1 國內外城市化程序發展狀況
當前，城市的快速發展已成為全球的共同趨勢。聯合國的統計資料[1]表明，人口城市化的趨勢在不斷地加速發展。圖1表示了這種發展趨勢。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世紀末，城市人口大幅度增加，已經達到世界人口的50%。根據圖1所示資料，預計到2025年，城市人口將佔據世界人口的60%。城市數量和城市人口的迅速增長對人居環境提出了嚴峻的挑戰。表1給出了世界上人口在100萬以上的城市數量的增長[1]。從1950-1995年期間，全世界擁有百萬人口以上的城市數目由83個增加到325個，說明95年城市數量是50年的3.9倍，這種趨勢在第三世界國家尤為明顯，同一時期城市的數目增加了6.3倍。
表1 1950-1995年間人口在百萬以上的城市數目
Table1Citynumbersofpopulationbeyondonemillionbetween1950to1995
年代 1950 1995 1995:1950
第三世界城市數 34 213 6.3
已開發國家城市數 49 112 2.3
全世界城市數 83 325 3.9
我國的城市化程序與世界同步，近年來呈現出高速發展的趨勢。圖2給出了我國城市數量增加的資料[2]。
2 城市化促進自然科學新領域的產生與發展
我們首先以傳統的`地理學為例。近幾十年來，尤其是第二次世界大戰以後城市地理研究發展迅速，內容和影響都超過了傳統地理學，成為人文地理學的一門重要分支學科。對城市進行地理學研究始於19世紀。第二次世界大戰以後，許多國家的城市需要重建，世界範圍內的城市化程序加速，這些都要求對城市進行全面的研究和規劃，促使大批地理學家投入城市研究或都市計畫工作。新興的城市地理學的核心問題是研究區域的空間組織與城市內部的空間組織兩種地域系統的關係。圍繞這兩種地域系統，具體的研究內容有：城市化研究、城市分類研究、城市體系研究、城市群和大城市叢集區研究、城市綜合地理研究等。城市地理學在城市化程序中逐漸形成了獨特的研究方法：早期數量方法、系統分析方法、城市資訊系統方法、空間抽樣調查方法等。此外，地圖是地理研究的傳統工具。航空像片和衛星像片在城市地理研究中表現出重要作用，是研究城市時空變化關係的基礎資料。
附圖
圖1 全世界城市化城市人口百分比[1]
Fig.1Percentageofurbanpopulationamongthetotalpopulationinworldcities
附圖
圖2 中國城市數目隨時間的變化[2]
Fig.2NumberofcitiesinChina
以典型的工程科學——建築學為例，隨著城市化現象的迅速推進，建築學向廣度和深度發展。孤立地、狹隘地研究建築現象已經說明不了問題，滿足不了需要。客觀實際已經按照系統工程的規律伸展了它固有的領域。城市及其區域已經逐步形成了一個開放的複雜的巨系統。城市化對建築科學的影響，使得系統的思想進入到傳統的建築科學，進一步突出了新的建築科學的關係——人與環境的關係[3]。錢學森考慮到中國傳統的文化藝術和自然特色等種種因素，形象地提出了山水城市的理念，這一思想對建築科學的發展，具有深遠的意義。
以地球物理學為例，城市化問題使得傳統地球物理學的研究方法、研究物件和研究內容面臨新的機遇和挑戰。20世紀初，地震波證實了地球鐵核的存在，證明了2900km深度存在地核與地函的邊界。30年代，地球物理方法發現了地球核心的存在，在此基礎上，科學家提出了地球內部分層模型。20世紀中期，各種地球物理勘探方法初步形成。40～50年代，地球物理學的主要研究物件是勘探固體礦產資源，60～70年代在此基礎上增加了石油和天然氣，80～90年代又增加了水資源。隨著工業化程序的加快，環境問題也日益成為地球物理學的研究物件。總而言之，20世紀地球物理學的研究物件是以自然資源為主。20世紀末的全球性城市化發展趨勢，使21世紀的地球物理學不可避免地要面對諸多的城市問題。80年代以來，由於地球科學各分支學科的日益成熟和全球環境問題的日益突出，人們認識到地球各圈層相互作用以及人類活動的重要性，地球科學的發展開始進入地球系統科學的新時代。城市地球物理學的發展在這樣的時代背景下產生。城市地球物理學是一個全新的概念，是地球科學國際研究前沿的新興學科。傳統地球物理學的主要研究物件是自然現象，而城市地球物理學則主要研究自然現象與人類活動的相互作用。因此，在城市地球物理學研究中，除了自然科學問題之外，還應強調科學與社會的結合、各相關學科的綜合及與各社會部門的協調。圖3表示了城市地球物理學與環境科學和地理學之間的關係，這三者既有各自獨特的研究領域，又有密切相關的交叉研究內容。