城市化進程與地球物理學(xué)研究

【內(nèi)容提要】城市是現(xiàn)代社會政治、經(jīng)濟和生活的重心，隨著世界經(jīng)濟一體化的進一步加劇，國內(nèi)外城市化的進程迅速發(fā)展。我國在面臨WTO挑戰(zhàn)的同時，必將面對我國城市機體迅速擴大所產(chǎn)生的各類與地學(xué)研究有關(guān)的問題。城市地球物理學(xué)在這樣的背景下應(yīng)運而生。主要論述城市地球物理學(xué)這一新興學(xué)科的發(fā)生與發(fā)展、城市地球物理學(xué)重要的社會價值、關(guān)鍵的科學(xué)問題、主要的研究方法、當(dāng)前的研究內(nèi)容以及與城市地球物理學(xué)發(fā)展有關(guān)的問題，希望得到社會各界和有關(guān)部門的關(guān)注。
　　　　1　國內(nèi)外城市化進程發(fā)展?fàn)顩r
　　當(dāng)前，城市的快速發(fā)展已成為全球的共同趨勢。聯(lián)合國的統(tǒng)計資料[1]表明，人口城市化的趨勢在不斷地加速發(fā)展。圖1表示了這種發(fā)展趨勢。從圖1可以看出，1950年的世界人口約為25億，其中僅有30%的人口生活在城市。到20世紀(jì)末，城市人口大幅度增加，已經(jīng)達(dá)到世界人口的50%。根據(jù)圖1所示數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年，城市人口將占據(jù)世界人口的60%。城市數(shù)量和城市人口的迅速增長對人居環(huán)境提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。表1給出了世界上人口在100萬以上的城市數(shù)量的增長[1]。從1950-1995年期間，全世界擁有百萬人口以上的城市數(shù)目由83個增加到325個，說明95年城市數(shù)量是50年的3.9倍，這種趨勢在第三世界國家尤為明顯，同一時期城市的數(shù)目增加了6.3倍。
　　　　表1　1950-1995年間人口在百萬以上的城市數(shù)目
　　　　Table1Citynumbersofpopulationbeyondonemillionbetween1950to1995
年代　　　　　　1950　　　　1995　　　　1995:1950
第三世界城市數(shù)　　34　　　　　213　　　　　　6.3
發(fā)達(dá)國家城市數(shù)　　49　　　　　112　　　　　　2.3
全世界城市數(shù)　　　83　　　　　325　　　　　　3.9

　　
　　我國的城市化進程與世界同步，近年來呈現(xiàn)出高速發(fā)展的趨勢。圖2給出了我國城市數(shù)量增加的數(shù)據(jù)[2]。
　　　　2　城市化促進自然科學(xué)新領(lǐng)域的產(chǎn)生與發(fā)展
　　我們首先以傳統(tǒng)的地理學(xué)為例。近幾十年來，尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后城市地理研究發(fā)展迅速，內(nèi)容和影響都超過了傳統(tǒng)地理學(xué)，成為人文地理學(xué)的一門重要分支學(xué)科。對城市進行地理學(xué)研究始于19世紀(jì)。第二次世界大戰(zhàn)以后，許多國家的城市需要重建，世界范圍內(nèi)的城市化進程加速，這些都要求對城市進行全面的研究和規(guī)劃，促使大批地理學(xué)家投入城市研究或城市規(guī)劃工作。新興的城市地理學(xué)的核心問題是研究區(qū)域的空間組織與城市內(nèi)部的空間組織兩種地域系統(tǒng)的關(guān)系。圍繞這兩種地域系統(tǒng)，具體的研究內(nèi)容有：城市化研究、城市分類研究、城市體系研究、城市群和大城市集群區(qū)研究、城市綜合地理研究等。城市地理學(xué)在城市化進程中逐漸形成了獨特的研究方法：早期數(shù)量方法、系統(tǒng)分析方法、城市信息系統(tǒng)方法、空間抽樣調(diào)查方法等。此外，地圖是地理研究的傳統(tǒng)工具。航空像片和衛(wèi)星像片在城市地理研究中表現(xiàn)出重要作用，是研究城市時空變化關(guān)系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　附圖
　　　　圖1　全世界城市化城市人口百分比[1]
　　　　Fig.1Percentageofurbanpopulationamongthetotalpopulationinworldcities
　　附圖
　　　　圖2　中國城市數(shù)目隨時間的變化[2]
　　　　Fig.2NumberofcitiesinChina
　　以典型的工程科學(xué)——建筑學(xué)為例，隨著城市化現(xiàn)象的迅速推進，建筑學(xué)向廣度和深度發(fā)展。孤立地、狹隘地研究建筑現(xiàn)象已經(jīng)說明不了問題，滿足不了需要。客觀實際已經(jīng)按照系統(tǒng)工程的規(guī)律伸展了它固有的領(lǐng)域。城市及其區(qū)域已經(jīng)逐步形成了一個開放的復(fù)雜的巨系統(tǒng)。城市化對建筑科學(xué)的影響，使得系統(tǒng)的思想進入到傳統(tǒng)的建筑科學(xué)，進一步突出了新的建筑科學(xué)的關(guān)系——人與環(huán)境的關(guān)系[3]。錢學(xué)森考慮到中國傳統(tǒng)的文化藝術(shù)和自然特色等種種因素，形象地提出了山水城市的理念，這一思想對建筑科學(xué)的發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的意義。
　　以地球物理學(xué)為例，城市化問題使得傳統(tǒng)地球物理學(xué)的研究方法、研究對象和研究內(nèi)容面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。20世紀(jì)初，地震波證實了地球鐵核的存在，證明了2900km深度存在地核與地幔的邊界。30年代，地球物理方法發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)核的存在，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家提出了地球內(nèi)部分層模型。20世紀(jì)中期，各種地球物理勘探方法初步形成。40～50年代，地球物理學(xué)的主要研究對象是勘探固體礦產(chǎn)資源，60～70年代在此基礎(chǔ)上增加了石油和天然氣，80～90年代又增加了水資源。隨著工業(yè)化進程的加快，環(huán)境問題也日益成為地球物理學(xué)的研究對象�？偠�言之，20世紀(jì)地球物理學(xué)的研究對象是以自然資源為主。20世紀(jì)末的全球性城市化發(fā)展趨勢，使21世紀(jì)的地球物理學(xué)不可避免地要面對諸多的城市問題。80年代以來，由于地球科學(xué)各分支學(xué)科的日益成熟和全球環(huán)境問題的日益突出，人們認(rèn)識到地球各圈層相互作用以及人類活動的重要性，地球科學(xué)的發(fā)展開始進入地球系統(tǒng)科學(xué)的新時代。城市地球物理學(xué)的發(fā)展在這樣的時代背景下產(chǎn)生。城市地球物理學(xué)是一個全新的概念，是地球科學(xué)國際研究前沿的新興學(xué)科。傳統(tǒng)地球物理學(xué)的主要研究對象是自然現(xiàn)象，而城市地球物理學(xué)則主要研究自然現(xiàn)象與人類活動的相互作用。因此，在城市地球物理學(xué)研究中，除了自然科學(xué)問題之外，還應(yīng)強調(diào)科學(xué)與社會的結(jié)合、各相關(guān)學(xué)科的綜合及與各社會部門的協(xié)調(diào)。圖3表示了城市地球物理學(xué)與環(huán)境科學(xué)和地理學(xué)之間的關(guān)系，這三者既有各自獨特的研究領(lǐng)域，又有密切相關(guān)的交叉研究內(nèi)容。
　　附圖
　　　　圖3　城市地球物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地理學(xué)之間的關(guān)系
　　　　Fig.3Relationshipamongurbangeophysics,environmentalsciencesandgeography
　　　　3　

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