地理学

自然地理學專注於地理學中的地球科學。其目標為了解大自然的岩石圈、水文圈、大氣圈、土壤圈（pedosphere）及生物圈（全球植物相及動物相模式）。自然地理学利用生物学来研究，是一種系統的地理學、了解全球性植物群和动物区系样式，利用数学、物理学来研究地球本身的运动以及它和其他太阳系中星体的关系，是研究位置和空间上地球变化的学科。自然地理學可以分類為以下粗略的範疇：

生物地理學 及景觀生態學	氣候學及 史前氣候學 （Paleoclimatology）	海洋學及 海岸地理學 （Coastal Geography）	環境地理學 及環境管理 （Environmental Management）	大地測量學	地形學	古地理學 及第四紀學 （Quaternary Science）
水文學及 水文地理学	土壤學及土壤地理学	物候學	冰川學及冻土学	化学地理学	地震学及火山学

人文地理學是地理學的一個分支，專注於研究塑造人類與眾多環境之間的相互作用模式和過程。他包含社會科學的成分如人文、政治及經濟層面。雖然人文地理學的主要焦點並不是地球的實質地貌（見自然地理學），但是由於各種人類活動均在實質地貌上發生，所以實際上不提及實質地貌去討論人文地理學並不可能，而環境地理學正好出現用作兩者的橋樑。人文地理學可以分為很多不同的粗略範疇（詳見人文地理學），例如：

社會文化地理學 （文化地理學及 社會地理學）	發展地理學	經濟地理學 及商業地理學	醫療地理學	歷史地理學 及時間地理學 （Time Geography）	人口地理學 及人口學	工業地理學 及农業地理學
宗教地理學	交通地理學	旅遊地理學	聚落地理學 及都市地理學	軍事地理學	政治地理學 及地緣政治學	人種地理學

因應不同的時期，眾多方法出現並被應用在人文地理学的研究上，包括：

• 行為地理學
• 地理知識學（Geosophy）
• 文化理論（Cultural theory）
• 音乐地理学
• 食品地理学
• 战略地理学

第二次世界大戰造成的空氣污染。

環境地理學是地理學的一門分支，從空間層面描述人類與凡自然世界的關係。環境地理學除了需要對人文地理學及自然地理學有認識外，亦需要對人類社會用作概念化環境的方法有所認知。

環境地理學出現作為人文地理學及自然地理學的橋樑的原因為以上兩個學科的日益專門化。此外，人類與環境的關係因為全球化及科技發展（technological change）而有所改變，要去理解這個一個正在改變及動態的關係便需要一個新的方法。環境地理學的研究範疇的例子有災害管理、環境管理（environmental management）、可持續性及生態政治學（ecopolitics）或政治生態學（political ecology）。

數值高程模型（Digital Elevation Model, DEM）

地理資訊學（geomatics）是地理學的一門分支，它在1950年代的地理學計量革命（quantitative revolution）中首先出現。地理資訊學包含利用地圖學及測繪學所使用的傳統空間技術及電腦應用。地理資訊學與其他利用地理資訊系統及遙感方法的學科一起成為一門普遍的科目。地理資訊學亦引起部分地理部門的復興，此現象特別在1950年代經歷地理部門衰退的北美洲更為顯著。

地理資訊學包含大範圍的學科包括空間分析，例如地圖學、地理資訊系統、遙感探測及全球定位系統。

區域地理學是地理學的一門分支，她研究地球上不同大小的區域。其主要目的是去理解或定義個別地區包含人類及自然因素的獨特性或特色。區域地理學的注意力亦有放在區域化（regionalization）上，包括適合的的方法把空間分界成為區域。

區域地理學亦被認為是研究地理科學的必然方式（類似計量革命或批判地理學），詳細參見地理學歷史。

• 城市規劃，區域規劃（regional planning）及空間規劃（spatial planning）：利用地理科學幫助決定如何發展（或是不發展）土地去滿足特定條件，例如安全、美觀、經濟機會、保護建築或自然遺產等等。城市、城鎮及區域規劃可以被視為應用地理學。

• 區域學（Regional science）：區域學在1950年代由沃爾特·艾薩德（Walter Isard）帶領而冒起，她提供一個更為以數據及分析作基礎的方法去面對地理學問題，而不是傳統地理學上以描述的趨向去面對。區域學包含的知識中空間向度（spatial dimension）扮演重要的角色，例如區域經濟學、資源管理（resource management）、區位理論、城市規劃、區域規劃、交通運輸、通訊、人文地理學、人口分布（population distribution）、景觀生態學及環境質素。

• 行星學：雖然地理學通常關注地球，但亦有可能非正式地用作描述其他世界的研究，例如太陽系的其他行星，甚至更遠。研究比地球更大的系統通常會形成部分天文學或宇宙學。其他行星的研究通常被稱為行星學。

• 地名学
• 方志学
• 理论地理学

塞維爾聖伊西多爾（St. Isidore）
的世界TO地圖副本（1475）。

地圖學研究地球表面利用符號的表示方法（即地圖製作）。雖然其他分支學科需要利用地圖表示她們的分析，但是實際的地圖製作理論已經十分足夠從其他學科分別開來。地圖學由起草技術的集合成長為實際的科學。

地圖學家（Cartographers）必須學習認知心理學及人因工程學去理解那種符號表達地球的資訊最為有效，而學習行為心理學則可以引導地圖讀者對資訊作出行動。她們必須學習大地測量學及頗為高階的數學去理解地球的形狀如何影響地圖符號的變形，從而反映在平面上作觀察。地圖學可以毫無爭議地被視為地理學中的大型學科的種子。大部分地理學家在幼年時對地圖充滿幻想視為一個她們將會窮一生精力去追尋地理學的早期表徵。

GvSIG地理信息系統

地理資訊系統（Geographic information systems,GIS）處理並儲存高準確度的地球資訊在電腦內。除了其他地理學分支外，地理信息系統專家必須理解電腦科學及資料庫系統。地理資訊系統引起地圖學革命性的改變；幾乎所有的地圖製作現在都以地理資訊系統軟件幫助製成。GIS同時亦代表地理信息科学（Geographic Information Science），即利用地理資訊系統的軟件和技術去代表、分析及預測空間關係的科學。

美國NASA裝載於一架DC-8飛機側面的‘AirSAR’合成孔徑雷達

遙測（Remote sensing）可以被定義為一門取得從遠處量度出來的資訊的技術和科學。遙測的資訊由多方面而來，包括衛星地圖、航空攝影及手提感應器。地理學家不斷增加利用遙測去得出的地球表面、海洋及大氣資料。其原因為：

1. 遙測能夠提供多樣空間尺寸的資料（局部至全球）
2. 遙測能夠為關注地區提供一個概要觀點
3. 遙測能夠容許到達偏遠及難接近的地點
4. 遙測能夠提供電磁波譜中可見光外的光譜資料
5. 遙測能夠促進對於個別地點因為時間流逝而如何改變的研究

遙測得到的資料可以獨立分析或是與其他數碼資料層面（例如地理信息系統）一併分析。

地質統計學（Geostatistics）處理利用地理數量方法得出的資料，特別是應用統計學方法去探索地理現象。地質統計學被廣泛應用在眾多範疇包括：水文學、地質學、石油開採（petroleum exploration）、天氣分析、城市計劃、物流及流行病學。地質統計學的數學基礎來自數據聚類、區別分析（discriminant analysis）、無母數統計與及其他一眾科目。地質統計學的應用在地理信息系統，特別在未量度點的插值（估計）十分依賴。地理學家在地理數量技術中有顯著參與。

歐洲主要民族（1899）

地理質性方法（Geographic Qualitative Methods），或民族誌學（Ethnography）的研究技術被人文地理學家所採用。文化地理學有利用質性研究的傳統，而質性研究亦被人類學及社會學利用。人文地理學家透過參與觀察（Participant observation）及深入訪問取得質性資料。

米利都的阿那克西曼德的構想被後期的希臘作家認為是地理學的始創人，而現在只能夠以其承繼者的片段才可以得知其一二。阿那克西曼德的貢獻包括發明晷針（Gnomon），一個雖然簡單但是她提供一個有效的希臘工具作為量度緯度。泰勒斯與阿那克西曼德亦因為預測日蝕而獲讚揚。地理學的基礎可以追溯至古代文化，例如古代、中世紀及近現代的中國歷史。最初以藝術與科學層面探索地理學的古希臘，則利用地圖學（詳見地圖學歷史History of cartography）、古希臘哲學、古希臘文學或數學（詳見數學史History of mathematics）等方面去探究地理學。

第一個指出地球為球體的人有究竟是巴門尼德或是畢達哥拉斯的爭議。阿那克薩哥拉雖然能夠利用解釋日蝕論證出地球是圓形，但他和其他當代學者一樣認為地球是平面的。埃拉托斯特尼是其中一個最初估計地球半徑的人[10]。

15世紀印刷的托勒密地圖展現出經緯線系統

第一個最初準確的經緯線系統被認為是喜帕恰斯。他利用巴比倫數學推演出一個六十進位法（sexagesimal）系統。經線及緯線被細分為360°，每度更被細分為60′（角分）。為了量度（不同位置的經度，他提出利用日蝕去決定相對時間的差距[11]。羅馬帝國探索新地方時的廣泛製圖在以後提供一個高度的資訊性去給托勒密建構詳細的地圖集（atlas）。托勒密伸延喜帕恰斯的成果，在他製作的地圖上利用坐標網（grid system）及使用56.5英里作為一度[12]。

羅馬帝國在中世紀瓦解時地理學的演化由歐洲轉移至伊斯蘭世界[13]。學者包括製作詳細地圖的阿布·阿卜杜拉·穆罕默德·伊德里西（Abu Abd Allah Muhammad al-Idrisi）、伊本·巴圖塔、伊本·赫勒敦提供朝覲的詳細描述。另外，伊斯蘭學者翻譯和詮釋古羅馬和古希臘的早期著作，並在巴格達建立起智慧所（House of Wisdom）作為以上用途[14]。三世紀直到13世紀，中國歷史上的地理學研究方法及地理學文學寫作都比起歐洲的大幅度地複雜很多[13]。中國地理學家例如劉安、沈括、范成大、周達觀、徐霞客等寫出很多重要的專著，但是在17世紀後，西方的地理学觀念及方法大多都被中國所採用。

在16世紀至17世紀的地理大發現時期，探險家如克里斯托弗·哥倫布等發現及佔據新土地，需要令地理資料更為準確，與及一個更為堅固的理論基礎。由杰拉杜斯·麦卡托（Gerardus Mercator）和伯恩哈德·瓦倫紐斯（Bernhardus Varenius）的著作《地理學概論》（Geographia Generalis）正正是新出現的科學化地理學的一流例子。

地理學先驅者亞歷山大·馮·洪堡的自畫像

地理學在18世紀及19世紀被認同為一個獨立學術科目，並成為歐洲（特別是巴黎及柏林）大學的一門經典課程。19世紀期間眾多地理學協會發展起來，包括1821年成立的巴黎地理學會（Société de Géographie）[15]、1830年成立的皇家地理學會（Royal Geographical Society）[16]、1845年成立的俄羅斯地理學會（Russian Geographical Society）[17]、1851年成立的美國地理學會（American Geographical Society）[18]與及1888年成立的國家地理學會[19]。伊曼努爾·康德、亞歷山大·馮·洪堡、卡爾·李特爾及维达尔·白兰士（Paul Vidal de la Blache）的影響可以被視為地理學由哲學轉變為學術科目的一個轉捩點。

在經歷兩個世紀的科技進步如電腦等引致地理資訊學的發展和引進新方法如參與觀察及地質統計學作為地理研究的工具。在20世紀的西方，地理學科經歷四個過程：環境決定論、區域地理學、計量革命及批判地理學。因為地球科學追求以一個全面涵蓋的視界理解世界的關係，跨學科連接在地理學、地質學、經濟學、社會學、人口統計學間大量加強。