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地理学科本质特征是区域性，地理学科的短板在于对区域综合特征的认识不足，地理学科的现实瓶颈是缺乏理解陆地表层系统复杂性的技术手段。随着物联网、大数据、云计算和人工智能等新技术的不断涌现，为地理区域性、综合性和复杂性研究提供了良好的机遇（程昌秀等，2018）。同时，在时代变革的今天，地理学者也面临理解新时代、顺应新时代和驾驭新时代的严峻挑战。
交通技术的发展提高了空间运输效率、降低了空间运输成本，在一定程度上突破了区域自然资源的空间约束（其实并没有绝对摆脱，运输成本、时间成本等依然有约束）。通信技术的发展提高了地域之间信息沟通的效率和质量，尤其是互联网和移动互联网技术的不断升级消除了区域之间的信息壁垒。由于气候变化的驱动，全球不同区域表现出较以往更快速的变化特征，从而对地理区域研究提出了从变化的视角理解区域的自然状态与区域行为的要求。随着新能源技术的不断升级，能源成本不断降低，在一定程度上改变了区域环境条件的约束。新型合成材料，已经成为传统自然资源的部分替代品，突破了自然资源的属性约束。以上种种可以看出，人类的生产行为、生活行为弱化了区域性约束，因此传统地理学研究的空间环境差异、空间资源约束和空间距离可达性方面面临着前所未有的挑战，空间要素关系、环境变化速率、空间移动成本、空间移动效率、空间移动风险将日益成为地理学区域研究关注的重点。
地理综合是传统地理学的重要特征之一。回顾地理学综合研究历程，可分为如下三个演化阶段：一是用地理自然和人文现象以及其表征指标的区域排列刻画区域综合特征；二是在地理信息技术支持下，对特定地理区域自然和人文现象以及其表征指标进行空间叠加，用于精细刻画区域综合特征；三是强调特定区域自然和人文要素的相互作用，基于地理过程理解区域的整体特征以及内部的空间分异过程，力求解析区域综合特征的发生本质。在国家自然科学基金支持下，黑河流域生态—水文多要素间的集成研究取得了突出成果（傅伯杰等，2015；Song et al.，2017；Song，2019）。总体而言，地理综合研究至今尚未建立完善的方法体系，成为地理学发展、升级的主要障碍。
作为地理学的研究对象，陆地表层是一个复杂系统，因而复杂性构成了地理学研究的第三个重要特性（程昌秀等，2018）。对陆地表层系统结构的认识，不同的研究视角存在着多重定义，可分为：①要素系统：以单一的自然和人文要素变化过程作为函数、相关要素为变量进行不同异质空间的关联，构成的要素系统（如水文系统）；②区域系统：以特定区域整体变化作为函数、表征区域的关键自然和人文要素为变量，通过刻画区域要素相互作用的本质过程，表达区域整体的时空特征。解析复杂地理系统的关键在于对陆地表层过程的耦合解析，一方面要理解地理空间耦合、地理要素耦合、地理界面耦合、地理空间尺度耦合、地理耦合解译等过程，另一方面，解析地理耦合可以识别地理要素、空间、尺度、界面等结构关系和相互作用关系，同时为实现地理集成提供逻辑基础，进而从过程和机理上实现地理综合。诚然，地理综合研究一直止步不前，其原因在于地表过程的复杂性和地理复杂系统研究方法的匮乏，自20世纪80年代以来，复杂性科学的兴起为理解复杂地理系统提供了更多的方法支撑，也为突破地理综合研究的瓶颈提供了方法选择。人类社会发展进入了新时代，科学技术以崭新的姿态推动学科进步与研究范式的更新。高速移动网络提升地理信息传输能力，使移动计算成为可能；广域物联网络创造高时空密度的地理数据资源，使数据驱动研究成为现实；高性能云计算工具突破了计算障碍，使多要素、多过程、多尺度地理系统的解析更加通畅；全景人工智能方法的应用，使破解地理系统的复杂性有了新的路径。地理学研究进入新思维、新数据、新方法和新认识的时代。