冷戰(zhàn)結(jié)束以后,，國(guó)家安全概念由戰(zhàn)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和生態(tài)安全,。國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì),、科技發(fā)展戰(zhàn)略與政策已發(fā)生重大變化與調(diào)整,；1992年世界地球首腦會(huì)議提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展走向產(chǎn)生了重大的導(dǎo)向性影響,；以信息與知識(shí)經(jīng)濟(jì)為標(biāo)志的新產(chǎn)業(yè)革命使冷戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)正在演變?yōu)橐粓?chǎng)科技戰(zhàn),。隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各國(guó)都遇到了資源,、環(huán)境,、自然災(zāi)害方面的挑戰(zhàn)，向地學(xué)提出了更多的新的任務(wù)與要求,。在這樣的國(guó)際大背景下,，21世紀(jì)地學(xué)面臨著如何發(fā)展的問(wèn)題。為此,，各國(guó)紛紛調(diào)整和重新制定21世紀(jì)新的發(fā)展戰(zhàn)略,，重新確立或調(diào)整今后的科技發(fā)展方向和重點(diǎn)領(lǐng)域，著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)利益,，著眼于2l世紀(jì),，把工作重心轉(zhuǎn)移到增強(qiáng)自己的綜合國(guó)力建設(shè)上,，強(qiáng)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和科技事業(yè)的建設(shè),，走科技興國(guó),、強(qiáng)國(guó)之路，把科技發(fā)展看成國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)和增強(qiáng)綜合國(guó)力的關(guān)鍵因素,，為21世紀(jì)科技大發(fā)展注入新的動(dòng)力,。

　　雖然各國(guó)的發(fā)展戰(zhàn)略有所不同，但是,，各國(guó)制定的新的發(fā)展戰(zhàn)略的基點(diǎn)都把發(fā)展地學(xué)作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和增強(qiáng)綜合國(guó)力的關(guān)鍵：試圖通過(guò)新的戰(zhàn)略使21世紀(jì)從不可持續(xù)增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展的世紀(jì),，以可持續(xù)的方式調(diào)查和負(fù)責(zé)管理其自然環(huán)境和天然資源。這是地學(xué)工作變革的指向和路標(biāo),。在科技方針政策上由以往強(qiáng)調(diào)"科學(xué)研究功能"向強(qiáng)調(diào)"社會(huì)服務(wù)功能"轉(zhuǎn)變,。因此，最近幾年,，國(guó)際地質(zhì)調(diào)查工作通過(guò)工作方向重大轉(zhuǎn)變與調(diào)整正在實(shí)現(xiàn)由以往的"供給驅(qū)動(dòng)型"向"需求驅(qū)動(dòng)型"轉(zhuǎn)變,，試圖使地學(xué)為人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供新的地質(zhì)調(diào)查知識(shí)。在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中,，世界上幾乎所有國(guó)家地調(diào)所都進(jìn)行了機(jī)構(gòu)調(diào)整,、緊縮預(yù)算和裁減人員。這是地學(xué)和地質(zhì)工作方向發(fā)生重大轉(zhuǎn)向過(guò)程中的一次短暫戰(zhàn)略調(diào)整性的萎縮,。

　　上述發(fā)展戰(zhàn)略的重大轉(zhuǎn)變最突出表現(xiàn)在美國(guó),、英國(guó)、加拿大和澳大利亞等國(guó)家,，現(xiàn)以美國(guó),、英國(guó)為例進(jìn)一步說(shuō)明。

　　早在90年代初期,，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)就制定了固體地球科學(xué)新的發(fā)展戰(zhàn)略：固體地球科學(xué)與社會(huì),，確立了地學(xué)為社會(huì)服務(wù)的四大任務(wù)和目標(biāo)：1)了解全球系統(tǒng)所涉及的過(guò)程，特別關(guān)注地球系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系和相互作用,；2)提供充足的自然資源(水,、礦產(chǎn)和燃料)；3)減輕地質(zhì)災(zāi)害,；4)調(diào)節(jié)全球和區(qū)域的環(huán)境變化,，并使其影響降至最低。在這一戰(zhàn)略指導(dǎo)下美國(guó)地調(diào)所成立了專(zhuān)門(mén)研究組,，多次制定其發(fā)展戰(zhàn)略,。1995年美國(guó)共和黨人認(rèn)為,，地調(diào)所在當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)中作用不大了，提議撤消該所,。雖然經(jīng)過(guò)激烈論戰(zhàn),，地調(diào)所保留下來(lái)了，但這一論戰(zhàn)給全球地調(diào)所提出了一個(gè)極其現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題,，即地調(diào)所應(yīng)如何適應(yīng)社會(huì)需要,，為保持國(guó)家持續(xù)發(fā)展提供地學(xué)信息。它們從這次論戰(zhàn)吸取的一個(gè)教訓(xùn)是地調(diào)所的生存和發(fā)展取決于它們工作適應(yīng)整個(gè)社會(huì)的能力,，而且必須為它們自己的未來(lái)作準(zhǔn)備,。這些難得的教訓(xùn)導(dǎo)致它們重新制定了一個(gè)新的戰(zhàn)略，即《美國(guó)地調(diào)所戰(zhàn)略計(jì)劃(1996-2005)》,。整個(gè)戰(zhàn)略的核心是地調(diào)所要根據(jù)社會(huì)需要確立自己未來(lái)的發(fā)展方向,，提出了工作重點(diǎn)大轉(zhuǎn)移的戰(zhàn)略思想：從以往重點(diǎn)研究調(diào)查非再生資源轉(zhuǎn)移到目前人類(lèi)社會(huì)發(fā)展所關(guān)注的災(zāi)害、水,、和受污染的環(huán)境上,。

　　為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，美國(guó)地調(diào)所提出將把工作重點(diǎn)放在經(jīng)過(guò)精心選擇的七項(xiàng)工作上,，以便對(duì)日益變化的國(guó)家需要做出反應(yīng),。　這七項(xiàng)工作是：水量和水質(zhì),、災(zāi)害,、地理和制圖信息、受污染的環(huán)境,、土地和水的利用,、不可再生資源、環(huán)境對(duì)人體健康的影響,。

　　為配合上述戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施,，美國(guó)地調(diào)所還制定了各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域方面的一系列的戰(zhàn)略。其中地質(zhì)和礦產(chǎn)資源兩個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的戰(zhàn)略目標(biāo)也發(fā)生了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)軌,。例如美國(guó)地調(diào)所地質(zhì)處把深入了解人類(lèi)與自然環(huán)境相互作用作為2000-2010年的戰(zhàn)略目標(biāo),，并針對(duì)下世紀(jì)頭十年國(guó)家面臨的緊迫任務(wù)提出了7個(gè)科學(xué)目標(biāo)和6項(xiàng)工作。

　　7個(gè)科學(xué)目標(biāo)是：
　　▲ 為減災(zāi)規(guī)劃進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià),。
　　▲ 提供地質(zhì)災(zāi)害短期預(yù)測(cè)并快速查明災(zāi)害后果的特性,。
　　▲ 進(jìn)一步提高從全球地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的角度對(duì)國(guó)家能源和礦產(chǎn)資源的認(rèn)識(shí),。
　　▲ 預(yù)測(cè)氣候易變性對(duì)環(huán)境的影響,。
　　▲ 建立生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的地質(zhì)框架。
　　▲ 解釋人類(lèi)健康與地質(zhì)作用過(guò)程之間的聯(lián)系。
　　▲ 確定地下水資源與有害廢物隔離的她質(zhì)控制條件,。

　　根據(jù)以上目標(biāo),，又提出6項(xiàng)工作任務(wù)：
　　▲ 大大提高公眾查找、檢索和使用地質(zhì)處圖件和資料方面的能力,。
　　▲ 保持充實(shí)一個(gè)一流水平的地球系統(tǒng)科學(xué)圖書(shū)館。
　　▲ 有效傳播地質(zhì)處科學(xué)工作所獲得的知識(shí),。
　　▲ 增強(qiáng)科技人員隊(duì)伍的活力和靈活性,。
　　▲ 促進(jìn)跨學(xué)科研究(或譯"多學(xué)科"研究)。
　　▲ 建立所內(nèi)外評(píng)審制度,。

　　該戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)目標(biāo)和任務(wù)要由社會(huì)驅(qū)動(dòng),，需求驅(qū)動(dòng)；戰(zhàn)略目標(biāo)以廣泛深入了解人類(lèi)與自然環(huán)境相互作用為中心,；特別強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科調(diào)查研究：要把短期研究和長(zhǎng)期研究有機(jī)地結(jié)合起來(lái),；強(qiáng)調(diào)地質(zhì)處要開(kāi)發(fā)應(yīng)用新技術(shù)；把地質(zhì)調(diào)查信息的傳播應(yīng)用擺在重要位置,。

　　根據(jù)上述可見(jiàn),，經(jīng)過(guò)調(diào)整以后的美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所的使命是：通過(guò)向國(guó)家提供可靠的地球科學(xué)信息，在最大限度減少自然災(zāi)害造成的生命財(cái)產(chǎn)損失,，管理能源,、礦產(chǎn)、水和生物資源,，提高和保持生活質(zhì)量,，以及合理和可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)等方面為國(guó)家做出貢獻(xiàn)。完成這一使命要求地調(diào)所對(duì)一系列廣泛的全國(guó)性地球科學(xué)問(wèn)題能快速,、及時(shí)地預(yù)見(jiàn)和做工作,。地調(diào)所地質(zhì)處制定的這個(gè)科學(xué)戰(zhàn)略，正是為了使其工作在充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的21世紀(jì)第一個(gè)十年中能夠符合國(guó)家利益的需要,，最大限度地服務(wù)于國(guó)家,。美國(guó)土地管理局1997年制定了其戰(zhàn)略計(jì)劃，提出了未來(lái)3-10年的目標(biāo),。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)1998年制定了"1998-2002年科學(xué)計(jì)劃",，實(shí)施不到三年，最近又重新制定新千年的發(fā)展戰(zhàn)略,，即"2000年后的地學(xué)：探索和預(yù)測(cè)地球的環(huán)境和可居住性",，把探索和預(yù)測(cè)地球的環(huán)境作為2l世紀(jì)地學(xué)工作的主題。特別需要指出的是美國(guó)國(guó)家基金會(huì)一向提倡基礎(chǔ)前沿研究,，這次提出的新戰(zhàn)略除繼續(xù)開(kāi)展基礎(chǔ)前沿研究以外,，還強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用研究，而基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)又是圍繞地球環(huán)境展開(kāi)的，這是史無(wú)前例的,。
　　基礎(chǔ)前沿研究的重點(diǎn)是：
（1）地球構(gòu)造,，
（2）地球動(dòng)能和動(dòng)力學(xué)，
（3）地球新陳代謝,；
　　在應(yīng)用方面將加強(qiáng)
（1）預(yù)測(cè)災(zāi)害事件,，
（2）評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量，
（3）預(yù)測(cè)較長(zhǎng)期的變化等的研究,。

　　主管英國(guó)地學(xué)工作的英國(guó)自然環(huán)境研究委員會(huì)深感在新的形勢(shì)下不僅與美國(guó)的差距正在拉大,，而且在西歐還面臨著有可能被法國(guó)、德國(guó)拋在后面的危險(xiǎn),，80年代后期以來(lái),，先后組織制定了一系列的地球科學(xué)戰(zhàn)略，1989年提出了"到2000年的地球科學(xué)前沿：英國(guó)的研究重點(diǎn)",；1994年調(diào)整了戰(zhàn)略,，分別發(fā)布了海洋科學(xué)與技術(shù)、大氣科學(xué),、陸地和淡水科學(xué)技術(shù)四個(gè)學(xué)科戰(zhàn)略,。在新千年到來(lái)前夕，1998年英國(guó)又重新組織制定了新一輪科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略(未來(lái)5-10年的發(fā)展重點(diǎn)),，包括大氣科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略,、地球科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略、海洋科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略,、陸地和淡水科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略,、地球觀測(cè)戰(zhàn)略及極地科學(xué)戰(zhàn)略，指導(dǎo)全國(guó)地學(xué)工作沿著為國(guó)家持續(xù)發(fā)展提供地學(xué)信息的方向發(fā)展,。在上述戰(zhàn)略思想指引下,，作為英國(guó)地學(xué)工作主管力量的英國(guó)地調(diào)所最近也提出了2000年后的新戰(zhàn)略：可持續(xù)發(fā)展的根基。

　　英國(guó)地調(diào)所作為世界上第一個(gè)地調(diào)所,，其成立的目的是支持產(chǎn)業(yè)革命,，主要任務(wù)是進(jìn)行系統(tǒng)的地質(zhì)填圖，以查明礦產(chǎn)資源的分布,，支持工農(nóng)業(yè)發(fā)展,。在過(guò)去30年，社會(huì)發(fā)展面臨的問(wèn)題已經(jīng)改變,，要求加強(qiáng)調(diào)環(huán)境,，自然資源和災(zāi)害管理，要解決這些新問(wèn)題要求更復(fù)雜的地學(xué)知識(shí),，而大量的高新技術(shù)已經(jīng)導(dǎo)致提高了對(duì)環(huán)境及其過(guò)程的認(rèn)識(shí),，全球范圍信息技術(shù)和通訊的廣泛應(yīng)用，革新了對(duì)新發(fā)現(xiàn)的解釋和傳播。針對(duì)這一迅速變化的情況,，英國(guó)地調(diào)所重新制定了新的戰(zhàn)略,，以滿(mǎn)足2l世紀(jì)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。整個(gè)戰(zhàn)略的核心是為國(guó)家持續(xù)發(fā)展提供全新地學(xué)信息,，從以往偏重于查明礦產(chǎn)資源的分布轉(zhuǎn)移到環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害上,，使地學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)成為可持續(xù)發(fā)展的核心。為了適應(yīng)過(guò)去30年里社會(huì)面臨問(wèn)題性質(zhì)的變化,，最近試圖依靠近170年的地學(xué)知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)以及新的戰(zhàn)略將英國(guó)地調(diào)所的科學(xué)置于國(guó)家決策制定過(guò)程的核心,，對(duì)管理全國(guó)資源、解決廢物處置和污染問(wèn)題,，減少自然災(zāi)害的危險(xiǎn)作出貢獻(xiàn),。

　　德國(guó)研究聯(lián)合會(huì)地學(xué)綜合研究評(píng)議委員會(huì)最近制定了地球科學(xué)戰(zhàn)略,，提出?quot;地球系統(tǒng)：由逐步了解到地球管理"的新思路,，把地球科學(xué)的研究與地球系統(tǒng)和地球管理有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。

　　日本地學(xué)一直比較落后,，但近20多年來(lái),，　它抓住板塊構(gòu)造研究機(jī)會(huì)，大力發(fā)展地學(xué),。最近,，又順應(yīng)地學(xué)向地球系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的機(jī)遇，抓住與氣候有關(guān)的地球系統(tǒng)科學(xué)研究作為突破口,，制定了"全球變化預(yù)測(cè)研究計(jì)劃"的構(gòu)想,。

　　此外，一些國(guó)際地學(xué)組織和團(tuán)體也紛紛制定了新的戰(zhàn)略,，例如國(guó)際地科聯(lián)在其四十年歷史中從未正式制定過(guò)指導(dǎo)全球地球科學(xué)活動(dòng)的戰(zhàn)略計(jì)劃,。為了適應(yīng)地球科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的變化，增強(qiáng)我們對(duì)全球環(huán)境控制因素的認(rèn)識(shí),，改善人類(lèi)的生存條件,，2000年4月，國(guó)際地科聯(lián)戰(zhàn)略規(guī)劃委員會(huì)于2000年4月發(fā)布了新的戰(zhàn)略,，即《地科聯(lián)的科學(xué)和組織戰(zhàn)略》,，整體戰(zhàn)略的中心思想是，地學(xué)研究在經(jīng)歷了20多年以板塊構(gòu)造,、地殼演化及礦產(chǎn)資源和能源為主的研究階段之后,，應(yīng)把戰(zhàn)略重點(diǎn)放在滿(mǎn)足社會(huì)持續(xù)發(fā)展上。在科學(xué)研究的新方向上,，確立了五個(gè)優(yōu)先發(fā)展的研究方向：
　　(1)降低社團(tuán)對(duì)自然災(zāi)害的脆弱性,；
　　(2)減輕廢物和污染的影響；
　　(3)了解全球環(huán)境變化；
　　(4)生物多樣性：
　　(5)管理資源和維護(hù)環(huán)境,。

　　上述各國(guó)新的發(fā)展戰(zhàn)略和科技政策,，　同以往發(fā)展戰(zhàn)略和科技政策相比不同之處在于：
　　(1)進(jìn)一步證實(shí)了地學(xué)的發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新的第三次重大轉(zhuǎn)折時(shí)期(戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移)--建立新的知識(shí)體系的時(shí)期，協(xié)調(diào)入與自然的關(guān)系已成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)地球的新起點(diǎn),，給地學(xué)帶來(lái)了新的任務(wù),；保證人類(lèi)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的條件，已成為地學(xué)長(zhǎng)期追逐的目標(biāo),。地學(xué)將從礦產(chǎn)時(shí)代進(jìn)入到環(huán)境時(shí)代,。其社會(huì)功能將由"礦產(chǎn)型"拓寬為"社會(huì)型"；地學(xué)正進(jìn)入一個(gè)以建立地球系統(tǒng)科學(xué)知識(shí)體系為標(biāo)志的新的轉(zhuǎn)折時(shí)期,。除研究巖石圈以外,，還要研究大氣圈、水圈和生物圈的演變過(guò)程以及它們之間的相互作用,。
　　(2)把地球科學(xué)技術(shù)在國(guó)家整體利益的作用提高到了前所未有的高度,。各國(guó)都要求地球科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要保證國(guó)家持續(xù)發(fā)展，成為國(guó)家持續(xù)發(fā)展的根基,，符合國(guó)家利益需要,，最大限度地服務(wù)于國(guó)家，否則有可能失去資助,；要求科學(xué)研究要與國(guó)家目標(biāo)結(jié)合,，為此，要求確定國(guó)家優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域,，使國(guó)家的資金絕大多數(shù)流向國(guó)家優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域上,。　　(3)一些國(guó)家地學(xué)研究的國(guó)家總目標(biāo)由以往重點(diǎn)解決礦產(chǎn)資源轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和生態(tài)安全上,。各國(guó)不約而同地把發(fā)展地學(xué)的突破口放在解決社會(huì)發(fā)展和人類(lèi)生存的重大科學(xué)問(wèn)題上,，尤其是全球環(huán)境和區(qū)域環(huán)境問(wèn)題上。這樣,，地學(xué)正在成為解決人類(lèi)生存環(huán)境的關(guān)鍵學(xué)科,，其社會(huì)功能進(jìn)一步升級(jí)和拓展。
　　(4)在這種新的任務(wù)和新的目標(biāo)面前,，　地學(xué)目前的認(rèn)識(shí)能力和知識(shí)水平已有所不及,。地學(xué)只有適應(yīng)社會(huì)需要，通過(guò)不斷拓寬研究領(lǐng)域,，建立新一代的地學(xué)知識(shí)體系,，才能解決圍繞當(dāng)代社會(huì)發(fā)展和人類(lèi)生存環(huán)境提出的種種社會(huì)的、科學(xué)的問(wèn)題,。因此,，最近幾年,，國(guó)際地學(xué)研究與地學(xué)工作方向在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了重大轉(zhuǎn)變，地質(zhì)行業(yè)本身也正在發(fā)生重大變化,；世界上幾乎所有的國(guó)家地調(diào)所均面臨機(jī)構(gòu)調(diào)整,、預(yù)算緊縮和人員裁減的局面；國(guó)際地學(xué)組織和國(guó)家地調(diào)所正自覺(jué)或不自覺(jué)地由以往的"供給驅(qū)動(dòng)型"向"需求驅(qū)動(dòng)型"轉(zhuǎn)變,，試圖使地學(xué)為保證人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供新的地學(xué)知識(shí)基礎(chǔ),。

　　根據(jù)上述可見(jiàn)，21世紀(jì)初全球地學(xué)研究和地學(xué)工作將沿著全新的方向發(fā)展,。它既面臨著比以往任何時(shí)候都更富有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜局面,，　又展示出前所未有的發(fā)展和突破機(jī)會(huì)。現(xiàn)在世界地學(xué)的發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)在一定意義上已轉(zhuǎn)化為發(fā)展戰(zhàn)略,，科學(xué)決策和科學(xué)管理上的競(jìng)爭(zhēng),，誰(shuí)在科學(xué)戰(zhàn)略和科學(xué)決策上占優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就占領(lǐng)了戰(zhàn)略制高點(diǎn),，就會(huì)贏得競(jìng)爭(zhēng)中的勝利,。

　　我國(guó)應(yīng)如何順應(yīng)這次全球地學(xué)研究和地學(xué)工作方面的重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，找出對(duì)策,，發(fā)展中國(guó)地學(xué),，很值得我們研究,。

　　二,、資源與環(huán)境問(wèn)題已成為保證和平時(shí)期國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全與生態(tài)安全的戰(zhàn)略核心

　　資源是人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重要支柱,。但是,，資源是有限的，社會(huì)發(fā)展卻是無(wú)限的,，可持續(xù)發(fā)展就是要用有限的資源去滿(mǎn)足社會(huì)的無(wú)限發(fā)展,，即社會(huì)要持續(xù)發(fā)展需要強(qiáng)有力的資源保障，但資源的分布極不平衡,，各國(guó)資源的保障程度差異很大,。一國(guó)的資源短缺往往會(huì)影響其它國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政治安全。例如最近幾年發(fā)達(dá)國(guó)家的一些機(jī)構(gòu)紛紛預(yù)測(cè)21世紀(jì)資源的保障程度,，以后都發(fā)生了相同的警告,，即21世紀(jì)資源嚴(yán)重不足是國(guó)家安全的最大威脅，不是核戰(zhàn)爭(zhēng),，而是水資源,，能源和礦產(chǎn)資源的不足。例如,，美國(guó)著名的礦床學(xué)家在31屆地質(zhì)大會(huì)上發(fā)表了題為《下世紀(jì)礦產(chǎn)資源勘查的新前景》,，他認(rèn)為,，21世紀(jì)前50年全球需要礦產(chǎn)資源相當(dāng)于現(xiàn)在的5倍，并且對(duì)所有的化學(xué)元素的都有需求(2000年只利用87種元素),；Robin Brett預(yù)測(cè),，如果中國(guó)以與美國(guó)同樣方式消耗能源的話(huà)，到21世紀(jì),，全球需要3個(gè)地球的資源才能滿(mǎn)足需求,；據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織A．S．Nagy博士預(yù)測(cè)，過(guò)去100年,，世界人口增加了3倍,，用水量增加了6倍，現(xiàn)在全世界l／3缺水,，到2l世紀(jì)水危機(jī)將更加嚴(yán)重,，因此，他認(rèn)為,，21世紀(jì)導(dǎo)致人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)體系崩潰的原因不是來(lái)自核破壞,，而是來(lái)自水資源；Robin Brett對(duì)水資源的預(yù)測(cè)也得出相同的結(jié)論：隨著人口的增長(zhǎng),，我們將看到由于水的問(wèn)題而引起的戰(zhàn)爭(zhēng),。水不僅是一種商品，而且是一種政治武器,，深刻影響人類(lèi)生存安全,；特別需要指出的是，世界一些機(jī)構(gòu)也紛紛預(yù)測(cè)中國(guó)21世紀(jì)資源問(wèn)題,，他們認(rèn)為中國(guó)缺水將威脅全球安全和引發(fā)政治問(wèn)題,。例如世界著名的觀察研究所對(duì)中國(guó)水資源研究后認(rèn)為，21世紀(jì)頭10年,，中國(guó)缺水嚴(yán)重,，要求進(jìn)口更多糧食，總進(jìn)口需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出可出口的供應(yīng)量,，將使世界糧食價(jià)格上漲,，使第三世界城市出現(xiàn)嚴(yán)峻的社會(huì)和政治問(wèn)題，緊接著美國(guó)國(guó)家智力委員會(huì)(NIC)(原先重點(diǎn)研究蘇聯(lián)軍事戰(zhàn)略問(wèn)題的權(quán)威單位),，針對(duì)中國(guó)缺水引起全球糧食安全問(wèn)題,，進(jìn)行了大型多學(xué)科評(píng)價(jià)，他們利用智能衛(wèi)星對(duì)中國(guó)耕地面積重新進(jìn)行估計(jì),，并由Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)模擬評(píng)估中國(guó)各個(gè)河流,、盆地未來(lái)缺水的程度，得出如下結(jié)論：2010年以后中國(guó)將要大量進(jìn)口糧食,，2025年需進(jìn)口1.75億噸,，2030年需進(jìn)口2億噸,，這一數(shù)量相當(dāng)于目前全世界糧食出口量，在能源方面,，美國(guó)著名的蘭德公司"空軍項(xiàng)目"對(duì)中國(guó)能源安全也進(jìn)行了評(píng)估(項(xiàng)目名稱(chēng)：中國(guó)防御力量的現(xiàn)代化及其對(duì)美國(guó)空軍的影響,，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：美國(guó)空軍航空和空間部副總參謀長(zhǎng)和太平洋空軍總司令)，他們得出的結(jié)論是：
　1.到2020年中國(guó)的60％的石油和至少30％的天然氣將從國(guó)外進(jìn)口,；
　2.中國(guó)對(duì)進(jìn)口能源的依賴(lài)程度對(duì)世界政治安全將構(gòu)成威脅,；
　3.中國(guó)能源供應(yīng)在美國(guó)勢(shì)力面前的脆弱性不會(huì)減少(即中國(guó)國(guó)家安全受控于美國(guó))。

　　面對(duì)資源短缺問(wèn)題,，美國(guó)霸權(quán)主義有增無(wú)減,，例如，今年6月克林頓在發(fā)布美國(guó)海軍勘探長(zhǎng)期戰(zhàn)略時(shí)宣稱(chēng)"以美國(guó)為中心,，向西,、向東、向南,，向更遠(yuǎn)的潛在水域勘探我們的大陸的時(shí)候到了",。除了資源不足以外，資源分布極不均衡,，資源最豐富的地區(qū)在亞洲,、非洲和拉丁美洲，但是,，資源消耗最高的卻是北美和西歐,。以美國(guó)為例，美國(guó)人口僅占世界人口的5%,，但每天消耗掉的資源卻占全球資源消耗量的30%,。這些都埋伏著對(duì)抗與戰(zhàn)爭(zhēng)的導(dǎo)火線,。

　　總之冷戰(zhàn)結(jié)束以后,，隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各國(guó)都遇到了資源,、環(huán)境,、自然災(zāi)害方面的挑戰(zhàn),。為此，各國(guó)都作出了迅速反應(yīng),，把資源和環(huán)境問(wèn)題作為和千時(shí)期國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和生態(tài)安全的戰(zhàn)略核心,。1992年，在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)環(huán)發(fā)大會(huì)(又被稱(chēng)為地球首腦會(huì)議)上通過(guò)了"2l世紀(jì)議程",，把資源與環(huán)境問(wèn)題提高到了前所未有的高度,。21世紀(jì)議程中專(zhuān)辟一章，即第10章"土地資源綜合規(guī)劃和管理",。這里的"土地"實(shí)際上是"國(guó)土",，世界各國(guó)莊嚴(yán)承諾：必須在可持續(xù)發(fā)展的旗幟下實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)土資源的綜合規(guī)劃和管理。2000年5月5日閉幕的聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)第八次會(huì)議上更是做出了關(guān)于國(guó)土綜合規(guī)劃和管理的決議,，要求成員國(guó)關(guān)注土地退化問(wèn)題,，并切實(shí)開(kāi)展相關(guān)的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)。以美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家采取了雙重戰(zhàn)略,，使自己更多地占有這些資源,，以便保持其主導(dǎo)世界的能力；一個(gè)戰(zhàn)略是在建立全球的所謂"新的安全體系"的同時(shí),，建立資源網(wǎng),，在全球拉開(kāi)了一場(chǎng)大規(guī)模的資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)的序幕。另一個(gè)戰(zhàn)略是,，加強(qiáng)對(duì)資源與環(huán)境的研究,，把環(huán)境和自然資源研究納入國(guó)家級(jí)科技開(kāi)發(fā)計(jì)劃，例如美國(guó)聯(lián)邦政府最近制定了九大科技戰(zhàn)略計(jì)劃,，其中,，"環(huán)境和自然資源戰(zhàn)略計(jì)劃"是該九大科技戰(zhàn)略計(jì)劃之一。
　該計(jì)劃的國(guó)家目標(biāo)是：
　1）改善環(huán)境質(zhì)量,；
　2）使美國(guó)更健康,，更安全；
　3）使經(jīng)濟(jì)更強(qiáng)大,；
　4）提高國(guó)家安全,；
　5）加強(qiáng)教育與培養(yǎng)。

　為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),，確定了以下重點(diǎn)領(lǐng)域：
　1) 生態(tài)系統(tǒng)研究：
　2) 觀測(cè)和資料管理,；
　3) 環(huán)境變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益；
　4) 環(huán)境技術(shù),；
　5) 科學(xué)政策手段,。
　　
　　又如歐盟委員會(huì)1998年12月批準(zhǔn)了歐盟第五個(gè)研究開(kāi)發(fā)框架計(jì)劃，該計(jì)劃由四大主題計(jì)劃構(gòu)成,，其中"能源,、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展"主題計(jì)劃是該四大主題計(jì)劃之一,。

　　在這種背景下,，　世界不少?lài)?guó)家都把資源提高到國(guó)家持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)安全的高度對(duì)待,。西方一些國(guó)家重新制定和開(kāi)展了新一輪礦產(chǎn)資源調(diào)查與研究。例如美國(guó),，作為世界上礦產(chǎn)資源主要消費(fèi)國(guó),，冷戰(zhàn)結(jié)束以后，以利用國(guó)外資源為主,，礦產(chǎn)資源供應(yīng)雖然得到了保障,，
但考慮到：
　1)因礦業(yè)生產(chǎn)和利用而誘發(fā)的與環(huán)境影響有關(guān)糾紛；
　2)因礦產(chǎn)品市場(chǎng)重大變化而誘發(fā)的社會(huì)破壞：
　3)因原材料競(jìng)爭(zhēng)而引起的貿(mào)易爭(zhēng)端,；
　4)因地區(qū)性政治動(dòng)亂而導(dǎo)致戰(zhàn)略物質(zhì)供應(yīng)中斷：
　5)因地區(qū)沖突和戰(zhàn)爭(zhēng),，導(dǎo)致礦產(chǎn)供應(yīng)中斷等因素，　仍一直關(guān)注和憂(yōu)慮礦產(chǎn)可供性問(wèn)題,。為了確保美國(guó)在國(guó)家危機(jī)期間礦產(chǎn)資源充足供應(yīng)，美國(guó)國(guó)會(huì)1995年責(zé)成美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所制定了國(guó)家級(jí)的《礦產(chǎn)資源調(diào)查計(jì)劃》,，確定了未來(lái)礦產(chǎn)的研究方向,，以保證美國(guó)國(guó)家礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展；加拿大地質(zhì)調(diào)查所制定了1996-2001年礦產(chǎn)地學(xué)計(jì)劃,，以保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)礦產(chǎn)資源的不斷需求：澳大利亞為了自身的經(jīng)濟(jì)安全和保證礦產(chǎn)資源的出口,，制定了世界級(jí)礦床預(yù)測(cè)勘查戰(zhàn)略計(jì)劃等,。

　　總之，冷戰(zhàn)結(jié)束以后隨著軍事對(duì)抗,，軍備競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)降低之后,，國(guó)際政治沖突有可能轉(zhuǎn)移到與資源有關(guān)的一系列問(wèn)題之上?！∪绾伪ＷC資源供給,，便成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的關(guān)鍵。這樣,，國(guó)家安全的概念發(fā)生了根本性的變化,，由原先軍事意義的國(guó)家安全概念轉(zhuǎn)移到國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全上。

　　如上所述,，資源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ),。資源的開(kāi)發(fā)利用促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)的繁榮，但同時(shí),，它也帶來(lái)了很大的負(fù)效應(yīng),，其中最突出的負(fù)效應(yīng)是出現(xiàn)了一些嚴(yán)重的"全球性"環(huán)境生態(tài)問(wèn)題。這樣,，國(guó)家生態(tài)安全也成為舉世矚目的全球性問(wèn)題,。

　　由于國(guó)家安全的概念延伸到生態(tài)安全,，世界許多國(guó)家都把主要科研力量投入到有關(guān)生態(tài)安全研究上。美國(guó)把揭示和預(yù)測(cè)全球各種現(xiàn)象的科研工作作為支撐其國(guó)家安全保障活動(dòng)的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題給予有力的推進(jìn),。例如,，美國(guó)正在使一些原先服務(wù)于軍事目的單位和項(xiàng)目致力于全球環(huán)境變化研究，過(guò)去負(fù)責(zé)原子能和核聚變的能源部,，現(xiàn)已伸展到環(huán)境研究領(lǐng)域,，用巨大的投入進(jìn)行觀測(cè)世界所有海洋的二氧化碳吸收量，觀測(cè)大氣放射等核心項(xiàng)目的研究,。出于國(guó)家生態(tài)安全的考慮,，美國(guó)在全球變化研究方面也投入大量資金。美國(guó)的一些重大環(huán)境研究項(xiàng)目還要向總統(tǒng)和國(guó)會(huì)提交評(píng)價(jià)報(bào)告。例如,，1990年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了《全球變化研究法案》,，規(guī)定國(guó)家科學(xué)技術(shù)理事會(huì)的政府機(jī)構(gòu)即全球變化研究委員會(huì)要向總統(tǒng)和國(guó)會(huì)提交評(píng)價(jià)報(bào)告，
其內(nèi)容包括：
　1)綜合評(píng)價(jià)和解釋該計(jì)劃的發(fā)現(xiàn),，講座與這些發(fā)現(xiàn)有關(guān)的科學(xué)不確定性,；
　2)分析全球變化對(duì)自然環(huán)境、農(nóng)業(yè),、能源生產(chǎn)和利用,、土地資源和水資源、運(yùn)輸,、人類(lèi)健康和福利,、人類(lèi)社會(huì)體系及生物多樣性的影響；
　3)分析全球變化的現(xiàn)今趨勢(shì)并預(yù)測(cè)未來(lái)25-100年的主要趨勢(shì),。

　　特別需要指出的是,，美國(guó)政府把當(dāng)今全球環(huán)境總是看作是威脅所有美國(guó)人的健康、繁榮昌盛和工作的一件大事,。為此,，美國(guó)政府1998年發(fā)表了題為《環(huán)境外交-與美國(guó)外交政策》的報(bào)告，通過(guò)外交途徑向環(huán)境問(wèn)題(如全球氣候變化,、臭氧耗竭,、海洋和空氣污染、資源惡化)作斗爭(zhēng),?？肆诸D政府把環(huán)境作為外交手段，進(jìn)行全球的,、地區(qū)的和雙邊合作,，與嚴(yán)重的、不斷增長(zhǎng)的環(huán)境威脅作斗爭(zhēng),，把國(guó)與國(guó)之間的雙邊關(guān)系擴(kuò)大到包括環(huán)境問(wèn)題上,，建立新的地區(qū)體制，對(duì)付共同面臨的環(huán)境挑戰(zhàn),。為了貫徹這個(gè)環(huán)境外交政策,，美國(guó)國(guó)務(wù)院己在一些駐外大使館設(shè)立地區(qū)環(huán)境中心。另外,，環(huán)境合作現(xiàn)在已成了美國(guó)與日本,、印度、巴西和中國(guó)這樣一些國(guó)家之間發(fā)展關(guān)系的一個(gè)重要組成部分,。

　　鑒于生態(tài)安全的考慮,，當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題關(guān)注的重點(diǎn)已由以往局部地方的工業(yè)公害轉(zhuǎn)移到全球和區(qū)域環(huán)境問(wèn)題上,。就環(huán)境而言，地學(xué)與環(huán)境科學(xué)目標(biāo)正在趨同,。全球規(guī)模和區(qū)域范圍的環(huán)境問(wèn)題成為地球科學(xué)研究的重要內(nèi)容,。地球生態(tài)環(huán)境學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

　　需要指出的是,，不同國(guó)家關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題有一定差別,。發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家，由于處在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的不同階段,，進(jìn)一步發(fā)展的社會(huì)條件和自然條件都有很大區(qū)別,，他們所關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題就側(cè)重于不同的方面。發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)注全球氣候變暖,、臭氧層的破壞以及野生動(dòng)物的保護(hù)等問(wèn)題,，而發(fā)展中國(guó)家嚴(yán)重關(guān)切的則是生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。1991年通過(guò)的《發(fā)展中國(guó)家環(huán)境與發(fā)展部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議<北京宣言>》指出："土地退化,、荒漠化,、水旱災(zāi)害，水質(zhì)惡化與供應(yīng)短缺,，海洋和海岸資源惡化,，水土流失，森林破壞和植被退化,，是發(fā)展中國(guó)家面臨的嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,，也是全球環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)重要部分，應(yīng)予優(yōu)先考慮解決?quot;應(yīng)該說(shuō)，從1991年北京宣言到現(xiàn)在,，情況并沒(méi)有明顯的變化,，因而可以預(yù)料，這些問(wèn)題也仍將是發(fā)展中國(guó)家21世紀(jì)的主要環(huán)境問(wèn)題,。

　　三,、未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地學(xué)提出的重大科學(xué)挑戰(zhàn)

　　任何科學(xué)的發(fā)展必須服從社會(huì)需要，否則就得不到發(fā)展,，地學(xué)也不例外,。近一百年來(lái)，地學(xué)與地質(zhì)工作之所以得到大發(fā)展,，主要是全球工業(yè)化對(duì)礦產(chǎn)資源的需求所致,。地球科學(xué)適應(yīng)了社會(huì)工業(yè)化發(fā)展的需求，帶來(lái)了近百年來(lái)經(jīng)久不衰的全球礦業(yè)大發(fā)展,，為人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,、物質(zhì)文明建設(shè)、社會(huì)財(cái)富的生產(chǎn)和積累作出了巨大貢獻(xiàn),。因此,，當(dāng)時(shí)地學(xué)在社會(huì)中的作用主要是通過(guò)研究地球、指導(dǎo)尋找礦產(chǎn)資源,，以保證人類(lèi)社會(huì)發(fā)展對(duì)資源的需求,。

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，當(dāng)前和今后影響地學(xué)和地質(zhì)工作方向的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求也在發(fā)生變化,。最近,，為了滿(mǎn)足不斷變化的社會(huì)需求，更好地服務(wù)于國(guó)家和社會(huì)發(fā)展,，美國(guó)地調(diào)所以"地球的未來(lái)：下世紀(jì)的科學(xué)挑戰(zhàn)"為標(biāo)題,，
提出了未來(lái)最重要的十大科學(xué)挑戰(zhàn)：
　(1)安全、清潔的水,；
　(2)自然災(zāi)害：
　(3)城市增長(zhǎng)：
　(4)傳染?。?br>　(5)生物入侵,；
　(6)全球變化,；
　(7)自然物質(zhì)的生命循環(huán)：
　(8)水利基礎(chǔ)設(shè)施；
　(9)海岸帶的水,；
　(10)信息儲(chǔ)存,。
　　
　　從全球范圍來(lái)看，21世紀(jì)初,，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地學(xué)和地質(zhì)工作提出的科學(xué)挑戰(zhàn)主要是人口增長(zhǎng)和城市化,；環(huán)境污染和土地退化,；水資源危機(jī)和水質(zhì)；能源危機(jī)：全球變化,；新材料的需求,，水利基礎(chǔ)設(shè)施、海岸帶的水以及信息儲(chǔ)存等等,。

　　人口增長(zhǎng)和城市化 據(jù)預(yù)測(cè),，若按現(xiàn)在的人口增長(zhǎng)趨勢(shì)繼續(xù)下去,，世界人口到21世紀(jì)初將達(dá)到70億,，到2050年之前將達(dá)到100億。世界人口的這種增長(zhǎng)對(duì)人類(lèi)和社會(huì)的影響是巨大的,。另外,，目前正在發(fā)生有史以來(lái)人口的全球性最大一次遷移，農(nóng)村人口勢(shì)不可擋地向城市地區(qū)遷移,。據(jù)聯(lián)合國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字：1950年人口過(guò)500萬(wàn)的城市全世界只有6座,；到2000年這類(lèi)城市達(dá)到60座，全球70億人口的大約一半居住在城市,。到21世紀(jì)初,，人口向城市遷移趨勢(shì)將進(jìn)一步加大，城市人口將超過(guò)農(nóng)村人口,。

　　為了滿(mǎn)足這些新興城市的需要,，地學(xué)和工程科學(xué)將面臨巨大的壓力。正如P.馬休爾(1992)所說(shuō)的那樣："全世界特大型城市人口的飛速增長(zhǎng)已經(jīng)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生了影響,，而且即使是各方面都十分健全的城市,，那也是自我毀滅。"地學(xué)部門(mén)將不得不在地質(zhì)災(zāi)害方面和在不破壞自然環(huán)境條件下如何尋求發(fā)展方面,，提供更多的地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)信息,。

　　另外，比任何其它所有商品都重要得多的是居民和城市都需要的水,，許多城市已經(jīng)在水的數(shù)量和質(zhì)量方面面臨嚴(yán)重的問(wèn)題,，以及面臨由于地下水位下降造成的建筑物和街道下陷與遭到破壞所帶來(lái)的工程和結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

　　總之,，在未來(lái)50年內(nèi)世界人口的持續(xù)增長(zhǎng),，特別是城市居民的比例增加，社會(huì)開(kāi)始經(jīng)歷與城區(qū)可持續(xù)增長(zhǎng)和發(fā)展有關(guān)的挑戰(zhàn),。在21世紀(jì),，應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展下列研究：
　（1） 了解大城市地區(qū)的土地利用變化,；
?。?） 評(píng)價(jià)這些變化對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)和資源的影響：
?。?） 提高和應(yīng)用對(duì)自然和人為引起的地貌變化的速率、類(lèi)型和影響進(jìn)行監(jiān)測(cè),、分析和預(yù)測(cè)的技術(shù),；
　（4） 為決策者提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和更好的知識(shí),，以改進(jìn)政策和規(guī)劃的制定,。

　　環(huán)境污染和土地退化 環(huán)境污染和土地退化在很大程度上是由人口增長(zhǎng)和人口向城市遷移造成的。不過(guò),，它們也是50年代到80年代期間西方發(fā)達(dá)國(guó)家迅速工業(yè)化的結(jié)果,。這種工業(yè)化帶來(lái)了長(zhǎng)期的、暗中為害的,、往往是看不見(jiàn)的,，使地球生物圈發(fā)生緩慢退化，危及到人類(lèi)在地球的可居住性,。如工業(yè)化帶來(lái)的溫室效應(yīng),，臭氧層的破壞以及酸雨和環(huán)境化學(xué)定時(shí)炸彈效應(yīng)等就是例證。此外,，陸地和海洋中的區(qū)域性放射性污染似乎是正在成為環(huán)境的最新危害,。環(huán)境污染和土地退化說(shuō)到底是地表地質(zhì)作用過(guò)程造成的，但這種作用過(guò)程機(jī)理至今人們知之甚少,。

　　水資源危機(jī)與水質(zhì) 近百年來(lái),，人類(lèi)對(duì)陸地淡水資源的用量迅速增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)與工業(yè)革命和隨之而來(lái)的人口膨脹密切相關(guān),?！?900年至1990年，世界人口從16億增至53億,，人均耗水量從每年360m3增至570m3,。與此相應(yīng)，全球總耗水量大幅度增加,，從每年600km3猛增到3000km3,增幅達(dá)4倍之多,。3000km3的全球年耗水量，在平均年徑流(約41000km3)中約占8%,。單單就此而論,，人類(lèi)對(duì)淡水的利用似乎是適度的。但是,，考慮到大部分年徑流是呈洪水形式,，而且，為了保護(hù)河流,、湖泊與濕地生態(tài)系統(tǒng)需要維持適當(dāng)?shù)乃?，加之淡水的資源量和需求量有明顯的時(shí)空變化,，實(shí)際情況并不那么樂(lè)觀。二十一世紀(jì),，中國(guó)將出現(xiàn)水危機(jī),，這絕不是危言聳聽(tīng)。據(jù)有關(guān)資料顯示,，我國(guó)雖有水量2.8萬(wàn)億立方米,，但人均淡水資源量?jī)H2300立方米，相當(dāng)世界人均的四分之一,，被列為世界上最貧水的13個(gè)國(guó)家之一,。目前，我國(guó)有15個(gè)省,、自治區(qū),、直轄市人均水資源量低于嚴(yán)重缺水線，有7個(gè)省,、區(qū)人均水資源量低于生存的起碼線。全國(guó)600多個(gè)城市中,，有400多個(gè)城市供水不足,，其中有103個(gè)城市嚴(yán)重缺水。日缺水量約1600萬(wàn)立方米,，年缺水量約60億立方米,。專(zhuān)家預(yù)言，2010年后我國(guó)將進(jìn)入嚴(yán)重缺水期,，2030年我國(guó)缺水將達(dá)到400億立方米至500億立方米,。這表明，現(xiàn)在的缺水現(xiàn)象是水資源危機(jī)的黃色信號(hào),，更大的危機(jī)還在后頭!

　　　除了解決水危機(jī)以外,，安全、清潔的飲用水是健康生活的關(guān)鍵,。依靠水質(zhì)處理場(chǎng)和氯化作用消毒對(duì)安全飲用水非常重要,，但要保證長(zhǎng)期不斷地獲取安全而又清潔的水資源，這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,。作為飲用水源的土地不斷被城市侵占,，微生物病菌對(duì)消毒的抗阻，水中養(yǎng)分過(guò)剩,，對(duì)健康可能具有負(fù)面影響的新的合成化學(xué)物質(zhì)的激增,，等等，都向安全,、清潔的水資源供給提出了挑戰(zhàn),。為此,，在21世紀(jì)需要努力：

　　（1）保護(hù)飲用水源：把飲用水供給作為一個(gè)整體系統(tǒng)(包括水源區(qū),、地下水井和地表水輸入)進(jìn)行研究,；通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模型等工具及進(jìn)行有助于居民發(fā)現(xiàn)、管理和保護(hù)水源區(qū)等的研究,，幫助公眾保護(hù)飲用水源,。

　　（2）防治水污染：不斷開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)新的化合物極大地改善了食物質(zhì)量,、人類(lèi)健康狀況和人們的日常生活,，但這些化合物可能進(jìn)入到水環(huán)境之中，并危及人類(lèi)健康,。乙酰氨基苯,、咖啡因、可待因,、17b-雌二醇,、磺胺甲啞唑等化合物都已在水中發(fā)現(xiàn)。這些物質(zhì)在水中少量存在對(duì)人類(lèi)或水生生物的影響目前尚不清楚,，需要加強(qiáng)與健康和環(huán)境科學(xué)機(jī)構(gòu)的合作研究,。

　　（3）養(yǎng)分：21世紀(jì)早期一個(gè)重大的科學(xué)問(wèn)題將是水中養(yǎng)分富集,，即存在可能引起水生植物不斷生長(zhǎng)的過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)氮和營(yíng)養(yǎng)磷,，而水生植物會(huì)消耗其他水生生物所需的溶解氧。應(yīng)該通過(guò)測(cè)量由主要河流帶入到海岸區(qū)的氮磷,，確定進(jìn)入河流的養(yǎng)分中有多少向下游運(yùn)移,，而又有多少損失或轉(zhuǎn)化為有害的形式。

　　能源危機(jī) 石油自本世紀(jì)60年代成為世界第一大能源以來(lái),，其重要戰(zhàn)略?xún)r(jià)值經(jīng)久不衰,。我國(guó)能源的資源結(jié)構(gòu)不理想，石油,、天然氣等后備資源嚴(yán)重不足?，F(xiàn)在雖居世界第五大石油生產(chǎn)國(guó)地位，但已經(jīng)連續(xù)8年凈進(jìn)口,，且進(jìn)口量急劇上升,。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)石油供應(yīng)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依賴(lài)程度還會(huì)不斷增加,。

　　全球變化 盡管這種變化的性質(zhì),、規(guī)模和周期性(短期與長(zhǎng)期)方面的爭(zhēng)論還在繼續(xù)，但似乎一致同意這樣一種觀點(diǎn),，即世界將經(jīng)歷巨大全球變化,，諸如在下個(gè)世紀(jì)全球氣溫上升和大氣層中CO2,，甲烷含量增長(zhǎng)共同造成氣候變化和海平面上升，氣候變化與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安定有關(guān),，例如,，天氣變化直接影響到諸如面包、谷類(lèi)制品以及青菜和果品等主要食品的價(jià)格,，而海平面上升幅度達(dá)1米或更多,。這種變化即使適度上升，那也將會(huì)對(duì)全世界的沿海地區(qū)產(chǎn)生重大影響,。如在東亞和東南亞地區(qū)大約有12.5億人居住在沿海低地區(qū),，即使海平面適度上升，對(duì)這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的影響也是巨大的,。城市化和城市人口增長(zhǎng)也是氣候局部變化的原因,。據(jù)在市區(qū)觀測(cè)到的結(jié)果，過(guò)去一個(gè)世紀(jì)氣溫平均上升了1～2℃,。

　　"新材料"需求 傳統(tǒng)金屬和燃料資源的消費(fèi)形式在變化,。耗用率或使用強(qiáng)度的曲線表明，許多金屬的人均消費(fèi)量(用單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)耗費(fèi)的單位金屬表示)要經(jīng)歷一個(gè)與有關(guān)國(guó)家工業(yè)成熟程度有關(guān)的周期,。在高度工業(yè)化國(guó)家,，耗用率表明許多金屬的數(shù)值在下降，即隨著GDP的增加,，人均消費(fèi)量下降。這種消費(fèi)格局表明,，由于使用塑料,、陶瓷和復(fù)合材料、新制造技術(shù),、再生金屬以及對(duì)它們的重復(fù)利用這些總體影響,，全世界對(duì)金屬的總需求量最終會(huì)下降。但在發(fā)展中國(guó)家人口增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)下,，總需求量以過(guò)去的速率繼續(xù)增長(zhǎng),。這些將會(huì)對(duì)像加拿大這樣傳統(tǒng)的資源生產(chǎn)和出口國(guó)家以及依賴(lài)資源出口的發(fā)展中國(guó)家產(chǎn)生明顯的影響。

　　另外,，在人口增長(zhǎng)和城市化過(guò)程的驅(qū)動(dòng)下,，非金屬工業(yè)材料和建筑材料的產(chǎn)量和消費(fèi)量明顯增長(zhǎng)。有些人預(yù)測(cè),，在今后的幾十年,，世界將由一個(gè)金屬和燃料社會(huì)轉(zhuǎn)變成一個(gè)以信息、服務(wù)和新材料經(jīng)濟(jì)占主導(dǎo)地位的社會(huì),。果真如此的話(huà),，這種發(fā)展變化顯然會(huì)對(duì)地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)工作產(chǎn)生重大影響,。

　　水利基礎(chǔ)設(shè)施 以往的水利基礎(chǔ)設(shè)施，如大壩,、堤岸和航海系統(tǒng)等,，主要是解決農(nóng)業(yè)用水電力、航海,、預(yù)防洪水,、城市和工業(yè)用水及廢物稀釋等。這些仍然是水利基礎(chǔ)設(shè)施的基本目標(biāo),，但這些水利基礎(chǔ)設(shè)施建立以后徹底改變了下游及河口以及近海的生態(tài)環(huán)境,，甚至影響了洋流循環(huán)，導(dǎo)致氣候變化,。這些挑戰(zhàn)要求科學(xué)家與水管理者合作工作,，預(yù)測(cè)水利基礎(chǔ)設(shè)施的管理變化會(huì)如何影響其傳統(tǒng)目標(biāo)，以及如何為新的環(huán)境目標(biāo)服務(wù),。美國(guó)地調(diào)所的科學(xué)家正在探索改變或調(diào)整這些體系的物理后果和生物后果,。

　　海岸帶的水 海洋和海岸線事實(shí)上是有限的。大海不可能為不斷增長(zhǎng)的人口提供無(wú)限的魚(yú)類(lèi),，也不可能吸納人類(lèi)活動(dòng)所產(chǎn)生的無(wú)限的廢物,。隨著海岸帶附近人口的增長(zhǎng)，水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)受到影響,，脆弱的海岸線不僅容易遭到侵蝕而且發(fā)生海水倒灌等現(xiàn)象,，此外海岸帶水中養(yǎng)分過(guò)剩產(chǎn)生了負(fù)面影響，藻類(lèi)的繁盛,、缺氧帶等就是實(shí)例,。即使在廢水清除之后，在海底已經(jīng)沉積的被污染的沉積物仍可能被風(fēng)暴卷起,，繼續(xù)對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響,。目前需要確定、表征和量化這些沉積物和有關(guān)污染物分布的位置及其對(duì)環(huán)境的影響,。
　　
　　儲(chǔ)存信息 在2l世紀(jì),，人類(lèi)將繼續(xù)面臨諸如人口過(guò)剩、城市增長(zhǎng),、污染,、森林退化和自然災(zāi)害等的挑戰(zhàn)，這些問(wèn)題都有一個(gè)至關(guān)重要的地球范圍,。因此,，對(duì)地球空間數(shù)據(jù)和信息的需求將不斷增大。這一潛在需求已經(jīng)增加了對(duì)下列問(wèn)題的關(guān)注，即這些數(shù)據(jù)如何綜合,、如何管理及如何使各種用戶(hù)可以獲取,。在美國(guó)，作為國(guó)家最大的民用繪圖機(jī)構(gòu),，美國(guó)地調(diào)所已將把各種來(lái)源的多層地理空間數(shù)據(jù)(如高程,、水文地理和運(yùn)輸?shù)?綜合到信息獲取渠道暢通的國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)之中。此外,，地理信息系統(tǒng)(GIS)的應(yīng)用至關(guān)重要,。在下一世紀(jì)應(yīng)努力：
　● 收集、綜合,、管理和歸檔保存地理空間數(shù)據(jù),，確保國(guó)家可以獲得；
　● 投資加大促進(jìn)信息技術(shù)發(fā)展,；
　● 培訓(xùn)用戶(hù)應(yīng)用和分析數(shù)據(jù),，提高決策水平。

　　總之,，隨著社會(huì)的發(fā)展,，當(dāng)代社會(huì)正面臨著人口、資源,、環(huán)境諸方面的嚴(yán)重挑戰(zhàn),。在這些社會(huì)挑戰(zhàn)面前，地學(xué)除要繼續(xù)解決礦產(chǎn)資源問(wèn)題外,，還必須幫助解決當(dāng)今社會(huì)發(fā)展所面臨的許多重大問(wèn)題：減輕自然和人為災(zāi)害,，安全處置有毒害的放射性廢物，以及為自然資源的合理利用,、環(huán)境污染的綜合治理,、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、國(guó)土整治,、農(nóng)業(yè)發(fā)展提供地學(xué)知識(shí)和服務(wù)。特別需要指出的是,，由于人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地球的影響已經(jīng)達(dá)到了與自然地質(zhì)作用相當(dāng)?shù)某潭?，人與自然關(guān)系的協(xié)調(diào)已成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)地球的新的出發(fā)點(diǎn)。所有這一切,，使地學(xué)的任務(wù)和目標(biāo)都發(fā)生了變化,。總的說(shuō)來(lái),，其變化主要表現(xiàn)在：不斷拓寬服務(wù)領(lǐng)域,，加強(qiáng)了在土地利用規(guī)劃、災(zāi)害預(yù)防、生態(tài)建設(shè)和城市發(fā)展等方面的應(yīng)用,。

　　四,、高新技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用導(dǎo)致了地學(xué)工作的重大變化， 以高新技術(shù)為先導(dǎo)發(fā)展地學(xué)正成為21世紀(jì)地學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵

　　二十世紀(jì)七十年代以來(lái),，掀起了技術(shù)革命的新浪潮,，高新技術(shù)群迅速崛起。其成果不但應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,，帶來(lái)了一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命,，而且也廣泛用于與地球科學(xué)有關(guān)的科學(xué)領(lǐng)域。特別是,，九十年代以來(lái),，以空間技術(shù)和信息技術(shù)為先導(dǎo)的高新技術(shù)群迅速發(fā)展，不僅引起了地學(xué)工作方式,，科學(xué)研究方式和思維方式的巨大變化,，而且引起了有關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的全面發(fā)展和變革，從技術(shù)裝備到科研機(jī)構(gòu)編制,，從人才素質(zhì)到后勤保障都發(fā)生了深刻的變化,，呈現(xiàn)出許多新的特點(diǎn)。就技術(shù)而言,，一方面產(chǎn)生了一批先進(jìn)的高新技術(shù)裝備與儀器,，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的技術(shù)手段也徹底改變了面貌。在地球科學(xué)技術(shù)研究方面,，目前已進(jìn)入應(yīng)用高新技術(shù)解決資源環(huán)境問(wèn)題的新時(shí)代,。一方面高新技術(shù)的出現(xiàn)使地球科學(xué)技術(shù)出現(xiàn)了許多以高新技術(shù)為手段的新的前沿，新的突破,，帶來(lái)新的發(fā)展,。另一方面針對(duì)當(dāng)前前沿研究面臨的重大資源環(huán)境問(wèn)題研制和發(fā)展高新技術(shù)，一旦這些高新技術(shù)有所突破,，又圍繞著這些重大高新技術(shù)的突破組織攻關(guān),，并在生產(chǎn)中形成新的領(lǐng)域，使科技社會(huì)化,。由此不斷推動(dòng)和促進(jìn)地球科學(xué)技術(shù)向前發(fā)展,。

　　現(xiàn)在，借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),，尤其是空間技術(shù),、信息技術(shù)和大型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，地球科學(xué)技術(shù)擁有了包括資源衛(wèi)星,、氣象衛(wèi)星,、巨型計(jì)算機(jī),、加速器質(zhì)譜儀(AMS)、同步加速器光源,、全球定位系統(tǒng),、自動(dòng)化多級(jí)質(zhì)譜儀、可移動(dòng)式紅外光譜儀等一系列先進(jìn)技術(shù)手段,。所有這些技術(shù)手段使地球科學(xué)技術(shù)形成了相互配套和補(bǔ)充的六大技術(shù)體系：

　　這六大技術(shù)體系的形成和發(fā)展,，標(biāo)志著地球科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期，而且是衡量一個(gè)國(guó)家地球科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化水平的基本標(biāo)志,。

　　正是由于高新技術(shù)在地球科學(xué)技術(shù)發(fā)展中起到先導(dǎo)作用,，所以世界主要國(guó)家在國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和研究計(jì)劃中都把發(fā)展和應(yīng)用高新技術(shù)列為科技發(fā)展優(yōu)先領(lǐng)域，或重點(diǎn)領(lǐng)域,，在這些領(lǐng)域中又突出關(guān)鍵技術(shù),。例如美國(guó)由于地球環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重，氣象異常頻繁出現(xiàn),，把研制和開(kāi)發(fā)用以揭示和預(yù)測(cè)全球各種現(xiàn)象的對(duì)地觀測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)作為支撐其國(guó)家安全保障的科學(xué)技術(shù)給予有力推進(jìn),。從八十年代以后，開(kāi)發(fā)了以解決地球環(huán)境問(wèn)題為目的大型觀測(cè)系統(tǒng),。目前,，利用對(duì)地觀測(cè)高新技術(shù)已經(jīng)建成或正在建設(shè)一系列的對(duì)地觀測(cè)和探測(cè)地球的各種過(guò)程的四維觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，如地球觀測(cè)系統(tǒng)(EOS),、全球陸地觀測(cè)系統(tǒng)(GTOS),、全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)(ECOS)、全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)(GOOS),、全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(GEMS)和平流層變化探測(cè)網(wǎng)絡(luò)等,。全球和國(guó)家尺度有關(guān)地球系統(tǒng)變化的長(zhǎng)期觀測(cè)、監(jiān)測(cè)與信息網(wǎng)絡(luò)正在形成,，給虛擬地球的產(chǎn)生提供海量信息的基礎(chǔ),。包括地球最近幾年對(duì)地觀測(cè)技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展：

　　從各國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略和文獻(xiàn)分析來(lái)看，國(guó)外在21世紀(jì)將大力發(fā)展下列高新技術(shù)：

　　1.對(duì)地觀測(cè)技術(shù)
　　1999年底和2000年初美國(guó)等國(guó)家新一代地球觀測(cè)傳感器將發(fā)射上天,，這些傳感器在技術(shù)設(shè)計(jì)上針對(duì)了當(dāng)前地學(xué)研究和國(guó)土資源調(diào)查中對(duì)空間數(shù)據(jù)的實(shí)際需求。其中,，對(duì)地質(zhì)體的光譜測(cè)量接近傳統(tǒng)的試驗(yàn)室光譜測(cè)試,，達(dá)到lOnm分辨率，　對(duì)地球表面的制圖能力與高空攝影相差無(wú)幾，可望取代部分航空攝影調(diào)查項(xiàng)目,，最重要的是可以以幾天為周期,，重復(fù)獲取全球地表高分辨率數(shù)據(jù)，這對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和合理規(guī)劃國(guó)土資源意義重大,。

　　需要特別指出的是,，地球預(yù)測(cè)衛(wèi)星是獲取地面和地下資源信息的主要現(xiàn)代化手段之一，而且隨著發(fā)展這一手段的作用越來(lái)越大,。1997年全球還只有9顆地球觀測(cè)衛(wèi)星,，提供的圖像精度只有20-30米。而到2000年有31顆地球預(yù)測(cè)衛(wèi)星環(huán)繞地球飛行,。它們不僅可以提供精度達(dá)l米的立體地面圖像,，而且還能獲超光譜的地球物理圖像。13顆Landsat類(lèi)衛(wèi)星可以提供南北極向軌道上連續(xù)的多光譜圖像,，這類(lèi)圖像對(duì)于了解大面積的結(jié)構(gòu)關(guān)系很有價(jià)值,，可廣泛應(yīng)用于不同尺度的土地管理和土地利用規(guī)劃中。12顆高精度的地球觀測(cè)衛(wèi)星將提供地球任何地方1米精度的立體圖像,，從而可以有效地鑒別,、測(cè)量和填繪人的目標(biāo)，對(duì)提高耕地管理和城市規(guī)劃的水平極有幫助,，這種高精度衛(wèi)星圖像資料正在進(jìn)入商業(yè)化,。4顆超光譜衛(wèi)星將采用近于連續(xù)的頻譜捕捉反射光中的所有信息，這種連續(xù)頻譜的測(cè)量資料對(duì)于識(shí)別礦床和植被覆蓋以及測(cè)定應(yīng)力將有重大的改進(jìn),。2顆雷達(dá)衛(wèi)星具有穿透云層,、全天候獲取目標(biāo)雷達(dá)圖像的特點(diǎn)，對(duì)于評(píng)價(jià)洪水及其它災(zāi)害,、測(cè)定土壤濕度,、進(jìn)行斷層填圖和取得森林區(qū)之下的地貌圖像有特殊的效果。在對(duì)地觀測(cè)中,，最引入注意的是美國(guó)EOS對(duì)地預(yù)測(cè)系統(tǒng),，80年代初，針對(duì)全球變化研究對(duì)建立長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際需求,，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)開(kāi)始規(guī)劃地球預(yù)測(cè)系統(tǒng)(EOS)計(jì)劃,，并于90年代初實(shí)施。這一投資近85億美元的龐大計(jì)劃由三部分組成：一系列衛(wèi)星組成的天基觀測(cè)系統(tǒng),，用于長(zhǎng)期采集連續(xù)的多參數(shù)數(shù)據(jù),；數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)；多學(xué)科科學(xué)研究計(jì)劃,。EOS計(jì)劃的目標(biāo)是建立一個(gè)綜合的,、持久的,、完善的、全球尺度的地球觀測(cè)系統(tǒng),，進(jìn)行一系列探索性研究,，通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)等手段，用大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)建立地球系統(tǒng)模型,。顯然,，地球觀測(cè)衛(wèi)星系列是最基本和最重要的環(huán)節(jié)，EOS衛(wèi)星系列計(jì)劃由10顆衛(wèi)星組成,，并在今后的10年內(nèi)陸續(xù)發(fā)射上天,，構(gòu)成連續(xù)15年的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其規(guī)模在地球觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展史上是空前的,。EOS衛(wèi)星系列原計(jì)劃90年代中后期發(fā)射,，雖然幾度因故推遲，但在新世紀(jì)來(lái)臨之際,，1999年12月18日,，EOS系統(tǒng)的"旗艦"-Terra衛(wèi)星(即以前的EOS-AMI)，終于發(fā)射上天,。Terra衛(wèi)星上的5個(gè)傳感器載荷的數(shù)據(jù)采集將提高人類(lèi)對(duì)陸地,、海洋、大氣作用過(guò)程及能量轉(zhuǎn)換模型的研究,，同時(shí),，高空間分辨率數(shù)據(jù)也將為"數(shù)字地球"工程提供重要的數(shù)據(jù)源。由這些傳感器每天發(fā)回的海量數(shù)據(jù),，將通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)等手段,，定量模擬地球動(dòng)態(tài)過(guò)程，并把地球上的大氣圈,、水圈,、巖石圈等自然營(yíng)力和人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的影響作為整體進(jìn)行研究，將全球變化研究建立在長(zhǎng)期的觀測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上,，使迄今的全球變化研究水平得到進(jìn)一步提高,，除EOS計(jì)劃外，美國(guó)還啟動(dòng)了兩個(gè)引人注目的計(jì)劃：

　　(1)新千年計(jì)劃
　　NASA啟動(dòng)了新千年計(jì)劃(NMP),，它是由政府部門(mén),、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界合作進(jìn)行空間技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的計(jì)劃，其目的是通過(guò)一系列太空飛行試驗(yàn),，開(kāi)發(fā)21世紀(jì)的對(duì)地預(yù)測(cè)技術(shù),，其中包括開(kāi)發(fā)體積更小、成本更低,、性能更優(yōu)的地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng),，降低未來(lái)空間計(jì)劃實(shí)施中的成本和風(fēng)險(xiǎn),。

　　NMP計(jì)劃的第一顆衛(wèi)星，地球觀測(cè)1號(hào)衛(wèi)星(E0-1)已于2000年4月發(fā)射,。E0-1軌道高度705km，與太陽(yáng)同步,，傾角98.2°,，通過(guò)赤道當(dāng)?shù)貢r(shí)間與Landsat7僅相差一分鐘，對(duì)全球覆蓋一次周期16天,。E0-1的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)一系列先進(jìn)的技術(shù)和陸地成像儀器,，其中，輕型材料,、高性能集成式探測(cè)器陣列及精確的光譜儀等重大技術(shù)進(jìn)展將會(huì)在E0-1飛行中得到驗(yàn)證,。為了確保目前的Landsat數(shù)據(jù)在未來(lái)的連續(xù)性，E0-1將攜帶3種傳感器系統(tǒng),，采集多光譜和高光譜數(shù)據(jù),。三個(gè)傳感器載荷分別是高級(jí)陸地成像儀(ALl)、Hyperion,、LEISAR大氣校正儀(LAC),。Hyperion是推掃式傳感器，有一個(gè)望遠(yuǎn)鏡,，兩個(gè)光譜儀,，光譜分辨率lOnm，覆蓋范圍400--2500nm,，空間分辨率30m,，機(jī)上標(biāo)定系統(tǒng)的絕對(duì)輻射標(biāo)定精度達(dá)到6%。Hyperion數(shù)據(jù)的分辨率相當(dāng)于目前的機(jī)載成像光譜系統(tǒng),，最引人注目的應(yīng)用是定量礦物填圖,，對(duì)資源大調(diào)查中超前提供面上的基礎(chǔ)地質(zhì)信息意義重大。

　　(2)NEMO計(jì)劃
　　海軍地球圖觀察者計(jì)劃(NEMO)是由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(ARPA)和海軍研究辦公室(0NR)聯(lián)合資助的由產(chǎn)業(yè)界和政府部門(mén)合作實(shí)施的,、軍民兩用的地球觀測(cè)衛(wèi)星及數(shù)據(jù)處理,、應(yīng)用計(jì)劃，由海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)負(fù)責(zé)實(shí)施,。NEMO衛(wèi)星定于2000年中發(fā)射,，軌道高度650km，與太陽(yáng)同步,，軌道傾角97.81°,，通過(guò)赤道當(dāng)?shù)貢r(shí)間10：30am，對(duì)地球重復(fù)覆蓋周期7天,，可以以一周為周期提供地球的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),。NEMO衛(wèi)星上有兩個(gè)傳感器系統(tǒng),，海岸帶成像光譜儀(C01S)和全色成像相機(jī)<PIC)。GOIS波長(zhǎng)范圍400-250nm,，共有210個(gè)波段,，光譜分辨率10nm，　空間分辨率30m,。NEMO計(jì)劃的目的是開(kāi)發(fā)和提供軍民兩用的先進(jìn)對(duì)地觀測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù),，COIS雖然是針對(duì)美國(guó)海軍系統(tǒng)戰(zhàn)時(shí)對(duì)淺海岸帶環(huán)境、水深,、水下災(zāi)害,、水質(zhì)清潔度、底質(zhì)類(lèi)型等信息的實(shí)時(shí)需求而設(shè)計(jì)的,，但對(duì)資源勘測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等民用領(lǐng)域具有不容忽視的應(yīng)用潛力,，尤其是對(duì)全球規(guī)模的土地利用規(guī)劃與管理、農(nóng)業(yè)與環(huán)境監(jiān)測(cè),、定量礦物與地質(zhì)填圖將產(chǎn)生革命性影響,。

　　這些探測(cè)技術(shù)進(jìn)步，給預(yù)測(cè)地球變化的科研工作進(jìn)展帶來(lái)了根本性的影響,。也就是說(shuō),，大規(guī)模的預(yù)測(cè)系統(tǒng)使及時(shí)取得大范圍的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)成為可能，高速計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的使用,，替代了不可能進(jìn)行的全球規(guī)模的實(shí)驗(yàn)工作,，使再現(xiàn)和預(yù)測(cè)多過(guò)程連鎖反應(yīng)引起的復(fù)雜的全球現(xiàn)象成為可能，并一直在世界上占據(jù)著絕對(duì)的領(lǐng)先地位,。

　　最近,，美國(guó)的海洋大氣局(NOAA)提出"為了21世紀(jì)的挑戰(zhàn)"(Providing for 21century Challenge)計(jì)劃，在該計(jì)劃中提出"氣候預(yù)報(bào)高水平化",、"實(shí)現(xiàn)從季節(jié)到數(shù)年度的氣候預(yù)報(bào)",、"揭示和預(yù)測(cè)10年到100年的變化"等三個(gè)項(xiàng)目。

　　除了加強(qiáng)地球遙感衛(wèi)星以外,，航空物探等技術(shù)也將得到進(jìn)一步發(fā)展,，例如最近美國(guó)科學(xué)基金會(huì)、空軍科研辦公室,、國(guó)家航空及航天管理局,、國(guó)防填圖署和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所共同確立了《航空物探與精確定位》項(xiàng)目，并已得到美國(guó)科學(xué)研究委員會(huì)管理局批準(zhǔn),。該項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)航空物探與精確定位技術(shù)相結(jié)合開(kāi)發(fā)研制出高精度定位,，高分辨率的航空物探技術(shù)方法。這是因?yàn)榈貙W(xué)家過(guò)去采用的測(cè)量技術(shù)手段由于定位精度不夠，使得他們無(wú)法準(zhǔn)確地模擬地球物理過(guò)程,，因而也就不能準(zhǔn)確地理解自然災(zāi)害和非再生資源的分布等,。另外，有些地區(qū)由于難以通行或環(huán)境惡劣,、或者由于資金的限制,，無(wú)法利用常規(guī)的地面調(diào)查方法開(kāi)展工作，而從衛(wèi)星或飛機(jī)上采集數(shù)據(jù)雖然可以克服這些困難,，衛(wèi)星雖然可以覆蓋全球,，但其空間分辨率較低，　而且從設(shè)計(jì),，發(fā)射到采集數(shù)據(jù)是一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，如果能用飛機(jī)代替衛(wèi)星,，則更具有現(xiàn)實(shí)意義,。例如，航空磁測(cè)已被地學(xué)界應(yīng)用多年,，對(duì)區(qū)域地質(zhì)填圖,，識(shí)別區(qū)域形變模式，研究地震活動(dòng)斷層,，尋找金屬和油氣資源等方面起子重要作用,。但是要進(jìn)一步擴(kuò)大航空物探的應(yīng)用領(lǐng)域，必須解決精確定位的問(wèn)題,。因此,，航空物探和精確定位相結(jié)合的問(wèn)題顯得日益迫切。

　　2.信息技術(shù)
　　近十年來(lái),，信息技術(shù)在地學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用不僅已經(jīng)遍及地學(xué)工作各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集,、處理,、管理、成果輸出等全過(guò)程,，而且深入到解決跨學(xué)科,、跨領(lǐng)域的信息共享、集成等問(wèn)題,。近年來(lái),，在地學(xué)工作領(lǐng)域方面，所使用的計(jì)算機(jī)從儀器設(shè)備的內(nèi)置單片機(jī),、掌上計(jì)算機(jī),、PC；工作站,、巨型機(jī)等無(wú)所不包?，F(xiàn)在的大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、高速并行處理技術(shù),、圖示技術(shù),、大容量存儲(chǔ)技術(shù)、可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、：計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),、人工智能技術(shù)(專(zhuān)家系統(tǒng)、語(yǔ)音與手寫(xiě)識(shí)別),、電子出版等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地學(xué)工作的全過(guò)程,，即信息采集、處理,、管理表示與服務(wù)等全過(guò)程,。
其主要進(jìn)展有：
　（1）建立國(guó)家、地區(qū)及全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施(NSDI,、RSNI及GSDl)已成為地學(xué)工作信息化的重要基礎(chǔ)
　　1994年4月美國(guó)總統(tǒng)克林頓簽發(fā)了實(shí)施國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施--NSDI的12906號(hào)執(zhí)行令以后,，在全球掀起了建立空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的浪潮。為避免重復(fù),，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下加快信息資源的積累,，在更大范圍內(nèi)以實(shí)現(xiàn)信息共享為目的的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃的實(shí)施已成為國(guó)家、區(qū)域和全球信息化的重要基礎(chǔ)工作,。除美國(guó)外，目前英國(guó),、加拿大,、澳大利亞、新西蘭,、荷蘭,、馬來(lái)西亞、日本,、韓國(guó)等國(guó)家先后開(kāi)始實(shí)施NSDI,。歐洲、亞洲,、美洲,、非洲、中東地區(qū)都組織了區(qū)域性空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的相應(yīng)機(jī)構(gòu),。關(guān)于全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施GSDI的問(wèn)題已經(jīng)召開(kāi)了三次會(huì)議,，成立了由執(zhí)行委員會(huì)和咨詢(xún)委員會(huì)組成的指導(dǎo)委員會(huì)和4個(gè)工作組(運(yùn)行管理、技術(shù),、通訊與宣傳,、法律與經(jīng)濟(jì))。數(shù)據(jù)是空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,?；A(chǔ)地理、土地利用、土地覆蓋,、地籍,、地質(zhì)、海洋等地學(xué)信息是國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施,、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集的重要組成部分,。美國(guó)聯(lián)邦數(shù)據(jù)委員會(huì)提出了空間數(shù)據(jù)框架的概念，目的是要提供一個(gè)通用的基礎(chǔ),，各種信息可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精確的采集,、配準(zhǔn)或集成。它們?cè)趯?duì)全國(guó)5000多個(gè)用戶(hù)廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上確定了數(shù)據(jù)框架,。其基本數(shù)據(jù)集包括大地測(cè)量控制,、正射影象、高程,、交通,、政府單位和地籍信息；澳大利亞空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)施中提出了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集的概念,。除基礎(chǔ)地理信息外,，地質(zhì)、海洋,、土地,、水等信息納入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中；加拿大已經(jīng)多次召開(kāi)了國(guó)家框架數(shù)據(jù)的研討會(huì),，提出了框架數(shù)據(jù)與核心數(shù)據(jù)的概念,。雖然框架與核心數(shù)據(jù)的內(nèi)容還需進(jìn)一步確定，但至少要包括用于空間參考的定位數(shù)據(jù),、基礎(chǔ)地理信息以及可以向全國(guó)范圍所有用戶(hù)提供的土地,、地質(zhì)等公用的專(zhuān)題數(shù)據(jù)。根據(jù)上述可見(jiàn),，測(cè)繪,、土地、地礦和海洋等資源信息構(gòu)成了國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的最主要的內(nèi)容,。因此,，資源工作部門(mén)和資源工作信息對(duì)建立國(guó)家空間基礎(chǔ)設(shè)施具有舉足輕重的作用。事實(shí)上,，建立NSDI已成為領(lǐng)域信息化的重要內(nèi)容,。

　(2)網(wǎng)絡(luò)特別是INTBRNBT網(wǎng)正在成為地學(xué)信息晨務(wù)與信息獲取的重要基礎(chǔ)設(shè)施
　　
　　以往信息服務(wù)主要通過(guò)圖書(shū)館、資料館的手工借閱以及紙介質(zhì)信息產(chǎn)品的銷(xiāo)售方式進(jìn)行,?！‰S著信息技術(shù)的發(fā)展,，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、元數(shù)據(jù)技術(shù)和光存儲(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,，信息服務(wù)的方式已發(fā)生了革命性變化,。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是INTERNET的發(fā)展,，為在世界范圍內(nèi)發(fā)布信息提供了基礎(chǔ)設(shè)施,。元數(shù)據(jù)技術(shù)已成為在浩如煙海的信息資源中有效地尋找、存取所需信息的重要技術(shù)手段,。而光存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用特別是CD-ROM在網(wǎng)絡(luò)帶寬不夠,，傳輸海量信息有困難的情況下是對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的一種補(bǔ)充，而且是與沒(méi)有連網(wǎng)地區(qū)的用戶(hù)進(jìn)行信息交換和信息發(fā)布的重要手段,。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì),，在世界上最大的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)上，大約已有1000個(gè)WWW服務(wù)器的主要內(nèi)容為地球信息科學(xué),。

　　在資源領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用方面美國(guó)處于領(lǐng)先地位,，除美國(guó)以外，現(xiàn)在澳大利亞,、加拿大,、英國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的地學(xué)部門(mén),，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用,。

　　最近,，美國(guó)、加拿大,、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家隨著空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃的實(shí)施,，己先后建立了信息交換網(wǎng)絡(luò)體系。在網(wǎng)上提供大量的資源信息,。1995年美國(guó)的空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)體系已開(kāi)始工作,。到1999年12月31日，該信息交換網(wǎng)絡(luò)已包括122個(gè)服務(wù)器上的179個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的描述性信息,。此外,，許多重要的國(guó)際研究計(jì)劃，如全球變化等,，設(shè)立了自己的網(wǎng)站發(fā)布信息?，F(xiàn)在，大多數(shù)國(guó)家已與INTERNET連網(wǎng),，網(wǎng)絡(luò)正在成為發(fā)布地學(xué)信息的重要基礎(chǔ)設(shè)施,。

　　此外，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)信息資源的提供者應(yīng)用元數(shù)據(jù)建立信息資源目錄以方便用戶(hù)查找與獲取信息,。

　　美國(guó)國(guó)際地球科學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)中心CIEIN是1989年成立的非官方組織,。目的是為科學(xué)家、決策者和公眾提供有關(guān)信息,。它也是世界數(shù)據(jù)中心,。該中心保存了大量的地球科學(xué)數(shù)據(jù)。由于存在多種描述現(xiàn)存數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)與格式,，該中心還制定了兼容多種格式的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),，并建立了元數(shù)據(jù)庫(kù),。歐洲多用途基礎(chǔ)地球信息網(wǎng)絡(luò)MEGRIN 1993年成立以來(lái)，現(xiàn)在已擁有19個(gè)國(guó)家測(cè)圖機(jī)構(gòu),，并在INTERNET網(wǎng)上建立了地理空間數(shù)據(jù)描述目錄GDDD,，內(nèi)容包括這些測(cè)圖機(jī)構(gòu)所生產(chǎn)的九類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)。1997年,，INTERGRAPH在INTERNET上開(kāi)設(shè)了世界上第一家全天候服務(wù)的數(shù)據(jù)商店,，為存取來(lái)自英國(guó)地調(diào)所(BGS)等政府部門(mén)的以地圖為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)提供服務(wù)。隨著國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建立,，這項(xiàng)服務(wù)將提供對(duì)包括580個(gè)政府?dāng)?shù)據(jù)集的地球空間數(shù)據(jù)資源的存取能力,。綜上所述，元數(shù)據(jù)可成為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,，特別是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的重要技術(shù),。

　(3)數(shù)據(jù)庫(kù)模型研究正在從研究建立單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型向研究建立專(zhuān)題或領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型發(fā)展

　　數(shù)據(jù)模型是建立數(shù)據(jù)庫(kù)最重要的工作，是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,，是數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),。以往數(shù)據(jù)模型的研究立足于研究建立單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型，但目前總體上是向研究建立專(zhuān)題或領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型發(fā)展,。發(fā)生這種變化的原因主要有兩個(gè),，一是已建數(shù)據(jù)庫(kù)存在的問(wèn)題影響數(shù)據(jù)的應(yīng)用。二是隨著技術(shù)的發(fā)展,，刺激了深入應(yīng)用數(shù)據(jù)資源的需求,。與資源工作有關(guān)的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)歷了六十年代的試驗(yàn)研究，七十至八十年代的大發(fā)展,，到九十年代已在地學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域建立了一大批基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),。但是，正如英國(guó)地調(diào)所BGS在分析建立總體地學(xué)數(shù)據(jù)模型的必要性時(shí)指出的那樣,，這些數(shù)據(jù)庫(kù)許多是由項(xiàng)目建立起來(lái)的,，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是為不同的應(yīng)用目的而設(shè)計(jì)的，很少考慮更廣泛的應(yīng)用,。這種現(xiàn)象還導(dǎo)致同類(lèi)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在不同的系統(tǒng)中，而且具有不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與格式,。另一方面,，有些專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)，雖然建立了全國(guó)范圍的數(shù)據(jù)庫(kù),，具有相同的結(jié)構(gòu)與格式,，但是，由于專(zhuān)業(yè)單一仍然很難與其他相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行集成與分析,。

　　導(dǎo)致數(shù)據(jù)模型研究發(fā)生變化的第二方面的原因是應(yīng)用需求,。在積累大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,，八十年代末，GIS技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用,，極大刺激了應(yīng)用新技術(shù)在更廣的范圍內(nèi)對(duì)多種信息進(jìn)行綜合分析的需求,。這就使得現(xiàn)有數(shù)據(jù)所存在的上述問(wèn)題越來(lái)越突出。從九十年代開(kāi)始的新的關(guān)于數(shù)據(jù)模型的研究熱點(diǎn)正是在解決上述供求矛盾,，實(shí)現(xiàn)在更大的范圍內(nèi)綜合更多種類(lèi)的數(shù)據(jù)的形式下提出的,。

　　這種研究有兩個(gè)主要目的：一是解決現(xiàn)存數(shù)據(jù)的利用，二是保證新積累的數(shù)據(jù)能夠遵循相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),?？偟哪繕?biāo)是解決數(shù)據(jù)集成與共享的問(wèn)題。

　　在資源工作領(lǐng)域,，目前所見(jiàn)到的領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型主要是英國(guó)的地學(xué)數(shù)據(jù)模型與澳大利亞的地學(xué)數(shù)據(jù)模型,，　主要專(zhuān)題數(shù)據(jù)模型包括1997年發(fā)布的澳大利亞的國(guó)家地籍?dāng)?shù)據(jù)模型1.0版本、英國(guó)的存儲(chǔ)地質(zhì)圖數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)模型,、美國(guó)的數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型草案4.3版本,。

　　英國(guó)的地學(xué)數(shù)據(jù)模型包括公用數(shù)據(jù)(地理數(shù)據(jù)、鉆孔,、樣品,、位置數(shù)據(jù)、巖性地層,、巖石類(lèi)型及巖體數(shù)據(jù)),、地質(zhì)、工程地質(zhì),、巖石,、生物地層、地球物理,、地球化學(xué)以及水文地質(zhì),。澳大利亞的地學(xué)數(shù)據(jù)模型由于經(jīng)費(fèi)等多方面的原因內(nèi)容比英國(guó)要少一些。主要包括地質(zhì),、地球物理,、鉆孔和礦產(chǎn)資源。二者都是采用實(shí)體－關(guān)系圖的方法描述所涉及的地學(xué)數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系,?！“拇罄麃喌牡貙W(xué)數(shù)據(jù)模型還發(fā)布了據(jù)此模型生成的數(shù)據(jù)字典，可用于建立各種相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù),。

　　專(zhuān)題模型雖然內(nèi)容限于某個(gè)專(zhuān)題,，但并不限于某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。如,，各種數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)的建立都可依據(jù)該模型建立與軟硬件環(huán)境有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu),。使得所建數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)易于轉(zhuǎn)換,、集成與共享。

(4)世界發(fā)達(dá)國(guó)家在資源工作各個(gè)領(lǐng)域都建立了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),，美國(guó),、加拿大與澳大利亞地調(diào)所建立的主要類(lèi)型的地學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)包括：

　　文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　各種比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù),，包括數(shù)字高程模型,、地形數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)庫(kù),、全國(guó)地理名稱(chēng)信息系統(tǒng)等,。

　　基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)：如地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)、地質(zhì)名稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù),、鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù),、放射性年代數(shù)據(jù)庫(kù)、巖石分析數(shù)據(jù)庫(kù),、古生物數(shù)據(jù)庫(kù),、海洋地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、國(guó)家數(shù)字地圖集等,。

　　礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫(kù),，包括分布在全國(guó)范圍的固體礦產(chǎn)、石油等礦床,、礦點(diǎn)數(shù)據(jù)和油田數(shù)據(jù)庫(kù),。

　　水文鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)、水資源數(shù)據(jù),、水質(zhì)數(shù)據(jù)及水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),。

　　地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)及土地利用、土地覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù),。

　　環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)：地震,、滑坡、崩塌等數(shù)據(jù)庫(kù),。

　　地球物理數(shù)據(jù)庫(kù)：航磁,、重力、人工地震數(shù)據(jù)庫(kù)等,。

　　地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù),，包括全巖地球化學(xué)、水系沉積,、勘探地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)等,。

　　航片與衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)庫(kù)等,。

(5)CIS已成為資源工作信息集成管理,、綜合分析的有力工具

　　由于GIS具有多種空間數(shù)據(jù)的處理和分析能力,，為資源工作提供了對(duì)地理、地質(zhì),、土地,、地球物理、地球化學(xué),、環(huán)境,、災(zāi)害以及遙感等多源資源信息進(jìn)行集成管理、綜合分析,、解釋以及成果表達(dá)的有力工具,，使他們能夠以一種全新的綜合的方法研究解決資源中的各種問(wèn)題。現(xiàn)在,，美,、加、澳在其第二代填圖計(jì)劃中明確規(guī)定采用GIS技術(shù),，確立了GIS作為地質(zhì)礦產(chǎn)領(lǐng)域信息的支柱技術(shù)的地位,。

　　現(xiàn)在，GIS在土地利用,、土地規(guī)劃,、地籍、基礎(chǔ)地學(xué)研究,、資源評(píng)價(jià),、資源利用管理、環(huán)境與災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,，已經(jīng)成為地學(xué)信息化的不可缺少的技術(shù),。

　　目前，GIS正向著多維,，開(kāi)放,、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。隨著其性能的不斷提高,，解決資源工作問(wèn)題的能力不斷增強(qiáng),，必將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

(6)區(qū)域地質(zhì)和資源調(diào)查工作實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的信息化
　　
　　現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)解決了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和資源調(diào)查全過(guò)程信息化的技術(shù)問(wèn)題,。這種信息化并不是僅僅將傳統(tǒng)工作流程簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)信息化,，而是在采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)管理地質(zhì)調(diào)查的成果，并可根據(jù)區(qū)域,、地層,、構(gòu)造、巖石、礦產(chǎn),、地球物理,、地球化學(xué)、土地資源等屬性對(duì)地質(zhì)圖的信息進(jìn)行靈活檢索,，還可根據(jù)用戶(hù)需求派生出各種不同的應(yīng)用圖件,。地質(zhì)圖不再只是一張復(fù)雜的，除專(zhuān)業(yè)地質(zhì)人員外,，別人很難看懂的固定圖件,。這是對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)填圖的重大變革。

　　現(xiàn)在美,、加,、澳實(shí)施的第二代地質(zhì)填圖計(jì)劃中，都明確提出要在數(shù)據(jù)采集,、管理,、分析、存儲(chǔ),、成果輸出等填圖的各個(gè)階段及信息服務(wù)全面采用數(shù)字技術(shù),。美國(guó)地調(diào)所為此成立了數(shù)字填圖委員會(huì)，組成若干工作組制定各個(gè)階段所需的標(biāo)準(zhǔn),，以便開(kāi)發(fā)出性能價(jià)格比更高,、更靈活實(shí)用的野外填圖系統(tǒng)與GIS分析工具。到目前為止,，上述填圖計(jì)劃都有一批項(xiàng)目已經(jīng)完成,，每個(gè)項(xiàng)目都建立了基于GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　上述國(guó)家第二代填圖計(jì)劃的實(shí)施過(guò)程具有以下特點(diǎn)：
　● 為地質(zhì)調(diào)查全過(guò)程信息化組織制定一系列標(biāo)準(zhǔn),。如：地學(xué)數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn),、空間定位標(biāo)準(zhǔn)、野外數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn),、數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn),、數(shù)字地質(zhì)圖出版標(biāo)準(zhǔn)及元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等；
　● 基本上解決了野外數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)化問(wèn)題,；
　● 采用GIS技術(shù)完成室內(nèi)資料整理,、分析及圖件的編輯；
　● 提供兩種輸出：建立數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)與硬拷貝地質(zhì)圖,。
　● 建立了適應(yīng)新技術(shù)的完整的工作流程,。

(7)掌上計(jì)算機(jī)和CPS的開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了野外數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)化，使野外數(shù)據(jù)的采集發(fā)生了根本性變化

　　國(guó)外早在八十年代中期就開(kāi)始開(kāi)發(fā)野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)技術(shù),。從編碼表格,、到編碼與自由文本混合式描述,，從格式化的記錄本發(fā)展到野外電子記錄本，建立原始資料數(shù)據(jù)庫(kù),。野外數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)備從無(wú)(用筆填寫(xiě)編碼表格,，從室內(nèi)輸入計(jì)算機(jī)建立數(shù)據(jù)庫(kù))到便攜式計(jì)算機(jī)，再到掌上計(jì)算機(jī),。1991年，加拿大布列顛,、哥倫比亞省地調(diào)所的區(qū)調(diào)人員已開(kāi)始在野外使用由加拿大安大略地調(diào)所開(kāi)發(fā)的在掌上計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的FIELDLOG系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),。1992年掌上計(jì)算機(jī)的功耗、重量(普通5號(hào)電池可支持機(jī)器運(yùn)行1個(gè)星期以上,。重量500克左右)及圖形能力方面的重大突破為野外數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)化奠定了硬件基礎(chǔ),。1996年微軟推出了可用于掌上機(jī)的操作系統(tǒng)WINDOWS CE。它所提供的文字處理,、電子表格,、簡(jiǎn)單圖象處理、與袖珍GPS聯(lián)接實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自動(dòng)定位,、收發(fā)電子郵件,、上網(wǎng)瀏覽、無(wú)繩壓感筆輸入等方面的功能為提高數(shù)字野外記錄本的性能提供了良好的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),，實(shí)現(xiàn)了野外數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)化,。除加拿大外，目前美國(guó)和澳大利亞也分別開(kāi)發(fā)了基于掌上計(jì)算機(jī)的野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PENMAP,，并應(yīng)用在地質(zhì)填圖的實(shí)際工作中?，F(xiàn)在，掌上計(jì)算機(jī)的重量更輕,、功能更強(qiáng),，也可配備手寫(xiě)體識(shí)別軟件，從而使地質(zhì)人員從敲擊鍵盤(pán)中解脫出來(lái),，很適于野外工作,。不久，當(dāng)野外記錄本實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別功能時(shí),，它將像羅盤(pán),、放大鏡和地質(zhì)錘一樣成為野外工作必備的隨身工具。

(8)光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于資源工作的資料保存,，只讀型光盤(pán)CD-ROM已成為資源工作信息交換和傳播的重要介質(zhì)
　　光盤(pán)是八十年代中后期出現(xiàn)的海量(大容量)存儲(chǔ)設(shè)備,，　它利用激光聚焦性好的特點(diǎn)，聚光后形成微小光斑,，使光盤(pán)表面物質(zhì)燒蝕,，形變成磁化，達(dá)到存儲(chǔ)信息的目的。其主要特點(diǎn)是存儲(chǔ)密度高,、容量大,、可移動(dòng)裝卸，可實(shí)現(xiàn)多盤(pán)控制,、對(duì)保存環(huán)境要求低,。光盤(pán)表面涂有保護(hù)膜，可進(jìn)行擦洗,，對(duì)灰塵,、溫度、濕度沒(méi)有特殊要求,；可靠性高,，平均無(wú)故障工作時(shí)間為100000小時(shí)以上；保存壽命長(zhǎng),。一般都在10年以上,，長(zhǎng)者可近100年。由于光盤(pán)的上述特點(diǎn),，九十年代中就已成為地學(xué)領(lǐng)域資料信息存儲(chǔ)的理想介質(zhì)(姜作勤,，1996)。CD-ROM只能寫(xiě)一次讀多次的特點(diǎn),，更適合資料的保存,，因此，即使在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的今天,，CD-ROM依然是存儲(chǔ)各種資源工作科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布與出售的重要介質(zhì),。

(9)計(jì)算機(jī)輔助彩色地學(xué)圖件的編輯出版已納入生產(chǎn)流程，從根本上改變了地學(xué)圖件出版的傳統(tǒng)工作方式

　　圖件是資源工作成果的主要表現(xiàn)形式,，是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)的重要手段,，因此在資源領(lǐng)域中具有特殊的地位和作用。自從有了資源工作,，填圖與編圖即已開(kāi)始,。

　　采用數(shù)字制圖技術(shù)、進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助編制圖不僅可大大減少編圖工序和時(shí)間,、降低成本,，而且可實(shí)現(xiàn)信息共享、縮短修編周期,，靈活的生成滿(mǎn)足不同應(yīng)用要求的圖件,。因此，數(shù)字制圖技術(shù)的研究與應(yīng)用得到了世界各國(guó)的普遍重視,。早在六十年代初期,，人們就開(kāi)始研究數(shù)字制圖技術(shù),。在資源工作中，發(fā)達(dá)國(guó)家如美,、英,、德等國(guó)于七十年代初期先后開(kāi)始將數(shù)字制圖技術(shù)用于輔助編制各種資源工作圖件。八十年代開(kāi)始,，加拿大,、法國(guó)等國(guó)家甚至像泰國(guó)等第三世界的國(guó)家都在不同程度上采用這種新的技術(shù)生產(chǎn)資源工作圖件。到九十年代中期,，在發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó),，數(shù)字制圖技術(shù)已納入生產(chǎn)流程，這種新的生產(chǎn)方式已占統(tǒng)治地位,。

　　3．地球探測(cè)技術(shù)
　　當(dāng)前的探測(cè)技術(shù)雖然得到了發(fā)展，　但很難適應(yīng)21世紀(jì)社會(huì)對(duì)地學(xué)調(diào)查的要求,，為此,，最近美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所(USGS)和美國(guó)國(guó)家航空和航天局(NASA)一道,，聯(lián)合發(fā)起了一項(xiàng)新的,、雄心勃勃的開(kāi)創(chuàng)計(jì)劃，稱(chēng)之為"地球探測(cè)"(Earthscope)計(jì)劃,。其目的是拓展地球科學(xué)的觀測(cè)能力,，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其輸入電腦中,。這些數(shù)據(jù)與新的和現(xiàn)有的信息相結(jié)合,，為揭示北美大陸結(jié)構(gòu)、演化和動(dòng)力學(xué)特征,，深入認(rèn)識(shí)地震和斷層系統(tǒng),、火山和巖漿作用過(guò)程以及將構(gòu)造作用與地表過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，將提供前所未有的良機(jī),。

　　"地球探測(cè)"是一套分布式,、多用途儀器和觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的組合，它使我們能夠大大加深對(duì)北美大陸結(jié)構(gòu),、演化和動(dòng)力學(xué)特征的理解,。該計(jì)劃包括以下四個(gè)部：

　　● USArray(美國(guó)地震陣列)：大陸規(guī)模的地震陣列將提供巖石圈和地球深部的相關(guān)三維圖像；
　　● SAFOD(圣安德列斯斷裂深部觀測(cè)站)：橫穿圣安德列斯斷裂的鉆孔觀測(cè)站直接測(cè)量板塊邊界地震發(fā)生的物理?xiàng)l件,；
　　● PBO(板塊邊界觀測(cè)站)：固定排列的應(yīng)變儀和GPS接收機(jī)可測(cè)量板塊邊界規(guī)模的實(shí)時(shí)變形,；
　　● InSAR(合成孔徑干涉雷達(dá))：構(gòu)造活動(dòng)區(qū)合成孔徑干涉雷達(dá)圖像可進(jìn)行大范圍的空間連續(xù)應(yīng)變測(cè)量。

　　這些觀測(cè)技術(shù)的集成將產(chǎn)生固體地球概要圖,，為包括地震和地震災(zāi)害,、巖漿系統(tǒng)和火山災(zāi)害,、巖石圈動(dòng)力學(xué)、區(qū)域構(gòu)造,、大陸構(gòu)造及演化,、地殼流體等在內(nèi)的地球科學(xué)的綜合研究奠定了基礎(chǔ)。下面簡(jiǎn)單介紹其四個(gè)組成部分的情況,。

　?。?） USArray
　　USArray將大大提高大陸巖石圈和地幔深部地震成像的分辨率，這些圖像與各種地質(zhì)資料相結(jié)合,，能夠解決大陸結(jié)構(gòu),、演化和動(dòng)力學(xué)等等許多懸而未決的重大問(wèn)題?？梢垣@得從全球規(guī)模到巖石圈,、地殼，直至局部規(guī)模的連續(xù)尺度的成像能力,。其核心是由400臺(tái)寬帶可移動(dòng)遙測(cè)地震儀構(gòu)成的地震陣列,，按照規(guī)則的測(cè)網(wǎng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，測(cè)點(diǎn)間距為70km,，密集而均勻分布,，口徑1400km。地震陣列將記錄來(lái)自本地,、區(qū)域和遙遠(yuǎn)地區(qū)地震的信號(hào),，可分辨出數(shù)十公里量級(jí)的地殼和上地幔，提高分辨下地幔和核-幔邊界構(gòu)造的能力,。在地震陣列中還布設(shè)了約50臺(tái)大地電磁測(cè)量系統(tǒng),，提供巖石圈溫度和流體含量的有關(guān)信息。在每一個(gè)測(cè)站布設(shè)測(cè)量l-2年內(nèi)可移動(dòng)地震陣列將遍及全國(guó),；在8-10年內(nèi)多維排列將覆蓋整個(gè)美國(guó)大陸,。當(dāng)這項(xiàng)計(jì)劃完成時(shí)，2000個(gè)地震臺(tái)站得到三維圖像的覆蓋范圍將是前所未有的,。USArray首先在美國(guó)境內(nèi)實(shí)施,，此后將與加拿大、墨西哥的科學(xué)家合作,，把地震陣列延展到鄰國(guó)和大陸邊緣,。

　　USArray第二個(gè)重要組成部分是利用約2400臺(tái)便攜式地震儀(寬頻帶、短周期和高頻探測(cè)儀),，按照靈活的發(fā)射-接收排列方式進(jìn)行測(cè)量,。在規(guī)模較大的可移動(dòng)地震陣列測(cè)量相同地點(diǎn)，對(duì)于關(guān)鍵的目標(biāo),，利用便攜式地震儀可以進(jìn)行高密度和短期測(cè)量,，采用天然地震和炸藥作為震源,。使用便攜式地震儀可以對(duì)許多重要的地質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，其中包括斷層的深度,、活動(dòng)火山之下巖漿巖的規(guī)模,、地殼構(gòu)造與地幔結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系、地體邊界的形狀,、沉積盆地和造山帶的深部結(jié)構(gòu),、大陸裂谷的結(jié)構(gòu)和巖漿垂直運(yùn)動(dòng)。USArray與有關(guān)的地質(zhì),、地球化學(xué)和大地測(cè)量研究相結(jié)合,，可以解決大陸動(dòng)力學(xué)、大陸構(gòu)造和地震作用等各種重大問(wèn)題,。

　　USArray第三個(gè)組成部分是擴(kuò)大了美國(guó)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng),，該臺(tái)網(wǎng)是由USGS操作的。由大陸臺(tái)網(wǎng)構(gòu)成的相對(duì)密集,、高質(zhì)量的觀測(cè)站(間距300-350km)對(duì)地球深部構(gòu)造層析成像是很重要的,，它們提供了長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)的平臺(tái)，為可移動(dòng)地震陣列的校準(zhǔn)建立了固定參考點(diǎn),。

　　(2)SAFOD
　　SAFOD的目的是直接采集斷裂帶樣品(巖石和流體),，測(cè)定斷裂帶的各種性質(zhì),，監(jiān)測(cè)深部蠕動(dòng)和地震活動(dòng)斷裂帶,。擬在圣安德列斯斷裂帶，靠近1966年發(fā)生里氏6級(jí)帕克菲爾德地震震中將要打一口4km深的鉆孔,。鉆孔孔位離圣安德列斯斷裂足夠遠(yuǎn)(根據(jù)地質(zhì)觀測(cè),、微震位置和地球物理圖像確定)，這樣使鉆進(jìn)和偏斜井的取芯可穿過(guò)垂直深度3km的斷裂帶,，沿?cái)嗔褞е钡搅硪粋?cè)未擾動(dòng)的圍巖,。

　　甚至在經(jīng)過(guò)數(shù)十年的深入研究之后，有關(guān)圣安德列斯斷裂和其他大的板塊邊界斷裂內(nèi)物理化學(xué)作用過(guò)程等許多基本問(wèn)題仍懸而未決,。SAFOD將深入地了解深部斷裂物質(zhì)的成分和物性以及控制斷裂行為的基本規(guī)律,。它還有助于直接了解地震誘發(fā)和傳播時(shí)的應(yīng)力條件。圣安德列斯深大斷裂帶內(nèi)的鉆進(jìn),、采樣和井下測(cè)量,，可在震中深度上對(duì)大的活動(dòng)斷裂帶的成分、物理狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行直接觀測(cè),，這將顯著加深我們對(duì)地震的認(rèn)識(shí),。除了斷裂帶的巖樣和流體樣品供實(shí)驗(yàn)室分析外，在活動(dòng)斷裂帶內(nèi)及其鄰區(qū)還計(jì)劃進(jìn)行大量的進(jìn)下地球物理測(cè)量和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),。觀測(cè)站方式的監(jiān)測(cè)活動(dòng)包括地震能量積聚作用的近區(qū),、寬動(dòng)態(tài)范圍的地震觀測(cè)以及周期性地震發(fā)生期間孔隙壓力,、溫度和應(yīng)變的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

　　利用有代表性的斷裂帶性質(zhì)和物理?xiàng)l件直接評(píng)價(jià)地震作用過(guò)程中的流體壓力,、巖石內(nèi)摩捧,、化學(xué)反應(yīng)、原位應(yīng)力和其他參數(shù),，將為在實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算上模擬地震創(chuàng)造機(jī)會(huì),。

　　(3)PBO
　　PBO為大地測(cè)量觀測(cè)臺(tái)站，用于研究板塊邊界變形引起的三維應(yīng)變場(chǎng),。
為了解決板塊邊界動(dòng)力學(xué),、活動(dòng)構(gòu)造、地震和巖漿活動(dòng)等各種科學(xué)問(wèn)題,，沿太平洋／北美板塊邊界將布設(shè)連續(xù)記錄,、遙測(cè)應(yīng)變臺(tái)，以顯著增強(qiáng)SCIGN,、BARD,、EBAR、NBAR,、SBAR,、PANGA和AKDA特別臺(tái)站的數(shù)據(jù)采集能力。

　　PBO由兩個(gè)部分組成,。一是GPS接收機(jī)組成的骨干網(wǎng),，提供整個(gè)板塊邊界地帶的長(zhǎng)波長(zhǎng)、長(zhǎng)周期概要圖,。該網(wǎng)從阿拉斯加伸展到墨西哥,，從西海岸延伸到北美科迪勒拉的東部邊緣。GPS接收機(jī)的間距約為100km,，如果可能,，將采集的數(shù)據(jù)與InSAR數(shù)據(jù)結(jié)合，以確定應(yīng)變場(chǎng)的區(qū)域成分,。二是在活動(dòng)構(gòu)造現(xiàn)象發(fā)生的地區(qū)例如沿圣安德列斯斷裂系和年輕的巖漿系周?chē)?，布設(shè)密集的臺(tái)站。要求這些地區(qū)具有最高的時(shí)間分辨率,，在其周?chē)荚O(shè)鉆孔應(yīng)變儀和GPS接收機(jī)綜合臺(tái)站,，儀器間距5-10km。為覆蓋美國(guó)本土西部大部分構(gòu)造活動(dòng)區(qū)和阿拉斯加南部,，需要1000多個(gè)觀測(cè)站(應(yīng)變儀加GPS接收機(jī)),，完成骨干網(wǎng)需要大約300臺(tái)GPS接收機(jī)。

　　(4)InSAR
　　由NASA,、NSF和USGS共同實(shí)施的專(zhuān)用InSAR衛(wèi)星將在廣闊的區(qū)域范圍內(nèi)開(kāi)展空間上連續(xù)的應(yīng)變測(cè)量,。
這一新增的能力將能夠：
(1)概略地填繪地震和火山噴發(fā)之前,、期間和之后的地表位移；
(2)對(duì)這些地質(zhì)系統(tǒng)演化進(jìn)行成像,，加深對(duì)斷裂充填和地震破壞力學(xué)性質(zhì)的理解：
(3)填繪寬構(gòu)造地帶的應(yīng)變積累,，特別是突出反映應(yīng)變積聚地帶；
(4)推斷可能?chē)姲l(fā)的火山系統(tǒng)的巖漿來(lái)源,、運(yùn)移和動(dòng)力學(xué)特征,；
(5)改進(jìn)我們對(duì)地殼和上地幔流體的認(rèn)識(shí)．
InSAR圖像還為填繪由石油開(kāi)采和抽取地下水誘發(fā)的地面沉降，以及為研究由斷裂運(yùn)動(dòng)引起的多孔彈性效應(yīng)和其他形式的地殼變形提供了一種手段,。

　　InSAR將有助于PBO研究,，其原因在于空間上連續(xù)但時(shí)斷時(shí)續(xù)的InSAR圖像可以作為連續(xù)GPS點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的補(bǔ)充。專(zhuān)用InSAR衛(wèi)星將大大提高PBO的科學(xué)目標(biāo),。最優(yōu)配置是,，整個(gè)板塊邊界具有密集的空間覆蓋(100米)和時(shí)間覆蓋(每8天覆蓋一次)，這樣在所有類(lèi)型地帶,，向量解的精度可達(dá)1毫米?，F(xiàn)有和計(jì)劃的國(guó)際SAR衛(wèi)星尚不能提供所需的數(shù)據(jù)。

　　因此,在科學(xué)團(tuán)體間共享這些數(shù)據(jù),，對(duì)迅速促進(jìn)InSAR和PBO科學(xué)的發(fā)展是至關(guān)重要的,，而在以往計(jì)劃和現(xiàn)有的SAR中，情況并非如此,。NASA認(rèn)識(shí)到這一主要作用,，將盡可能發(fā)揮SAR衛(wèi)星的作用，并在SAR研究開(kāi)發(fā)中,，長(zhǎng)期處于領(lǐng)先地位,，重要的是,，地球科學(xué)團(tuán)體與NASA,、NSF和USGS聯(lián)手，盡早開(kāi)始這一科學(xué)使命的規(guī)劃,。

　　現(xiàn)在高新技術(shù)革命正以磅礴萬(wàn)均之勢(shì),，全方位地向人類(lèi)社會(huì)各個(gè)國(guó)家，各個(gè)領(lǐng)域加速擴(kuò)展,、滲透,，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生產(chǎn)力和社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)力。鄧小平同志通過(guò)對(duì)當(dāng)代科技發(fā)展的敏銳觀察指出,，2l世紀(jì)是高科技發(fā)展的世紀(jì)前,。國(guó)家科技部長(zhǎng)朱麗蘭說(shuō)，整個(gè)世界正在被技術(shù)革命所塑造,?？萍嫉陌l(fā)展改變著公眾的意識(shí),，對(duì)發(fā)展觀念的認(rèn)識(shí)，對(duì)財(cái)富本質(zhì)的認(rèn)識(shí),，改變著國(guó)家的戰(zhàn)略,。地球科學(xué)也不例外。高新技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在地球科學(xué)中的擴(kuò)大應(yīng)用,，正在引起地球科學(xué)技術(shù)的革命,，使地球科學(xué)研究的范圍向"宏觀更宏，微觀更微"擴(kuò)展,，真正形成了地球科學(xué)"上天,、入地、下海"的態(tài)勢(shì),。確實(shí),，沒(méi)有這些高新技術(shù)，也就沒(méi)有今天的地球科學(xué),。特別需要指出的是,，高新技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用，使人們對(duì)地球的整體探索成為現(xiàn)實(shí),，能夠立體地,、動(dòng)態(tài)地探索地球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形態(tài)，使地球科學(xué)的理論研究有踏實(shí)的實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ),。從而促進(jìn)地球各圈層運(yùn)動(dòng)的研究從定性向定量,，從局部向系統(tǒng)化，從三維空間向四維時(shí)空,，從各向同性向異性介質(zhì)發(fā)展,，從線性向非線性發(fā)展。

　　總之,，現(xiàn)在高新技術(shù)的發(fā)展不僅正與地球科學(xué)的前沿融為一體,，而且對(duì)地球科學(xué)的發(fā)展起到了先導(dǎo)作用。使當(dāng)代許多高新技術(shù)在地球科學(xué)研究中有其廣闊的用武之地,，并有許多重大發(fā)現(xiàn),。例如，1996年美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)宣布了同人類(lèi)持續(xù)發(fā)展關(guān)系很大的四大發(fā)現(xiàn)：
　(1)地球兩極向外噴射帶電的氧,、氮,、氫和氨氣氣流，這種氣流會(huì)形成擾亂電子裝置的風(fēng)暴,，破壞航天器的電子裝置,，改變衛(wèi)星軌道并擾亂橫貫大陸的電子系統(tǒng)等；
（2）北極凍土中儲(chǔ)存的碳已開(kāi)始大量泄露并進(jìn)入大氣中，這將影響土地,、水和空氣,；
（3）火山運(yùn)動(dòng)機(jī)理的新見(jiàn)解；
（4）木星的第三顆衛(wèi)星表面逸出氧氣,?？茖W(xué)家認(rèn)為，可能有大量氧氣在其表面以液態(tài)漂浮或被封存在其冰層下,，其氧量可與地球上的一樣多,。
　
　　此外，1996年科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),，地球內(nèi)核的自轉(zhuǎn)速度快于地球本身自轉(zhuǎn),，這比以往所認(rèn)識(shí)的一體化單一的自轉(zhuǎn)速度來(lái)是一幅復(fù)雜得多的圖景，對(duì)于研究地磁場(chǎng)的產(chǎn)生,、地球整體的演化過(guò)程將會(huì)產(chǎn)生重要的影響,，也同人類(lèi)文明有著間接的關(guān)系。

　　展望2l世紀(jì),，將是一個(gè)更加燦爛輝煌的空間與信息的時(shí)代,。就對(duì)地觀測(cè)而言，全球在軌的人造衛(wèi)星將超過(guò)3000顆,，星羅棋布,，在電離層以?xún)?nèi)形成多層次的網(wǎng)絡(luò)，其中提供遙感,、定位,、通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和圖像服務(wù)的將近500顆。1997年運(yùn)行中的對(duì)地觀察衛(wèi)星約22顆,，未來(lái)10年已列入各國(guó)發(fā)射計(jì)劃的還有56顆,，其中直接對(duì)陸地、海洋和大氣運(yùn)行的20多顆,，其他屬于地球行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,，總投資約180億美元。世界各國(guó)已建成遙感衛(wèi)星地面接收站30個(gè),，近年還有可能增加,。在信息技術(shù)方面,，正在大力開(kāi)展信息處理專(zhuān)用軟件系統(tǒng),，例如美國(guó)航空航天局己成功地開(kāi)發(fā)自動(dòng)制圖系統(tǒng)，能和全球定位系統(tǒng)結(jié)合,，從資料輸入到專(zhuān)題地圖輸出僅需10多分鐘,。為了快速處理數(shù)據(jù)和推廣應(yīng)用，美國(guó)宇航局還投資3億美元，正在開(kāi)發(fā)新一代的高速因特網(wǎng),，速度達(dá)10億字節(jié)／秒,，比目前快1000倍。主要是用來(lái)傳輸對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)(EOS)獲取的圖像和海量數(shù)據(jù),，估計(jì)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)計(jì)劃實(shí)施后每天數(shù)據(jù)量可高達(dá)1X1012字節(jié),，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)量將增加400倍，要求計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力增加10000倍,，處理速度達(dá)到100億次／秒,。可見(jiàn),，僅就來(lái)自國(guó)際遙感衛(wèi)星這一個(gè)方面的信息源而言,，可提供國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)使用的信息資源是極豐富的。

　　從衛(wèi)星的空間探測(cè),，到全球地震臺(tái)網(wǎng)和全球陸地觀測(cè)系統(tǒng)等觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)以致到對(duì)大陸,、大洋的超深鉆探，已經(jīng)構(gòu)成了對(duì)地球的全球立體觀測(cè)探測(cè)網(wǎng)絡(luò),；從80年代陸續(xù)推出和開(kāi)始實(shí)施的一系列大型國(guó)際國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)合作研究計(jì)劃,，如國(guó)際巖石圈計(jì)劃(ILP)、深海鉆探計(jì)劃(DSDP)／大洋鉆探計(jì)劃)0DP),、世界氣候計(jì)劃(WCP),、國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(1GBP)等，已形成了對(duì)地球全球立體研究網(wǎng)絡(luò),。

　　五,、地球系統(tǒng)科學(xué)已成為解決當(dāng)代環(huán)境與資源問(wèn)題的科學(xué)基礎(chǔ)

　　地球系統(tǒng)是指由大氣圈、水圈,、巖石圈和生物圈(包括人類(lèi)本身)組成的一個(gè)地球整體,。它包括了自地心到地球的外層空間的十分廣闊的范圍，是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng),，其間存在著地球系統(tǒng)各組成部分之間的相互作用,，主要是物理、化學(xué)和生物三大基本過(guò)程之間的相互作用以及人與地球系統(tǒng)之間的相互作用,。

　　從1983年美國(guó)宇航局首次提出"地球系統(tǒng)科學(xué)"概念到現(xiàn)在短短的十幾年中,，地球系統(tǒng)科學(xué)已成為國(guó)際地學(xué)界和各國(guó)地學(xué)發(fā)展的主要科學(xué)目標(biāo)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)地學(xué)部最近一份戰(zhàn)略報(bào)告中明確指出："地學(xué)的中心科學(xué)挑戰(zhàn)在于了解和預(yù)測(cè)地球系統(tǒng)內(nèi)物理子系統(tǒng),、生物子系統(tǒng)和人類(lèi)子系統(tǒng)的基本過(guò)程及其相互作用",。日本最近實(shí)施的"地球變化的預(yù)測(cè)"計(jì)劃強(qiáng)調(diào)要對(duì)地球系統(tǒng)各種過(guò)程進(jìn)行研究、觀測(cè)和模擬,。英國(guó)在其"1994-2000年地球科學(xué)戰(zhàn)略"中也提出它的戰(zhàn)略目標(biāo)是要推進(jìn)關(guān)于地球過(guò)程的知識(shí)和認(rèn)識(shí),。

　　今天,，人類(lèi)面臨的環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性在于它們不再只是局部的或區(qū)域的問(wèn)題，而是跨越國(guó)界的全球性問(wèn)題,，如氣候變暖,，臭氧洞的形成和加劇，荒漠化和水資源短缺,，土地退化與污染,、植被破壞和物種大量消失等等，無(wú)一不是全球面臨的共同問(wèn)題,。這些重大的環(huán)境問(wèn)題就科學(xué)內(nèi)容而言已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了單一學(xué)科的范圍,，往往涉及大氣、海洋,、土壤,、生物等各類(lèi)環(huán)境因子，又與物理,、化學(xué)和生物過(guò)程密切關(guān)聯(lián),。只有從地球系統(tǒng)的整體著手才有可能弄清這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因，尋求解決的辦法,。

　　全球環(huán)境的另一個(gè)重要特點(diǎn)是,，上述重大環(huán)境問(wèn)題主要是人類(lèi)的不合理開(kāi)發(fā)利用地球資源造成的，其影響強(qiáng)度和速度已接近自然變化,，并正在繼續(xù)加劇,，從而可能對(duì)未來(lái)人類(lèi)的生存環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的不可逆轉(zhuǎn)的后果。這就迫使人們要從全球角度制定對(duì)策,，控制和調(diào)整自身的行為,，使整個(gè)地球環(huán)境朝著有利于人類(lèi)的方向發(fā)展。這樣,，1983年美國(guó)國(guó)家航空和宇航局(NASA)任命了一個(gè)地球系統(tǒng)科學(xué)委員會(huì)(Earth System Sciences Committee),，該委員會(huì)于1988年出版了《地球系統(tǒng)科學(xué)》一書(shū)，首次提出了"地球系統(tǒng)科學(xué)"的觀點(diǎn),，認(rèn)為全球變化是地球的各個(gè)組成部分－地核,、地幔、巖石圈,、水圈,、大氣圈、生物圈(包括人類(lèi)社會(huì))－之間相互作用與反饋的結(jié)果,，對(duì)這些相互作用和反饋過(guò)程的科學(xué)認(rèn)識(shí)需要將地球作為一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)宋研究,。因此，把地球作為一個(gè)相互作用著的各個(gè)組成部分或子系統(tǒng)組成的連續(xù)的,、統(tǒng)一的有機(jī)整體-地球系統(tǒng),，并運(yùn)用一般系統(tǒng)論的原理研究地球系統(tǒng)的整體行為,，只是近十余年的事,。

　　地球系統(tǒng)科學(xué)是研究地球系統(tǒng)在復(fù)雜的相互作用中運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制,，地球系統(tǒng)變化的規(guī)律和控制這些變化的機(jī)理，從而建立全球環(huán)境變化預(yù)測(cè)的科學(xué)基礎(chǔ),，并為地球系統(tǒng)的科學(xué)管理提供依據(jù),。因此，地球系統(tǒng)科學(xué)是為迎接人類(lèi)面臨的基本生存環(huán)境問(wèn)題,，即全球變化挑戰(zhàn)而興起的基礎(chǔ)科學(xué),，也是當(dāng)今人們利用、保護(hù)環(huán)境和資源的理論基礎(chǔ),，或知識(shí)體系,。

　　在過(guò)去的10年，對(duì)地球系統(tǒng)的研究取得了重大的突破,，它揭示了一個(gè)甚至在20年前幾乎沒(méi)有預(yù)測(cè)出的,、影響深遠(yuǎn)的一系列發(fā)現(xiàn)：地球內(nèi)部緩慢的作用與海洋和大氣系統(tǒng)的較快運(yùn)動(dòng)之間，存在有令人驚奇的耦合關(guān)系,。另外,，有一些標(biāo)志表明，大洋盆地外形的微細(xì)變化深深地影響著大洋的環(huán)流,；構(gòu)造作用的波動(dòng)會(huì)影響二氧化碳循環(huán)發(fā)生混亂,；火山爆發(fā)的頻度和地震機(jī)制與地幔流體的動(dòng)學(xué)相關(guān)聯(lián)；海洋和地幔間的流體循環(huán)肯定影響著火山活動(dòng)的特性,，甚至可能是板塊構(gòu)造活動(dòng)的媒體,。因此，搞不清這些復(fù)雜的相互作用,，對(duì)全球性的各種現(xiàn)象就不可能實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的預(yù)測(cè),。近年來(lái)，由于人們已揭示和掌握了厄爾尼諾與異常氣候之間關(guān)系等各種現(xiàn)象之間的部分相互作用,，使人們對(duì)厄爾尼諾現(xiàn)象的預(yù)測(cè)獲得成功,。

　　當(dāng)前國(guó)際上對(duì)地球系統(tǒng)研究重點(diǎn)放在以下領(lǐng)域：
　　1．過(guò)程研究
主要放在兩個(gè)時(shí)間尺度上：一個(gè)是10-100年的時(shí)間尺度，另一個(gè)是幾千年到幾萬(wàn)年的時(shí)間尺度,。

　　10-100年的時(shí)間尺度上地球系統(tǒng)科學(xué)的主要內(nèi)容和科學(xué)目標(biāo)是：研究人們賴(lài)以生存的地球系統(tǒng)中快變化系統(tǒng)的變化規(guī)律及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響,，提高人們對(duì)未來(lái)幾十年到百年尺度地球環(huán)境變化的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)能力，為社會(huì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù),。
這種時(shí)間尺度的地球系統(tǒng)科學(xué)研究,，在方法論上必須突破傳統(tǒng)的學(xué)科界線，不僅注重地球系統(tǒng)非生命行為(即通常地球科學(xué)各分支學(xué)科的研究對(duì)象)之間的相互作用,，而且要力求從生命世界同非生命世界之間的相互作用中揭示地球系統(tǒng)變化的規(guī)律和機(jī)理,。同時(shí),，又必須重視人在地球系統(tǒng)變化中的作用，實(shí)現(xiàn)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的聯(lián)合研究,，這是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域,。

　　地球系統(tǒng)科學(xué)關(guān)注的另一時(shí)間尺度是幾千年到幾萬(wàn)年的變化過(guò)程，它以研究地球系統(tǒng)的形成,、演化為主攻目標(biāo),。在這個(gè)時(shí)間尺度，地球變化同時(shí)受太陽(yáng)輻射能量和地核能量過(guò)程所驅(qū)動(dòng),，整個(gè)地球系統(tǒng)可看作是由地核－地幔過(guò)程,、板塊動(dòng)力過(guò)程和太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)過(guò)程這三個(gè)子系統(tǒng)所組成。主要的科學(xué)問(wèn)題是研究地球系統(tǒng)在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中是如何工作的,，這里包含了早期地球史的研究,，如地殼的形成，地核和地幔的形成,，大氣圈,、水圈及生物圈形成，板塊動(dòng)力學(xué),，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)下巖石侵蝕,、風(fēng)化、土壤形成,、地貌變化及古氣候研究等,。

　　地球系統(tǒng)科學(xué)是應(yīng)人類(lèi)面臨的根本生存環(huán)境危機(jī)－全球變化的嚴(yán)重挑戰(zhàn)而誕生的。地球系統(tǒng)科學(xué)的提出標(biāo)志著地球科學(xué)從傳統(tǒng)地學(xué)觀念向地球系統(tǒng)科學(xué)的轉(zhuǎn)變,。當(dāng)然,，地球系統(tǒng)科學(xué)并不能代表傳統(tǒng)地學(xué)各學(xué)科自身的發(fā)展，相反要求它們能更深入精確地研究和提供地球系統(tǒng)各組成部分自身的規(guī)律性知識(shí),。另外,，地球系統(tǒng)科學(xué)以整個(gè)地球?yàn)檠芯繉?duì)象，但它井非是一門(mén)凌駕于所有地球科學(xué),、環(huán)境科學(xué)和宏觀生物學(xué)等之上的"超級(jí)學(xué)科",，而是以學(xué)科之間的交叉地帶作為其主要研究領(lǐng)域，以學(xué)科之間的相互滲透和合作為其研究方式的一門(mén)交叉學(xué)科,。

　　從全球環(huán)境變化來(lái)看,，地球系統(tǒng)的變化可歸結(jié)為地球系統(tǒng)的物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程,、生物過(guò)程和它們之間的相互作用引起的,。因此，要研究全球環(huán)境的變化并作出預(yù)測(cè),，除強(qiáng)調(diào)從整體上研究地球系統(tǒng)以外,，還要強(qiáng)調(diào)研究系統(tǒng)中的各種作用過(guò)程,，認(rèn)識(shí)各種地球作用過(guò)程，對(duì)了解人類(lèi)以生存并對(duì)環(huán)境管理和利用,，是極端重要的,。因?yàn)楸M管組成地球系統(tǒng)的各種物理要素維持著人類(lèi)的生存，但它們也給生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了威脅,。各種災(zāi)難性事件可以造成巨大的破壞,，如火山爆發(fā),、地震,、潮汐波、洪水,、颶風(fēng),、龍卷風(fēng)及其它發(fā)生在大氣圈上部和下部的各種猛烈風(fēng)暴，而持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的一些現(xiàn)象也是如此,，如干旱和有害藻類(lèi)的大量發(fā)育,。通過(guò)提高對(duì)導(dǎo)致這些事件的各種過(guò)程的了解，就可以在災(zāi)害事件發(fā)生之前更加準(zhǔn)確地加以預(yù)報(bào),，就可以改進(jìn)針對(duì)這些事件而形成的減災(zāi)系統(tǒng),，人類(lèi)也可以學(xué)會(huì)如何控制自己的行為從而把危險(xiǎn)減小到最小程度。因此,，過(guò)程研究成了地球系統(tǒng)研究的核心領(lǐng)域,。

　　現(xiàn)代環(huán)境，是在數(shù)十年到數(shù)百萬(wàn)年的所有時(shí)間尺度上發(fā)生變化的系統(tǒng)的瞬間縮影,。人們要對(duì)現(xiàn)代環(huán)境形成機(jī)理有所了解,，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展作出預(yù)測(cè)，就需要知道這個(gè)"縮影"以前的面貌及未來(lái)變化軌跡,。但是,，以往我們對(duì)地球各種現(xiàn)象及各種作用的研究主要是定性研究，靜態(tài)描述,，對(duì)過(guò)程研究了解不夠?，F(xiàn)在我們已進(jìn)入了研究地球系統(tǒng)科學(xué)的時(shí)代。地球系統(tǒng)提出的基本問(wèn)題就是要認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)的作用過(guò)程,，也就是說(shuō)要"認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部發(fā)生的作用過(guò)程與水圈,、大氣圈、生物圈中發(fā)生過(guò)程之間的耦合和反饋關(guān)系,，特別是隨著預(yù)測(cè)地球系統(tǒng)性狀的迫切需要,，形成對(duì)地球系統(tǒng)各個(gè)基本作用過(guò)程進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識(shí)的巨大挑戰(zhàn)。這樣,，對(duì)構(gòu)成地球各種現(xiàn)象的每個(gè)過(guò)程進(jìn)行深入和專(zhuān)門(mén)研究的所謂"過(guò)程研究"便成為當(dāng)今地球科學(xué)優(yōu)先主題,。

　　隨著高新技術(shù)在地球科學(xué)研究中的應(yīng)用及數(shù)理化方法向地球科學(xué)的滲透,，一大批實(shí)時(shí)、實(shí)地觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展,，使我們獲得有關(guān)地球過(guò)程的精確連續(xù)數(shù)據(jù)成為可能,；現(xiàn)代數(shù)學(xué)、物理,、化學(xué),、生物學(xué)和有關(guān)工程技術(shù)科學(xué)理論、方法的引入,，大大增強(qiáng)了對(duì)地球科學(xué)的預(yù)測(cè)能力,。當(dāng)前地球科學(xué)研究已從以往對(duì)地球的現(xiàn)象的定性研究、靜態(tài)描述轉(zhuǎn)向?qū)Φ厍蛳到y(tǒng)過(guò)程的精確定量的動(dòng)力學(xué)研究,，突出表現(xiàn)在各國(guó)在制定2l世紀(jì)地球科學(xué)研究計(jì)劃發(fā)展戰(zhàn)略時(shí),，都采取了短期研究和長(zhǎng)期研究結(jié)合起來(lái)。短期研究針對(duì)國(guó)家的緊迫問(wèn)題,，采用快速,、創(chuàng)造性和靈活的工作手段進(jìn)行研究；長(zhǎng)期研究目的是對(duì)地球基本的作用過(guò)程有一個(gè)更深入的了解和認(rèn)識(shí),，從而可以不斷為解決國(guó)家面臨的一些更復(fù)雜和更困難的問(wèn)題提供依據(jù),，并使科學(xué)得到重大進(jìn)展。

　　例如,，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)(1993)提出《固體地球科學(xué)與社會(huì)》國(guó)家報(bào)告,，該報(bào)告明確指出，了解全球地球系統(tǒng)所涉及的過(guò)程,，特別注意地球系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系和相互作用,，是固體地球科學(xué)今后發(fā)展的重要任務(wù)之一。這份報(bào)告還強(qiáng)調(diào),，固體地球科學(xué)研究的目標(biāo)是了解整個(gè)地球系統(tǒng)的過(guò)去,、現(xiàn)在和未來(lái)的行為，以保證人類(lèi)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的條件,。根據(jù)上述任務(wù)與目標(biāo),，該報(bào)告提出了今后固體地球科學(xué)研究的5個(gè)研究領(lǐng)域，即(1)全球古環(huán)境與生物演化,；(2)全球地球化學(xué)循環(huán)和生物地球化學(xué)循環(huán),；(3)地球內(nèi)部和地球表面的流體；(4)地殼(大陸和大洋)動(dòng)力學(xué),；(5)地核和地幔動(dòng)力學(xué),。而研究這五個(gè)領(lǐng)域第一個(gè)目標(biāo)就是要了解它們的作用過(guò)程。又例如，最近美國(guó)地調(diào)所地質(zhì)處在確定2000-2010年的發(fā)展戰(zhàn)略時(shí),，美國(guó)地調(diào)所地質(zhì)處的7個(gè)目標(biāo)把認(rèn)識(shí)人類(lèi)與地球之間相互作用的研究擺在極重要的位置,。為了開(kāi)展這一重點(diǎn)工作，提出了需要對(duì)正在進(jìn)行中的地質(zhì)作用過(guò)程和事件(從平凡事件到災(zāi)害)有不斷深入的理解,，運(yùn)用建模的方法預(yù)測(cè)這些作用過(guò)程和事件的未來(lái)的發(fā)生頻率和后果,。這方面的工作成果可為政府制定政策和土地管理決策服務(wù)。由于這些作用過(guò)程運(yùn)行的時(shí)間尺度極為多樣,，對(duì)過(guò)程變化的響應(yīng)有很強(qiáng)的非線性,，因此對(duì)過(guò)程研究要采用實(shí)驗(yàn)、模擬和觀測(cè)與監(jiān)測(cè)等先進(jìn)的技術(shù)手段,。又如美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)地球科學(xué)部1998-2000年研究計(jì)劃,，把促進(jìn)對(duì)地球系統(tǒng)的了解作為地學(xué)部三大工作目標(biāo)之一，為此它們把《基本的地球系統(tǒng)過(guò)程》作為優(yōu)先研究主題,，并提出一系列過(guò)程研究的新領(lǐng)域,。

　　國(guó)外許多學(xué)者已認(rèn)識(shí)到,，要揭示地球變化現(xiàn)象及開(kāi)展預(yù)測(cè)的調(diào)查工作不僅必須進(jìn)行過(guò)程研究,，而且要把它與監(jiān)測(cè)和觀測(cè)工作以及模擬工作形成一個(gè)整體，即對(duì)構(gòu)成地球各種現(xiàn)象的每個(gè)過(guò)程都要進(jìn)行深入和專(zhuān)門(mén)的過(guò)程研究,；為掌握全球和區(qū)域地球現(xiàn)象進(jìn)行多種尺度的觀測(cè)或監(jiān)測(cè),；為再現(xiàn)和預(yù)測(cè)多種因素過(guò)程所構(gòu)成的地球現(xiàn)象進(jìn)行模擬。如果不進(jìn)行整體研究,，就無(wú)法對(duì)各種地球作用過(guò)程或地球現(xiàn)象的預(yù)測(cè)取得進(jìn)展,。因此，日本在最近擬實(shí)施的"地球變化的預(yù)測(cè)"的計(jì)劃中,，強(qiáng)調(diào)了對(duì)地球各種過(guò)程研究,，并認(rèn)為它是實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)地球變化的關(guān)鍵，制定出了將過(guò)程研究,、觀測(cè)系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)等三部分功能保持一致的跨國(guó)大型科研計(jì)劃,。

　　由于地球觀測(cè)技術(shù)和地球物理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使我們對(duì)地球動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)和對(duì)各種地球作用過(guò)程隨時(shí)間變化的監(jiān)測(cè),，已成為可能,。

　　星載機(jī)載觀測(cè)系統(tǒng)以數(shù)米到數(shù)千米的空間尺度，運(yùn)用廣闊范圍的電磁波段,，提供了覆蓋地球表面的手段,。通過(guò)這些手段，我們不僅能更有效地利用現(xiàn)存的數(shù)據(jù),，而且通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)還能發(fā)揮新一代地球觀測(cè)儀器研究過(guò)程的優(yōu)勢(shì),；由于使用這些技術(shù)，今后幾年在地球科學(xué)的一系列過(guò)程研究領(lǐng)域內(nèi)將取得顯著進(jìn)展?，F(xiàn)在的和將來(lái)的過(guò)程研究數(shù)據(jù),，對(duì)于探測(cè)直至毫米尺度的構(gòu)造變形,，對(duì)于監(jiān)測(cè)火山膨脹和噴發(fā)，自然和人為誘發(fā)的沉降,、滑坡,、地震，以及地表單元的填圖,，都是必不可少的,。

　　在地球外部二,、三百米的地方，在巖石圈和水圈之間,，發(fā)生著許多關(guān)鍵性的相互作用,。探測(cè)技術(shù)(電阻率、電磁,、地震,、雷達(dá)、Y射線等技術(shù))新的綜合,，將能產(chǎn)生高分辨率的淺層(0-100米)地下圖像及其物理,、化學(xué)和生物特性的圖像。地震成像技術(shù)的完善,，現(xiàn)已為提供較深層段(0.1-1千米)的更精確數(shù)據(jù)作好了準(zhǔn)備,。這些工作切中地球物理勘探、建筑,、廢物和供水業(yè)之需,。在都市區(qū)，非侵入成像對(duì)場(chǎng)地勘察是極為重要的,。

　　如果不了解較深層的作用過(guò)程,，　就永遠(yuǎn)不能充分理解地表的作用過(guò)程。現(xiàn)有的和研制中的地震技術(shù),，可以對(duì)地球內(nèi)部進(jìn)行全球性的測(cè)圖,，其詳細(xì)的程度將能查明下述作用的主要控制條件，如地球內(nèi)部對(duì)流作用,，地幔和地核間的相互作用,，以及地核的動(dòng)力學(xué)。


　　到目前為止，絕大部分地球物理特性的測(cè)量方式是靜態(tài)的,。測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步現(xiàn)已允許做到,，例如，以天為尺度監(jiān)測(cè)火山活動(dòng),，以月為尺度監(jiān)測(cè)構(gòu)造活動(dòng),，同時(shí)，隨時(shí)間變化而進(jìn)行的地震觀測(cè),，也能測(cè)量出內(nèi)陸核的差異活動(dòng),。特別是衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，將不僅能監(jiān)測(cè)和減小自然災(zāi)害,，還將帶來(lái)對(duì)地球深部動(dòng)力學(xué)的洞察,。例如，已有能力根據(jù)地球隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的衛(wèi)星測(cè)量值,，宋估計(jì)外地核的流動(dòng),，使我們?cè)谡J(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的產(chǎn)生、穩(wěn)定性和倒轉(zhuǎn)等問(wèn)題的進(jìn)程中,，跨出重要的一步,。地球科學(xué)界在這一核心科學(xué)相關(guān)的一些領(lǐng)域，處于有利的位置,。

　　總之,，地學(xué)工作的許多基本手段和方法在過(guò)程研究方面將在下個(gè)十年發(fā)生戲劇性的變革?？臻g遙感技術(shù)將越來(lái)越多地應(yīng)用于監(jiān)測(cè)和量化地質(zhì)作用過(guò)程以及與自然災(zāi)害和地質(zhì)景觀演化相伴隨的變化；日益廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)技術(shù)將大大提高模擬和認(rèn)識(shí)這些作用過(guò)程和變化,，并成為評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地表和近地表環(huán)境所造成影響的重要手段,。

　　2．過(guò)程的相互作用研究
　　國(guó)際上在地球系統(tǒng)研究中，除注意過(guò)程研究以外,，還特別注意過(guò)程的相互作用,，它們共同構(gòu)成了地球系統(tǒng)研究的核心領(lǐng)域。

　　地球系統(tǒng)之間的相互作用,，實(shí)際上是地球各系統(tǒng)之間的界面相互作用,。因此，近年來(lái),，地球系統(tǒng)內(nèi)部的各種"界面過(guò)程"日益成為地球科學(xué)研究的焦點(diǎn)或核心領(lǐng)域之一,。

　　地球系統(tǒng)內(nèi)部存在著各種各樣的不同空間和尺度的界面。固體地球內(nèi)部的界面如核幔邊界,、殼幔邊界,、板塊邊界、斷裂帶、構(gòu)造過(guò)渡帶等,；地球表層的界面如海一氣界面,、陸一氣界面、海-陸界面(河口海岸帶),、海水-海底沉積物界面,、懸浮體-海水界面、河水-海水界面等,。在這些界面上進(jìn)行著一系列的界面過(guò)程(interface processes)和不同子系統(tǒng)間的相互作用,。這些界面過(guò)程及相互作用已日益成為許多研究計(jì)劃的重要內(nèi)容，如國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(1GBP)的各核心計(jì)劃中就特別關(guān)注有關(guān)界面過(guò)程和相互作用的研究,。其中海岸陸地-海洋-相互作用(LOICZ)被列為IGBP的一項(xiàng)核心計(jì)劃予以研究,。
70年代末以來(lái)，美國(guó)航天局利用SLR和VLBI技術(shù)組織全球規(guī)模的地球動(dòng)力學(xué)計(jì)劃(CDP),，通過(guò)對(duì)大量觀測(cè)資料的分析研究,，在板塊間和區(qū)域性地殼運(yùn)動(dòng)速率的驗(yàn)證、地球引力場(chǎng)和地球模型的測(cè)定以及地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)的研究方面,，取得一批具有世界影響的重要成果,。例如，實(shí)時(shí),、定量地測(cè)到板塊的運(yùn)動(dòng),，驗(yàn)證了剛性板塊的假設(shè)。1992年,，美國(guó)航天局在完成CDP計(jì)劃后,，又開(kāi)始實(shí)施固體地球動(dòng)力學(xué)(DOSE)計(jì)劃，作為CDP的后續(xù),。在80年代中期,，西歐提出的WEGENER計(jì)劃，主要利用地中海地區(qū)的SLR網(wǎng),，研究該地區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng),，包括歐亞、印澳,、非洲和阿拉伯板塊的相互作用,。近年來(lái)該計(jì)劃已延伸到中亞，并開(kāi)展海平面變化,、冰川后期地殼反彈的研究,。最近，作為DOSE計(jì)劃的一部分,，美國(guó),、加拿大與瑞典,、挪威、芬蘭合作,，在后三個(gè)國(guó)家建立GPS網(wǎng),，監(jiān)測(cè)該地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)與海平面變化，主要研究冰川后期地殼反彈效應(yīng),。而由歐洲聯(lián)盟牽頭的東南亞聯(lián)盟GPS計(jì)劃也在近期提出,，并在1994年12月進(jìn)行了第一次聯(lián)測(cè)。該計(jì)劃將研究東南亞地區(qū)的板塊運(yùn)動(dòng)和地殼形變,，以及與自然災(zāi)害的關(guān)系,。

　　現(xiàn)在人類(lèi)活動(dòng)正在各種尺度(局部的、區(qū)域的,、全球的)上改變和開(kāi)發(fā)利用地球的物理,、化學(xué)、生物和地質(zhì)環(huán)境,。要了解人類(lèi)是怎樣與地球環(huán)境相互作用,，以及人類(lèi)是如何影響地球環(huán)境，就需要對(duì)地球系統(tǒng)有全面的了解,，以便改進(jìn)探測(cè),、預(yù)測(cè)、減緩,，甚至改進(jìn)利用自然和人類(lèi)的環(huán)境變化,，詳細(xì)掌握地球各種相互影響的作用過(guò)程的知識(shí)，對(duì)于維持國(guó)家繁榮和人類(lèi)健康也是必不可少的,。

　　六,、結(jié) 語(yǔ)

　　作為資源工作知識(shí)支撐的地學(xué)在經(jīng)歷了以板塊構(gòu)造和行星探測(cè)雙重革命為主要內(nèi)容的一段重大發(fā)展時(shí)期之后，正處在由傳統(tǒng)地學(xué)向以地球系統(tǒng)科學(xué)為基本內(nèi)容的現(xiàn)代地學(xué)轉(zhuǎn)變的重大轉(zhuǎn)折時(shí)期,，并將沿著目前已經(jīng)開(kāi)拓的全新方向走向繁榮,，在解決人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生存環(huán)境方面的未來(lái)發(fā)展中日益顯示出帶頭學(xué)科的趨勢(shì)。特別需要指出的是,，這一重大轉(zhuǎn)折時(shí)期是地學(xué)歷史的三大轉(zhuǎn)折時(shí)期之一，第一次轉(zhuǎn)折期又稱(chēng)地質(zhì)-生物知識(shí)革命時(shí)期,，發(fā)生在19世紀(jì),，由于達(dá)爾文的進(jìn)化論，打破了神學(xué)對(duì)地學(xué)的統(tǒng)治,，這一時(shí)期,，改變了人類(lèi)思維方式，使人對(duì)地球,、生命等的認(rèn)識(shí)發(fā)生了革命性的變化,，由神學(xué)進(jìn)入了進(jìn)化論,；第二階段，即工業(yè)革命階段,，地學(xué)的發(fā)展保障作用以及人類(lèi)作為地球營(yíng)力的作用研究,，保護(hù)生態(tài)環(huán)境將成為地學(xué)各學(xué)科共同的前沿或關(guān)注的焦點(diǎn)，這樣,，當(dāng)代對(duì)自然資源的管理正在向"生態(tài)系統(tǒng)管理"的方向發(fā)展,，探索利用生態(tài)系統(tǒng)的原理和方法來(lái)管理自然環(huán)境和資源已是時(shí)代的需要，我們?cè)谶@方面差距還相當(dāng)大,，如何加大國(guó)土資源科技力量勢(shì)在必行,。

　　隨著現(xiàn)代地學(xué)的建立，地學(xué)內(nèi)部各分支學(xué)科也將經(jīng)歷著興衰更替的變化：一些傳統(tǒng)學(xué)科在建立新知識(shí)體系中將得到進(jìn)一步發(fā)展,，并與其他學(xué)科交叉形成新興學(xué)科,，地球生態(tài)學(xué)、環(huán)境地學(xué),、地質(zhì)生態(tài)學(xué),、地球化學(xué)工程學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等應(yīng)用學(xué)科將沿著目前已開(kāi)拓的道路走向繁榮,，并將在認(rèn)識(shí)和利用自然以造福人類(lèi)的進(jìn)程中占有越來(lái)越重要的地位,；高新技術(shù)在地學(xué)中的應(yīng)用將進(jìn)一步發(fā)展，高分辨率的觀測(cè)系統(tǒng),、高靈敏度和高準(zhǔn)確度的分析測(cè)試系統(tǒng),、不同條件下的實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)值模擬以及數(shù)字化的地球信息系統(tǒng)將進(jìn)一步完善和發(fā)展。

　　中國(guó)不僅是地球表面重要而獨(dú)立的一部分,，而且擁有一支在世界上實(shí)力較強(qiáng)的地學(xué)隊(duì)伍,。在21世紀(jì)開(kāi)端，中國(guó)將繼續(xù)面臨比世界其他國(guó)家更為嚴(yán)重的人口,、資源,、環(huán)境的多重壓力。我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施更加重了我國(guó)地學(xué)解決重大資源問(wèn)題和促進(jìn)西部開(kāi)發(fā)的歷史責(zé)任,。然而,，我們現(xiàn)在和將要面臨的重大資源和環(huán)境問(wèn)題，除少數(shù)是長(zhǎng)期沒(méi)有解決的問(wèn)題外,，大多數(shù)是由于經(jīng)濟(jì),、社會(huì)發(fā)展而出現(xiàn)的新問(wèn)題，對(duì)它們的解決已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的知識(shí)和技術(shù)體系,，因此,，迫切需要發(fā)展新的理論和新的技術(shù)，獲取新的科學(xué)信息,，增進(jìn)對(duì)地球系統(tǒng)及其變化的認(rèn)識(shí),，重視與重大資源環(huán)境問(wèn)題有關(guān)的地球系統(tǒng)基本過(guò)程,，重視造成資源環(huán)境問(wèn)題的人類(lèi)因素及其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響。為此,，我國(guó)的地學(xué)界應(yīng)及時(shí)抓住這次機(jī)遇,，在科技興國(guó)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略框架下，從國(guó)情出發(fā),，調(diào)整科技發(fā)展戰(zhàn)略,，把科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)放在應(yīng)用高新技術(shù)，加強(qiáng)地球系統(tǒng)研究上,，在資源,、環(huán)境、災(zāi)害和地球信息系統(tǒng)建設(shè)方面,，提煉出對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全,、社會(huì)發(fā)展具有帶動(dòng)性的，并具有全球意義的發(fā)展方向和重大科學(xué)問(wèn)題,，繼續(xù)進(jìn)行學(xué)科交叉和技術(shù)集成研究,，為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的資源、環(huán)境和自然災(zāi)害等問(wèn)題的解決提供重要理論基礎(chǔ)和有效途徑,，為國(guó)家的決策者提供事關(guān)人類(lèi)社會(huì)生存發(fā)展及國(guó)家安全的科學(xué)基礎(chǔ)與咨詢(xún),，提高人類(lèi)管理地球的能力，使我國(guó)從資源大國(guó)走向資源強(qiáng)國(guó),。面向21世紀(jì),，迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，建設(shè)國(guó)土資源部科技創(chuàng)新體系,，將對(duì)國(guó)土資源科技管理工作,、我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的作用更加顯著，影響更加深遠(yuǎn),。為此,，我們將依據(jù)《國(guó)土資源部科學(xué)技術(shù)發(fā)展"十五"計(jì)劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》，繼續(xù)開(kāi)展國(guó)土資源科技創(chuàng)新研究,，爭(zhēng)取到2010年,，使國(guó)土資源的主要工作依靠科技進(jìn)步得到快速發(fā)展，國(guó)土資源科技工作總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,，建立起系統(tǒng)的,、完善的國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)體系；在一些領(lǐng)域提出具有國(guó)際影響的新發(fā)現(xiàn),、新理論和新方法，形成若干新技術(shù)生長(zhǎng)點(diǎn),；使科技基地建設(shè)和人才培養(yǎng)能適應(yīng)國(guó)土資源工作不斷發(fā)展的需要,。

肖慶輝