2.4　“三個地球”的相互關系

2.4.1　“三個地球”相互的理論聯系

16世紀之前，地理學發展比較遲緩，這個時期的成果只是對一些地理現象的描述。航海技術促進了地理大發現。后來，地球科學逐漸分化出地質學、水文學、氣象學等。20世紀80年代，人口爆炸、城市擴張、化石燃料的無節制使用以及大規模的土地利用等向大氣中排放的大量CO₂所造成的溫室效應改變了陸地和海洋生態系統，這些全球性環境問題的解決已經超過某個單一學科的范疇，比如全球變暖問題不僅僅是氣候學家的研究范疇，也是海洋學家、生態學家、地球物理學家、地球化學家和社會學家的研究范疇。這些全球環境問題所涉及的也不僅是地球的一個部分或者地球的某一個圈層。美國國家航空航天局（NASA）因此提出了“地球系統科學”的觀點，強調應該從地球系統的觀點來研究全球環境變化，將地球的巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈當作一個有機的整體。地球系統科學成為大陸漂移理論和板塊構造理論之后，地球科學領域的又一個重大理論。

“透明地球”“數字地球”和“美麗地球”實際上正是地球系統科學研究面臨的三個問題：地球系統的內部運行規律問題；地球系統信息化問題；自然系統和人類系統相互作用問題（從社會學角度，也可以稱之為人地關系問題和可持續發展問題）。“三個地球”是辯證統一的，“三個地球”之間既有區別又相互聯系、相互滲透（圖2-8）。

圖2-8　“三個地球”關系(1)

從內容上，“透明地球”強調地球系統的整體性及各子系統之間的相互作用，它研究地球的四大圈層（大氣圈、生物圈、水圈和巖石圈）及其三大過程（物理過程、化學過程和生物過程）的驅動機理和運行規律；“數字地球”強調對地球系統的觀測、模擬和預測等；“美麗地球”則強調人地關系和可持續發展問題。

從學科上，“透明地球”依托地球科學（地質學、地理學、大氣科學、地球化學、地球物理學、生態學）與系統科學的交叉滲透，強調應用系統科學的觀點來研究系統內（外）部的物質、能量的相互作用；“數字地球”依托地球科學與信息科學的深度融合，強調信息論、計算機理論和人工智能理論來研究各種與地球相關的信息觀測、集成、反演和預測，以實現地球的數字化、可視化表達，以及多尺度、多分辨率動態交互；“美麗地球”則依托地球科學與社會科學的交叉滲透，強調利用社會學、哲學、生態文明理論等來研究人地關系，以實現可持續發展問題。

從方法論上，“透明地球”主要依托“地物化遙感鉆”等手段獲得地球系統各圈層相互作用的機理來實現；“數字地球”通過地球空間觀測、表層監測和大陸深部探測等，并利用各類系統模型來實現對地球的觀測和模擬；“美麗地球”則是在理解自然系統和人類活動相互作用的機理的基礎上，在可持續發展觀和生態文明理論的指導下，通過規范相應的人類活動來實現。