地理學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用與發(fā)展

地理學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用與發(fā)展

地理實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家根據(jù)預(yù)定義的目的觀察、分析和描述研究對(duì)象的基本方法。地理科學(xué)的發(fā)展歷史表明，地理實(shí)驗(yàn)是地理理論的基礎(chǔ)，是地理方法和技術(shù)發(fā)展的源泉和動(dòng)力。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)在現(xiàn)代地理學(xué)中的應(yīng)用，其功能越來越大，應(yīng)用范圍越來越廣，導(dǎo)致了地理學(xué)從描述研究轉(zhuǎn)變?yōu)槎垦芯?。因此，基于現(xiàn)代地理學(xué)理論的研究，如何發(fā)展和建立自己的物理實(shí)驗(yàn)體系已成為地理工作者的強(qiáng)烈愿望和努力。1測(cè)試方法:物質(zhì)和能量的測(cè)定方法隨著化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)的分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)手段在地理學(xué)中借鑒與引用,使地理學(xué)的分析測(cè)試領(lǐng)域的視野日益擴(kuò)大,技術(shù)水平不斷提高,從而開拓了現(xiàn)代地理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度.其中,對(duì)地理學(xué)發(fā)展影響較大的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段包括:獲取資源信息的遙感、遙測(cè)技術(shù),物質(zhì)、能量、信息的測(cè)試和分析技術(shù);摸擬與實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng),信息計(jì)算機(jī)與處理技術(shù)體系.20世紀(jì)70年代以前,地貌學(xué)、水文學(xué)、土壤學(xué)和生物地理學(xué)研究主要采用的分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)手段基本上是以傳統(tǒng)的化學(xué)容量分析占主導(dǎo)地位.20世紀(jì)70年代以來,在物質(zhì)和能量的定量研究中,測(cè)定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段又有了極大的發(fā)展,如中子活化、離子和電子探針;磁性參數(shù)、有機(jī)標(biāo)志化合物、冰巖芯氣體容量和微量氣體測(cè)定等.其中有不少手段已成為地理學(xué)研究領(lǐng)域中的“常規(guī)武器”.所有新實(shí)驗(yàn)手段的引入,使地理學(xué)的測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)方法從一般的常量分析發(fā)展到微量分析,為地理學(xué)對(duì)物質(zhì)、能量的遷移和傳輸?shù)确矫娴难芯刻峁┝酥匾侄?在現(xiàn)代地理學(xué)研究領(lǐng)域中,除了應(yīng)用上述物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)的測(cè)試分析手段和抽象摸擬外,還需要在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行地理過程摸擬實(shí)驗(yàn),如風(fēng)化作用、河床過程、坡面發(fā)育、風(fēng)沙移動(dòng)、坡面徑流形成、低溫凍土實(shí)驗(yàn)摸擬等,以此來研究地理要素之間的相互聯(lián)系,自然變化過程的規(guī)律性,進(jìn)行地理預(yù)報(bào)預(yù)測(cè).隨著衛(wèi)星空間技術(shù)而興起的遙感實(shí)驗(yàn)技術(shù),首先被應(yīng)用到各種自然資源的調(diào)查,繼而應(yīng)用到地圖編制如土地利用、地貌、植被和土壤類型等專門地圖的編制和圖像自動(dòng)識(shí)別分類技術(shù)中.20世紀(jì)80年代開始應(yīng)于地理物質(zhì)能量測(cè)試之中,如地貌學(xué)上可根據(jù)航空照片進(jìn)行侵蝕量的測(cè)定.遙感技術(shù)系統(tǒng)以極快的速度積累、監(jiān)測(cè)地理信息,這就使計(jì)算機(jī)成為航片、衛(wèi)片判讀分析和圖像處理不可少的工具.2地理實(shí)驗(yàn)的基本特征由于受地理學(xué)的性質(zhì)、特點(diǎn)及研究對(duì)象的制約,地理學(xué)實(shí)驗(yàn)除了具有純化簡(jiǎn)化、強(qiáng)化與激化地理研究對(duì)象的一般實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)外,還具有自身的基本特點(diǎn).2.1重點(diǎn)難題地方地理綜合體研究的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)手段和條件的不同,目前在地理學(xué)上應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù),可分為實(shí)驗(yàn)室全控制實(shí)驗(yàn)、野外半控制性實(shí)驗(yàn)和高空全控制自動(dòng)化實(shí)驗(yàn),其相互交叉滲透、借鑒、協(xié)調(diào)構(gòu)成了地理學(xué)上的一體化實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng).依據(jù)實(shí)驗(yàn)者直接目的不同,大體上又可分為幾種類型.2.1.1觀察性實(shí)驗(yàn).這是地理工作者在實(shí)驗(yàn)室或野外通過感覺器官或?qū)嶒?yàn)儀器等方式有目的有計(jì)劃地從觀察對(duì)象中獲取地理信息的一種方法.2.1.2測(cè)試分析性實(shí)驗(yàn).包括化學(xué)常規(guī)分析和儀器分析兩大類,主要用來分析測(cè)定地理環(huán)境物質(zhì)組成的元素含量,這類實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)各種物質(zhì)成分作比較精確的數(shù)據(jù)分析,是目前地理學(xué)研究物質(zhì)、能量交換及轉(zhuǎn)化的主要手段.2.1.3探索性實(shí)驗(yàn).即根據(jù)擬定的課題,通過實(shí)驗(yàn)手段來探索,尋找某些地理規(guī)律和自然過程,如地理過程摸擬實(shí)驗(yàn)、定位或平定位觀測(cè)實(shí)驗(yàn)均屬此類實(shí)驗(yàn).2.1.4探索性應(yīng)用實(shí)驗(yàn).其突出特點(diǎn)在于應(yīng)用性、綜合性及新穎性,就是依據(jù)本學(xué)科的理論及研究對(duì)象的需要,借鑒、引用其他學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)來解決地理學(xué)上的實(shí)際問題,使之成為地理學(xué)自己的實(shí)驗(yàn)技術(shù),從而為開展地理綜合體研究開辟了廣闊的前景.2.2野外調(diào)查和室內(nèi)測(cè)試實(shí)驗(yàn)就實(shí)驗(yàn)方法而論,地理學(xué)實(shí)驗(yàn)是以質(zhì)和量的觀察為主體的方法.在野外進(jìn)行觀察性實(shí)驗(yàn)時(shí),觀察者需要用自己的感官去觀察各種地理現(xiàn)象,獲取感性認(rèn)識(shí)資料.顯然,這是一種單純的直接觀察或自然觀察.野外定位和室內(nèi)測(cè)試實(shí)驗(yàn)是將研究對(duì)象加以變革和控制,再用儀器測(cè)試地理過程或物質(zhì)量的特征,從中獲取科學(xué)數(shù)據(jù),這里主要體現(xiàn)了間接性的觀察方法.由此可見,地理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是建立在觀察方法的基礎(chǔ)之上,基本學(xué)科的理論也是在觀察方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.2.3引用來來的地地理學(xué)實(shí)驗(yàn)的間接性特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:首先,在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段上,無論是室內(nèi)摸擬、分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)還是野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn),幾乎都是借鑒別的學(xué)科,從中引用而來的,并非地理學(xué)固有的;其二,在實(shí)驗(yàn)對(duì)象上,其實(shí)驗(yàn)過程并不是直接在研究對(duì)象中體現(xiàn),而是著眼于與研究對(duì)象相似的物質(zhì)模型或地理信息,如地理摸擬實(shí)驗(yàn),參與實(shí)驗(yàn)過程的是與自然現(xiàn)象和環(huán)境條件相似的人工構(gòu)造模型,并非地理現(xiàn)象的本身.摸擬實(shí)驗(yàn)之所以能在這樣一門難于甚至無法直接實(shí)驗(yàn)的地理學(xué)中發(fā)揮獨(dú)特的功能,全在于摸擬實(shí)驗(yàn)的間接性.這一特點(diǎn)是地理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),它正適合于地理學(xué)這個(gè)體系龐大、綜合性強(qiáng)的物質(zhì)實(shí)體的研究。2.4重形式輕實(shí)踐如前所述,地理學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一個(gè)空間廣、時(shí)間變化大、區(qū)域性強(qiáng)、因素復(fù)雜的物質(zhì)綜合體,這就使實(shí)驗(yàn)功能在時(shí)空上受到極大的限制.另一方面,現(xiàn)借鑒、引用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、方法還未完全融于地理學(xué)自己的實(shí)驗(yàn)體系中,其中有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)的方法、技術(shù)還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步開發(fā)、試驗(yàn)