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16世纪之前，地理学发展比较迟缓，这个时期的成果只是对一些地理现象的描述。航海技术促进了地理大发现。后来，地球科学逐渐分化出地质学、水文学、气象学等。20世纪80年代，人口爆炸、城市扩张、化石燃料的无节制使用以及大规模的土地利用等向大气中排放的大量CO 2 所造成的温室效应改变了陆地和海洋生态系统，这些全球性环境问题的解决已经超过某个单一学科的范畴，比如全球变暖问题不仅仅是气候学家的研究范畴，也是海洋学家、生态学家、地球物理学家、地球化学家和社会学家的研究范畴。这些全球环境问题所涉及的也不仅是地球的一个部分或者地球的某一个圈层。美国国家航空航天局（NASA）因此提出了“地球系统科学”的观点，强调应该从地球系统的观点来研究全球环境变化，将地球的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈当作一个有机的整体。地球系统科学成为大陆漂移理论和板块构造理论之后，地球科学领域的又一个重大理论。
“透明地球”“数字地球”和“美丽地球”实际上正是地球系统科学研究面临的三个问题：地球系统的内部运行规律问题；地球系统信息化问题；自然系统和人类系统相互作用问题（从社会学角度，也可以称之为人地关系问题和可持续发展问题）。“三个地球”是辩证统一的，“三个地球”之间既有区别又相互联系、相互渗透（图2-8）。
图2-8 “三个地球”关系
从内容上，“透明地球”强调地球系统的整体性及各子系统之间的相互作用，它研究地球的四大圈层（大气圈、生物圈、水圈和岩石圈）及其三大过程（物理过程、化学过程和生物过程）的驱动机理和运行规律；“数字地球”强调对地球系统的观测、模拟和预测等；“美丽地球”则强调人地关系和可持续发展问题。
从学科上，“透明地球”依托地球科学（地质学、地理学、大气科学、地球化学、地球物理学、生态学）与系统科学的交叉渗透，强调应用系统科学的观点来研究系统内（外）部的物质、能量的相互作用；“数字地球”依托地球科学与信息科学的深度融合，强调信息论、计算机理论和人工智能理论来研究各种与地球相关的信息观测、集成、反演和预测，以实现地球的数字化、可视化表达，以及多尺度、多分辨率动态交互；“美丽地球”则依托地球科学与社会科学的交叉渗透，强调利用社会学、哲学、生态文明理论等来研究人地关系，以实现可持续发展问题。
从方法论上，“透明地球”主要依托“地物化遥感钻”等手段获得地球系统各圈层相互作用的机理来实现；“数字地球”通过地球空间观测、表层监测和大陆深部探测等，并利用各类系统模型来实现对地球的观测和模拟；“美丽地球”则是在理解自然系统和人类活动相互作用的机理的基础上，在可持续发展观和生态文明理论的指导下，通过规范相应的人类活动来实现。
地勘行业的“三个地球”思想可以说是集成了人类对地球认识与探索的最新成果。当代科学突飞猛进，知识大爆炸，技术大革命，尤其是信息论、控制论、系统论、计算机理论以及网络技术、大数据技术、AI、虚拟现实技术等的发展与利用，让人类对地球的认知与探索达到前所未有的高度。
在当代，地球越来越透明。以系统论、自组织理论、突变论、协同论等为科学基础，我们对地球构成、关系、演化的内在机理机制的把握更加深刻全面，借助重力法、电法、地震法、电磁法、放射法等探测新技术，我们“看”地球的方法更多样，“看”地球越加明白，过去混沌的、机械的地球观被扬弃。
地球数字化程度不断提高。以信息论、计算机理论为科学基础，地球科学的研究、勘探成果积累成为可观的地球信息库，通过运用虚拟现实技术、网络技术、AI技术、大数据技术等集成地球数据系统，物质的地球、精神的地球、知识的地球、信息的地球整合转换为数字的地球。
世界期待生态得以修复、完整性得以发展、风采焕发的“美丽地球”。古代的“美丽地球”建立在科技的匮乏、主体的蒙昧上，是原生态混沌之美、神圣之美；近代的地球是科学的、机械的，美丽蜕变、魅力消却，原因是机械科技的局限、主体的张狂、发展观念的错误；如今，整体性科学、生态文明理论、科学发展观在理论层面破除了狭隘地球观的失误，令世人有了重建“美丽地球”的眼界、胸怀、能力，借助绿色勘探技术、生态修复技术、灾害监测与防治技术，“美丽地球”成为我们具有共识的可持续目标。
“三个地球”理念针对共同的地球对象，但各自侧重某些工作方向，有不同的工作目标和方式方法；同时，又相互支撑与影响，形成一个相互勾连、蕴意丰满的指导思想布局（图2-9）。
图2-9 “三个地球”相互作用框架
“透明地球”侧重研究探索，它的直接目标是通过多理论研究，寻找地球多圈层的关系机理，了解地球系统形成、演化、内在关联的机制规律，让人像透过玻璃一样看见、勘探地球；它的对象是地球的物理规律性，它的手段是研究、勘探；它原先的目的是以地球的规律性理论指导资源勘探、采矿、资源利用加工等。
“数字地球”侧重信息挖掘与表达，它的直接目标是透过网络信息技术、大数据技术等构建虚拟地球，让人随时随地可以抓取地球的相关信息；它的对象是地球的数据信息，它的手段是建构、发现、表达。
就地球研究与实践而言，“数字地球”更多带有工具、框架的性质，它的信息数据有赖于“透明地球”的研究、勘探才能获得、积累与验证。借助“数字地球”工具，“透明地球”的研究与勘探工作能够收到事半功倍的效果，即巧妙运用“数字地球”工具会让地球更加“透明”。这样来看，“透明地球”与“数字地球”是相互支撑、相互影响的关系，“‘透明地球’＋‘数字地球’”可使双方相得益彰。
“美丽地球”侧重地球的修复、建设，它的直接目标是治理污染、环境保护、灾害预测防治，它的根本目标是营建、守护适合人类生存与可持续发展的家园；它的对象是地球本身，是地球的美与生态的平衡；它的手段是政治、经济、文化、社会和生态“五位一体”的文明建设。
“美丽地球”的建设离不开“透明地球”“数字地球”的科学理论、技术方法、数字框架，“美丽地球”建设的成效、方向甚至问题都受到后两者的影响；而“透明地球”“数字地球”都以“美丽地球”为根本目标和基本的价值判据。“‘透明地球’＋‘美丽地球’”激活了地勘行业的新事业方向和产业活力，使其担当起生态文明建设的历史使命，而“美丽地球”也由此使其科技基础更加扎实，摆脱了先前匍匐于自然之下的奴役地位，让人们远离狂乱破坏生态的危险境地。“‘数字地球’＋‘美丽地球’”使得“虚拟地球”这个现代工具发挥出更大的作用，而“美丽地球”又规范着“数字地球”，使其能够真正落地，“虚拟”而不虚假，让“数字”更有意义，而不再仅仅是数字。
地勘行业提出“三个地球”理念，是一个创新。“三个地球”的任何单独一个概念，目前都有非常深入的研究与实践，都有自己相对独立的学术域与工作区间。因为它们有共同的研究对象，由此，理论上存在着必然的潜在关联。但实际上，在研究中，真正在三个方面密切相互支撑的情况并不多见，尤其是“美丽地球”与“透明地球”和“数字地球”的联系相当疏远。把它们作为整体思想加以研究与运用，不是三者叠加的加减工作，而是一种整合优化，尤其是地勘行业运用“三个地球”理念时，除了有行业转型、事业创新的意义之外，还有着超越本行业的启发意义。