地理學實驗的應用與發展

地理實驗是科學家根據預定義的目的觀察、分析和描述研究對象的基本方法。地理科學的發展歷史表明，地理實驗是地理理論的基礎，是地理方法和技術發展的源泉和動力。隨著實驗技術在現代地理學中的應用，其功能越來越大，應用范圍越來越廣，導致了地理學從描述研究轉變為定量研究。因此，基于現代地理學理論的研究，如何發展和建立自己的物理實驗體系已成為地理工作者的強烈愿望和努力。1測試方法:物質和能量的測定方法隨著化學、物理學、生物學的分析測試實驗手段在地理學中借鑒與引用,使地理學的分析測試領域的視野日益擴大,技術水平不斷提高,從而開拓了現代地理學實驗技術應用的深度和廣度.其中,對地理學發展影響較大的實驗技術手段包括:獲取資源信息的遙感、遙測技術,物質、能量、信息的測試和分析技術;摸擬與實驗技術系統,信息計算機與處理技術體系.20世紀70年代以前,地貌學、水文學、土壤學和生物地理學研究主要采用的分析測試實驗手段基本上是以傳統的化學容量分析占主導地位.20世紀70年代以來,在物質和能量的定量研究中,測定的實驗技術手段又有了極大的發展,如中子活化、離子和電子探針;磁性參數、有機標志化合物、冰巖芯氣體容量和微量氣體測定等.其中有不少手段已成為地理學研究領域中的“常規武器”.所有新實驗手段的引入,使地理學的測試分析實驗方法從一般的常量分析發展到微量分析,為地理學對物質、能量的遷移和傳輸等方面的研究提供了重要手段.在現代地理學研究領域中,除了應用上述物理學、化學、生物學的測試分析手段和抽象摸擬外,還需要在室內實驗室進行地理過程摸擬實驗,如風化作用、河床過程、坡面發育、風沙移動、坡面徑流形成、低溫凍土實驗摸擬等,以此來研究地理要素之間的相互聯系,自然變化過程的規律性,進行地理預報預測.隨著衛星空間技術而興起的遙感實驗技術,首先被應用到各種自然資源的調查,繼而應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識別分類技術中.20世紀80年代開始應于地理物質能量測試之中,如地貌學上可根據航空照片進行侵蝕量的測定.遙感技術系統以極快的速度積累、監測地理信息,這就使計算機成為航片、衛片判讀分析和圖像處理不可少的工具.2地理實驗的基本特征由于受地理學的性質、特點及研究對象的制約,地理學實驗除了具有純化簡化、強化與激化地理研究對象的一般實驗特點外,還具有自身的基本特點.2.1重點難題地方地理綜合體研究的實驗實驗設計根據實驗手段和條件的不同,目前在地理學上應用的實驗技術,可分為實驗室全控制實驗、野外半控制性實驗和高空全控制自動化實驗,其相互交叉滲透、借鑒、協調構成了地理學上的一體化實驗技術系統.依據實驗者直接目的不同,大體上又可分為幾種類型.2.1.1觀察性實驗.這是地理工作者在實驗室或野外通過感覺器官或實驗儀器等方式有目的有計劃地從觀察對象中獲取地理信息的一種方法.2.1.2測試分析性實驗.包括化學常規分析和儀器分析兩大類,主要用來分析測定地理環境物質組成的元素含量,這類實驗能對各種物質成分作比較精確的數據分析,是目前地理學研究物質、能量交換及轉化的主要手段.2.1.3探索性實驗.即根據擬定的課題,通過實驗手段來探索,尋找某些地理規律和自然過程,如地理過程摸擬實驗、定位或平定位觀測實驗均屬此類實驗.2.1.4探索性應用實驗.其突出特點在于應用性、綜合性及新穎性,就是依據本學科的理論及研究對象的需要,借鑒、引用其他學科的先進技術來解決地理學上的實際問題,使之成為地理學自己的實驗技術,從而為開展地理綜合體研究開辟了廣闊的前景.2.2野外調查和室內測試實驗就實驗方法而論,地理學實驗是以質和量的觀察為主體的方法.在野外進行觀察性實驗時,觀察者需要用自己的感官去觀察各種地理現象,獲取感性認識資料.顯然,這是一種單純的直接觀察或自然觀察.野外定位和室內測試實驗是將研究對象加以變革和控制,再用儀器測試地理過程或物質量的特征,從中獲取科學數據,這里主要體現了間接性的觀察方法.由此可見,地理學實驗技術是建立在觀察方法的基礎之上,基本學科的理論也是在觀察方法基礎上發展起來的.2.3引用來來的地地理學實驗的間接性特點主要體現在兩個方面:首先,在現代實驗手段上,無論是室內摸擬、分析測試實驗還是野外觀測實驗,幾乎都是借鑒別的學科,從中引用而來的,并非地理學固有的;其二,在實驗對象上,其實驗過程并不是直接在研究對象中體現,而是著眼于與研究對象相似的物質模型或地理信息,如地理摸擬實驗,參與實驗過程的是與自然現象和環境條件相似的人工構造模型,并非地理現象的本身.摸擬實驗之所以能在這樣一門難于甚至無法直接實驗的地理學中發揮獨特的功能,全在于摸擬實驗的間接性.這一特點是地理學實驗技術的絕對優勢,它正適合于地理學這個體系龐大、綜合性強的物質實體的研究。2.4重形式輕實踐如前所述,地理學實驗對象是一個空間廣、時間變化大、區域性強、因素復雜的物質綜合體,這就使實驗功能在時空上受到極大的限制.另一方面,現借鑒、引用的實驗技術、方法還未完全融于地理學自己的實驗體系中,其中有相當一部分實驗的方法、技術還需要在實踐中進一步開發、試驗