料和成果等。
(2)归纳、综合和推论
对所收集的资料进行加工整理、归纳、综合,并利用地球科学的研究方法和原理,作出符合客观实际的推论。
(3)推论的验证
通过生产实践或科学实验来证实或检验推论是否正确,并在实践的过程中不断地修正错误,提高认识,总结规律。
地球科学是一门实践性很强的科学。人们通过不断地科学实践,逐渐形成了若干假说和学说。假说是根据某些客观现象归纳得出的结论,它有待进一步验证;而学说则是经过了一定的实践检验、在一定的学术领域中形成的理论或主张。假说和学说对推动地球科学的发展起着重要的作用,它们为探索地球科学的客观规律指出了方向,对实践起着一定的指导作用,同时在实践中不断得到检验、补充和修正,使其日趋完善。当然,有些假说和学说也可能在实践中被抛弃或否定。
⑤ 地理学研究方法有哪些
类比法教师把某一问题同学生已学过的另一同类地理事物或现象进行比较的方法。包括两种比较方式:①同类同型比较。同类地理事物和现象被比较的各点相同或相似,具有共同的特征,对比的结果是:两个被比较的对象具有共同的特征,如南北美洲地形的比较、亚洲与欧洲海岸线轮廓的比较都具有这种性质。②同类异型比较。同类地理事物和现象被比较的各点不同,对比的结果是:两种被比较的地理事物和现象具有相异的特征,如秦岭、淮河南北河流水文特征的比较。欧洲与非洲气候的比较都具这种性质。
纵比法 将同一地理对象在不同历史阶段的不同状况加以比较的方法。其目的在于了解各种地理事物和现象的过去和现状,并推断其未来,明了其变化过程的规律。如地形演变各阶段上的不同形态,河流演变各阶段上的不同状况,气候演变各阶段上的不同特点,某国、某地区各时期经济发展的不同状况等的比较,都属于纵比法。
联系比较法 把两种地理对象联系起来进行比较,以揭示其内在联系和相互关系的比较方法。例如讲欧洲大陆轮廓时联系非洲进行讲述,可突出欧洲是海岸线最曲折的大洲。
并列比较法把分别独立的几个比较对象并列起来进行比较的方法。通过这种比较、能够明确被比较对象的共性和个性。例如,把黄河、海河、辽河几条河流并列起来进行比较,可找出每条河流的个性和共性,使学生认识黄河、海河和辽河这三条河流的个体和整体特征。
综合比较法 把不同地理区域或不同国家的地理综合体的各个要素,进行全面比较的方法。它是一种对比要素较多,较复杂的比较法。多用于地理复习和测试。
⑥ 现代自然地理学研究方法的主要特点。
综合化、系统化、科学化、定量化、计算机化。
《现代地理学的研究方法》
地理学的研究方法,在近30多年里,有了巨大的进步。由于地理学研究的是地球表面的地理环境产生、形成、发展的演变规律,数千年来人类为了探寻这一规律,曾经显示了自己的聪明才智,创造了一系列的特有研究方法。归纳起来,大致上包括观察、分析、表述。肉眼观察,描述归纳,文学式表述,这是萌芽时期和初创时期的地理学研究方法;到了近代的形成时期,地理学的观察引入了仪器,无论在广度,还是深度,都较仅凭肉眼的观察有了质的进步,加之交通运输的发展与进步,地理学家的观察范围,受距离远近的约束已渐趋减小,未被地理学家直接观察的地方越来越少。在分析中已能做到定性,因果关系、发生学原理都在广泛应用,规律的可能性探查也日益完善;不仅如此,定量分析也已开始引入,在某些领域,如气候学、水文地理学、工业、交通运输、城市等地理学分支中,有的已建立了数理系统。在表述中,归纳法已成为引以自豪的表现方法,无数的地理学家所观察到的许许多多的现象,被归纳成要素的规律和地域的规律,使人类对其赖以生存的地球表面的环境,有了认识、了解,在利用和改造方面也能在尊重自然规律的条件下,更能发挥主观能动性。总之,社会的发展,科学的进步,使地理学研究的方法和手段得到相应的改善;而方法和手段的革新,则标志着认识的飞跃和学科水平的提高。
人类在漫长的历史时期中,执着地试图探测地球表面的形状、结构、变化。由于手段的限制,最早产生的方法是肉眼观察,比如视力所及为圆圈,人们由此推论,地球的形状是圆球形;后来发现,圆圈视力范围适于任何地点,由此推论地球是个球体,因为这种现象只有在球体上才可能发生。后来人们为了扩大视野,发现视野会随着高度的增加而扩大,鸟瞰观察盛行了数以千计的岁月;但是鸟瞰受地面高程和障碍物的限制,仍然只能解决极小范围的观察,大范围的观察只能靠小块范围的叠加来完成。进入仪器时代,望远镜增加了人类视力的距离,经纬仪、水准仪、平板仪等增加了视力的精度,实现了观察手段的飞跃与发展。尽管如此,人力的浩繁,速度的缓慢,以及自然环境的种种限制,都使这种借助仪器的观察遇到许多困难,地理学的理想观察手段,仍然不能就此止步。而且,这些仪器还无法代替人们感官的观察,特别是地表物质的形态、结构、运动,还须采取眼观、手敲、脚量、鼻臭、口尝、耳听等种种直观手段,野外实地考察仍然具有举足轻重的地位。
垂直航空摄影技术的应用,一是高程可按人们设想的目标;二是这种高程不受地面高程的限制;三是所用人员少,速度快;四是全息摄影技术是地面综合景观的全面反映,不受要素和地域的限制;五是精度不受或少受拼接所产生的误差的影响,因此,被认为是地理观察的一次革命性发展。
第二次世界大战中,在地球表面应用遥感技术,使地理观察再次获得了突破性的进展。即野外观察低成本、具有新的掌握细节和多种分辨率水平的制图专业的出现。其中,侧视空中雷达和红外彩色胶片新技术尤为重要。这两种新技术的前提是高空侦察飞机。空中雷达能迅速扫描广大地面,必要时还可重复扫描。
1957年10月4日苏联人造地球卫星上天成功;1958年1月31日美国人造地球卫星也获成功,从此,人类对其赖以生存的地球的整个面貌可以一览无余了。卫星图象作为人类对地球表面的观察手段,表现了总体性,反映了地球表面的形态、结构、运动的总体特征;表现了同步性,常发的和偶发的地理现象在同一时间内的表现都能在同一个图象中得到反映;表现了追踪性,因为卫星是连续工作,因此在卫星工作期间发生的一切地理现象,从出现到消失的整个过程,都能得到清晰的反映。
与观察手段相适应,分析手段也在不断的改进和完善。当地理学的观察还处于人类感官的感觉时,人们观察的内容主要是人类赖以生存的资源和条件,观察是有选择的,采用人们共同约定的符号,如图画、语言、文字、数字等形式,把观察的内容记录下来,这就是萌芽时期的地理学。当观察记录日积月累增多,观察的范围也越来越大时,光凭简单记录就无法满足地理学研究的 发展需要了。于是人们开始采取分析手段,要素日趋明朗,随着地区的变化,要素的表现千差万别,彼此之间的结合形式多种多样,地域之间的相似性和差异性,通过比较分析,受到地理学家的重视,逐渐取代了简单的观察记录,成为地理研究的重要手段,这即是初创时期的地理学。
地域之间的相似性和差异性,是极为普遍的地理现象,仅凭表象的观察与记录是不够的。当然这种观察与记录是通过比较进行的,在这个基础上诞生了比较地理学;比较地理学是李特尔的首创,欧美第一、二代近代地理学大师们有所继承和发展,之后由于进化论的影响,地理学家逐渐将注意力转到地理现象的发生、发展的研究,于是因果关系、发生学规律成为研究的主题,定性分析成为主要的手段。定性分析往往运用归纳法进行,正如英国学者莫斯(R.P.Moss)所说:“归纳法一般是从事实到概念,从观察到总结,从局部到总体,换句话说,是根据全部事实确定规律性。这种方法被许多学科采用,并在发展科学思维中占有重要的地位”。①正是因为地理学性质与归纳法这种手段的结合,使近代地理学获得了发展;同时,也因为归纳法还具有明显的缺点:1.在归纳时由于不能弄明全部连续的推理,在事实与假设之间就产生了逻辑上的‘缺陷’,而推理是由观察走向判断的重要步骤。……2.归纳的结论只适用于用以归纳的那些资料的范围,而不能扩充到这个范围以外的领域。3.在归纳过程中经常掺和有归纳者的主观因素。”②因此近代地理学远不是方法上的完善科学;这和一些成熟的科学,如物理学、化学、遗传学等相比较,方法上的不完善是显而易见的。
归纳法之所以成为近代地理学的主要研究方法,是因为观察手段的限制,地理学是以研究地球的整个表面的环境为其对象的,当然迫切地需要总体的、规律的、概念的观察手段和分析方法,来完成对象所规定的内容的研究,然而观察手段只能从局部的、事实的、可观察的方面着手,这就犹如建筑上,现代以前只能用堆砌的办法进行一样;而现代建筑则是首先从总体框架着手,然后用预制件拼接。归纳法的缺陷并非今日才发现;为了弥补其不足,有一些地理学家已经采取了超前的演绎法,来阐明地理学规律,解释地理现象。
一般认为演绎法的思维过程是由总体到局部,由概念到事实,由总结到观察。归纳和演绎是两种不同的推理和认识的科学方法。前者一般为从特殊到一般,后者则为一般到特殊;在认识过程中两者是相互联系、相互补充的。演绎所依据的理由,来自对特殊事实的归纳、概括;归纳的结论是演绎的前提,演绎离不开归纳;而归纳对特殊现象的研究,又必须有一般原理为指导,才能找出其特殊的本质,从而进一步补充、丰富和发展这种共同本质的认识,归纳也离不开演绎。归纳和演绎在认识过程的统一是客观的个别和一般的矛盾统一的反映。把两者绝对地对立起来,抹杀它们之间的相互联系,是形而上学的思维方法。地理学的科学研究方法应是归纳和演绎的结合,亦即用归纳法、演绎法,乃至直观所得到的假设的论点是严格根据逻辑和数学规则形成的,然后再根据这个论点经过演绎推导出一些局部的论点,这些局部论点通过实验检验,即通过与事实直接比较确定其正确与否。当然在地理学中,这种实验不仅包括实验室的实验,也包括野外观察得到的事实和统计计算的结果。
地理学作为一门实验科学,就必须在归纳法的基础上,还应当至少在以下四方面广泛应用演绎法:
1.地理思维应当更加严谨,为创立严密的地理学理论,应当利用相邻学科的理论模式。
2.必须更加精细地构思所提出的观点的内部结构,并阐明这些观点在其它概念中的地位。这就要求除语言逻辑外,更广泛地采用形式逻辑语言。
3.在解决各种具体问题和理论问题时,通过运用形式逻辑、演绎推理和实验检验,有意识地推广演绎法的使用范围。
4.必须十分重视寻求检验所提出的假设的标准。如果事实与假设稍有出入就会完全否定假设的正确性。
地理学中应用演绎法,为了使地理思维更加严谨,创立严密的地理学理论,开始利用数理科学的理论模式,结果导致了“计量革命”。
建立在定性描述基础上的近代地理学有必要引入定量的方法。
世界的许多地区也没有准确的数字以资利用,因而也不会得出正确的结论。
近20年来,西方一些地理学派认为计量革命是地理学思想发展的一个新时期,一个重要的转折点。另一部分人则表现出悲观失望。从学术观点看应当实事求是地评价计量革命的作用。它无疑是大大促进了定量量测的发展,改善了对数据的统计加工。有时人们在达到上述成就时并没有充分理解他们所利用的手段,特别是计算机。人们往往对数据的加工整理比较注意,但在对比事实和思想时却不够重视科学思维的严谨性。因此在注意收集和整理数据的同时,演绎方法的利用却进展甚微。
‘计量革命’的教训在于要研究数学在所有学科和地理学中的相对作用。在发达的学科中数学一般行使两种功能:构思假设、发展理论的辅助工具;实验结果统计整理的手段。第一个功能比第二个重要得多。然而在计量地理学中却过分夸大了数学作为数据统计整理手段的作用而不重视运用数学建立自己的理论体系,况且相当部分的数据又不是通过实验途径取得的,其精确性和可靠性都比较低。这样地理学虽然运用了一些数学,却还是停留在归纳性学科的水平上,所以为使‘计量革命’在地理研究中发挥更大的作用,就必须高度重视运用形式逻辑和数学理论去发展地理学的理论。
在以往的30年中,地理学的科学化在追求、探索中,通过正反两方面的比较,地理学界虽然认为传统的定性研究方法,在今天仍有继承的必要,试图一概加以否定,是不可取的;但是一味只讲继承,不思传统方法的改进和新方法的引入和创立,也是有害的。科学方法是人类长期的积累,这份遗产是所有科学所共有的,地理学也不例外,从这个角度来说,传统方法的继承,自属必然;科学方法也不是一成不变的,方法不断改进和更新,是科学进步的表现,对地理学也是适用的,也是客观的必然。当然,新的方法在刚刚出现时,往往不够成熟、不怎么完善,在科学史上也是极其常见的现象,用不着大惊小怪;在新方法还不成熟,还不完善的时候,人们对其已经熟悉的旧方法的怀恋,也是常会发生的现象,遇到抵触、反对,也是不可避免的。尽管如此,由于地理学面临着一场大兴起、大突破的形势,其研究方法也处在以定性描述为主向定量描述为主的过程中,其结果将是地理学科学性、严密性的提高,地理学由此得到更快发展,也不再是一种幻想。
当今世界面临的重大问题,如环境污染、人口剧增、粮食紧缺、能源短缺、生态危机等,无一不与地理学的研究相关。这些问题的提出,都是从地理环境系统本身派生出来的高度综合性课题,以综合性为特征的地理学责无旁待要对这些课题的解决,提出战略性的答案,这种主导作用的发挥,仅凭定性描述是不可能的,必须要以定量描述为主,定量和定性结合才能奏效。二是因为科学发展的趋势,是从孤立研究转向相关研究;从单因素研究走向综合研究;从各个独立学科的个别研究走向相互联系的研究。跨学科、多层次、多形态、多空间、多兵种、大综合的研究势不可挡,这为地理学这门兼顾各学科知识、汲取各家之长为己用的发展,创造了条件。形势的这种要求,要求地理学在研究方法上有所突破,即在系统性和定量描述上应有所提高。根据30年来的探索,可以认为下述几方面,有助于这种提高:
1.系统论、信息论、控制论的兴起,是当代科学技术综合发展的基本特征,是社会发展的重要标志。它们打破了研究单一运动形态的学科界限,打破了自然科学和社会科学的界限。这些新的理论和方法从整体性、系统性高度,研究复杂物质体系的物质、能量、信息的传输与交换。它们的科学概念、理论、方法与地理学综合性、整体性的认识论和方法论不谋而合,是地理学盼望已久的理论武器。它们为地理环境的研究,特别是多因素相关、多功能结构模拟、反馈性质分析、综合体系统概括与描述等的研究,提供理论和分析的基础。
2.耗散结构理论的产生与发展,突破了过去物理学、化学等实验科学的封闭体系的观念与方法,在物理学(非生命运动形态)和生物学(生命运动形态)之间架起了桥梁。特别是它将研究对象的重心转向非平衡态的开放系统,这对研究地理综合体中平衡稳定有序与非平衡稳定有序的关系;部分与整体、单因素与综合、必然与偶然,可逆与不可逆等的关系,提供新的认识论。
3.模糊数学的出现与发展,对研究模糊事物,建立模糊事物之间的模糊关系提供了数学分析的方法。这对地带性和地域分异的规律、群落和景观类型的分布与划分、各类区划界限的确定等提供新的分析和评价手段。
4.遥感技术的应用使地理综合调查发生革命性的变化。过去先从小区域入手,现在却先从大区域进行综合分析和研究。特别是多光谱扫描系统在地理学中的应用,不仅为地理研究提供大量新资料,更重要的是同时能取得整个地球表面环境的信息,并在时间上进行连续定期监测。这对分析地理环境的性质、结构、空间分布及时间演化,提出整体性、系统性的分析工具。
5.从能量和物质定量的研究上,手段也有极大改进。在60年代,C14、孢粉分析、光谱分析、原子吸收分光光度计、极谱分析在地理学中应用就被认为是先进方法。现在,中子活化、离子探针、电子探针、萤光分析、气相色谱分析、红外分光光度分析、偏光显微分析、差热分析等也已引入地理学的研究。其中有不少在地理研究中已成为常用分析手段。这些手段对地理学研究物质、能量的传输与交换,定量地描述地理现象和过程提供了可能。
6.电子计算机的广泛应用,一方面为区域演化、地理环境功能的研究提供模拟条件;一方面为大量资料、信息、数据的处理大开方便之门。快速、准确的定量分析,必将促使地理学的研究达到新的水平。特别对大区域,多因素的综合分析能力,将发生革命性变化。预计将有自动化地理学的产生。
7.近代一些新兴科学的产生与发展,它们大多采取了一些新技术和新手段,有的可以在地理学研究中加以引进、借鉴,以寻求地理学研究方法上的改进和完善。近几十年来,地理学在其研究中,已经引入了数学、物理学、化学、天文学、生物学、经济学、社会学等许多相关科学的理论和方法,促进了地理学的发展与进步。近来这种引进更加迅速。
在分析的方法上,单纯的定性分析和单纯的定量分析,都存在缺陷和不足,已是大家共同的认识;人们在地理学研究中,追求着完善的分析方法,其愿望也是共同的;就现阶段而言,定性和定量的结合,已为大多数人所倡导,应予肯定。
地理学研究对象和内容的表述,也是地理研究方法的重要组成部分。
地理学发展到19世纪,其表述方法仍然是文字表述和制图表述。
定性描述中,常常包括直观描述和概念描述,纯粹描述和解释性描述,比较描述和综合描述等。所谓直观描述系指表述一个地区或一种地理现象,就象艺术家一样在头脑中有一个非常清晰的图象,并把自己所看到的图象表现出来;直观描述就是地理学者能够把客观存在的图象用文字和地图陈述出来。科学的直观描述必须永远是客观的,就其本来面目表现景观,并且在这样作时,要尽可能排除由于所处时间或观察者的特点对客观印象造成的主观干扰。而概念描述,是把地理事实分解为其组成部分,并把这些组成部分尽可能地按普遍概念划分,广泛地使用地理专门术语。
纯粹描述和解释描述是相对提出的概念,前者指地理现象和事物的表述,一般不阐述现象和事物的发生、发展过程和原因;后者则着重揭示事物和现象的发生、发展过程,解释这种过程的成因。
比较描述也即特征描述,特别是区域学派的学者,对此十分偏爱,研究也很多。区域的实质就是地球表面客观存在着地域分异规律,其表现是地域之间既有相似性,也有差异性。而相似性和差异性都是相比较而言的抽象概念,也是区域特征的体现。
综合描述,也称系统描述,它认为地理研究的目的是探明地理环境是一个相互依赖、彼此联系的有机总体,因此地理学所需要的表述形式,既不是单要素、单现象的直观和概念描述,也不是纯粹和解释的描述,即使是比较描述也不是地理学表述的最好形式,地理学理想的表述形式是所有描述形式的有机结合,它应是描述形式的综合化、系统化。
综上所述,定性描述是通过文字语言、地图语言(也称符号语言)表述的。由于性质的确定和数量的确定是辨证的统一,以往的描述由于没有把定性和定量结合起来,以致描述的形象及其这种表述的形式,都不能令人满意,一些地理学者竟然提出建立在描述基础上的地理学,最多只是一种知识,而不是科学,因此,认为“描述”本身就不是科学的表述形式,地理学需要的既不是文字语言,也不是符号语言,而是数学语言,因为只有数学语言能够表达普遍性的规律,计量地理学的产生和发展,“计量革命”的出现,都是这一思潮的反映。计量地理学如果作为对定性描述的补充和完善,甚至将来由定性为主描述过渡到定量为主的描述,都是地理学发展的一个值得称道的途径。但是如果象欧美有些学者那样,根本不要文字的,地图的表述,完全把地理学作为应用数学来发展,将会使地理学误入歧途,导致地理学的毁灭。
二次世界大战之后,随着观察和分析上的巨大进步,地理学表述也随着发生了深刻的变化,这就是发展了定量描述。就目前而言,即表述的形式,除了文字语言和地图语言(符号语言)外,又引入了数字语言和计算机语言。数字语言和计量机语言,都是用数理原理揭示地理学的内容,因此总称为地理学的定量描述。其前者是基于认为现代地理学实质上是地点的位置和距离的科学,所谓地域空间的科学;无论是位置,还是距离,最理想的表述形式,就是数字语言,它能揭示文字和地图语言可以表述的内容,也可反映文字和地图语言无法表述的内容。后者则是基于认为地理学是一个复杂的、多变量的空间系统,体现在变量交织、平衡有序和非平衡有序交织,因此只有用计算机语言,方可表述。
定量描述目前最有成效、为多数地理学者所称道的是系统论的描述。地理学中的系统论包括系统、普通系统论和空间系统三个密不可分的组成部分。
普通系统论产生于20世纪20年代,但直到第二次世界大战期间及其以后,方才引入地理学,并成为一种很理想的表述形式。普通系统论致力于说明为许多种不同系统所共有的特性。一切系统都有三个方面的基本问题:即结构、活动和演变,包括怎样、怎样行动和怎样变化。把系统放在实验室内或使用符号以统计方法孤立地处理时,他们是封闭的、不可逆的;但在地球表面,系统是开放的、可逆的,因为它们接受能量和信息的输入并发送输出。地理学从普通系统论找到了自己的特有表述形式。特别是普通系统论进一步发展表明,一切系统虽然各有一定的范围,却都按某些可以预见的方式在运行;如生物体的生长曲线(S曲线)在数学上和创新的散布曲线、经济发展曲线或人口曲线极为相似。普通系统论研究适用于一切系统的抽象特征。这样的“同型性”构成普通系统论的基本结构,并能用来预报其他相关系统的运动。
地理学对于诸如位置、距离、方向、范围、密度、演替或其他衍生事物等空间要素,作为函数上的重要变量所构成的任何系统,都是特别关注的。任何一个系统,凡其中一个或一个以上函数上的重要变量是属于空间方面的,就是一个空间系统。由于地理系统的几乎所有变量都属于空间的,因此地理系统就是空间系统。
地理学的表述,和地理观察、地理分析一样,在第二次世界大战之后,得到了巨大变革性的发展。现在,不仅有传统的文字语言、地图语言可以作定性描述;还有数学语言、计算机语言作定量描述。无论是传统的表述,还是创新的表述,其间并无绝对的界限,也没有非此即彼的截然必要,因此,我们主张传统和创新的结合。这种结合当然不是缺陷和不足的保留,而是取长补短、相互促进的发展。
⑦ 城市地理学的研究方法
计算机的应用,使城市人口迁移和流动调查、城市客货流起讫调查、居民收专入和需求调查等需属要大量处理数据的抽样调查成为可能。
此外,地图是地理研究的传统工具。航空像片和卫星像片在城市地理研究之中的应用,则有助于掌握城市随时间变化发生的空间演变。
⑧ 试列举几个计量地理学的研究方法
计量地理学方法是把数学方法(统计学、多元统计学、随机过程、运筹学、系统控制论)和计算机技术应用于地理学研究的方法群,是地理科学与数学方法、计算机技术相结合的产物
⑨ 自然地理学采用的观点和方法
地理学的研究方法,在近30多年里,有了巨大的进步。由于地理学研究的是地球表面的地理环境产生、形成、发展的演变规律,数千年来人类为了探寻这一规律,曾经显示了自己的聪明才智,创造了一系列的特有研究方法。归纳起来,大致上包括观察、分析、表述。肉眼观察,描述归纳,文学式表述,这是萌芽时期和初创时期的地理学研究方法;到了近代的形成时期,地理学的观察引入了仪器,无论在广度,还是深度,都较仅凭肉眼的观察有了质的进步,加之交通运输的发展与进步,地理学家的观察范围,受距离远近的约束已渐趋减小,未被地理学家直接观察的地方越来越少。在分析中已能做到定性,因果关系、发生学原理都在广泛应用,规律的可能性探查也日益完善;不仅如此,定量分析也已开始引入,在某些领域,如气候学、水文地理学、工业、交通运输、城市等地理学分支中,有的已建立了数理系统。在表述中,归纳法已成为引以自豪的表现方法,无数的地理学家所观察到的许许多多的现象,被归纳成要素的规律和地域的规律,使人类对其赖以生存的地球表面的环境,有了认识、了解,在利用和改造方面也能在尊重自然规律的条件下,更能发挥主观能动性。总之,社会的发展,科学的进步,使地理学研究的方法和手段得到相应的改善;而方法和手段的革新,则标志着认识的飞跃和学科水平的提高。
人类在漫长的历史时期中,执着地试图探测地球表面的形状、结构、变化。由于手段的限制,最早产生的方法是肉眼观察,比如视力所及为圆圈,人们由此推论,地球的形状是圆球形;后来发现,圆圈视力范围适于任何地点,由此推论地球是个球体,因为这种现象只有在球体上才可能发生。后来人们为了扩大视野,发现视野会随着高度的增加而扩大,鸟瞰观察盛行了数以千计的岁月;但是鸟瞰受地面高程和障碍物的限制,仍然只能解决极小范围的观察,大范围的观察只能靠小块范围的叠加来完成。进入仪器时代,望远镜增加了人类视力的距离,经纬仪、水准仪、平板仪等增加了视力的精度,实现了观察手段的飞跃与发展。尽管如此,人力的浩繁,速度的缓慢,以及自然环境的种种限制,都使这种借助仪器的观察遇到许多困难,地理学的理想观察手段,仍然不能就此止步。而且,这些仪器还无法代替人们感官的观察,特别是地表物质的形态、结构、运动,还须采取眼观、手敲、脚量、鼻臭、口尝、耳听等种种直观手段,野外实地考察仍然具有举足轻重的地位。
垂直航空摄影技术的应用,一是高程可按人们设想的目标;二是这种高程不受地面高程的限制;三是所用人员少,速度快;四是全息摄影技术是地面综合景观的全面反映,不受要素和地域的限制;五是精度不受或少受拼接所产生的误差的影响,因此,被认为是地理观察的一次革命性发展。
第二次世界大战中,在地球表面应用遥感技术,使地理观察再次获得了突破性的进展。即野外观察低成本、具有新的掌握细节和多种分辨率水平的制图专业的出现。其中,侧视空中雷达和红外彩色胶片新技术尤为重要。这两种新技术的前提是高空侦察飞机。空中雷达能迅速扫描广大地面,必要时还可重复扫描。
1957年10月4日苏联人造地球卫星上天成功;1958年1月31日美国人造地球卫星也获成功,从此,人类对其赖以生存的地球的整个面貌可以一览无余了。卫星图象作为人类对地球表面的观察手段,表现了总体性,反映了地球表面的形态、结构、运动的总体特征;表现了同步性,常发的和偶发的地理现象在同一时间内的表现都能在同一个图象中得到反映;表现了追踪性,因为卫星是连续工作,因此在卫星工作期间发生的一切地理现象,从出现到消失的整个过程,都能得到清晰的反映。
与观察手段相适应,分析手段也在不断的改进和完善。当地理学的观察还处于人类感官的感觉时,人们观察的内容主要是人类赖以生存的资源和条件,观察是有选择的,采用人们共同约定的符号,如图画、语言、文字、数字等形式,把观察的内容记录下来,这就是萌芽时期的地理学。当观察记录日积月累增多,观察的范围也越来越大时,光凭简单记录就无法满足地理学研究的 发展需要了。于是人们开始采取分析手段,要素日趋明朗,随着地区的变化,要素的表现千差万别,彼此之间的结合形式多种多样,地域之间的相似性和差异性,通过比较分析,受到地理学家的重视,逐渐取代了简单的观察记录,成为地理研究的重要手段,这即是初创时期的地理学。
地域之间的相似性和差异性,是极为普遍的地理现象,仅凭表象的观察与记录是不够的。当然这种观察与记录是通过比较进行的,在这个基础上诞生了比较地理学;比较地理学是李特尔的首创,欧美第一、二代近代地理学大师们有所继承和发展,之后由于进化论的影响,地理学家逐渐将注意力转到地理现象的发生、发展的研究,于是因果关系、发生学规律成为研究的主题,定性分析成为主要的手段。定性分析往往运用归纳法进行,正如英国学者莫斯(R.P.Moss)所说:“归纳法一般是从事实到概念,从观察到总结,从局部到总体,换句话说,是根据全部事实确定规律性。这种方法被许多学科采用,并在发展科学思维中占有重要的地位”。①正是因为地理学性质与归纳法这种手段的结合,使近代地理学获得了发展;同时,也因为归纳法还具有明显的缺点:1.在归纳时由于不能弄明全部连续的推理,在事实与假设之间就产生了逻辑上的‘缺陷’,而推理是由观察走向判断的重要步骤。……2.归纳的结论只适用于用以归纳的那些资料的范围,而不能扩充到这个范围以外的领域。3.在归纳过程中经常掺和有归纳者的主观因素。”②因此近代地理学远不是方法上的完善科学;这和一些成熟的科学,如物理学、化学、遗传学等相比较,方法上的不完善是显而易见的。
归纳法之所以成为近代地理学的主要研究方法,是因为观察手段的限制,地理学是以研究地球的整个表面的环境为其对象的,当然迫切地需要总体的、规律的、概念的观察手段和分析方法,来完成对象所规定的内容的研究,然而观察手段只能从局部的、事实的、可观察的方面着手,这就犹如建筑上,现代以前只能用堆砌的办法进行一样;而现代建筑则是首先从总体框架着手,然后用预制件拼接。归纳法的缺陷并非今日才发现;为了弥补其不足,有一些地理学家已经采取了超前的演绎法,来阐明地理学规律,解释地理现象。
一般认为演绎法的思维过程是由总体到局部,由概念到事实,由总结到观察。归纳和演绎是两种不同的推理和认识的科学方法。前者一般为从特殊到一般,后者则为一般到特殊;在认识过程中两者是相互联系、相互补充的。演绎所依据的理由,来自对特殊事实的归纳、概括;归纳的结论是演绎的前提,演绎离不开归纳;而归纳对特殊现象的研究,又必须有一般原理为指导,才能找出其特殊的本质,从而进一步补充、丰富和发展这种共同本质的认识,归纳也离不开演绎。归纳和演绎在认识过程的统一是客观的个别和一般的矛盾统一的反映。把两者绝对地对立起来,抹杀它们之间的相互联系,是形而上学的思维方法。地理学的科学研究方法应是归纳和演绎的结合,亦即用归纳法、演绎法,乃至直观所得到的假设的论点是严格根据逻辑和数学规则形成的,然后再根据这个论点经过演绎推导出一些局部的论点,这些局部论点通过实验检验,即通过与事实直接比较确定其正确与否。当然在地理学中,这种实验不仅包括实验室的实验,也包括野外观察得到的事实和统计计算的结果。
地理学作为一门实验科学,就必须在归纳法的基础上,还应当至少在以下四方面广泛应用演绎法:
1.地理思维应当更加严谨,为创立严密的地理学理论,应当利用相邻学科的理论模式。
2.必须更加精细地构思所提出的观点的内部结构,并阐明这些观点在其它概念中的地位。这就要求除语言逻辑外,更广泛地采用形式逻辑语言。
3.在解决各种具体问题和理论问题时,通过运用形式逻辑、演绎推理和实验检验,有意识地推广演绎法的使用范围。
4.必须十分重视寻求检验所提出的假设的标准。如果事实与假设稍有出入就会完全否定假设的正确性。
地理学中应用演绎法,为了使地理思维更加严谨,创立严密的地理学理论,开始利用数理科学的理论模式,结果导致了“计量革命”。
建立在定性描述基础上的近代地理学有必要引入定量的方法。
世界的许多地区也没有准确的数字以资利用,因而也不会得出正确的结论。
近20年来,西方一些地理学派认为计量革命是地理学思想发展的一个新时期,一个重要的转折点。另一部分人则表现出悲观失望。从学术观点看应当实事求是地评价计量革命的作用。它无疑是大大促进了定量量测的发展,改善了对数据的统计加工。有时人们在达到上述成就时并没有充分理解他们所利用的手段,特别是计算机。人们往往对数据的加工整理比较注意,但在对比事实和思想时却不够重视科学思维的严谨性。因此在注意收集和整理数据的同时,演绎方法的利用却进展甚微。
‘计量革命’的教训在于要研究数学在所有学科和地理学中的相对作用。在发达的学科中数学一般行使两种功能:构思假设、发展理论的辅助工具;实验结果统计整理的手段。第一个功能比第二个重要得多。然而在计量地理学中却过分夸大了数学作为数据统计整理手段的作用而不重视运用数学建立自己的理论体系,况且相当部分的数据又不是通过实验途径取得的,其精确性和可靠性都比较低。这样地理学虽然运用了一些数学,却还是停留在归纳性学科的水平上,所以为使‘计量革命’在地理研究中发挥更大的作用,就必须高度重视运用形式逻辑和数学理论去发展地理学的理论。
在以往的30年中,地理学的科学化在追求、探索中,通过正反两方面的比较,地理学界虽然认为传统的定性研究方法,在今天仍有继承的必要,试图一概加以否定,是不可取的;但是一味只讲继承,不思传统方法的改进和新方法的引入和创立,也是有害的。科学方法是人类长期的积累,这份遗产是所有科学所共有的,地理学也不例外,从这个角度来说,传统方法的继承,自属必然;科学方法也不是一成不变的,方法不断改进和更新,是科学进步的表现,对地理学也是适用的,也是客观的必然。当然,新的方法在刚刚出现时,往往不够成熟、不怎么完善,在科学史上也是极其常见的现象,用不着大惊小怪;在新方法还不成熟,还不完善的时候,人们对其已经熟悉的旧方法的怀恋,也是常会发生的现象,遇到抵触、反对,也是不可避免的。尽管如此,由于地理学面临着一场大兴起、大突破的形势,其研究方法也处在以定性描述为主向定量描述为主的过程中,其结果将是地理学科学性、严密性的提高,地理学由此得到更快发展,也不再是一种幻想。
当今世界面临的重大问题,如环境污染、人口剧增、粮食紧缺、能源短缺、生态危机等,无一不与地理学的研究相关。这些问题的提出,都是从地理环境系统本身派生出来的高度综合性课题,以综合性为特征的地理学责无旁待要对这些课题的解决,提出战略性的答案,这种主导作用的发挥,仅凭定性描述是不可能的,必须要以定量描述为主,定量和定性结合才能奏效。二是因为科学发展的趋势,是从孤立研究转向相关研究;从单因素研究走向综合研究;从各个独立学科的个别研究走向相互联系的研究。跨学科、多层次、多形态、多空间、多兵种、大综合的研究势不可挡,这为地理学这门兼顾各学科知识、汲取各家之长为己用的发展,创造了条件。形势的这种要求,要求地理学在研究方法上有所突破,即在系统性和定量描述上应有所提高。根据30年来的探索,可以认为下述几方面,有助于这种提高:
1.系统论、信息论、控制论的兴起,是当代科学技术综合发展的基本特征,是社会发展的重要标志。它们打破了研究单一运动形态的学科界限,打破了自然科学和社会科学的界限。这些新的理论和方法从整体性、系统性高度,研究复杂物质体系的物质、能量、信息的传输与交换。它们的科学概念、理论、方法与地理学综合性、整体性的认识论和方法论不谋而合,是地理学盼望已久的理论武器。它们为地理环境的研究,特别是多因素相关、多功能结构模拟、反馈性质分析、综合体系统概括与描述等的研究,提供理论和分析的基础。
2.耗散结构理论的产生与发展,突破了过去物理学、化学等实验科学的封闭体系的观念与方法,在物理学(非生命运动形态)和生物学(生命运动形态)之间架起了桥梁。特别是它将研究对象的重心转向非平衡态的开放系统,这对研究地理综合体中平衡稳定有序与非平衡稳定有序的关系;部分与整体、单因素与综合、必然与偶然,可逆与不可逆等的关系,提供新的认识论。
3.模糊数学的出现与发展,对研究模糊事物,建立模糊事物之间的模糊关系提供了数学分析的方法。这对地带性和地域分异的规律、群落和景观类型的分布与划分、各类区划界限的确定等提供新的分析和评价手段。
4.遥感技术的应用使地理综合调查发生革命性的变化。过去先从小区域入手,现在却先从大区域进行综合分析和研究。特别是多光谱扫描系统在地理学中的应用,不仅为地理研究提供大量新资料,更重要的是同时能取得整个地球表面环境的信息,并在时间上进行连续定期监测。这对分析地理环境的性质、结构、空间分布及时间演化,提出整体性、系统性的分析工具。
5.从能量和物质定量的研究上,手段也有极大改进。在60年代,C14、孢粉分析、光谱分析、原子吸收分光光度计、极谱分析在地理学中应用就被认为是先进方法。现在,中子活化、离子探针、电子探针、萤光分析、气相色谱分析、红外分光光度分析、偏光显微分析、差热分析等也已引入地理学的研究。其中有不少在地理研究中已成为常用分析手段。这些手段对地理学研究物质、能量的传输与交换,定量地描述地理现象和过程提供了可能。
6.电子计算机的广泛应用,一方面为区域演化、地理环境功能的研究提供模拟条件;一方面为大量资料、信息、数据的处理大开方便之门。快速、准确的定量分析,必将促使地理学的研究达到新的水平。特别对大区域,多因素的综合分析能力,将发生革命性变化。预计将有自动化地理学的产生。
7.近代一些新兴科学的产生与发展,它们大多采取了一些新技术和新手段,有的可以在地理学研究中加以引进、借鉴,以寻求地理学研究方法上的改进和完善。近几十年来,地理学在其研究中,已经引入了数学、物理学、化学、天文学、生物学、经济学、社会学等许多相关科学的理论和方法,促进了地理学的发展与进步。近来这种引进更加迅速。
在分析的方法上,单纯的定性分析和单纯的定量分析,都存在缺陷和不足,已是大家共同的认识;人们在地理学研究中,追求着完善的分析方法,其愿望也是共同的;就现阶段而言,定性和定量的结合,已为大多数人所倡导,应予肯定。
地理学研究对象和内容的表述,也是地理研究方法的重要组成部分。
地理学发展到19世纪,其表述方法仍然是文字表述和制图表述。
定性描述中,常常包括直观描述和概念描述,纯粹描述和解释性描述,比较描述和综合描述等。所谓直观描述系指表述一个地区或一种地理现象,就象艺术家一样在头脑中有一个非常清晰的图象,并把自己所看到的图象表现出来;直观描述就是地理学者能够把客观存在的图象用文字和地图陈述出来。科学的直观描述必须永远是客观的,就其本来面目表现景观,并且在这样作时,要尽可能排除由于所处时间或观察者的特点对客观印象造成的主观干扰。而概念描述,是把地理事实分解为其组成部分,并把这些组成部分尽可能地按普遍概念划分,广泛地使用地理专门术语。
纯粹描述和解释描述是相对提出的概念,前者指地理现象和事物的表述,一般不阐述现象和事物的发生、发展过程和原因;后者则着重揭示事物和现象的发生、发展过程,解释这种过程的成因。
比较描述也即特征描述,特别是区域学派的学者,对此十分偏爱,研究也很多。区域的实质就是地球表面客观存在着地域分异规律,其表现是地域之间既有相似性,也有差异性。而相似性和差异性都是相比较而言的抽象概念,也是区域特征的体现。
综合描述,也称系统描述,它认为地理研究的目的是探明地理环境是一个相互依赖、彼此联系的有机总体,因此地理学所需要的表述形式,既不是单要素、单现象的直观和概念描述,也不是纯粹和解释的描述,即使是比较描述也不是地理学表述的最好形式,地理学理想的表述形式是所有描述形式的有机结合,它应是描述形式的综合化、系统化。
综上所述,定性描述是通过文字语言、地图语言(也称符号语言)表述的。由于性质的确定和数量的确定是辨证的统一,以往的描述由于没有把定性和定量结合起来,以致描述的形象及其这种表述的形式,都不能令人满意,一些地理学者竟然提出建立在描述基础上的地理学,最多只是一种知识,而不是科学,因此,认为“描述”本身就不是科学的表述形式,地理学需要的既不是文字语言,也不是符号语言,而是数学语言,因为只有数学语言能够表达普遍性的规律,计量地理学的产生和发展,“计量革命”的出现,都是这一思潮的反映。计量地理学如果作为对定性描述的补充和完善,甚至将来由定性为主描述过渡到定量为主的描述,都是地理学发展的一个值得称道的途径。但是如果象欧美有些学者那样,根本不要文字的,地图的表述,完全把地理学作为应用数学来发展,将会使地理学误入歧途,导致地理学的毁灭。
二次世界大战之后,随着观察和分析上的巨大进步,地理学表述也随着发生了深刻的变化,这就是发展了定量描述。就目前而言,即表述的形式,除了文字语言和地图语言(符号语言)外,又引入了数字语言和计算机语言。数字语言和计量机语言,都是用数理原理揭示地理学的内容,因此总称为地理学的定量描述。其前者是基于认为现代地理学实质上是地点的位置和距离的科学,所谓地域空间的科学;无论是位置,还是距离,最理想的表述形式,就是数字语言,它能揭示文字和地图语言可以表述的内容,也可反映文字和地图语言无法表述的内容。后者则是基于认为地理学是一个复杂的、多变量的空间系统,体现在变量交织、平衡有序和非平衡有序交织,因此只有用计算机语言,方可表述。
定量描述目前最有成效、为多数地理学者所称道的是系统论的描述。地理学中的系统论包括系统、普通系统论和空间系统三个密不可分的组成部分。
普通系统论产生于20世纪20年代,但直到第二次世界大战期间及其以后,方才引入地理学,并成为一种很理想的表述形式。普通系统论致力于说明为许多种不同系统所共有的特性。一切系统都有三个方面的基本问题:即结构、活动和演变,包括怎样、怎样行动和怎样变化。把系统放在实验室内或使用符号以统计方法孤立地处理时,他们是封闭的、不可逆的;但在地球表面,系统是开放的、可逆的,因为它们接受能量和信息的输入并发送输出。地理学从普通系统论找到了自己的特有表述形式。特别是普通系统论进一步发展表明,一切系统虽然各有一定的范围,却都按某些可以预见的方式在运行;如生物体的生长曲线(S曲线)在数学上和创新的散布曲线、经济发展曲线或人口曲线极为相似。普通系统论研究适用于一切系统的抽象特征。这样的“同型性”构成普通系统论的基本结构,并能用来预报其他相关系统的运动。
地理学对于诸如位置、距离、方向、范围、密度、演替或其他衍生事物等空间要素,作为函数上的重要变量所构成的任何系统,都是特别关注的。任何一个系统,凡其中一个或一个以上函数上的重要变量是属于空间方面的,就是一个空间系统。由于地理系统的几乎所有变量都属于空间的,因此地理系统就是空间系统。
地理学的表述,和地理观察、地理分析一样,在第二次世界大战之后,得到了巨大变革性的发展。现在,不仅有传统的文字语言、地图语言可以作定性描述;还有数学语言、计算机语言作定量描述。无论是传统的表述,还是创新的表述,其间并无绝对的界限,也没有非此即彼的截然必要,因此,我们主张传统和创新的结合。这种结合当然不是缺陷和不足的保留,而是取长补短、相互促进的发展。
⑩ 初一地理区域研究方法是什么
研究方式
折叠系统方法
在地理学中的广泛应用是从20世纪50年代开始的。由于系统论的出现而产生了地理系统概念。地理学位于自然科学和社会科学的交接点上,由许多相对独立而又相互联系的一些分支学科所组成,因此综合研究地理系统显得尤其重要。系统方法为这种研究提供了重要手段。
折叠模拟方法
种类很多,地理学多应用数学和物理模拟。它的意义在于条理化、简化、概括所研究的事物和过程,以深入探明其本质和活动规律。目前在地理学中已建立了很多模型,如自然综合体、生产综合体、城市、土地利用、人口分布、运输流等。但也不是所有的事物和过程都能用模型加以确切的表示,甚至有时建立模型时的简化会歪曲事物和过程的本来面目,故在建立模型时应加以注意。
折叠数学方法
第二次世界大战以后开始引进地理学研究。庞大复杂的研究对象和简单的研究方法及手段成为地理学发展缓慢的一个重要原因。引用数学、物理等学科的精确方法和新技术成为地理学界的愿望和长期努力的目标。数学方法可使地理学变得比较严谨、精确和完善。数学严密的公理体系、数学思维和数学结构,对于地理学具有理论和实践意义。地理学利用它们来解释地理现象及其变化,用定量指标来表达地理结构,提高了地理学研究的严谨性、系统性和精确度,并由此产生了地理数量方法。电子计算机的应用使大量的地理信息能及时、准确地得到处理。利用电子计算机整理资料,要求地理资料规范化、数值化,但目前地理学的数字资料还不够充分、精确度不高。因此,采用数学方法并不意味着可以轻视传统方法,两者是互为补充、相辅相成的。
折叠遥感方法
1961年苏联人造地球卫星拍摄了地球表面像片。现在卫星图像已经成为地理学研究的一个很普及的工具。遥感方法从根本上改变了过去的地理考察方法和凭借人力的简单观察,在广度和深度上扩大了视野,获得的地理信息数量大大增加。