科學通報 | 地理科學對人類文明和國家發展的貢獻

地理科學是研究地球表層人類活動及其賴以生存的自然環境的的空間格局、形成演化以及人類與環境相互作用 (人地關系)規律的科學，具有研究綜合性、學科交叉性、對象空間性、人地關系性、應用實踐性等特征。

地理科學理論是實現人與自然和諧共生、推進可持續發展的科學基礎，踐行地理科學理論能大幅提升社會發展的文明程度。地理科學技術是推進社會-生態系統管理運行信息化智能化的基本保障，應用地理科學技術有助于提高國土空間治理的現代化水平。地理科學知識（傳統概念的地理）是人類生存發展和日常生活必備的科學常識，對地理知識的掌握程度是度量國民素質高低的一個重要指征。此外，地理科學具有區域性和鄉土化特色，在理解和解決國家和地方可持續發展問題中具有優勢。正因為如此，地理科學已經對人類文明和國家(區域)發展作出了突出貢獻

地理科學的發展依次歷經地理學知識描述、地理格局和過程耦合、復雜人地系統模擬和預測、不同空間尺度可持續發展調控和優化等四個階段。

早期依靠《禹貢》的疆域治理理念與托勒密提出的坐標網格，人類初步搭建起空間秩序認知，讓國家治理能夠依托地理實體落地。19世紀之前，海外地理大發現與地理探險、國內地方志和游記編撰、風水說的實際應用，都對人類社會發展產生了廣泛影響。近代地理學理論與方法取得快速突破，19世紀德國學者馮?洪堡在《宇宙》中確立地理環境綜合地帶性規律，推動學科從單一景觀描述轉向對全球尺度系統規律的認知。20世紀初，麥金德提出“心臟地帶”地緣戰略思想，杜能、克里斯塔勒等人建立空間區位論，進一步深化了對人類生存環境的地理（空間）格局的認識。1963年湯姆林森研發出地理信息系統（GIS），開啟了地理空間要素大規模數字化模擬與決策的全新階段，上述學術成果為國家安全、產業布局、城市化進程提供了決定性科學支撐。我國現代地理學于20世紀初通過學術交流逐步起步，20世紀80年代后積極對接國際研究前沿，立足國家重大需求開展研究，聚焦人地關系耦合與區域可持續發展，最終形成由綜合地理學、自然地理學、人文地理學、信息地理學共同組成的地理科學體系。

人類文明發展史，也是人類認識、適應到開發利用地球表層、人與自然相互適應、不同區域競合發展的歷史。人類先后經歷漁獵采集、農耕文明、工業文明與生態文明等發展階段，不同階段的發展需求推動人類不斷調整對生存空間、發展空間、國土空間的利用方式。

整體來看，地理科學對人類文明和國家發展的貢獻體現在下列五個方面（圖1）：

一是地理空間定位認知方面滿足人類發展對空間定位的需求，使人類越來越能夠精準地找到人類在地球上的“空間位置”, 由此解決了人類在廣闊且陌生生存空間中的方位識別問題而進入文明時代.

二是地帶性規律及應用方面主動適應自然：通過地理地帶性和地理區劃等揭示地理環境地域分異規律使人類活動有了“因地制宜”的科學依據, 由此使社會發展的空間布局實現了“有序化、結構化”的人地協調發展階段從而提升了人類的文明程度.

三是區位論和地緣戰略方面主動改造自然：提出區位論到地緣戰略推動地方和國家參與全球治理，為國家和區域發展及人類命運共同體的最新文明理念提供了科學基礎；

四是人地關系建模優化方面去規范人與自然的和諧發展：通過提出全球-國家-地方等不同空間尺度和不同地域功能類型區域的發展模式, 為人類更好生存與更高質量的發展提供了地理科學解決方案.

五是從考察到空天地一體化監測方面來主動認識人類生存環境變化；從野外考察到空天地一體化觀測為智能化感知和治理地球系統提供了科學途徑, 為改善人類生存環境并助推國土空間科學化決策和社會智慧化管理提供技術支撐.

五大貢獻構成完整的知識體系，覆蓋人類認知、利用、改造地理環境并實現人地和諧共生的全過程。

圖1 地理科學對人類文明和國家發展的五大貢獻框架示意圖

第一，從發明地圖到定位導航使人類能夠精準確定人類生存發展需要的空間位置。明確的空間位置是人類開展各類活動的基礎，人類對空間定位精度的探索從未中斷。古代地圖與羅盤是傳統定位的核心工具，中國《禹貢地域圖》、西方托勒密地圖體系，以符號化、抽象化形式幫助人類建立對地理空間的宏觀認知；戰國司南、北宋羅盤賦予人類動態方位識別能力，二者結合擺脫了航海對天象、地標的依賴，為地理大發現、遠洋探險提供技術基礎，重塑了全球政治、經濟與文化格局。進入現代，GPS、GLONASS、伽利略系統與中國北斗系統共同構建起全球覆蓋的高精度定位網絡，北斗依托星基與地基增強技術，可實現厘米級甚至毫米級定位。結合大數據、人工智能、云計算技術，定位服務升級為智能導航系統，能夠融合交通、氣象、突發事件等信息完成實時路徑規劃，廣泛應用于智慧交通、物流配送、應急指揮等領域。高精度、智能化的定位技術同時賦能自動駕駛、精準農業、自然資源管理等領域，推動相關產業鏈向高端化、智能化轉型升級。當前，地理科學體系下的傳統地圖學已經發展成包括地理遙感科學、地理信息科學和地理數據科學的現代信息地理學。

第二，從發現地理地帶性規律到地理區劃提供了因地制宜發展的科學依據。地理地帶性規律決定了自然環境與人類活動的空間分異特征，行政區劃則是國家疆域治理的基礎框架。我國古代《尚書?禹貢》將天下劃分為九州，奠定了早期疆域治理思想，“山川形便”“犬牙交錯”的區劃原則沿用至今；歷代行政區劃不斷演變，逐步形成當前層級清晰的中央-省（區）-縣-鎮的城鎮體系。近現代地理學者深度參與省區調整、國界勘界、海疆治理等工作，為海南省、重慶直轄市設立，三沙市建制以及南海領土主權界定、邊界劃定提供了重要支撐。洪堡最早發現地球地帶性規律并創立山地垂直地帶性理論，后續學界逐步完善緯度地帶性、經度地帶性、垂直地帶性等理論體系；中國學者劃定的秦嶺-淮河線、璦琿-騰沖線（胡煥庸線），成為反映我國自然、人口、經濟地域分異的關鍵界線。依托地帶性規律，國內相繼完成氣候區劃、綜合自然區劃、綜合農業區劃等工作，黃秉維、竺可楨、吳傳鈞等學者作出重要貢獻；陸大道提出國土空間開發“T”字型空間結構，樊杰構建地域功能理論與主體功能區劃方法，實現自然要素與人文要素集成，推動主體功能區上升為國家基礎性制度，保障人口經濟與資源環境均衡發展，兼顧效率與公平，實現經濟、社會、生態效益相統一。

第三，從提出地理區位論到地緣戰略思想推動了地方和國家參與全球治理。地理區位論是人類生產和生活活動空間選址的核心理論，杜能農業區位論、韋伯工業區位論、克里斯塔勒城市區位論，分別為農業空間配置、工業布局、城鎮體系規劃建立理論準則。區位理論也指導了我國不同階段的生產力布局、國土開發與城鎮化建設，同時適配全球化發展趨勢，解讀全球生產網絡與國際貿易格局。地緣政治學聚焦地理環境、國家權力與國際關系的互動關系，是人地關系理論在國家戰略層面的延伸，其理論體系不斷演進，研究范疇從傳統領土、資源、戰略要道爭奪，拓展至網絡空間、數字主權等虛擬領域。地緣戰略能夠幫助國家明晰自身利益與安全風險，在多邊合作、全球安全管控、能源與氣候治理、技術與信息治理等領域發揮紐帶作用。區位論與地緣戰略闡釋了流空間與尺度效應，為國家開展全球資源配置、參與多邊合作提供核心理論支撐。

第四，從發現人地關系理論到GIS建模分析為人與自然和諧發展提供了地理科學方案（圖2）。人地關系理論是人與自然和諧共生的理論根基，其思想源頭可追溯至中外古典哲學，近現代逐步發展出地理環境決定論、環境可能論、文化生態學等理論分支，系統闡釋人類活動與自然環境的雙向影響機制。地理學家揭示出，我國和世界文明興衰、社會發展繁榮都深刻留下生存環境和氣候變化的烙印，只有深刻理解地理環境因素和社會治理雙重因素，才能更好理解人類文明和區域發展的歷程。人地系統耦合建模以系統科學、復雜性理論為基礎，整合多學科數據與研究方法，剖析社會-生態系統的動態演變規律，可通過多情景模擬評估政策效果、預判發展風險，為應對氣候變化、資源短缺、糧食安全等全球性問題提供分析工具。GIS建模能夠實現多來源、多維度、多結構地理數據的一體化管理、分析與模擬，支撐城市規劃、生態保護、災害預警、應急處置等工作；結合人工智能技術后，GIS建模形成群智協同決策能力，持續提升社會治理的信息化、專業化、智能化水平，為可持續發展保駕護航。

圖2 人地關系耦合實現和諧發展

第五，從推動野外考察到空天地一體化觀測為智能化感知和治理地球系統提供了科學方法。野外地理考察是人類認知地球的傳統方式，我國先后組織多次青藏高原、新疆等區域綜合科學考察，搭建對應專業研究機構，為區域開發、生態治理積累了大量基礎數據，但傳統考察存在覆蓋范圍有限、數據更新緩慢等短板。遙感技術的發展突破了傳統觀測的局限，從早期航空攝影到系列遙感衛星組網，我國遙感事業實現快速發展。空天地一體化觀測體系整合天基衛星、空基無人機與航空器、地面監測站點及移動設備等多元平臺，形成全天候、全天時的綜合觀測網絡。該體系可精準捕捉生態環境、氣候變化、城市運行等動態信息，助力生態保護、城市精細化管理，全面提升地球系統治理的科學化與智能化水平。

地理科學憑借對空間位置、地域分異、空間組織、人地系統的研究能力，全方位支撐人類文明進步與國家發展。

當前人類社會面臨全球化、氣候變化、地緣沖突等多重挑戰，也為地理科學發展提出了新要求。未來地理科學將逐步實現從地理空間認知向數字孿生地球、從地域分異規律研究向復雜人地系統治理、從地緣政治分析向全球社區協同治理的轉變。學科后續將重點圍繞六大方向開展研究：地球表層系統與全球變化、人類活動足跡模擬及其資源環境效應、人地系統演變與區域可持續發展、全球地緣安全評估推演與預警、地球系統智能遙感觀測與實時監測、地理系統孿生建模與智能決策支持。地理科學將持續在中國式現代化建設、人與自然和諧共生、人類命運共同體構建的進程中發揮重要作用。

陳發虎中國科學院院士，蘭州大學環境考古與文物科學中心主任，中國科學院青藏高原研究所研究員。從事氣候環境變化與環境考古研究，近期聚焦史前人類定居青藏高原、深時人地關系研究。

傅伯杰中國科學院院士、發展中國家科學院院士、美國人文與科學院外籍院士, 中國科學院生態環境研究中心研究員. 主要從事自然地理學和景觀生態學研究, 在土地利用結構與生態過程、生態系統服務、可持續發展等方面取得了系統性創新成果.

樊杰中國科學院院士、研究員。1982年畢業于北京大學地理系，在中國科學院地理科學與資源研究所從事人文地理學、人地系統與空間治理的科教工作。主要從事人文與經濟地理學、地域功能理論與主體功能區劃方法、區域可持續發展等研究。

彭書時北京大學博雅特聘教授。研究方向為全球變化與陸地生態系統，近期主要關注全球甲烷源匯動態及其機制，擔任全球碳計劃近實時甲烷收支共同召集人，2026年榮獲甲烷科學成就獎。

文章信息

陳發虎, 熊巨華, 傅伯杰, 樊杰, 龔健雅, 樸世龍, 王姣娥, 陳旻, 杜德斌, 高連如, 李新, 吳志峰, 趙鵬軍, 鐘燕飛, 周偉奇, 高陽, 彭書時. 地理科學對人類文明和國家發展的貢獻. 科學通報, 2026, 71(19): 4411-4425

《科學通報》是中國科學院主管、中國科學院和國家自然科學基金委員會共同主辦的綜合性中文學術期刊，致力于快速報道自然科學各學科基礎理論和應用研究的最新研究動態、消息、進展, 點評研究動態和學科發展趨勢。

• 旬刊，每10天出版1期；

• 欄目：進展、評述、快訊、論文、觀點、科技前沿、科學訪談、亮點述評、悅讀科學等；

• 《新銳期刊分區表》 綜合性大類1區TOP期刊；

• 中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊；

• 《中國科技論文與引文數據庫》和《中國科學引文數據庫》的源期刊，同時被EI、ESCI和Scopus等收錄；

• 期刊官網：http://csb.scichina.com.

轉載、投稿請留言

| 關注科學通報 | 了解科學前沿