高一地理如何科学观测太阳

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高一地理如何科学观测太阳(共6篇)由网友“铃铛里的小妖怪”投稿提供,下面是小编帮大家整理后的高一地理如何科学观测太阳,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

高一地理如何科学观测太阳

篇1:高一地理如何科学观测太阳

高一地理如何观测太阳

一些书上介绍的观测太阳的方法,并不是好方法,有一些甚至对眼睛有伤害。

1、“在玻璃片上涂上墨汁”的方法是行不通的,因为墨汁无法均匀地涂在玻璃上。

2、“叠加数十张照相底片”,会一点光也看不到。只用一、两张叠加就够了。但透过底片看太阳,太阳像并不十分清楚。

3、“往水中倒墨汁,从墨汁水中看太阳”的方法,看到的太阳光非常剌眼,不但看不清,还会对眼睛产生伤害。

正确的方法应该是怎样的?

当我们只打算用裸眼(不通过望远镜)观看太阳时,可以用下面的几种方法:

1、透过合适的电焊护目玻璃观看太阳。不少工厂要用到电焊,电焊时会发出强光。电焊工为保护眼睛,需要戴一个面罩,面罩上就嵌有一块护目玻璃。透过这种玻璃观看太阳,眼睛可以受到较好的保护。可以捡拾被丢弃的较大的碎块,能弄到整块的就更好。

2、透过某些塑料薄膜观测看太阳。有的塑料薄膜表面镀有一层金属铝,看上去是白色的。如果镀上去的金属铝厚度合适并且很均匀,透过这样的薄膜看太阳就不会感到刺眼并且能看得比较清楚。不过要注意保持薄膜的平整。

3、利用小孔成像的原理观看太阳。大家一定知道小孔成像的原理。小孔成像的大小与小孔和屏的距离成正比,像的亮度与像的大小成反比,调节屏、孔之间的距离,可以得到不同大小和不同亮度的太阳像。因为太阳光很强,观看太阳的小孔成像装置可以做得很长,得到较大的太阳像。比如:孔与屏之间距离2米,屏上的太阳像直径就可接近2厘米。

4、用小镜子将太阳光反射到远处室内的白墙上,墙上就会显出太阳的形状;树荫叶缝间漏下的阳光也会显现出太阳的形状。这其实都是小孔成像的现象。

上面的方法,一般只能用来观看日食时的太阳。想用这些方法看清楚太阳上比较小的黑子是非常困难的。

如果有望远镜(并且配备了稳固的支架),就能更好地观测太阳。可以用下面两种方法观测太阳:

1、如果望远镜配有观测太阳的减光滤镜,可以将减光滤镜正确地安装在物镜前,然后直接用望远镜观看太阳。观测看太阳的减光滤镜能将太阳光减弱到原来亮度的万分之一甚至更多,所以看起来就不刺眼了。这时的太阳经过望远镜放大,就可以看得更清楚。

2、效果最好又最安全的方法是投影法。将没安装太阳滤镜的望远镜对准太阳(注意:此时绝不可直接用肉眼在目镜端观看),目镜后面就会射出太阳光。用一张白纸放置在目镜后并让白纸与目镜射出的光垂直,调节目镜,使白纸上的光团边缘最清晰,这个光团就是可以供大家观测的太阳像。调节白纸与目镜之间的距离,太阳的像会相应变大变小,像的亮度则会随之变化。用这种方法观测太阳有不少优点,一是安全,因为太阳光并不直接射入人眼。二是可以供多人同时观看。三是像的大小可以随意调节。四是老师可以现场讲解。五是可以将投影的太阳像和太阳上的黑子描绘下来作为资料研究保存。六是成本低,花费极少。一些质量较好的望远镜,都装备有太阳投影板。不要小瞧了这种“土”方法,因为连天文台的专业天文工作者都经常用这样的方法观测太阳呢!

高中地理复习方法

高中地理复习:排除法

排除法是指为了找到正确答案,根据现有材料作出一系列的假定,然后通过验证,逐一排除那些站不住脚的假定,余下的一种就是正确答案。

如:世界地势最低的国家是:(1)芬兰(2)瑞士(3)冰岛(4)荷兰,本题用选言排除法,确定答案为(4)。

高中地理复习:联想法

这是从已知的地理概念出发,将有关其它地理概念彼此联系起来的思维过程。联想有“纵比”和“横比”两种发散形式。纵比是从地理事物的各个发展阶段进行比较。

如:地壳的演化史,可比较古生代、中生代、新生代生物的演化阶段的不同。横比是由此地理事物与彼地理事物进行比较。马达加斯加岛的自然带与我国台湾自然带的比较。

高中地理复习:归纳法

归纳思维是由一系列具体地理事实材料概括出一般地理原理,或者是由一些特殊地理事物推导出一般地理原理的思维方法。

如:我国北方的黄河,海河,辽河等河流,除了它们各自的特性之外,都具有含沙量大,水位变化大,冬季结冰等共同特点,这些特点加以归纳,即可得出中国北方河流水文的一般特征。

高中地理复习:假设法

这种方法也就是我们常说的科学假说。由于受科学水平和技术条件的限制,人们在实践过程中,对某些现象不能确切了解其产生和发展规律,往往借助猜测,作出假定说明。

如:魏格纳用这种方法提出了“大陆漂移说”。科学家们对地中海未来的情形提出了“消亡说”、“干涸说”、“扩展说”三种假设。

篇2:高一怎么学地理

高一地理学习方法

1.初中地理会助你一臂之力

如果你初中地理学得不错,那么你学高中地理一般也不会差了。因为初中地理的基础知识、基本技能,尤其是学习初中地理的方法在学高中地理时同样用得上,它会助你一臂之力,使你学起来轻松自如。

2.兴趣是最好的老师

如果你初中地理学得不好,那也不要紧,但你肯定要费劲了。俗话说,兴趣是最好的老师,只要你喜欢它,照样会学好。兴趣的培养有时是因为他有用非学好不可,有时是靠一次次努力而取得进步,有时是靠“亲其师,信其道”。

3.死记硬背再也行不通了

如果说在初中死记硬背还可以的话,但是在高中这是万万行不通的。一是高中课程从内容上讲比初中多了许多,背是背不过的。二是现在无论哪一科在高考中命题都以能力立意为主,死记住的知识不会应用是没用的。对记忆来讲,一是要理解,二是记知识框架,三是靠积累。当然死记硬背也比不背强,记忆是学好任何学科的基础,地理更需要记忆。

4.题海是苦海,但绝不是死海

在学习时,我们大家都有过这样的感受:课本上的内容我都背过了也理解了,但一做题还是不会。这是对所学知识灵活运用的问题。要对所学知识能够灵活运用,这主要靠做题来实现。做适量的题目甚至大量的题目是非常有必要的。当然做题须注意归纳总结,做有针对性的专题性题目更好一些。

5.用学习地理的方法学习地理

地理是不同于历史、政治等其他学科的,它有自己的方法论。大家在学习过程中要努力寻找其不同,并用在学习中。我觉得最大的不同就是它往往把地理事物与其所处地理位置联系起来说话,另一特点它就是往往借地理图表来说话。大家应该努力提高识读地理图表的能力。

6.不懂就问是个很好习惯

不懂就问是一种正确的学习态度,也是一种非常好的学习习惯。它需要任课教师的培养和学生的努力,它有助于班级良好学习氛围的形成,特别有助于同学们学习成绩的提高。大家可千万不可因为问了不懂而气馁,要坚持、坚持再坚持。

7.理论联系实际、学以致用

学习生活中有用的地理是新课程的重要理念,用所学的地理知识原理可以解释很多的现象。同时这样做还可以加深你对地理概念以及原理的理解。我们大家要经常性的用所学的地理知识原理来解释我们河口的、东营的、山东的事情以及一些发生在我们身边的自然现象。这就要求我们首先做一个有心人──多读报、多看新闻,其次还要做一个勤于思考的人,凡事多问个为什么。

高一地理学习方法与技巧

一、培养空间概念,正确使用地图。

地图是地理课区别于其他学科课程的突出特点,没有地图就没有地理学。只要掌握了正确的读图方法,培养良好用图习惯,形成基本的地理技能,你就已经掌握了学习地理课的最基本的工具。

首先,养成良好的读图、用图习惯。要知道地理知识不仅存在于课本的文字当中,也大量蕴含于地图之中。在地理学习中,我们要做到左图右书,注意随时运用地图,查阅地图,善于从地图中发现地理知识,寻找地理规律。做到眼中有字,心中有图,文字和图象有机结合在一起,形成正确的空间想象。

其次,要掌握正确的读图方法。读图要先看图名、图例、比例尺和方向,知道该图表现的主要内容、范围等,再观察图的具体内容。观察要仔细全面,不要漏掉每一个信息。

二、学会阅读课本,掌握科学方法。

地理课本是获取地理知识、提高地理素养的重要途径。怎样才能使用好地理课本呢?首先要读懂,明白书中讲了些什么。其次还要注意读出知识网络。地理环境是一个有机整体,组成地理环境的各个要素是相互制约、相互影响的,其中任何一个地理要素的改变,都可能影响到其他要素的变化。学习地理应理清这些地理要素之间的相互关系,在头脑中形成这一地域的知识网络。最后还要学会梳理知识。

不同的国家和地区的地理环境或地理要素之间存在着明显的差异性或相似性。我们就可以根据这一点,采用对比的方法进行学习,对比差异性,找到相似性。如我们在学习印度和巴西时,就可采用这种方法。印度和巴西都是位于热带的临海国家;地形以平原和高原为主;优质的铁矿资源丰富;都是世界上著名的热带经济作物的生产国和出口国;近年来电子工业和信息产业得到了迅速发展,是发展中国家工业比较发达的国家,并且首都都不是全国最大城市。

三、培养思维能力,学会科学记忆

培养地理思维能力,是义务教育地理课程的重要目标。许多同学反映“地理不难学,就是不好记”。我们首先,应该分清课程标准中对这些地理事物的要求,是必须记住的,还是只要理解不必记忆?在明确这个问题之后,我们就可以再来探讨记忆的方法。

1.及时复习,重复记忆

克服遗忘、加强记忆的最好办法,就是重复,这也是由人的生理结构所决定的。以学生准备一周后的一次测试为例,刚学完的第一天要复习两遍,第二天再复习一遍,第三天不要复习,第四天再复习一遍,第五六天不要复习,第七天再复习一遍。

2.把握联系,理解记忆

地理环境各要素之间是相互影响、相互制约的,这就决定了地理知识之间也存在着必然的内在联系。例如:关于日本,课本介绍的内容是很多的,应当找到知识与知识之间的联系进行记忆,可以这样联系:日本是亚洲东部的位于太平洋上的一个群岛国家,地理位置决定了日本的气候是海洋性的季风气候,海洋性的季风气候降水丰富,加上国土狭小,多山地丘陵的地形,使河流短促,水力资源丰富;在湿润的气候条件下,山地和丘陵地区分布着广阔的森林;日本的矿产资源贫乏,但利用海岸线曲折,多优良港湾,海上交通便利的条件,大量地进口工业原料和燃料,由于国内市场狭小,大量的工业品需要出口,所以工业集中分布在多优良港湾的太平洋沿岸和濑户内海沿岸;群岛国家的附近海域渔业资源丰富,日本的渔业发达。

3.抓住异同,对比记忆

抓住地理事物之间的差异性和相似性进行记忆也是一种有效的记忆方法。例如长江和黄河是我们著名的两条大河,它们在许多方面存在着差异,运用对比的方法去记忆关于长江和黄河的知识是比较合适的。

篇3:高一地理怎么学

高一地理学习方法一:培养空间概念,正确使用地图

地图是地理课区别于其他学科课程的突出特点,没有地就没有地理学。只要掌握了正确的读图方法,培养良好用图习惯,形成基本的地理技能,你就已经掌握了学习地理课的最基本的工具。

首先,养成良好的读图、用图习惯。要知道地理知识不仅存在于课本的文字当中,也大量蕴含于地图之中。在地理学习中,我们要做到左图右书,注意随时运用地图,查阅地图,善于从地图中发现地理知识,寻找地理规律。做到眼中有字,心中有图,文字和图象有机结合在一起,形成正确的空间想象。

其次,要掌握正确的读图方法。读图要先看图名、图例、比例尺和方向,知道该图表现的主要内容、范围等,再观察图的具体内容。观察要仔细全面,不要漏掉每一个信息。

1、学会分类地图包括日照图、统计图表、地形剖面图、地质图、地理景观图、地理原理示意图、地理漫画图、地理数据图、地理结构图、地理等值线图等。

2、学会读图①先读图的主题②看清图例③注意细节④联系实际

3、学会变图①图图转换(剖面图转换为平面图)②图文转换

4、学会用图①用图归纳总结地理规律或特点②用图记忆

中国地理:可看这几方面的地图,即:中国政区图、中国地形图、中国气候图(气温、降水量)、中国水系图、中国资源图(森林、矿产、水能、旅游资源等)、中国农作物分布图、中国工业分布图、中国人口、民族、城市、商业中心图、中国交通图、中国自然保护区图等。逐一看图、记图,甚至画图,中国地理的基本知识就掌握了。

学习世界地理:

1、要在十条线上下功夫(五条经线、五条纬线)。

2、找出十条线穿过地区的自然景观与人文景观。

3、在经纬度跨度不超过十度范围内描一幅轮廓图,说出其中的位置、自然地理特征和人文地理特征,并问一个为什么?这样你会发现你开始“脑”中有“图”,“心”中有“理”了,地理不再是单调的文字。

怎样才能高效地学好地图呢?可有“五多学图法”即,一多看,二多背,三多画,四多查,五多想。多看就是把地图当成“小说”经常看,反复看,从头到尾,从尾到头;多背就是要每天早读,把典型区域图的知识点牢记在心;多画就是要把铁路线、区域图等画在纸上画,熟画成诵,刻在脑中;多查就是在遇到自己百思不解的难题时,积极去查地图册、查阅的过程就是加深理解与记忆的过程;多想就是当看到一幅区域图时,就尽可能从地理区位角度去思考分析。要做到书本知识地图化,把地理知识和地图有机地结合起来,只要坚持、有耐心,地图就一定能学好。

高一地理学习方法二:学会阅读课本,掌握科学方法

地理课本是获取地理知识、提高地理素养的重要途径。怎样才能使用好地理课本呢?首先要读懂,明白书中讲了些什么。其次还要注意读出知识网络。地理环境是一个有机整体,组成地理环境的各个要素是相互制约、相互影响的,其中任何一个地理要素的改变,都可能影响到其他要素的变化。学习地理应理清这些地理要素之间的相互关系,在头脑中形成这一地域的知识网络。最后还要学会梳理知识。

不同的国家和地区的地理环境或地理要素之间存在着明显的差异性或相似性。我们就可以根据这一点,采用对比的方法进行学习,对比差异性,找到相似性。如我们在学习印度和巴西时,就可采用这种方法。印度和巴西都是位于热带的临海国家;地形以平原和高原为主;优质的铁矿资源丰富;都是世界上著名的热带经济作物的生产国和出口国;近年来电子工业和信息产业得到了迅速发展,是发展中国家工业比较发达的国家,并且首都都不是全国最大城市。

高一地理学习方法三:培养思维能力,学会科学记忆

培养地理思维能力,是义务教育地理课程的重要目标。许多同学反映“地理不难学,就是不好记”。我们首先,应该分清课程标准中对这些地理事物的要求,是必须记住的,还是只要理解不必记忆?在明确这个问题之后,我们就可以再来探讨记忆的方法。

1.及时复习,重复记忆

克服遗忘、加强记忆的最好办法,就是重复,这也是由人的生理结构所决定的。以学生准备一周后的一次测试为例,刚学完的第一天要复习两遍,第二天再复习一遍,第三天不要复习,第四天再复习一遍,第五六天不要复习,第七天再复习一遍。

2.调动感官,增强记忆

美国教育家苏娜丹戴克说:“告诉我,我会忘记,做给我看,我会记住,让我参加,我就会完全理解。”从心理学角度来说,由多种感官(眼看、耳听、口诵、手写、脑想)参加的学习活动,其记忆效果最好。在学习中,应当尽可能多地读一读、想一想、说一说、做一做。并将其结合在一起。如在读图时,不仅仅是观察地图,还可以根据需要用笔进行勾画涂抹。

3.适当联想,趣味记忆

同学们在学习地理时除了进行重复记忆、感观记忆之外,还可以充分地发挥自己的想象力和创造力,利用联想、理解增强记忆。可以将一些内在联系并不紧密的地理事物编成一些朗朗上口的短语或句子,也是一种有效的记忆方法。在学习中国政区图,记忆我国省区轮廓时,同学们可发挥自己的想象进行形象地记忆,把黑龙江形象地看成一只美丽的天鹅,陕西省形象地看成跪着的兵马俑,而台湾省又像一叶正在驶向祖国怀抱的小舟……等等,这样记忆的效果也是比较好的。

4.把握联系,理解记忆

地理环境各要素之间是相互影响、相互制约的,这就决定了地理知识之间也存在着必然的内在联系。例如:关于日本,课本介绍的内容是很多的,应当找到知识与知识之间的联系进行记忆,可以这样联系:日本是亚洲东部的位于太平洋上的一个群岛国家,地理位置决定了日本的气候是海洋性的季风气候,海洋性的季风气候降水丰富,加上国土狭小,多山地丘陵的地形,使河流短促,水力资源丰富;在湿润的气候条件下,山地和丘陵地区分布着广阔的森林;日本的矿产资源贫乏,但利用海岸线曲折,多优良港湾,海上交通便利的条件,大量地进口工业原料和燃料,由于国内市场狭小,大量的工业品需要出口,所以工业集中分布在多优良港湾的太平洋沿岸和濑户内海沿岸;群岛国家的附近海域渔业资源丰富,日本的渔业发达。

如何做到理解:

1、}依纲据本,掌握地理原理、规律

①先将书读厚:在书上作读书笔记,加上自己的理解或找出自己的疑点

②再将书读薄:将知识整理归纳形成主干,构建自己的“思维导图”。

2、}利用课本,学会举一反三

做到举一反三,寻找同类地理事物的一般特点和规律。

3、}利用课本总结和归纳,掌握地理学习的规律。如:

区域地理(大洲或国家):位置、范围、人口、地形、气候、河湖、资源、工农业、交通、城市。

5.抓住异同,对比记忆

抓住地理事物之间的差异性和相似性进行记忆也是一种有效的记忆方法。例如长江和黄河是我们著名的两条大河,它们在许多方面存在着差异,运用对比的方法去记忆关于长江和黄河的知识是比较合适的。

高一地理学习方法四:在生活中学习地理,学习对生活有用的地理

要学好地理,不仅要学好书本知识,掌握基础知识和基本技能,还要特别注意联系生产生活实际,在生活中学习地理,学习对生活有用的地理。将我们所学到的书本知识运用到社会生产和实践活动中去,使所用的知识在实践中得到巩固和深化。

1.注意观察地理现象,在生活中学习地理知识。

如气象观测,我们可以观测云的形状。课本中所讲的晴、多云、阴等天气状况下,天空中的云量有什么不同?雨天的云是什么样的?出现什么样的云天会下雨?观测白昼和黑夜时间长短的变化,加深对地球公转的理解。

2.用所学的地理知识去解释生活中的现象

细心观察就会发现,人们的许多生活习惯与地理环境有着密切的关系。如:南米北面、南船北马、南经北政、南甜北咸等。在我们日常生活中,还有许多谚语、成语、诗歌等与地理有着密切的关系。如九九歌:一九二九不出手;三九四九冰上走;五九六九沿河看柳;七九河开八九雁来;

九九加一九,耕牛遍地走。如成语:滴水穿石——流水的侵蚀作用。沧海桑田——地壳是不断处于运动和变化之中

学习地理要充分利用生活中的各种媒体,如电视、广播、网络、书报等。它们能开阔了我们的眼界,丰富了我们的知识。如中央和各地方电视台播放的一些知识性、趣味性栏目,如《开心辞典》、《幸运52》、《探索与发现》、《人与自然》、《环球》、《天气预报》、等,都给我们带来了丰富的地理知识。

3.活动与探究

可以利用课余时间,做一些小实验,尝试一些小制作、,也可以探究一些自己感兴趣的地理问题。比如:在乒乓球上绘制经纬网;体验生活中辩认方向的方法:树冠、年轮、房屋朝向(农村的房屋一般座北朝南)。同学们还可以利用业余时间,将自己感兴趣的地理知识和国内外地理大事以及学习地理的心得和体会等编辑起来,出一期以地理为主题的小报。办完后同学们之间可以相互交流、相互学习。

4.乡土地理调查

我们每个同学都对自己家乡具有深厚的感情,也熟悉家乡的一切。利用我们所熟悉的环境开展地理活动,开展一些地理方面的社会调查活动,既帮助我们了解家乡,也加深我们对所学知识的掌握和理解。例如:家乡附近河流(或湖泊、池塘)的水质,近年来有什么变化?产生这些变化的原因是什么?这些变化对周围环境有什么影响?为使保护河流(或湖泊、池塘)的水质,防治污染提出自己的建议等等。

地理的学习方法是多样的。学好地理,必须善于观察,勤于思考,勇于探究,只有平时注意对地理现象的观察,把握地理现象发展的规律,才能不断积累有关的地理知识。只有留心身边地理环境的变化,用自己掌握的地理知识去解释身边的地理现象,从身边的地理现象中去发现地理事物发生发展的规律,才能真正学到对生活有用的地理,对终身发展有用的地理。

篇4:论地理科学

1986年钱学森在地球表层科学的基础上,提出了“地理科学”的概念[2],与原来的地理学的不同在于地理学受自然科学与社会科学的局限,将自身分成自然地理与经济地理,而地理科学是自然科学与社会科学的桥梁科学;地理科学与地球科学也不同,在于地球科学是自然科学,地理科学不隶属于地球科学,而是独立于地球科学的自然科学与社会科学的跨界科学。笔者在曾发表“论地理科学的发展”提出了地理科学的三个层次。

1 地理科学在科学体系中的地位

钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设(图1、图2、图3、表1),下面分别表述原著与解解的内容。

附图

图1 钱学森论人类的知识体系

Fig.1  The  statement  of  human  knowledge  system  by  Qian  Xuesen

钱学森将当今人类对科学知识的体系,分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读,可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象;而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象;建筑科学界于客体与主体科学之间;军事科学实际上是指谋略科学(包括经济、政治、军事等),是在掌握所有科学基础上的智慧较量;美学是纵贯于各个学科的;数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统(图2)。

附图

图2 科学分类的网络体系

Fig.2  The  network  system  of  science  classification

在五个开放的、复杂巨系统中(图3),地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列,其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。

钱学森提出的社会主义总体设计部(表1)中,除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外,特别提出地理建设,笔者将其修改为地理系统工程,并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。

表1 社会主义建设的系统结构(略有修改)

Tablel  The  system  structure  of  socialism  construction

附图

篇5:论地理科学

20世纪70年代以来,随着航天技术的迅猛发展,来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加;随着计算机技术的迅猛发展,处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生,使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展,带动了整个地理科学的建立与发展。

附图

图3 五个开放的复杂巨系统

Fig.3  Five  open  complex  giant  system

地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统,包括航天信息网络系统(外层空间卫星之间的信息网络)、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分,是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5],又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展,当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设,实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。

随着遥感信息的大量获取,数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类,使用的数学工具主要是数理统计的方法,把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量;物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因,因此采用反演的方法,使用辐射传输方程为主的数学工具,事实上不承认地理现象的不确定性;大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息,快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统,其信息量远不可与遥感信息量比较,地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息,与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合,也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合;确定性与不确定性(包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性)辩证统一;图像与方程(一个像元或一个图斑、一个方程)耦合;抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。

地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的,因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统,是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大,也不可能进行模型计算,外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时,信息又是冗余的,因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难,最为典型的是数据挖掘,数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算,由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(Overlay)为主;而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(Extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带,也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。

总之,天地信息一体化网络系统是开放的`复杂巨系统,研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3S(Remote  Sensing,Global  Positioning  System,Geographical  Information  System)的范围,而是以天地信息一体化网络系统为核心的天―地―人―机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学,但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量,因此本刊更名时,将地理信息科学与地理科学相提并论

,突出了地理信息科学的重要性。

3 地理系统工程

地理系统工程当前尚未被广泛认识,已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时,必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立,可以进行定量预报和回溯,因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面,这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题,无不属于地理系统工程。

地理现象是复杂现象,地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时,如果国家各个部门各行其是,石油开发只考虑石油开采与输送管道;交通只考虑公路建设;铁路只考虑铁路建设;水利只考虑南水北调问题;城镇建设只考虑城市规划等,那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象,例如修了公路没有物资运输;城市居民结构不尽合理;劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来,地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。人口中的数量、素质、结构、分布是人口系统中的要素;资源中的矿产资源、水资源、生物资源、土资源、大气资源等又是资源系统中的子系统;大气环境、水环境、土环境、生物环境、地质环境是环境系统的子系统;交通、铁路、航运、航空、供排水、供电、供气、供暖、电讯、电视、计算机网络是基础建设系统的子系统等。系统嵌套系统,分层次子系统与交叉子系统,构成完整的、开放的、复杂的巨系统。

研究开放复杂巨系统的方法,首先是将系统分解为多层次的子系统,明确其中的交叉子系统;其次是从定性到定量地确定子系统中各个要素与指标体系;第三是根据指标(相似准则)建立模型进行预测预报;最后是检验该巨系统的效益与效率。当前大多数是分别研究人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等子系统,在一个地区全面研究区域地理系统工程的有效实例不多,区域经济地理的研究还远远够不上地理系统工程。笔者曾在底提出中国水资源、水灾害、水环境、生产用水、生活用水统一解决的洪水充分利用,全国水系网络化与渤海淡化的地理系统工程,中国科技报曾进行报道,之后笔者在“21世纪黄河系统工程方略”一文中进行阐述,首先所能进行的研究是虚拟地理系统工程。全国水系网络化与渤海淡化是21世纪的世纪工程,尚需有识之士共识,广泛地深入研究,进一步的论证。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究复杂的地理系统工程就是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,地理系统工程的实践指日可待。

篇6:论地理科学

地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段;另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8],为理论地理科学奠定了坚实的基础。

理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论;其次是地理类比的广义相似理论[13];第三是一般地理复杂模型理论与地理数学;第四是地理数学在部门地理―部门子地理系统工程与区域地理―区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究,那么就失去了理论意义。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究理论地理科学也是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,理论地理科学的建立指日可待。

5 地理科学在可持续发展信息社会中的作用

地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”,然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的,按照发达国家的水平,一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现,人类一方面需要依靠科学技术开发资源,如太阳能的利用,靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射,靠纳米技术直接转化太阳能为电能;另一方面是靠信息技术节省资源、能源,如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一,靠航天技术获取外层空间信息源,靠计算机技术建立信息网络。由此可见,地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展,地理系统工程与理论地理科学的发展,将为国民经济的主战场做出重要的贡献。

由上分析,可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识,地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分,因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的,是既有继承性又有发展性的;是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁,切不要轻视技术,高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。

【参考文献】

[1] 钱学森,等.论地理科学[M].杭州:浙江教育出版社,1994.1-325.

[2] 钱学森.发展地理科学的建议[J].大自然探索,1987,6(19):36-46

[3] 钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[J].地理知识,1990,(1):90-93.

[4] 马蔼乃.论地理科学的发展[J].北京大学学报(自然科学版),1996,32(1):120-129.

[5] 马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[J].北京大学学报(自然科学版),1998,34(4):533-541.

[6] 马蔼乃,等.论地理信息科学的发展[J].地理学与国土研究,2002,18(1):1-8.

[7] 马蔼乃.遥感信息模型[M].北京:北京大学出版社,1997.1-165.

[8] 马蔼乃.遥感信息模型与地理数学[J].北京大学学报(自然科学版),2001,37(4):521-529.

[9] 马蔼乃.遥感地理信息模型[J].地理学报,1996,51(3):266-271.

[10] 马蔼乃.地理信息编码模型[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉,武汉出版社,2000.283-302.

[11] 马蔼乃.地理知识的形式化[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉,武汉出版社,2000.261-274.

[12] 马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略(首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会)[N].黄河报(转载),2002.

[13] 马蔼乃.地理图像信息模型[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉,武汉出版社,2000.234-247.

[14] 马蔼乃,等.可持续发展与长江地区发展战略[M].武汉:武汉出版社,1999.1-354.

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