, 宋长青Geographical synergetics: From understanding human-environmentrelationship to designing human-environment synergy
SHIPeijun, SONGChangqing收稿日期:2018-07-17
修回日期:2018-12-10
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20世纪末,众多诺贝尔奖获得者认为：未来50年人类面临的10大问题是：能源、水、食物、环境、贫困、恐怖与战争、疾病、教育、民主和人口[1]。一项对50位诺贝尔奖获得者的调查表明,人口增加与环境退化是对人类最大的威胁,位列所有威胁中的第一位,占34%;其次是核战争,占23%[2]。人类身边的这些环境风险与资源短缺,已经使得人类自身不得不去关注为什么本来很纯洁的环境和富饶的自然资源会影响到人类世界?这一大堆的环境风险和资源短缺问题与人类的发展有很大的关系[3],这正是地球进入人类世时代的标志[4,5,6,7,8,9]。这些环境风险与资源短缺问题不仅具有自然与人文多要素的性质,更表现为时间与空间的多尺度、动力与非动力行为的多过程等特征[10,11,12]。许多学科的专家对这些环境风险与资源短缺问题开展了深入与综合的探究,从世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）、国际全球变化人文因素计划（IHDP）、生物多样性计划（DIVERSITAS）,经地球系统科学联盟（ESSP）,到未来地球（Future Earth）科学计划的实施,目的是科学理解地球系统的变化,合理推动全球可持续发展。地理学家们不仅参与了这些国际研究计划,而且应用自己发展的地理区域论、综合论、系统论等理论,从人—地关系、社会—生态系统、人与自然等多角度,对这些环境风险与资源短缺问题产生的根源开展了多方面的研究[13,14],并认识到人类对地球的影响在人类世时代已超出了地球自身各要素的作用,有的影响已超过地球的负荷[15]。未来地球在人类世的时代会如何变化?未来地球的变化会如何左右世界?人们为世界可持续性担忧。面对复杂的地球表层系统,探求人—地协同途径已成为诸多科学领域的前沿,设计“人—地协同”、促进世界可持续性,已势在必行,地理科学应当为此做出贡献。
1 地理学理论的回顾
地理学家在理解人地关系的历史长河中,形成了许多地理学思想,发展了诸多地理学理论,为认识自然,探讨人地关系的地域分异规律、动态变化过程及其驱动因素,做出了重要贡献;为利用自然,规划区域与城乡发展、布局土地利用,提出了许多优化方案;为保护自然,减轻环境风险、缓解资源短缺,出谋划策。蔡运龙等[16]在《地理学思想经典解读》一书中,对1864-2006年间西方现当代地理学学术发展过程中涌现出的50篇（部）创新性论文或专著做了详细的介绍与解读。表1按照时间先后顺序列出了《地理学思想经典解读》一书提到的代表性论著,本文对其做了适当的增加与删减。总括来讲,可将这些地理学思想概括为地理区域论、综合论、系统论等理论。但值得关注的是21世纪以来,地理学界缺乏对地理学理论的关注与创新,在高度重视面向实践和关注信息、网络、大数据、智能化等新技术的同时,地理学理论的发展受到不同程度的冷落。本文认为,没有理论的实践是杂乱无章的,没有实践的理论是空洞无味的。对地理学理论、实践、技术的探讨,这三者同等重要。地理学****要坚持理论自信,才能实现超越。
Tab. 1
表1
表1《地理学思想经典解读》中提到的主要代表性论著
Tab. 1Representative works addressed in Interpretation of Geography (Cai and Wyckoff, 2015)
| 年份 | 作者 | 论著名 | 主要内容及观点 |
|---|---|---|---|
| 1864年 | 美国G.P.马什 | 《人与自然》 | 阐述了人与自然的依存关系。 |
| 1865年 | 德国O.佩舍尔 | 《地理学史》和《比较地理学的新问题》(1870) | 主张地理学二元论。 |
| 1882年 | 德国F.拉采尔 | 《人类地理学》和《国家领土的生长》(1897) | 提出“生存空间论”。 |
| 1899年 | 美国W.M.戴维斯 | 《地理循环》 | 提出地理循环论。 |
| 1904年 | 英国H.麦金德 | 《历史的地理枢纽》 | 提出“陆心说”。 |
| 1906年 | 德国O.施吕特尔 | 《人类地理学的目的》 | 提出文化景观形态学。 |
| 1911年 | 美国E.C.森普尔 | 《地理环境的影响》 | 宣传环境决定论。 |
| 1915年 | 美国E.亨廷顿 | 《文明与气候》 | 主张气候决定论。 |
| 1923年 | 美国H.H.巴罗斯 | 《人类生态学》 | 提出生态调节论。 |
| 1925年 | 美国C.O.索尔 | 《景观的形态》 | 提出文化景观论。 |
| 1926年 | 法国D.L.B.维达尔 | 《人文地理学原理》 | 倡导地域统一性原理。 |
| 1927年 | 德国A.赫特纳 | 《地理学：它的历史、性质和方法》 | 提出区域论。 |
| 1930年 | 英国P.M.罗士培 | 《自然区域论》 | 提出人地关系的适应论。 |
| 1931年 | 俄国Л.С.贝尔格 | 《苏联景观地理地带》 | 提出景观学说和“自然综合体”概念。 |
| 1939年 | 美国R.哈特向 | 《地理学性质》与《地理学性质的透视》(1959) | 完善区域论。 |
| 1947年 | 苏联С.В.卡列斯尼克 | 《普通地理学原理》 | 提出地理准周期理论,完善地带性理论。 |
| 1953年 | 德国F.舍费尔 | 《地理学中的例外论：一个方法论的检验”》 | 质疑区域论。 |
| 1959年 | 中国黄秉维 | 《中国综合自然区划草案》 | 倡导自然地理综合论。 |
| 1960年 | 苏联В.А.阿努钦 | 《地理学的理论问题》 | 主张自然地理学和经济地理学的统一,倡导地理综合论。 |
| 1962年 | 瑞典T.哈格斯特朗 | 《创新波的传播》 | 提出时间地理学。 |
| 1966年 | 英国P.哈格特 | 《区位模型》 | 提出地理区位论,完善计量地理学。 |
| 1969年 | 美国D.哈维 | 《地理学中的解释》 | 倡导地理综合论,发展马克思主义地理学。 |
| 1976年 | 美国段义孚 | 《人文主义地理学》 | 提出人文主义地理学。 |
| 1985年 | 英国R.J.约翰斯顿 | 《地理学的未来》 | 倡导实证主义地理学和地理功能区研究。 |
| 1989年 | 加拿大D.格雷戈里 | 《地域差异与后现代人文地理学》 | 倡导地理学的跨学科发展。 |
| 1990年 | 美国G.P.马伦逊 | 《自然地理学中的混沌理论》 | 倡导非线性地理过程的研究。 |
| 1991年 | 中国吴传钧 | 《论地理学的研究核心》 | 提出人地关系地域系统,倡导人地系统优化调控。 |
| 1992年 | 美国T.J.威尔班克斯 | 《地理学的挑战与机会》 | 倡导面向需求的地理学研究。 |
| 1998年 | 中国陈述彭 | 《地理系统科学》 | 发展了地理系统论,倡导数字地球研究。 |
| 1998年 | 法国P.克拉瓦尔 | 《区域地理学导论》 | 倡导回归地理区域论。 |
| 2002年 | 美国B.L.特纳 | 《身份之争：人类—环境地理学及其学术重建含义》 | 倡导区域可持续性研究。 |
| 2004年 | 美国M.F.古德柴尔德 | 《地理信息科学,地理学,形态与过程》 | 倡导发展地理信息科学。 |
| 2005年 | 美国G.马丁 | 《所有可能的世界：地理学思想史》 | 倡导对地理学思想的源流研究。 |
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1.1 地理区域论
赫特纳提出地理区域论（1927）,罗士培倡导地理区域论,并强调人地关系的适应性（1930）。卡列斯尼克（1947）从区域地理的角度,强调自然地带性,并提出区域地理准周期思想。哈特向继承了地理学区域论的思想,总结了赫特纳地理区域论及索尔（1925）文化景观论,成为地理区域论的代言人。哈特向认为：“地理学的固有特性在于,它是世界上生活在相互关联的区域的人们努力认知和理解现象之间联系的产物”（哈特向,1959）。哈特向关注的是“地理学是什么”,而二战以后,地理****们则更多地考虑“地理学应该是什么”。吴传钧发表“论地理学的研究核心”（1991年）,提出人地关系地域系统,倡导人地系统优化调控,发展了地理区域论。地理区域论在发展的过程中,也受到同行的挑战,地理学家舍费尔发表“地理学中的例外论：一个方法论的检验”（1953）,公开质疑地理区域论,强调地理区域论忽视了新方法论,批判了地理学源于康德哲学的历史主义方法论[16]。1.2 地理综合论
马什的《人与自然》（1864）一书揭开了人与自然关系研究的深层问题,认为人类活动已开始修改自然面貌,开启了地理综合论研究的先河。贝尔格倡导地理景观学说,1931年提出“自然综合体”概念。黄秉维1959年发表“中国综合自然区划草案”,倡导自然地理综合论。阿努钦著《地理学的理论问题》（1960年）,主张自然地理学和经济地理学的统一,倡导地理综合论。哈维汲取了舍费尔对地理区域论的质疑,强调发展地理学的新方法（1969）,阐述了地理学的实证主义方法论,倡导抽象命题,引入科学哲学和其他学科中的概念、理论和方法,重视模型构建。特别强调模型具有发现、表达、证实和检验、扩展或重建新理论、新假说和新法则的作用,也可为模型建立应用范围,还可用于预测,并将地理****熟悉的模型—地图—理论作类比。他还强调,资本主义的发展是一个涉及全球的地理问题,而且资本主义国家曾经历了“空间修整”（spatial fix）的过程,将自身积累的危机与阶级矛盾转嫁到国外市场,近年他仍表现出对马克思主义理论执着的忠诚[16]。哈维与乔莱等****在地理区域论基础上,发展了地理综合论,倡导系统地理学的哲学思想与方法论,为地理系统论的提出和发展,起到了重要的推动作用[19]。1.3 地理系统论
乔莱等[17]把“系统研究”引进地理学,强调地理系统分析—反馈;强调地理系统内熵的增大就是地理系统不确定性的增大。乔莱的合作者哈格特等提出地理区位论,完善了计量地理学,推动和发展了地理系统论[18]。克劳克利斯指出[19]：索恰瓦提出了第一个地理系统概念,把地理系统看作以系统概念表示的景观统一体,其后发展成为地理系统学说,即地理系统论。地理系统论的出现与英国地理学倡导地理“数量革命”、开创所谓“新地理学”的“模型范式”相关联。地理系统论认为,地理学研究的系统从本质上相当于形态系统、级联系统、过程—响应系统和受控系统[20,21],这类系统研究对于形成受人类智慧控制的“非空间的社会—经济系统”与主要为“空间的过程—响应系统”的交叉系统—地理系统的研究有着重要的推动作用。因此,地理系统作为地表特有的客观自然—社会统一体都应具有界线、尺度、关联、结构、动态和功能、组织、自调节和稳定程度等特性[19]。陈述彭主编的《地理系统科学》（1998）,发展了地理系统论,并倡导数字地球研究。然而,地理系统论也受到质疑,地理****们仍经常认为这种革新对整个地理学发展实际状况影响不大,甚至产生返回到“数量—理论革命”前的地理学的想法[19]。2 地理协同论（Geographical Synergetics）
2.1 “地理协同论”提出的背景
20世纪末,汉森主编了《改变世界的十大地理思想》,陆大道在《改变世界的十大地理思想》译本的序中写到：“这些地理学思想是由地理学家发起、率先阐述并进入社会生活从而影响世界的,而这又进一步推动地理学的发展”[14]。同年,《重新发现地理学——与科学和社会的新关联》出版。吴传钧在该书译本的序中写到：“我们希望通过地理学家的艰苦努力,对国家建设做出应有的贡献,得到社会和公众的承认,而不必像美国那样,要等几十年后,才重新发现地理学”[22]。这两本著作阐释了在理解人类经历和面临的各种经济社会发展与生态环境保护等问题面前,地理学所发挥的不可替代作用。然而,进入人类世时代的地理学靠着前辈们创立和发展的地理学理论,能有效应对未来地球与未来世界面临的各种资源短缺和环境风险问题吗?事实上,困难重重。地理学面对未来地球,在理解动态地球、全球发展,向可持续发展转变中能做出何种独有的贡献?地理学面对未来世界,在系统风险防范、维护全球安全、促进世界可持续性,又能起到哪些特别的作用?在工业革命以后,人类与自然关系发生了很大的变化[23],人类已完全融入了地表环境系统里,地表环境已经全部被人类所改造,人与自然已经很难分开,你中有我、我中有你,人与自然同为人类命运共同体中的重要一员。人类世时代呼吁地理学家理解未来地球,透视未来世界;在理解人—地关系的基础上,通过科学的设计“人—地协同”,“适度改造自然”,为人口已超载的地球减负;通过生态文明建设,创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展,提高地球的承载力,扩大阈值、缓减环境风险,实现地球与世界的可持续性（图1）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1理解、协调人类活动与自然的关系
-->Fig. 1Understanding and coordinating the relationships between human and nature
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2.2 “地理协同论”的科学基础
“地理协同论”的科学基础是协同学（Synergetics）,其理论思考源于中国传统的“天地人和”“天人合一”等哲理。协同学（Synergetics）是研究各种由大量子系统组成的系统在一定条件下,通过子系统间的协同作用,在宏观上呈有序状态,形成具有一定功能的自组织结构机理的学科[25]。针对人类世地球表层地理环境多因素、多尺度、多过程的复杂性,以及其形成机理、过程、动力学特征,地学及相关学科从多学科的角度,提出建立和发展全球变化科学、地球系统科学、可持续发展科学、灾害风险科学等超大学科群（图2）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2地理科学——中国学派框架
-->Fig. 2Geographical science—A framework of the Chinese school
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从关注未来世界与未来地球着眼,探求协调人与自然的关系,实现经济发展与生态环境保护双赢;从只有一个地球出发,协调东、西方在应对全球气候变化、消除贫困、减轻灾害风险等涉及人类未来生存与发展的对策。《寂静的春天》《只有一个地球》《我们共同的未来》《增长的极限》和《难以忽视的真相》等作品正是针对这些问题的回应。然而,这些著作几乎没有将如何协调人类与自然关系的中国传统思想精华,诸如“天地人和”“天人合一”等思想,纳入其思考之中。本文正是基于这一考虑,借鉴人地协同论[24],将“天地人和”与“地理区域论”“地理综合论”相对应,将“天人合一”与“地理系统论”相联系,汲取“协同论”的思想精华,提出将“人与自然”“社会与生态”“经济发展与生态环境保护”与“天人协同”相关联,进而提出“地理协同论”。
2.3 “地理协同论”——地球表层系统与区域可持续性机理、过程与动力学
图2给出了“地理协同论”在地球系统科学、可持续发展科学、灾害风险科学中的位置。为此,本文将图2作为地理科学—中国学派的框架,依此创新体现“天地人和”“天人合一”等中国传统哲理如何协调人类与自然关系的思想精华,通过科学地设计“人地协同”,“适度改造自然”,为人口已超载的地球减负,解决提高地球的承载力,扩大阈值、缓减环境风险,实现地球与世界的可持续性[26]。“地理协同论”就是科学理解地球表层系统与区域可持续性机理、过程与动力学。与地理区域论、地理综合论、地理系统论相比,需采用已有的研究手段和平台,还需增加新的内容,为此,图3给出“地理协同论”需发展的主要新研究手段,主要包括：无人机、网络、大数据、人工智能、复杂系统动力学、高仿真模拟技术、地理工程技术等;新研究平台则包括：超级计算中心、协同研究中心、联合实验室、高仿真模拟中心、大地实验室等。“地理协同论”需主要关注“设计人地协同”“适度改造自然”等重要问题。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3“地理协同论”的研究手段与研究平台
-->Fig. 3Research methods and platforms of Geographical Synergetics
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2.3.1 自然单元与社会单元的结合 依据中国的实践,在自然单元中,可根据观测的方式划分为现场调查单元（比例尺1∶1,空间分辨率m2→km2）;遥感调查单元（技术空间最大分辨率可达到m2→km2）;全球定位系统调查单元（技术空间最大分辨率,cm2→m2）;完整流域（最小流域—最低一级支流,km2）,自然景观单元（最小一级地貌单元或植被单元或土壤单元,m2→km2）。在社会单元中,可依据管理方式划分为城市调查单元（m2→km2）、农村调查单元（km2）、行政区划调查单元（乡、县或居委会、街道办事处）[27]。然而,如何把来自自然单元的数据与社会单元的数据匹配在同一个时空尺度下开展地理学研究?仍是地理学****面临的一个严峻挑战。为此,可借鉴“社会化像元”和“像元化社会”的理论与方法,从寻求遥感图像中的社会含义和从像元中生成模型两个方面考虑。
2.3.2 自然资源利用与自然灾害防御 自然界给予了人类很多宝贵资源,但是它也给人类添了很多麻烦,人类如何利用好自然赐予的资源与环境,怎样防范自然灾害又是一个很难的问题。自然界赐予人类许多可再生的资源,诸如空间、太阳能、风能、土地、水、大气、森林、草地、荒漠,以及石油、煤炭、天然气、矿产等不可再生的资源[28]。自然界还不定时地在地球的不同地方造成灾害,诸如地震、滑坡、洪涝、风暴潮、沙尘暴、台风、高温热浪、低温冷害、干旱灾害、森林火灾、草原火灾等,全球近30年年均因自然灾害死亡失踪约30万人,年均直接经济损失约1400亿美元[29]。我们要科学的、合理的利用自然资源。什么是科学的、合理的利用?自然资源的阈值如何确定?人类应该怎样去应对自然灾害?如何防范灾害风险?对各类自然灾害的设防水平如何确定?如何实现除害兴利并举?地理学家如何回答这些问题,这就是我们的任务。
2.3.3 人类的功与过的评价 人类为其社会文明的发展做出了巨大的贡献,世界上还没有哪一种动物比人类还聪明。到目前为止,人类的幸福来自于人类自己,劳动创造了人,也创造了财富。但是,人类在创造财富的过程中,也给人类自身带来许多麻烦,第一个就是全球变暖,不断变暖的全球气候,使各种极端天气、气候事件频发。近十多年来,达沃斯世界经济论坛每年都发表全球风险报告,包括经济、环境、政治、社会、技术风险,这些风险都与人类在经济、社会发展的过程中不当或过错有关[30]。如何识别这些风险产生的因素、成因机制?如何评价发明创造的地理效应、城市化与逆城市化的得与失、全球化与逆全球化的风险?如何防范这些风险?诸如大气污染、酸雨、全球变暖、臭氧耗竭、热带森林退化、土壤侵蚀、土地退化、水质不达标、淡水短缺、冰川退缩、海平面增高、废物堆积、传染病扩散、海洋酸化、生态服务能力下降等资源与环境问题,都是人与自然综合作用的结果。现在的问题是如何量化这些问题产生与恶化的自然与人的贡献率?为解决这些资源与环境问题提出地理学家的方案或举措。
2.3.4 自然地图与行政地图间的关系 地图（包括数字地图）一直是地理学对人与自然现象时空分异规律等研究成果的直观展示。从人与自然相互作用、人地协同、人地耦合等角度看,以自然或行政边界绘制的地图,如全球各类气象、地貌等自然地理要素地图,世界人口、经济、能源、矿产等人文地理要素地图,对人类认知各种风险和资源与环境问题,确有很大的影响。怎样理解自然地图和行政地图间的关系,对各种地缘地理问题的产生与发展更有着特殊的指示作用。事实上,地区冲突、甚或战争,大都与地缘间的资源开发利用、环境责任、民族矛盾、种族歧视等自然与人文地理因素或二者的综合作用有关。因此,一幅地图是否以自然或行政边界编绘?核心取决于这幅地图所反应的内容。如一幅灾害风险地图,只有以国家或各级行政区范围边界编绘,以便辖区据此制定防范灾害风险的对策。
2.3.5 动力学和非动力学的耦合 地表各种地理现象的空间格局、成因机理、演变过程,都与其驱动力有关。在地理学走向定量化研究的过程中,建立理解、模拟地理现象的动力学模型,毫无疑问是极其重要的。然而,不是所有的地理现象都可以用数学、物理、化学、生物、信息、工程等动力学模型刻画[31]。事实上,地表大多地理现象,特别是人文地理现象,都是难以用动力学模型解释的,一是难以量化这些地理现象,二是迄今仍无适用的模型模拟这些地理现象。为应对地表地理现象的动力学研究,本文倡导开展地表地理现象的非动力学研究。只有把动力学和非动力学研究的方法结合在一起,才有可能理解地球表层系统的时空格局、可持续性机理和过程;才有可能耦合人与自然的行为、转向人地协同发展;才有可能“设计人地协同”“适度改造自然”,为人口已超载的地球减负,提高地球的承载力,扩大阈值、缓减环境风险,实现地球与世界的可持续性。我们提出并发展的社会—生态系统风险防范的凝聚力模型,正是耦合动力与非动力因素所建立的[41]。
3 地理协同论的应用：综合灾害风险防范
3.1 大力提高风险防范的能力
乌尔里希·贝克提出的风险社会理论认为, 风险社会的特征是风险的普遍性、全球性、人为性、不确定性、制度性[32]。所以,人类必须学会在风险社会中处理发展问题和影响发展的问题等。叶笃正先生把这种在风险社会里处理发展与影响发展的问题称为“人类有序适应”[47],而人类有序适应在本文看来就是找到人类个体与自然的协同方式和模式,即建立综合风险防御的范式。实际上就是要研究在社会—生态系统或人地系统中,解决风险防范的自然法则与社会规律的协同,这就要求既要尊重自然、利用自然、适度改造自然,还要理解社会、发展经济、提高地球的承载力,扩大阈值、缓减风险。仅仅要求人类尊重自然是不够的,或只强调社会经济发展也是不行的,人类栖息在地球这个自然环境中,在创造世界中的所有活动,必须能协调好人与自然的关系,尊重自然法则与服从社会规律,探求“有序的人类适应”和“适度改造自然”的途径,设计“人地协同”,大力提高风险防范的能力。3.2 加深理解灾害系统与灾情形成
灾害系统是由孕灾环境、承灾体、致灾因子共同组成（图4）,是地球表层系统的重要组成部分,具有复杂系统的特性。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4灾害系统
-->Fig. 4Components of a disaster system
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灾情（D）是灾害系统各要素共同作用的产物[33,34]。从广义上来说,孕灾环境（E）即为自然环境与人文环境。自然环境可划分为大气圈、水圈、岩石圈、生物圈;人文环境则可划分为人类圈和技术圈。灾害则孕育于这些地球的不同圈层中。不同孕灾环境的物质与非物质运动的突变、渐变与混合,常常分别形成了自然、环境（生态）与人文（为）灾害。致灾因子（H）就是导致灾害的各类因素。基于致灾因子的成因（动力）分类体系,致灾因子包括自然、人为活动和环境（生态）3种致灾因子子系统,其也可划分为突发性与渐发性两类体系。承灾体（S）包括人类本身及生命线系统、生产线系统、文化与社会系统,以及各种自然资源与生态系统。在承灾体中,除人类本身外,其它部分也可划分为不动产与动产两部分。灾情包括人员伤亡及造成的心理影响、直接和间接经济损失等。由特定空间的孕灾环境、致灾因子、承灾体相互联系、复合组成了区域灾害系统的结构体系;由孕灾环境稳定性或敏感性、致灾因子危险性和承灾体脆弱性共同构成了灾害系统的功能体系,这也就是灾情（Disaster）形成的机理[33,34]。
3.3 揭示灾害形成过程
灾害形成过程就是在特定孕灾环境条件下致灾与成害的过程,也就是灾害系统中致灾因子、承灾体、孕灾环境相互作用的过程,其结果是灾情[35,36]。灾害形成过程有突发和渐发过程之分,自然灾害形成过程常常表现为突发过程,环境（生态）灾害形成过程一般为渐发过程,人文（为）灾害形成过程既有突发、也有渐发过程（图5）[37]。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5灾害形成过程
-->Fig. 5Disaster formation process
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3.4 量化综合减灾系统的复杂性—构建凝聚度
灾害系统具有多灾种、灾害链、灾害遭遇等特性,共同显示了灾害系统具有复杂网络系统的所有特性。区域灾害系统的动力学与非动力学行为的存在,不仅显示出其系统各要素的“联接度”,而且还表现出“凝聚度”的行为[39]。区域灾害系统的“凝聚度”可量化综合减灾系统的复杂性,使人们对区域综合减灾与风险防范定量分析与模拟成为可能（图6）。通过多要素、多维度、多级序的“凝心聚力”后,形成应对灾害的总体合力,即：“凝聚力”（Consilience）,可用凝聚度表达。“凝聚力”是对承灾体子系统参与应对灾害的“凝心”和“聚力”能力的一种量化测量和表达,是该系统内在的状态属性。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6灾害系统凝聚力概念与数学模型
-->Fig. 6Consilience concept and model for disaster systems
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综合灾害风险防范的“凝聚力”,展现了综合减灾与风险防范过程中,利益相关者协同放大（Collaborative amplification）、协同分散（Collaborative diversification）、协同约束（Collaborative constraint）、协同宽容（Collaborative tolerance）的原理[40]。在区域灾害系统中,与致灾力（强度）相伴生的另一动力（因素）,就是承灾体综合应对致灾力的能力,其大小取决于承灾体子系统的结构与功能,在应对致灾的过程中,体现出有效和有序进行协同运作的优良能力[42,43]。“凝聚力”概念中“凝心”指的是承灾体子系统中各相应单元达成共识的过程,而“聚力”指的是各单元形成合力的过程。达成共识和形成合力,均是针对承灾体子系统应对致灾子系统而言的。据此,构建了综合灾害风险防范凝聚力模式[44,45]。需要指出的是,本文以综合灾害风险防范为例所阐述的“地理协同论”的四大原理与“人地协同论”的能动调控、约束优化、主量支配、关联性等四大原理有本质区别。协同放大就是要提高资源利用率、利用价值;协同分散就是要克服弱点、优势互补;协同约束就是在有限条件下,控制不当行为;协同宽容就是通过冒风险、获得机会收益。
除害兴利并举—都江堰工程是“适度改造自然”的典范。都江堰位处成都平原西南,是蜀郡太守李冰父子在前人鳖灵开凿的基础上组织修建集防洪、灌溉、航运为一体的综合的大型水利工程（图7）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图7都江堰工程[
-->Fig. 7The Dujiangyan Project
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李冰父子采用中流作堰的方法,在岷江峡内用石块砌成石埂和鱼嘴。鱼嘴[48]是一个分水的建筑工程,把岷江水流一分为二,东边的叫内江,供灌溉渠用水,西边的叫外江,是岷江的干流。在灌县城附近的岷江南岸的离碓是开凿岩石后被隔开的石堆,夹在内外江之间。离碓的东侧是内江的水口,称宝瓶口,具有调节水流的功用。夏季岷江水涨水,都江鱼嘴被淹没,离碓就成为第二道分水处。内江自宝瓶口以下进入密布于川西平原之上的灌溉系统,干旱时引水灌溉,雨涝时则堵塞水门,使成都平原大约300万亩良田成为旱涝保收的天府之国。都江堰工程规划相当完善,分水鱼嘴和宝瓶口的联合运用,能按照灌溉、防洪的需要,分配洪、枯水流量,成为世界综合减灾史上除害兴利并举的典范。都江堰的规划、设计和施工展现了通过“适度改造自然”,展现“人地协同”的发展模式。“天府之国”的人与自然关系随着都江堰水利工程建设,从其建设前、建设中、发展利用和近代时期显示出人们顺从自然、尊重自然、改造自然、征服自然的四次转变,同时揭示了“天府之国”社会—自然系统和谐共存的深层生态智慧,实现了社会—自然系统在不同时空维度上的协同模式[46]。
4 结论
本文针对地球进入人类世,地表系统的复杂性,从构建地理科学的中国学派着眼,探讨了解决人类发展的资源短缺和环境风险防范的有效途经。从中国传统文化的视角,将“天地人和”与地理区域论和综合论相对应,“天人合一”与“地理系统论”相联系,吸收“协同论”的思想精华,将“人和自然”“社会与生态”“经济发展与生态环境保护”与“天人协同”相关联,通过“设计人地协同”,“适度改造自然”,为人口已超载的地球减负,大力提高地球的承载力,扩大阈值、缓减环境风险,实现地球与世界的可持续性。“地理协同论”就是科学理解表层地球系统与区域可持续性机理、过程与动力学。The authors have declared that no competing interests exist.
