地理科学发展与新技术应用研究

赵丹平

摘要：随着时间的推移和地理学的变化发展，地理科学搜集了大量的知识和文献。在20世纪初，研究方法主要体现在野外调查、制图、简要统计分析等方面，但是在其描述性等方面缺乏模型，而现代地理学的发展和完善对此进行了极大的丰富。并且，随着以前资料的积累和研究领域的扩大，现代地理学的方法和资源已经发展成为许多新的技术手段的参考资料，现代地理学的发展与新技术的应用密切相关。

关键词：地理科学;发展;新技术

现阶段我们清楚地看到，地理学是一门综合性的科学，在可持续发展和土地利用规划方面发挥着积极的作用，在区域层面上具有高科技特征和拥有丰富的数据资源[1]。地理学的研究方法和资源是围绕空间统计、地球观测、地理信息科学等新技术手段而发展起来的。由此可见，现代地理学的发展与新技术的应用密切相关。

1    促进地理研究新技术的发展

在认识自然的过程中，积累了许多与地理学有关的理论、方法和模型。随着社会的进步和综合需求的增长，人们对自然的认识越来越深刻复杂：一方面，传统的简化模型使资源环境问题更加紧迫，这些问题非常尖锐，需要借助新技术加以发展和改进;另一方面，许多理论、方法和模型都需要精确的边界约束和基础数据，高可靠性、多因素分析的结果往往与数据输入直接相关[2]。到目前为止，在这一领域引进了新技术以后，极大地促进了地理研究，包括计算机技术、互联网技术、自动化和传感器网络技术以及环境恢复技术、环境保护技术等。

1.1 计算机技术

计算机技术的发展对地理学的影响是所有新技术中最基本、最深刻的，它可以用来评价和预测复杂地理信息和空间关系的发展趋势，这标志着地理信息系统和地理信息科学的出现。而基于计算机和数字技术的地理空间信息的采集、存储、处理、分析、控制和表达就是数字信息，同时，ArcGIS、SuperMap等GIS平台在我国已经逐步掌握和应用;工业地理信息系统也得到大量的应用，如警务地理信息系统，警务地理信息系统是地理信息系统的具体应用[3]。经过几十年的积累，地理信息系统的理论和应用有了坚实的基础。

1.2 互联网技术

互联网技术在地理研究中的应用也非常重要，其主要特点是“五个现代化”。互联网技术支持的在线电子卡主要体现在互联网和移动互联网的使用上。客户端定制的在线卡片和终端会实时显示，并通过互联网将后端变成一个整体，促使物联网技术在很大程度上丰富了地理研究的方法论，增加了地理研究的完整性和系统性。

1.3 自动化技术

随着自动化技术和传感器网络的快速发展，环境自动监控工具也随之出现。地理科学越来越普及，城市智能监测传感器智能检测和大型陆地生态网络观测基础设施建设是目前研究的主要应用领域[4]。无人机的出现，极大地提高了动态数据采集和时空扩展数据库的数据采集移动性，极大地提高了采样频率和数据可用性。

2    应用新技术促进地理科学跨越式发展

新技术的应用提高了地理科学解决社会经济发展实际问题的能力。

2.1 支持区域和全球问题的空间地理研究

地理研究人与自然相互作用的空间结构、时间过程、内在机制和外在表现形式，以及数据的空间分辨率是非常重要的;数据间隔对时间过程非常重要;数据的光谱和纹理特征对地表特征具有重要意义，遥感使地理研究更加有效，可以提供自然地理和生态信息。60多年来，世界各国一直在收集全球和区域地球观测数据，而几百年来的航空影像和遥感（侦察机），在地理研究层面上发展很快，地面部队的研究小组已经有了空军[5]。目前，空军无人机远程探测研究队伍已向高技术、智能化、低成本、通用化方向发展，普通的研究实验室甚至研究小组都可能拥有自己的无人机遥感系统，研究人员可以独立做无人机遥感，在战场生产实践中，地理学的“战斗力”明显提高，综合能力也有所提高。正因为环境科学研究范围广，遥感技术有限，无人机遥感已成为学术界的标准配置。

由于历史文化的原因，中国对外国研究的兴趣不断受到限制。我国科学家主要依靠世界其他地区现有的国际环境和生态数据，缺乏大量的自然地理和人文地理的第一手数据，但卫星遥感技术改变了这一现状。从2012年开始，我国系统地倡导全球植被保护，并利用自身的技术和数据获取产品和数据分析结果。根据水资源和农业条件，国家遥感中心为国家地理社区组织了一次全球环境遥感年度报告。这是国际地球观测组织（GEO）的工作计划之一。

2.2 自动化和传感器网络技术支持大型地面觀测网和极端环境观测网的建设

CERN、NEON、ICOS和TERN是高效的国家观测网。CERN建立了一个基于景观和空间规划的大型国家科学实验网。大规模自动数据采集提供了水、土、气生产的高频观测数据，是科学野外观测的重要依据，在中国进行的科学实验和科学论证，已用于生态经济和全球变化的科学研究以及自然资源的利用和保护。CERN、NEON、ICOS和TERN共同致力于全球生态系统研究基金（GERI）的建设和发展。在过去，获取极端和危险的环境数据一直是一个瓶颈。如今，包括中国在内的许多国家都在南北极、海洋等地区建设自动观测设施。美国和英国的研究小组利用无人机对火山喷发进行测量和建模，美国、中国和其他国家成功部署无人机探测飓风和台风，并为此做出了贡献，建立了一个精细的台风系统。

2.3 服务改造大自然工程

新技术通过优化树种等环境恢复方法，促进了地球科学的发展，从静态资源和环境研究到积极参与生态、土壤恢复和环境管理，为研究荒漠绿洲和干旱区荒漠化的生态过程和生态安全，我国完成并推进了塔里木沙漠公路森林保护工程中最长的生态工程，介绍了日光下叶绿素荧光数据。保持大气中二氧化碳浓度和化学成分，为大气污染实时监测提供最新信息;综合控制新技术，实施多年冻土工程，确保大型冻土工程稳定安全运行;中国恢复了南沙群岛的自然环境，完成了岛礁重建。

2.4 大数据和时空流成为方向

全球陆地和海洋观测网每天接收到成千上万宇宙的大量数据。它包含了时空结构信息，专业的图像记录和生成平台构建并集成在社交网络（如GPS）中，体现了地理科学研究的巨大研究价值，地理空间数据的爆炸式增长，以及全球全景、地理分析和预测性，复杂环境决策的研究，遥感数据的快速增长，推动了从采样到全球覆盖和生长评估的逐步转变全球植物生物量和作物遥感多变量结构化和非结构化数据，时空和大尺度数据分析方法支持科学计算，以及物质和能量的流动。

2.5 虚拟现实与扩展现实的结合

依托虚拟技术和先进的实用技术，促进地理空间场景和空间场景仿真研究的全面发展，已在工业界和公众中得到应用。在体验过程中，一些城市管理者运用了虚拟现实技术和现代现实技术，虚拟电子沙盒在国防和国际旅游中的应用，将给虚拟设施与仿真技术的融合带来新的教训和挑战，它与其他应用技术一起，在无形地理模型和过程的研究中起着重要的作用，它包含了大量的人和虚拟元素。

2.6 互联网电子地图为地球科技成果提供了最好的指导

基于互联网和移动互联网的电子地图和遥感服务，其云资源高度集中，核心内容随时更新，支持客户点击最新遥感地图/数据库。目前的重点是提供城市主要道路和交通状况的基础遥感数据。传感器和在线地图，包括谷歌地图、塔马戈德地图和百度地图。具有空间位置属性的动态信息可以叠加在地图上，如今在这一领域有着广阔的应用前景，是地球科学成就的最佳起点。

2.7 无人机技术有利于三维地形的详细研究和遥感

无人机的广泛应用，意味着自然地理学和人文地理学为研究带来了新的视角和方法。厘米分辨率的地球遥感影像可以在景观层面重建三维空间环境，城市建筑和覆盖森林的三维数据也可以得到精确测量。无人系统集成了认知和技术改造的主动性，它具有同步定位、低空滑翔等功能，并在自然界得到广泛应用，提高了地质学家的跨學科能力和解决自身问题的能力。

3    结语

本文简要分析了新技术及其制约因素对地理科学发展的基础性和深远影响，以及利用新技术进行地学研究的诸如环境恢复和环境管理的跨学科发展，从静态知识、机理分析和动态工作入手，取得了新的动力源泉。地球科学作为一门应用科学，通过新技术的运用，地球科学“复活”了人们对世界的理解和适应能力，它将在中国乃至全球的经济发展背景下，为资源和环境问题提供“全面”解决方案方面发挥重要作用。

参考文献

[1] 孟波.测绘与地理信息新技术在矿山测量中的应用与展望[J].环球市场，2016（32）：60.

[2] 李俊义.测绘与地理信息新技术在矿山测量中的应用[J].智能城市，2021，7（6）：61-62.

[3] 李晓磊，郑世超.测绘与地理信息新技术在矿山测量中的应用及展望[J].世界有色金属，2017（21）：32-33.

[4] 冯颜博.测绘新技术在测绘与地理空间信息获取中的应用[J].价值工程，2019，38（34）：195-197.

[5] 沈凌辉.测绘新技术在工程测量中的应用与发展[J].神州，2019（18）：297.