綜合自然地理學(xué)發(fā)展的新展望

陳國(guó)階

（中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川 成都610041）

1 綜合系統(tǒng)研究是認(rèn)識(shí)自然本質(zhì)的要求

尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然、人與自然和諧是可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識(shí)論的基礎(chǔ).這個(gè)“自然”，就是誕生人類并以之賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境，其實(shí)就是綜合自然地理系統(tǒng).無(wú)疑，要真正做到人與自然的協(xié)調(diào)，就必須對(duì)綜合自然地理系統(tǒng)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能、變化和演替規(guī)律有深刻、科學(xué)、量化的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而有適應(yīng)與運(yùn)用的能力.

自然地理學(xué)具有區(qū)域性和綜合性的特征，這是大家公認(rèn)的.但筆者認(rèn)為綜合性和區(qū)域性不是自然地理學(xué)所特有，許多自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的獨(dú)立學(xué)科都具有綜合性和區(qū)域性，研究對(duì)象往往都具有多因素、多成分、多空間尺度的特點(diǎn)，無(wú)論是物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)，還是社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)都如此.只是不同學(xué)科研究的綜合層次和空間層次不同而已.這里必須指出的是，自然地理學(xué)，更擴(kuò)大一點(diǎn)說(shuō)，地理學(xué)的研究對(duì)象的綜合性更復(fù)雜，因素更多，包括無(wú)機(jī)過(guò)程、有機(jī)過(guò)程、生命過(guò)程，包括地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、地貌演化、氣候變化、水文特征、生物系統(tǒng)、土壤性質(zhì)，空間上包括微觀、中觀、宏觀，從生態(tài)系統(tǒng)到景觀、區(qū)域到全球，是真正包羅萬(wàn)象的大綜合，是涵蓋其他綜合的超級(jí)綜合［1］.

這種綜合系統(tǒng)的研究符合人類認(rèn)識(shí)自然的規(guī)律，遵從從單因子到多因子、從點(diǎn)到網(wǎng)到面、從孤立到系統(tǒng)、從部門到綜合、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從線性到非線性、從封閉系統(tǒng)（這是大多數(shù)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的選擇）到開(kāi)放系統(tǒng)的發(fā)展歷程，是適應(yīng)人類面對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)必需的科學(xué)響應(yīng).當(dāng)代科學(xué)的昌明，當(dāng)然離不開(kāi)各部門、各專業(yè)學(xué)科的縱深發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，但是更應(yīng)該歸功于眾多學(xué)科構(gòu)建起的龐大科學(xué)與技術(shù)體系，相互借鑒、相互支撐、學(xué)科融合、協(xié)同攻關(guān)，既加速各專業(yè)學(xué)科的飛速發(fā)展，又共同構(gòu)建起當(dāng)代科學(xué)文明的大廈.綜合系統(tǒng)學(xué)科的出現(xiàn)和發(fā)展是科學(xué)進(jìn)步的必然產(chǎn)物，是科學(xué)認(rèn)識(shí)論的一次飛躍，是科學(xué)新時(shí)代的召喚.

實(shí)際上，地球上的各類物質(zhì)運(yùn)動(dòng)都是在綜合系統(tǒng)的時(shí)空制約下進(jìn)行的.綜合是物質(zhì)存在的基本屬性，特別在包含生命體系的自然復(fù)合耗散系統(tǒng)中，多因素、多結(jié)構(gòu)、多層次、多形態(tài)之間的相互作用、相互影響、相互制約、相互協(xié)調(diào)是事物存在及其運(yùn)動(dòng)發(fā)展的常態(tài)、依據(jù)和本質(zhì)特征.因此，研究綜合自然地理的本質(zhì)和規(guī)律是科學(xué)研究的崇高目標(biāo)，是全面認(rèn)識(shí)自然、合理利用自然、科學(xué)順應(yīng)自然、有效保護(hù)自然的基本功.

2 綜合自然地理學(xué)的學(xué)科定位與追求

自然地理學(xué)在自然科學(xué)體系中有其獨(dú)特的研究對(duì)象、學(xué)科定位和地位.其主攻方向是研究從全球表生系統(tǒng)及其多等級(jí)自然區(qū)域系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及變化規(guī)律，是對(duì)自然因素最多、時(shí)空層次最多、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)最復(fù)雜、整體性與區(qū)域分異性交替并進(jìn)、變化過(guò)程紛繁跌宕的地球表層巨系統(tǒng)的研究，這是別的學(xué)科所不能代替的；其社會(huì)功能是摸清人類的自然家底，為人與自然協(xié)調(diào)提供理論依據(jù)和科學(xué)支撐，為謀求人類福利和環(huán)境安全奠定科學(xué)基礎(chǔ).在龐大的科學(xué)體系中扮演著既綜合又有特定研究對(duì)象和特色的學(xué)科角色.

綜合自然地理學(xué)一直將上述理念作為其認(rèn)識(shí)論基礎(chǔ)和哲學(xué)思想.強(qiáng)調(diào)自然地理類型、區(qū)域、全球不同空間層次的綜合系統(tǒng)過(guò)程；強(qiáng)調(diào)各自然因素之間、各地理區(qū)域類型之間、各不同自然空間層次之間的相互聯(lián)系、相互作用、相互影響；強(qiáng)調(diào)某一自然因素的變化都會(huì)影響其他自然因素并最終導(dǎo)致整個(gè)自然地理綜合系統(tǒng)的變化；強(qiáng)調(diào)任何單個(gè)自然因素的專業(yè)研究都必須在自然地理綜合系統(tǒng)的觀念指導(dǎo)下進(jìn)行；強(qiáng)調(diào)人類對(duì)某種或某單項(xiàng)自然資源的開(kāi)發(fā)都應(yīng)考慮其引發(fā)的綜合效果.由此，自然地理學(xué)一直貫穿著綜合系統(tǒng)高于優(yōu)于多個(gè)單因素算術(shù)之和的理念；貫穿著整體利益大于部門利益的理念.可以說(shuō)，綜合自然地理學(xué)的哲學(xué)思維是正確的，理念是先進(jìn)的，是經(jīng)得起歷史實(shí)踐的檢驗(yàn)的.

然而，對(duì)于復(fù)合開(kāi)放巨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、運(yùn)動(dòng)過(guò)程 、變化規(guī)律的研究是十分困難的［2-3］.因?yàn)榫尴到y(tǒng)包含成千上萬(wàn)的子系統(tǒng)、眾因素，包括眾多層次，僅要認(rèn)識(shí)這些子系統(tǒng)與子層次、多因子之間的排列組合及其結(jié)構(gòu)類型就可能是個(gè)天文數(shù)字.它們之間以及它們和系統(tǒng)外界之間不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換，氣象萬(wàn)千.而我們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)總是期望由模糊到明確，由混沌到清晰，由無(wú)序到有序，由非線性到線性，由定性到定量，由雜亂到規(guī)律，由繁雜到簡(jiǎn)明.這樣，人類才好確認(rèn)、好相信、好把握、好運(yùn)用、好落實(shí).由此，崇高目標(biāo)與實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的手段之間存在巨大的距離.實(shí)事求是地說(shuō)，消除這個(gè)距離是永無(wú)止境的目標(biāo)，是一個(gè)無(wú)窮盡的追求.也就是說(shuō)，追求科學(xué)、定量和精準(zhǔn)的綜合是一個(gè)逐步探索、逐步深化、逐步逼近的過(guò)程.

為此，我們的新期盼，就是要借助現(xiàn)代科學(xué)的新理論、新方法、新技術(shù)，先易后難，逐步攻克對(duì)綜合自然系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不透、準(zhǔn)確描述自然過(guò)程不精、定量分析不足、揭示自然過(guò)程本質(zhì)不深等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，提高學(xué)科的整體水平，更好服務(wù)于人類.

3 綜合自然地理學(xué)發(fā)展的評(píng)估

回顧自然地理學(xué)發(fā)展的歷程，應(yīng)該說(shuō)，國(guó)內(nèi)外一大批著名地理學(xué)家已為此作了巨大的努力，從德國(guó)洪堡開(kāi)始，出現(xiàn)了許多開(kāi)拓者.近幾十年來(lái)，在綜合自然地理學(xué)研究上不僅取得一批服務(wù)于國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果，在學(xué)術(shù)上也取得了一定的進(jìn)展［4-7］.

3.1 綜合研究由抽象到具體綜合的理念產(chǎn)生歷史悠久.中國(guó)古代的“天人合一”就是最大的綜合，天就是大自然.早期綜合只是片言只語(yǔ)，海闊天空，高度抽象，沒(méi)有邊界，算不上科學(xué).到了近現(xiàn)代，有了綜合地理考察，綜合自然地理區(qū)劃，綜合自然地理圖集、遙感綜合自然圖像等對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)起直接指導(dǎo)作用的成果［8］.

3.2 綜合研究由定性到定量早期的研究大多都以定性描述為主，在自然地理區(qū)劃中，自然地理區(qū)界線的劃分和區(qū)域性質(zhì)的確定，往往都憑經(jīng)驗(yàn)，選出區(qū)域的主導(dǎo)因素如地形等，進(jìn)行分區(qū).而對(duì)區(qū)域的自然地理特征大多只能用文字表述.現(xiàn)代，對(duì)區(qū)域自然地理特點(diǎn)或狀態(tài)可建立綜合評(píng)價(jià)體系進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，地理界線的劃分可采用模糊數(shù)學(xué)方法，更接近實(shí)際.而大量的氣象觀測(cè)資料、大量的野外觀測(cè)臺(tái)站為綜合地理過(guò)程的研究提供了定量成果.在區(qū)域自然地理綜合分析、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與權(quán)衡、區(qū)域環(huán)境評(píng)價(jià)、自然災(zāi)害綜合評(píng)估、環(huán)境演變預(yù)警、全球氣候變化對(duì)自然系統(tǒng)影響乃至人地關(guān)系等的研究中，都已大量應(yīng)用非線性數(shù)學(xué)方法、數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)軟件、模擬仿真、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型等新方法、新技術(shù)，使綜合定量研究取得新進(jìn)展［9-10］.

3.3 綜合研究由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)隨著遙感技術(shù)與方法的不斷發(fā)展，對(duì)地球表生過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、成像，已廣泛應(yīng)用，研究區(qū)域自然景觀、土地利用、地表覆蓋等綜合自然地理過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化已成為可能，并且成果累累.其對(duì)地球表層特別是生態(tài)圈，不論陸地和海洋還是水陸交錯(cuò)帶都可綜合成像，取得多譜帶、多角度、多尺度、多信息、多時(shí)段、多因素組合的綜合系統(tǒng)信息，并能初步直觀地判別綜合自然地理的成分和空間結(jié)構(gòu)［11］.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型等系統(tǒng)分析方法的引進(jìn)和應(yīng)用，提升了動(dòng)態(tài)與定量分析水平.

3.4 綜合研究得到部門自然地理學(xué)研究新成果的支撐地貌學(xué)、氣候?qū)W、水文學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、土壤學(xué)、景觀學(xué)等，近年都有大量實(shí)際調(diào)研、監(jiān)測(cè)、分析研究成果，包括能揭示自然地理過(guò)程的微觀、定量研究成果；以及水熱平衡、化學(xué)地理、生物群落、水土流失、土壤-植物物質(zhì)運(yùn)動(dòng)等，揭示了綜合自然過(guò)程的物質(zhì)、能量和信息變化，為下一步的綜合深化研究，打下良好基礎(chǔ).

但是，以上進(jìn)展是相對(duì)于自然地理學(xué)自身發(fā)展而言的，若將其與其他自然科學(xué)學(xué)科的發(fā)展比較，與當(dāng)代自然科學(xué)新理論、新方法、新技術(shù)層出不窮的新形勢(shì)比較，則明顯存在著對(duì)研究客體認(rèn)識(shí)不深，過(guò)于粗放，缺乏精確定量化等突出問(wèn)題；與綜合系統(tǒng)研究的崇高目標(biāo)相比，則存在著與方法論和技術(shù)支撐不對(duì)稱、不匹配、不適應(yīng)等突出矛盾；與人和自然關(guān)系需要更科學(xué)的理論指導(dǎo)、更可行的調(diào)控方案相比，則顯現(xiàn)出心有余而力不足的尷尬局面.由是，使得在實(shí)踐中區(qū)域自然地理綜合的優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮，完整性、全局性的服務(wù)功能得不到充分體現(xiàn)，部門利用和局部利益肢解了區(qū)域自然地理系統(tǒng)整體的功能，事倍功半.相應(yīng)地，自然地理學(xué)的學(xué)科地位和功能也得不到應(yīng)有的重視和功能顯示的平臺(tái).

具體而言，綜合自然地理學(xué)很大程度上仍處于綜而不合，合而不一的狀態(tài).例如，土壤學(xué)對(duì)土壤化學(xué)成分、土壤物理結(jié)構(gòu)、土壤水分運(yùn)動(dòng)與水熱平衡、土壤與植物的物質(zhì)與能量交換等都有重大理論成果和實(shí)踐碩果.氣候?qū)W和水文學(xué)己有大量的長(zhǎng)時(shí)間系列觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用非線性數(shù)學(xué)的方法，對(duì)許多非線性、不確定性的過(guò)程都己有更深的了解，氣象預(yù)測(cè)水平不斷提高，全球氣候變化的研究受到世界各國(guó)的普遍重視.植物學(xué)對(duì)物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)、生理生態(tài)、植被演替、修復(fù)與保護(hù)等也都有巨大成果.其他如地貌學(xué)在水土流失、災(zāi)害防治等方面也都有突出的貢獻(xiàn).而綜合自然地理學(xué)對(duì)各分支學(xué)科提供的新發(fā)現(xiàn)、新規(guī)律、新數(shù)據(jù)、新領(lǐng)域，及其它們之間新構(gòu)建的自然過(guò)程新的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)、信息互動(dòng)，缺乏統(tǒng)領(lǐng)、組織、系統(tǒng)優(yōu)化的能力，使綜合研究成為簡(jiǎn)單的部門地理學(xué)資料的拼盤，部門自然地理學(xué)發(fā)展優(yōu)于綜合自然地理學(xué).

人地關(guān)系研究是地理學(xué)的核心問(wèn)題［12-13］，人與自然關(guān)系的過(guò)程和結(jié)果，最終都要落實(shí)到人類生活與發(fā)展的自然地理環(huán)境里.那么，人地關(guān)系中的“地”的本質(zhì)特征是什么？在人類不同發(fā)展水平、不同發(fā)展階段、不同發(fā)展模式、不同作用強(qiáng)度等情景下，“地”的地位、作用、響應(yīng)、反彈及變化規(guī)律如何？在人地協(xié)調(diào)的可能性、范圍、程度、條件、變動(dòng)性、穩(wěn)定性中，綜合自然地理系統(tǒng)扮演什么角色？如何寓環(huán)境與資源保護(hù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展之中［14］？如此等等，綜合自然地理研究本應(yīng)提供獨(dú)特的服務(wù)，起關(guān)鍵作用，但至今卻不盡人意.與系統(tǒng)生態(tài)學(xué)和其他區(qū)域科學(xué)相比［15-16］，也顯遜色.

當(dāng)前，全國(guó)各地已進(jìn)行或正在進(jìn)行的主體功能區(qū)劃、環(huán)境功能區(qū)劃、生態(tài)功能區(qū)劃、自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃、生態(tài)紅線劃定、國(guó)土空間區(qū)劃、開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃等是與綜合自然地理關(guān)系最密切的科學(xué)活動(dòng)，其基礎(chǔ)應(yīng)該是自然地理區(qū)劃，應(yīng)由綜合自然地理學(xué)提供規(guī)劃區(qū)綜合自然系統(tǒng)的特點(diǎn)、規(guī)律和精確的自然本底作支撐，應(yīng)是綜合自然地理用武之地，但卻很不到位.更值得指出的是，綜合自然地理學(xué)的研究需要對(duì)各專門自然地理學(xué)、各野外觀測(cè)臺(tái)站、各地區(qū)、各部門、各歷史時(shí)期海量數(shù)據(jù)的收集和分析才能窺視綜合自然過(guò)程的端倪，而這些數(shù)據(jù)基本上卻為部門所有，互相封鎖，零散儲(chǔ)存，形不成綜合分析起碼的數(shù)據(jù)要求，成為綜合自然地理學(xué)深化研究難以跨越的障礙.

4 綜合自然地理學(xué)復(fù)興的機(jī)遇

綜合自然地理學(xué)面對(duì)的研究對(duì)象是復(fù)合、動(dòng)態(tài)、開(kāi)放的巨系統(tǒng)，這就決定著其研究的方法論和技術(shù)路線不能僅限于適應(yīng)封閉系統(tǒng)研究的思路和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，而必須集現(xiàn)代各自然科學(xué)之長(zhǎng)，為己所用.錢學(xué)森在有關(guān)發(fā)展地理學(xué)的論述時(shí)指出，研究和解決復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法就是從定性到定量的綜合集成方法和信息綜合集成技術(shù)［17］.

現(xiàn)代，大量新理論、新方法、新技術(shù)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，對(duì)研究復(fù)合巨系統(tǒng)提供了有力的支撐.從理論上講，系統(tǒng)論、信息論、控制論、協(xié)同論、突變論、耗散結(jié)構(gòu)理論等為復(fù)合開(kāi)放系統(tǒng)的研究提供理論指導(dǎo).當(dāng)代科學(xué)已經(jīng)揭示，在任何事物的變化中，非線性隱含著線性，不確定性中包含著確定性，混沌中包含著清晰，無(wú)序中存在有序，這些都是事物存在的自然屬性，是事物運(yùn)動(dòng)的客觀本質(zhì).研究還進(jìn)一步明確，自組織系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生或新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)往往由少數(shù)幾個(gè)序參量所決定，即在巨系統(tǒng)無(wú)數(shù)的因子中，在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的臨界點(diǎn)附近，起關(guān)鍵作用的只有少數(shù)幾個(gè)因子［18-20］.因此，謀求對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的研究得出線性、確定性、定量、清晰、規(guī)律性的科學(xué)結(jié)論是有客觀基礎(chǔ)的，是可行的.這不僅為綜合自然地理學(xué)的研究提供了理論支撐，堅(jiān)定了信心，而且明確了方向，啟發(fā)了新思維，找準(zhǔn)了努力探索的目標(biāo)［21］.

從方法論上看，現(xiàn)代新方法、新技術(shù)層出不窮，非線性數(shù)學(xué)的發(fā)展，包括子波分析、分形、投影尋蹤、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等為非線性過(guò)程的定量分析提供有用工具；特別值得指出的是，近年蓬勃發(fā)展的大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和智能平臺(tái)將復(fù)合巨系統(tǒng)的研究推上一個(gè)新臺(tái)階.其中，大數(shù)據(jù)的收集和分析，使無(wú)數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、各行各業(yè)采集的數(shù)據(jù)、海量科學(xué)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)、社會(huì)分散的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，即分散、孤立、隨機(jī)、偶得、單獨(dú)，很難分出條理、規(guī)律的數(shù)據(jù)，本質(zhì)上恰恰是自然過(guò)程或社會(huì)過(guò)程活生生真實(shí)現(xiàn)象的記錄，匯成巨量的數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)云計(jì)算，從海量、隨機(jī)性、非線性、不確定性、混沌性、模糊性、無(wú)序性隱藏下的聯(lián)系性、系統(tǒng)性、有序性、規(guī)律性、科學(xué)性揭示出來(lái)，使巨系統(tǒng)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能、變化等得到認(rèn)識(shí)，用于科學(xué)抽象、理論概括、規(guī)律認(rèn)定.

再次，自然地理學(xué)自身專業(yè)的分化也有利于綜合的研究.綜合與部門分化是對(duì)立的統(tǒng)一.當(dāng)代科學(xué)發(fā)展具有兩大特點(diǎn)：一是專業(yè)化、精細(xì)化、微觀化的縱深探索，許多領(lǐng)域研究分支越來(lái)越多，范圍越來(lái)越窄，如生物學(xué)從生物化學(xué)、生物物理學(xué)、生物生理學(xué)到細(xì)胞學(xué)、生物分子學(xué)、基因，越來(lái)越專越細(xì)越微觀.二是綜合化.學(xué)科之間相互滲透、相互交叉、界線越來(lái)越模糊，研究對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜、越來(lái)越系統(tǒng)和綜合，某種意義上也越來(lái)越宏觀，如生物學(xué)從物種、種群、群落到生態(tài)系統(tǒng)、景觀、區(qū)域生態(tài)直至人類生態(tài).

表面上看，這兩種趨勢(shì)似乎是分道揚(yáng)鑣，實(shí)際上卻在向系統(tǒng)綜合認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)的共同目標(biāo)上一起奮進(jìn).多學(xué)科、多專業(yè)、多角度、多層面深化研究的成果，使許多未被認(rèn)識(shí)的科學(xué)盲點(diǎn)得到察明，許多信息空白得到填補(bǔ)，不同學(xué)科之間的界線得到突破，互不聯(lián)系的專業(yè)之間有了共同的交叉領(lǐng)域，互相滲透，不僅開(kāi)拓了許多新領(lǐng)域、新學(xué)科，為綜合研究提供新視野、新思維、新方法，更重要的是，突破專業(yè)研究的空間局限，構(gòu)建起跨領(lǐng)域綜合研究的信息網(wǎng)絡(luò)、交換渠道和綜合分析平臺(tái).因此，專業(yè)化越細(xì)越分化，不同學(xué)科專業(yè)之間的交叉點(diǎn)、融合機(jī)會(huì)就越多，各專業(yè)的聯(lián)系就越多，系統(tǒng)綜合的基礎(chǔ)就越鞏固，從海量信息中理出規(guī)律的可能性就越大，綜合研究的理論基礎(chǔ)就更扎實(shí)，定量分析就更能實(shí)現(xiàn)，更符合事物本質(zhì).

5 綜合自然地理學(xué)應(yīng)重點(diǎn)探索的領(lǐng)域

5.1 綜合自然地理學(xué)基本理論的探索現(xiàn)在我們已認(rèn)識(shí)到自然地理系統(tǒng)是一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，無(wú)序化與有序化過(guò)程并存，但有序是小機(jī)率，低穩(wěn)定，難維護(hù)，非常態(tài)，只能相對(duì)逼近，不能百分之百實(shí)現(xiàn).而混沌、無(wú)序是大概率，是常態(tài)，是普遍現(xiàn)象.為此，我們需要從特定的自然地理區(qū)域入手，摸清自然系統(tǒng)的成分、結(jié)構(gòu)、功能及相互作用機(jī)制，特別是競(jìng)爭(zhēng)、穩(wěn)定、變化與協(xié)同的關(guān)系；深入揭示自然地理系統(tǒng)不斷與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量交換的特征、過(guò)程和強(qiáng)度；揭示負(fù)熵輸入的方式與自然地理系統(tǒng)響應(yīng)的秘密；揭示自然地理系統(tǒng)變化的內(nèi)在機(jī)理與外部動(dòng)力的關(guān)系；揭示自然地理系統(tǒng)正向演替與逆向演替的條件、過(guò)程、邊界；研究特定區(qū)域優(yōu)化的自然地理結(jié)構(gòu)模式、因子配搭、能量與物質(zhì)交換強(qiáng)度；研究區(qū)域自然地理過(guò)程和穩(wěn)定性的熵變化.這當(dāng)然是一個(gè)不斷探索，永無(wú)止境的過(guò)程.但我們總應(yīng)該為此目標(biāo)不斷探索、不斷深化，不斷逼近真實(shí).

在此基礎(chǔ)上，研究人地關(guān)系中“地”的性質(zhì)、功能、與人相互關(guān)系的機(jī)制.人類是自然地理系統(tǒng)演化的產(chǎn)物.人類和所有生命體一樣，本能地在不斷努力爭(zhēng)取自已最有利的生態(tài)位.但人類的利益訴求往往并不與自然地理系統(tǒng)的正向演替相一致，這就構(gòu)成了人地矛盾，而人是始作傭者.人類本是希望自然地理系統(tǒng)較有序、較易適應(yīng)、較易利用、更有價(jià)值、更易駕馭，但往往卻適得其反，常常造成無(wú)序混亂狀態(tài)的擴(kuò)大或加重，在某些局部區(qū)域甚至造成自然系統(tǒng)的崩潰，并禍及自身.自然地理系統(tǒng)的無(wú)序和混亂不能無(wú)補(bǔ)償?shù)刈匀坏禺a(chǎn)生有序，我們要讓其向有序的方向發(fā)展，使之在一定程度上可認(rèn)識(shí)、可遵循、可順應(yīng)、可控制，就必須向自然做功，輸入負(fù)熵，做出補(bǔ)償.

在這個(gè)過(guò)程中，人類需要弄清其活動(dòng)所在的區(qū)域自然地理然系統(tǒng)的性質(zhì)，弄清最脆弱的自然結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)位，明確最敏感的因素或主導(dǎo)因子，確定抗干擾的最大承受力.才能在具體區(qū)域、具體活動(dòng)、具體過(guò)程中，管控好人類活動(dòng)的性質(zhì)、強(qiáng)度、范圍及其補(bǔ)償措施，也才能為人類對(duì)自然地理綜合系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、適應(yīng)、利用（空間配置、開(kāi)發(fā)方案、利用強(qiáng)度、保護(hù)措施、持續(xù)協(xié)調(diào)策略制定等）、協(xié)調(diào)提供科學(xué)基礎(chǔ)，提供戰(zhàn)略選擇，提供保護(hù)與協(xié)調(diào)的方案，為其他利用目的的綜合規(guī)劃提供自然本底與控制底線.從科學(xué)實(shí)質(zhì)上處理好人地協(xié)調(diào)問(wèn)題［20］.

5.2 深化不同層次的綜合研究1）自然地理區(qū)域中不同自然因素的相關(guān)研究，即尋找在一定區(qū)域中某一種自然因素自身的變化規(guī)律和特征，進(jìn)而進(jìn)行兩要素、三要素、多要素之間的相互關(guān)系、相互作用過(guò)程分析，以探明單、雙、多自然要素不同組合、不同層次關(guān)系的變化差異和共同點(diǎn)，分析不同自然要素在自然綜合體中的角色、地位、功能與競(jìng)爭(zhēng)協(xié)同，將對(duì)自然地理綜合研究推進(jìn)到更深層次和量化的階段.

2）不同區(qū)域自然地理綜合相關(guān)分析，即以某一特定區(qū)域?yàn)榛c(diǎn)，分析其與周邊不同性質(zhì)或類型區(qū)域的相互關(guān)系，不同區(qū)域之間矛盾與協(xié)調(diào)及其轉(zhuǎn)變機(jī)制，揭示不同區(qū)域物質(zhì)、能量和信息交換與循環(huán)的特征.揭示不同區(qū)域之間和區(qū)域內(nèi)部不同空間層次的內(nèi)在聯(lián)系、分異與協(xié)同規(guī)律，為自然地理區(qū)劃提供更準(zhǔn)確的科學(xué)支撐，也為人類開(kāi)發(fā)因地制宜提供更可靠的依據(jù).

5.3 自然地理界面研究自然地理界面是相鄰的不同性質(zhì)自然地理系統(tǒng)互相作用所形成的具有特點(diǎn)的交接帶，又稱自然地理交界帶［22-23］.它是普遍存在的一種自然空間現(xiàn)象和實(shí)體.其特點(diǎn)是具有不同于其周圍與之交接的自然地理空間單元的性質(zhì)，既是交界帶又是過(guò)渡帶，往往具有較明顯的自然地理空間標(biāo)志性，如山地與平原、水體與陸地、干旱區(qū)與濕潤(rùn)區(qū)等.自然地理界面是自然多因素交叉、多自然過(guò)程強(qiáng)烈作用的區(qū)域，具有地貌類型多樣性、生物多樣性、景觀多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性、氣候多樣性、自然地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、多變性、過(guò)渡性的特點(diǎn)；交界帶的邊界、范圍具有模糊性，清晰確定也十分困難.但它對(duì)揭示自然地理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和物質(zhì)、能量交換卻具有典型意義，并且是自然地理區(qū)劃的重要依據(jù).當(dāng)前必須集中研究如下問(wèn)題：1）自然地理界面的邊界和范圍的確定，即以定量、明確的科學(xué)指標(biāo)，相對(duì)準(zhǔn)確接近客觀實(shí)際的在模糊、漸變的自然空間中劃出具體明晰的邊界和范圍；2）研究自然地理界面自身的結(jié)構(gòu)、功能及其與周邊區(qū)域的相互作用、差別與聯(lián)系；3）研究自然地理界面生態(tài)多樣性與生態(tài)脆弱性的關(guān)系，為什么具備多樣性的區(qū)域反而不穩(wěn)定，易受干預(yù)而變化、退化，進(jìn)而論證生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的最佳空間尺度；4）研究全國(guó)與當(dāng)前生態(tài)功能區(qū)、自然區(qū)劃相適應(yīng)的自然地理界面層次體系及劃分標(biāo)準(zhǔn).

5.4 山地綜合自然地理研究與平原、海洋、臺(tái)地、高原比較，山地具有最大的表面積，是地質(zhì)、地貌、氣候、水文、植被、動(dòng)物、土壤等自然要素在平面投影面積上最密集的區(qū)域，具有物種多樣性、群落多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性、景觀多樣性、自然地帶多樣性（垂直、經(jīng)度、緯度、坡向、非地帶等）、地貌類型多樣性、自然地理區(qū)域類型多樣性等特點(diǎn)，具有綜合自然地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自然地理界面交叉、自然過(guò)程多變、自然要素相互作用緊密、空間層次與格局多態(tài)等復(fù)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能.較能全面體現(xiàn)綜合自然地理的本質(zhì)特征，是綜合自然地理研究理想之地.當(dāng)前還有許多神秘的大自然之謎等待我們?nèi)ソ沂荆?4］.

其次，從自然地理因素性質(zhì)形成的聯(lián)系上看，地理位置、地貌、氣候、水文、植被、動(dòng)物、土壤具有一定順序聯(lián)系規(guī)律.即前面因素的組合或共同作用決定后一個(gè)自然因素的性質(zhì)，而不是相反，或者說(shuō)，前面的自然要素及其組合對(duì)后面因素的影響和作用大于后面因素對(duì)前面因素的作用.例如，位置和地貌一確定，就決定氣候條件，而位置、地貌、氣候一確定就決定水文狀態(tài)，而上述的聯(lián)合又決定植被類型、植物分布，接著又決定動(dòng)物的種類和生境，而上述綜合因素疊加，又決定土壤性質(zhì)和類型.這種排列顯示，前者主導(dǎo)后者，而后者主導(dǎo)不了前者.山地以特定的地貌條件（包括海拔高度、地質(zhì)、坡度、坡向等），對(duì)氣象氣侯、水文（包括河流特征、水文過(guò)程、水土運(yùn)動(dòng)等）、植被、動(dòng)物、土壤等性質(zhì)起著關(guān)鍵的作用，在許多自然過(guò)程中，山地對(duì)平原的影響大于平原對(duì)山地的影響，如洪水、水土流失、泥石流、滑坡等自然災(zāi)害［21］.人類在建設(shè)山地生態(tài)屏障上，需要抓住主要矛盾，明確各自然因素的角色和相互作用的聯(lián)系與差異，才能有的放矢，事半功倍.

6 如何突破方法與技術(shù)的桎梏

6.1 大數(shù)據(jù)的收集與儲(chǔ)存大數(shù)據(jù)是綜合研究的基礎(chǔ)，對(duì)全球、全國(guó)和眾多區(qū)域的自然地理要素的數(shù)據(jù)，臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，隨機(jī)采集數(shù)據(jù)，分散數(shù)據(jù)，多學(xué)科獲得的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過(guò)程中獲得的各類數(shù)據(jù)等，盡可能地收集、儲(chǔ)存，作為綜合分析的數(shù)據(jù)源.就我國(guó)而言，目前遍布全國(guó)的與自然地理有關(guān)的專業(yè)觀測(cè)臺(tái)站就很多，除歷史較長(zhǎng)的氣象站、水文站外，近幾十年來(lái)新建的生態(tài)站、森林站、草原站、地下水觀測(cè)站、水土流失、大氣污染、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、土壤調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害、地面沉降、海洋調(diào)查、岸線調(diào)查、遙感監(jiān)測(cè)等，完全可以形成較系統(tǒng)的、豐富的自然地理數(shù)據(jù)庫(kù).若再加上各地?zé)o數(shù)的不定期采集的調(diào)查數(shù)據(jù)，化零為整，則更可提供大數(shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ).當(dāng)前的問(wèn)題是數(shù)據(jù)為不同部門所占據(jù)，小庫(kù)或無(wú)大庫(kù)收集，或大庫(kù)集中不了眾多小庫(kù).因此，有大庫(kù)而缺數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)得不到發(fā)揮.對(duì)于綜合自然地理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)越多，信息量越大，系統(tǒng)的不確定性就越少，能得出有序有規(guī)律的結(jié)果的機(jī)會(huì)就越大.可以說(shuō)，大數(shù)據(jù)是尋找自然地理復(fù)雜系統(tǒng)有序性之源.整合自然地理數(shù)據(jù)資源，是自然地理綜合研究上新臺(tái)階的第一道必須攻克的關(guān)卡.

6.2 云計(jì)算的運(yùn)用在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用云計(jì)算，實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)零散、孤立、無(wú)規(guī)則、無(wú)聯(lián)系、非線性、隨機(jī)、混亂數(shù)據(jù)的相互聯(lián)系、相關(guān)關(guān)系、相互作用分析，從雜亂中找出規(guī)律，從分散孤立中找出聯(lián)系，從混沌中找出清晰，從無(wú)序中尋找有序，從不確定中找出確定，從眾多因素中找出主導(dǎo)因素.凡此等等，將貌似隱藏很深、看得著卻摸不清的自然過(guò)程和規(guī)律揭示出來(lái).就是說(shuō)，零散、孤立、隨機(jī)、小樣本采集的數(shù)據(jù)，很難揭示自然地理過(guò)程的性質(zhì)和規(guī)律，只有運(yùn)用現(xiàn)代云計(jì)算，才能處理巨量的分散、表面不相關(guān)的數(shù)據(jù)隱含的有用信息，揭示茫茫大海中的規(guī)律，看清混沌世界中的清晰圖像.

6.3 多學(xué)科合作是創(chuàng)新綜合自然地理學(xué)的必由之路自然地理學(xué)作為一門綜合性學(xué)科，不是部門學(xué)科的拼盤和簡(jiǎn)單匯總，而是要在部門學(xué)科之上進(jìn)行更高層次的分析，探索新規(guī)律，確定系統(tǒng)綜合的新結(jié)構(gòu)、新功能、新運(yùn)動(dòng)形態(tài).因此，既要有較廣博的知識(shí)和扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，又要掌握現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)的新理論、新思維，更要學(xué)習(xí)現(xiàn)代新發(fā)展起來(lái)的新定量分析方法，在許多情況下往往非個(gè)人或單一學(xué)科的研究人員所勝任.因此，除了自然地理學(xué)人才相互合作，聯(lián)合攻關(guān)外，應(yīng)該虛心向非自然地理學(xué)的其他多學(xué)科學(xué)習(xí)（特別是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等），爭(zhēng)取他們的幫助、傳授和合作，取長(zhǎng)補(bǔ)短，讓當(dāng)代最新的科學(xué)成果、理論和方法、技術(shù)進(jìn)入自然地理研究領(lǐng)域，提升自然地理學(xué)綜合研究的水平.