虚拟地理环境是一个可用于模拟和分析复杂地学过程与现象， 支持协同工作、知识共享和群体决策的集成化虚拟地理实验环境与工作空间， 是地理学研究的虚拟实验室， 可为现 代实验地理学研究提供科学方法和技术手段。本文阐述虚拟地理环境和实验地理学研究的发展过程及当前进展， 探讨虚拟地理环境与虚拟地理实验对现代实验地理学研究的意义， 并分析当前虚拟地理环境研究的关键问题及存在的误区。虚拟地理环境的兴起与发展为地理过程表达、地理知识获取、地理问题求解提供了新思路、新方法和新技术。实验地理学的研究方法可从野外考察与观测、室内物理模拟及地理数学建模和计算机模拟， 拓展到虚拟地理环境平台下的虚拟地理实验。
江郎山位于华南褶皱系、江山—绍兴深断裂和保安—峡口—张村断裂带之间。白垩纪早期这两大断裂的拉张断陷导致峡口盆地的形成， 随之主要有下白垩统永康群馆头组(K1g)、 朝川组(K1c) 和方岩组(K1f) 在盆地中的沉积。白垩纪晚期上述两大断裂发生强烈挤压活动， 峡口盆地逐渐隆升。新生代以来， 峡口盆地在构造抬升中， 产生大量张断裂和节理， 加速了对岩体的切割， 以及岩体被切割后的崩塌， 导致了丹霞地貌的发育。江郎山丹霞地貌申报世界自然遗产的主要依据是其特有的壮观而独特的老年期孤峰—巷谷以及生动而逼真的象形石 丹霞地貌特征、独特的地台活化现象与重要的岩石学科学研究意义以及该区特有的重要事件地层学和古生物学研究的科学意义。本文根据对江郎山亚峰垂直贯穿于丹霞地貌岩层永康群 中辉绿岩脉标本K-Ar 法的测年， 揭示了当地峡口红层盆地抬升的时代为晚白垩世77.89±2.6 Ma BP (K2)， 这也是我国目前丹霞地貌研究中所测得的可靠年代学数据。
对东亚沿海山地末次冰期冰川发育的气候条件、构造背景、冰进时序、发育规模等研究表明， 台湾山地保存着3 期冰川作用遗迹， 冰川的最大前进规模发生在MIS3b 阶段， 其规模大于MIS2 阶段； 日本山地冰期系列齐全， 包含了末次冰期的早(MIS4)、中(MIS3)、晚 (MIS2) 3 个阶段的冰进， 其规模是MIS4/3 阶段大于MIS2 阶段； 而长白山存在2 期冰川作用的遗迹， 即末次冰盛期(MIS2) 和晚冰期。在相似的冬雨(雪) 型季风影响区， 冰川发育的时序与规模也有一定不同， 反映出在大气候背景下的区域性差异， 在东亚季风影响范围内， 末次冰期的环流变化在各地也很不一致。最新推算的现代理论雪线自北(日本) 向南(台湾) 依次递增， 范围是2750~4245 m， 除日本北部的高纬地区雪线降低值400 m 之外， 末次冰盛期(LGM) 的雪线降低值在800~1300 m 之间， 平均值1000 m 左右。东亚沿海山地冰川发育与新构造运动密切相关， 更新世山体的快速抬升为冰川发育的内因， 如台湾山地在末次冰期的MIS3b 阶段， 山体的抬升量约为250 m， 对山体的高度和雪线变化有很大影响。
基于“国家地理基础信息数据库” 和《中国历史地图集—隋唐、北宋》为主信息源， 生成隋唐(公元581-907 年) 和北宋(公元960-1127 年) 时期淮河流域湿地系统宏观格局分布图， 结合淮河流域的相关历史地理文献， 分析了隋唐和北宋时期淮河流域湿地系统的宏观格局变化， 探讨了该历史时期淮水流域湿地系统的主要湿地类型的变化趋势、驱动与效应。研究表明： 隋唐和北宋时， 淮水流域湿地系统的宏观格局变化不大， 隋唐时处在稳定阶段， 北宋时处在较稳定阶段。河流和湖沼等自然湿地宏观分布格局变化小， 是当时流域湿地系统保 持宏观格局稳定的基本原因。流域湿地系统变化主要来自于以运渠、库塘和灌溉沟渠等为主 的人工湿地的发展和演变， 隋唐王朝的宏观政策促进了当时流域各类人工湿地的发展； 唐末—北宋熙宁元年， 流域各类人工湿地因战争等政治原因大量荒废； 北宋中期后因系列新政实施， 流域人工湿地又得以再次发展。隋唐—北宋时淮河流域人工湿地的变化与历代王朝的政治、经济和文化的发展存在一定程度上的关联影响。
根据孢粉、古土壤和考古资料， 结合甘肃、青海地区的地形特征， 发现4 ka BP 前气候温暖湿润， 马家窑文化分布在黄河及其支流的森林草原河谷地区， 东界在六盘山， 向北则向河西走廊延伸， 且主要从事种植业。4 ka BP 后， 由于气候环境的恶化， 自然带向东迁移， 生存环境演替为温带草原， 齐家文化替代了马家窑文化。为适应自然环境的变化， 甘肃、青海地区人类文化遗址也向东南低海拔地区转移， 且产业结构中畜牧业比重显著增加。
以GIS 为手段， 在对巢湖流域新石器中晚期至汉代聚落遗址时空分布特征进行分析的基础上， 探讨流域内古聚落变更对环境变迁的响应关系。研究表明， 巢湖流域新石器中晚期至汉代古聚落变更的规律主要表现为， 随着时代推进聚落遗址从高海拔逐渐向低海拔地区转移并向湖泊靠近， 这种变更响应于中全新世以来流域气候由温暖湿润向温和干燥的发展， 以及由此导致的巢湖湖泊收缩、水位持续下降和生活范围扩展， 反映了在气候变化的大背景下， 地貌演化和水文条件的改变对古聚落变更的影响； 而各时期聚落遗址西多东少的分布格局， 则与流域东部极易受河道摆动和洪涝灾害影响的地貌条件有关。因此， 气候变化成为巢湖流 域古聚落变更的重要激发因子， 对古聚落的分布、扩展、演变都产生了重要影响， 古聚落变更对环境变迁的响应明显。
作者设计和实现了基于树木年轮信息动态估算树木材积生长量模型TGTRing。利用该 模型动态估算了中国红壤丘陵典型区千烟洲三种人工林乔木层的生物量和碳蓄积量。结果表明： 马尾松的年生物量和碳蓄积量的增长曲线分别在林分年龄17 年和18 年左右开始出现拐点， 湿地松、杉木的年生物量和碳蓄积量则均在林分年龄15 年左右开始出现拐点； 20 年的 单位面积生物量和碳蓄积量杉木林最高， 分别为171.697 t/hm2 和92.29 tc/hm2， 其次为湿地松 林， 分别为147.639 t/hm2 (未割脂) 和135.743 t/hm2 (割脂)、80.18 tc/hm2 (未割脂) 和73.72 tc/hm2 (割脂)， 马尾松林最低， 为133.84 t/hm2 和73.92 tc/hm2； 平均年生物量和碳蓄积量杉木 林最高， 分别为8.58 t/hm2/yr 和4.61 tc/hm2/yr； 湿地松林次之， 未割脂和割脂湿地松林生物 量分别为7.38 和6.76 t/hm2/yr、碳蓄积分别为4.01 和3.69 tc/hm2/yr； 马尾松林最低， 分别为 6.69 t/hm2/yr 和3.70 tc/hm2/yr； 到2006 年为止， 千烟洲马尾松林乔木层总生物量和碳蓄积量 分别为3324.43 t、14156.64 tc， 杉木林分别1326.97 t、713.27 tc； 湿地松林按未割脂算分别 为14156.64 t 和7688.21 tc， 按割脂算分别为13015.97 t 和7068.78 tc； 千烟洲湿地松人工林 因为割脂原因， 乔木层总生物量损失1140.67 t， 总碳蓄积量损失619.43 tc。
利用内蒙古地区1982-2003 年遥感归一化差值植被指数(NDVI) 数据， 对植被带进行了 分时段的划分， 并以典型草原植被带为例， 分析植被覆盖度时空变化及其与水热因子的关系。 结果表明： 在整个研究期间， 典型草原带的面积呈增加的趋势， 荒漠草原带的面积呈减少的 趋势， 森林带、森林草原带和荒漠带的面积趋势变化不明显。总体上看， 从时段1 （1982－ 1987 年） 到时段2 （1988－1992 年） 植被带进化演变的面积占优势， 从时段2 （1988－1992 年） 到时段3 （1993－1998 年） 进化和退化演变的面积相当， 从时段3 （1993－1998 年） 到 时段4 （1999－2003 年） 退化演变的面积占优势。在典型草原带内， 多年平均植被覆盖度具有明显的季节变化， 从5 月上半月返青开始到8 月下半月达到年最大值， 其空间演进以大兴 安岭两翼为中心， 逐渐向东南的西辽河平原和向西的乌兰察布高原扩展。前期降水量与覆盖 度季节增量年际变化之间呈正相关， 显著正相关的区域位于锡林郭勒高原西部和乌兰察布高原， 而气温与覆盖度季节增量年际变化的相关一般不显著。典型草原年最大覆盖度线性趋势 降低与升高的面积分别占52.6%和47.4%， 其中， 呼伦贝尔高原西部边缘以及大兴安岭山麓 两侧的年最大覆盖度呈显著降低的趋势， 而西辽河平原西南部和努鲁儿虎山东段的年最大覆 盖度呈显著升高的趋势。年降水量是影响年最大覆盖度的主要因子， 而年均温对年最大覆盖度的影响不明显。
在GIS 和遥感技术支持下， 结合景观格局数量分析方法， 利用1973 年MSS、1983 年航空遥感土地利用图、1990 年TM、2000 年TM 和2005 年CBERS 遥感影像对新疆塔里木河 干流区土地利用/ 覆被变化过程进行了定量分析。结果表明， 1973-2005 年塔里木河干流区土 地利用/ 覆被发生了显著变化， 耕地和城乡居民及建设用地面积显著增加， 林地、草地和湿地面积减少， 未利用地表现出先增加后减小的趋势。研究区土地利用类型转移的主要方向是 林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地。土地利用变化经历了“显著变化—缓慢变化—显著变化—急剧变化” 的过程。景观格局分析表明， 在 人类活动的影响下， 研究区景观破碎度、多样性增大， 优势度减小。草地和未利用地对整个景观的控制作用减小， 景观结构趋于多样和均匀。驱动力分析表明， 人口增长和经济发展因 素是塔里木河干流区土地利用/ 覆被变化的最直接驱动力， 同时还受产业结构因素和政策因素及人类干扰强度的影响。
冰芯电导率是大气环境变化的替代性指标。对我国天山东部三个研究点奎屯哈希勒根 48 号冰川、乌鲁木齐河源1 号冰川以及哈密庙儿沟平顶冰川粒雪芯中pH 值和电导率的近期环境记录进行了分析研究。结果显示， 三个研究点粒雪芯反映的近期pH 值和电导率变化趋势不同： 奎屯电导率随冰芯深度增加表现出升高趋势， 哈密庙尔沟平顶冰川和乌鲁木齐河源 1 号冰川随冰芯深度增加表现出一定下降趋势； 冰芯电导率平均值在哈密庙儿沟冰川最大， 而其他两个点相对较小， 这与矿物粉尘浓度和离子浓度的分布一致； 雪冰电导率与粉尘及离子相关性分析表明， 电导率主要受中亚粉尘活动影响, 同时与Ca2+、Mg2+、Na+等相关性很高。 通过比较显示， 天山东部与我国西部其他研究点以及极地雪冰电导率的差异可以很好地反映大气环境的空间差异。
采用交叉小波变换方法， 分析了黄河源区实测径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、 最低气温之间的时频域统计特征， 讨论了黄河源区径流与区域气候变化之间的多时间尺度相 关。结果表明， 黄河源区径流和区域气候变化具有多时间尺度结构， 两者都存在准2a、4a、 6~8a、12~14a 和20a 以上尺度的显著变化周期， 不同尺度周期振荡能量的强弱和时域分布的位相差异是两者相关不稳定和存在时延相关的重要原因。径流与区域降水量之间正相关振荡的凝聚性最强， 区域降水量对径流变化起主控作用， 前期降水异常对后期径流变化具有持续 性影响。径流变化与区域蒸发量存在显著负相关振荡， 年际尺度相关存在不稳定和时延现象。 年代际尺度上径流与最高气温的负相关比其与最低气温的正相关凝聚性更强， 最高气温升高 对增大流域蒸发量导致径流补给的减少作用大于最低气温升高引起冰雪融水补给的增大作用； 两者年际尺度相关不稳定， 径流对气温变化的响应时间不同。分析认为， 区域降水量是黄河源区径流变化的主导因子， 最高气温是重要因子； 在区域降水量逐年减小的背景下， 气温升高进一步加剧了径流量的减小。区域蒸发量和最低气温变化对径流量也有不同程度的影响， 气候因子的综合作用是黄河源区径流变化的根本原因。
