地理学实验的应用与发展

地理学实验的应用与发展

地理实验是科学家根据预定义的目的观察、分析和描述研究对象的基本方法。地理科学的发展历史表明，地理实验是地理理论的基础，是地理方法和技术发展的源泉和动力。随着实验技术在现代地理学中的应用，其功能越来越大，应用范围越来越广，导致了地理学从描述研究转变为定量研究。因此，基于现代地理学理论的研究，如何发展和建立自己的物理实验体系已成为地理工作者的强烈愿望和努力。1测试方法:物质和能量的测定方法随着化学、物理学、生物学的分析测试实验手段在地理学中借鉴与引用,使地理学的分析测试领域的视野日益扩大,技术水平不断提高,从而开拓了现代地理学实验技术应用的深度和广度.其中,对地理学发展影响较大的实验技术手段包括:获取资源信息的遥感、遥测技术,物质、能量、信息的测试和分析技术;摸拟与实验技术系统,信息计算机与处理技术体系.20世纪70年代以前,地貌学、水文学、土壤学和生物地理学研究主要采用的分析测试实验手段基本上是以传统的化学容量分析占主导地位.20世纪70年代以来,在物质和能量的定量研究中,测定的实验技术手段又有了极大的发展,如中子活化、离子和电子探针;磁性参数、有机标志化合物、冰岩芯气体容量和微量气体测定等.其中有不少手段已成为地理学研究领域中的“常规武器”.所有新实验手段的引入,使地理学的测试分析实验方法从一般的常量分析发展到微量分析,为地理学对物质、能量的迁移和传输等方面的研究提供了重要手段.在现代地理学研究领域中,除了应用上述物理学、化学、生物学的测试分析手段和抽象摸拟外,还需要在室内实验室进行地理过程摸拟实验,如风化作用、河床过程、坡面发育、风沙移动、坡面径流形成、低温冻土实验摸拟等,以此来研究地理要素之间的相互联系,自然变化过程的规律性,进行地理预报预测.随着卫星空间技术而兴起的遥感实验技术,首先被应用到各种自然资源的调查,继而应用到地图编制如土地利用、地貌、植被和土壤类型等专门地图的编制和图像自动识别分类技术中.20世纪80年代开始应于地理物质能量测试之中,如地貌学上可根据航空照片进行侵蚀量的测定.遥感技术系统以极快的速度积累、监测地理信息,这就使计算机成为航片、卫片判读分析和图像处理不可少的工具.2地理实验的基本特征由于受地理学的性质、特点及研究对象的制约,地理学实验除了具有纯化简化、强化与激化地理研究对象的一般实验特点外,还具有自身的基本特点.2.1重点难题地方地理综合体研究的实验实验设计根据实验手段和条件的不同,目前在地理学上应用的实验技术,可分为实验室全控制实验、野外半控制性实验和高空全控制自动化实验,其相互交叉渗透、借鉴、协调构成了地理学上的一体化实验技术系统.依据实验者直接目的不同,大体上又可分为几种类型.2.1.1观察性实验.这是地理工作者在实验室或野外通过感觉器官或实验仪器等方式有目的有计划地从观察对象中获取地理信息的一种方法.2.1.2测试分析性实验.包括化学常规分析和仪器分析两大类,主要用来分析测定地理环境物质组成的元素含量,这类实验能对各种物质成分作比较精确的数据分析,是目前地理学研究物质、能量交换及转化的主要手段.2.1.3探索性实验.即根据拟定的课题,通过实验手段来探索,寻找某些地理规律和自然过程,如地理过程摸拟实验、定位或平定位观测实验均属此类实验.2.1.4探索性应用实验.其突出特点在于应用性、综合性及新颖性,就是依据本学科的理论及研究对象的需要,借鉴、引用其他学科的先进技术来解决地理学上的实际问题,使之成为地理学自己的实验技术,从而为开展地理综合体研究开辟了广阔的前景.2.2野外调查和室内测试实验就实验方法而论,地理学实验是以质和量的观察为主体的方法.在野外进行观察性实验时,观察者需要用自己的感官去观察各种地理现象,获取感性认识资料.显然,这是一种单纯的直接观察或自然观察.野外定位和室内测试实验是将研究对象加以变革和控制,再用仪器测试地理过程或物质量的特征,从中获取科学数据,这里主要体现了间接性的观察方法.由此可见,地理学实验技术是建立在观察方法的基础之上,基本学科的理论也是在观察方法基础上发展起来的.2.3引用来来的地地理学实验的间接性特点主要体现在两个方面:首先,在现代实验手段上,无论是室内摸拟、分析测试实验还是野外观测实验,几乎都是借鉴别的学科,从中引用而来的,并非地理学固有的;其二,在实验对象上,其实验过程并不是直接在研究对象中体现,而是着眼于与研究对象相似的物质模型或地理信息,如地理摸拟实验,参与实验过程的是与自然现象和环境条件相似的人工构造模型,并非地理现象的本身.摸拟实验之所以能在这样一门难于甚至无法直接实验的地理学中发挥独特的功能,全在于摸拟实验的间接性.这一特点是地理学实验技术的绝对优势,它正适合于地理学这个体系庞大、综合性强的物质实体的研究。2.4重形式轻实践如前所述,地理学实验对象是一个空间广、时间变化大、区域性强、因素复杂的物质综合体,这就使实验功能在时空上受到极大的限制.另一方面,现借鉴、引用的实验技术、方法还未完全融于地理学自己的实验体系中,其中有相当一部分实验的方法、技术还需要在实践中进一步开发、试验