绪言

自然地理学是一门古老的学科，由于它研究的对象以及研究的任务，同人类活动密切关联，因此远在数学、物理学、化学等近代科学发达之前，人类对于居住地周围的地形、气候、水文、土壤、动植物等基本知识，业已知晓不少，这些知识既可看做是自然地理学的萌芽，又是自然地理学发展的基本资料准备。

一般可以把自然地理学的发展分为如下三个阶段：十八世纪末到十九世纪前期，以著名的德国科学家亚历山大·洪堡德的科学活动与学术著作为界，以前为第一阶段。在此阶段中，自然地理学还处于经验积累的时期，主要以了解地理事实、记录山川形势、游历四方奇胜、进行探险发现等活动为主。从洪堡德开始直至本世纪六十年代，为自然地理学的第二阶段。在此阶段中，已不把某一项自然现象只看成孤立的、彼此无关的静态组合，而是力求从众多的地理现象中，采用比较的方法，追索它们之间的因果关系。逐步地认识到自然环境是一个统一的整体，其间的自然要素互相联系、互相制约、互相作用，并且从综合的而不是单一的、集中的而不是分散的、深入的而不是表象的、动态的而不是静止的等观点，总结出了一些很有价值的自然地理规律，例如著名的自然地理地带性规律，就发端于洪堡德，并经过俄国的道库恰也夫乃至随后许多人的深入探讨，才逐步臻于完善。同时自然地理学中的各个部门，例如地貌学、气候学、水文学、生物地理学、土壤地理学、地图学等，在此一阶段都获得了突飞猛进的发展。从 1960 年以后到现在，可视为自然地理学发展的第三阶段。在这个阶段里，企图进一步以定量的精确判断来取代定性的文字描述；以预测和模拟代替对现状的分析和说明；以抽象的反映本质的数学模型去反映具体的庞杂的自然地理现象；以合理的趋势推导与类推法，去代替简单的因果关系分析；以先进的技术手段去革新传统的研究方法。世界地理学领域在这一阶段所出现的“地理革命”、“计量地理”、“解释学派”（亦称“剑桥学派”）等，都不同程度地反映了这种趋势。

现代自然地理学，在经历了这几个发展阶段之后，现正处于一个即将突破的边缘。近十余年来的酝酿，1976 年在莫斯科召开的第 23 届国际地理学大会上所反映出来的动向，都说明了这一点。自然地理学向何处去？已经引起世界各国地理学家们的深切关注。

近代地理学兴起的“故乡”之一——德国，从洪堡德、李戴尔、李希霍芬、彭克等时代起，在长达一个世纪的进程中，仍然保持着传统的统一思想。他们逐渐感到对于“基础理论的研究是不够的”。许多应用地理学家一再提出需要发展地理学基础理论，并希望把这种理论应用到预测性的工作中，以代替大量的、描述性的传统地理学。德国的这一思想，应当认为是有普遍意义的。

现代自然地理学具有以下三个基本的特征：

一、对具体的地理过程或各个不同的自然区域，逐步地从原先表象的描述及定性的分析，转入朝着抽象概括与数量表达这样的方向发展。力图将其研究对象的形态与本质、结构与功能、方向与速度、稳定与变化、激励与响应等，有机地综合在一起，形成具有动态变化的统一体系，发展新概念、新理论和新方法。

二、增加或重视了实验技术的比重，引入了先进的技术手段。目前已初见成效的如电子计算机的应用、遥测遥感技术的应用等，由于它们适宜于在自然地理研究中变量多、演化快、范围广、关系复杂、综合性强等特点，因此对这些技术手段的引进与研究蓬勃开展，方兴未艾。美国地理学家在其论文中称：“对新科学技术的应用是不能妥协的”；法国地理学家也认为：“科技革命给我们带来了很多好处，但新方法不是目的，而是重新认识地表的新手段”。苏联和波兰等国也都十分重视。

应用这些新的技术手段，不仅能迅速地得到大量的自然地理信息，而且能更准确更及时地分析出所得的结果。这就使得自然地理学在理论与实验两个方面，都展示了广阔的前景。据李旭旦所举例子：美国科学家，曾经采用概率论类推法，以解放初期前七年的中国人口统计为依据，寻找出城市面积扩大（在卫星所摄之图象上量算）与人口增长的比例关系，以此建立模型，对中国城市人口的增长数字，进行评估和预测，其准确程度达到 90%以上。三、数学和物理学开始成功地运用于自然地理分析当中。在表达自然地

理规律方面，逐渐呈现“模式化”的趋向。对于自然地理质量优劣的评价、对于自然地理过程的模拟、对于自然地理过程演化趋势的预测、对于自然地理基础理论的完善⋯⋯，已经成为人们不断探求的目标。在这种探索的路途上，诸如传导理论、热力学理论、耗散结构、多元分析、系统分析、数量分类、集合论、概率统计分析以及模糊数学等，均渗透到自然地理研究之中，正在或者已经取得了可喜的成绩，并不断浮现出新的生长点。

现在，对于自然地理学提出了这样一些基本要求：一时尚不能驾驭的自然地理过程和尚未知晓的自然地理现象，能否深入地认识它并合理地解释它；对于已经熟悉的自然地理过程和现象，能否精确地表达它、模拟它、预测它；能否判断出其发生的时间、演化的序列、过程的强度和结果；对于客观的自然地理系统，能否通过有效的改造和调控，使其达到最优状态并能稳定地保持它；对于自然地理的基本理论，能否比较精密地、比较完整地纳入一个统一的基础。只有达到上述的目标，自然地理学才可以说完全进入了新阶段。

本书作为自然地理学的基础知识，决定抛开以往的传统写法，以能量和物质在自然地理系统中的传输、贮存、交换、平衡为脉络，向读者介绍一些基本原理和分析方法，尽可能地包括最近出现的新论点、新理论、新体系和新方法，作为对于上述所提目标的尝试。与此同时，亦将自然地理学中原有的基本事例和传统观点贯穿其中，使人们尽量减少过多的陌生之感。限于本书的篇幅和内容，有些问题的详尽说明，不便加以更为严格的推导和阐释，并对其中一些部分进行了简化和删削。好在我们的目的是抛砖引玉，作者的初衷在于提请地理研究工作者更加关心这方面的发展。至于遗漏之处或不得不忍痛割爱之处，相信在今后一定会得到丰实的弥补。

鉴于地理界的现状和历史的因袭，我们特别要指出的是，必须善于学习和吸收其它学科的基本知识，并设法在地理学中加以创造性的运用。生物学的发展是这样，环境科学的发展是这样，地理学的发展也应该是这样。“它山之石，可以攻玉”，在其它领域中看起来已习以为常的理论和方法，一经用于解决自然地理的问题，往往能作出很大的贡献，常有豁然开朗，又见洞天之感。

在本书写作过程中，作者收到了许多信函，承蒙相识的与不相识的师友

和同志，对本书提出许多宝贵的建议，并且对于作者的想法给予热情的关怀和诚挚的帮助，在此深表谢忱。只是由于作者才疏学浅，挂一漏万，错讹背谬之处在所不免，吁请批评教正。并期待在帮助和争鸣的气氛中，得到收益和安慰。