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天文学

天文学是一门研究天体和发生在宇宙中各种现象的自然科学。它使用数学、物理和化学来解释它们整体的起源和演化。天文学研究的对象包括行星、卫星、恒星、星云、星团、星系、流星体、小行星和彗星等等。相关现象包括超新星爆炸、伽玛射线暴、类星体、耀变体、脉冲星和宇宙微波背景辐射。更通俗地说，天文学研究起源于地球大气层之外的一切事物。宇宙学是天文学中研究整个宇宙的一个分支。
天文学是最古老的自然科学之一。在早期文明有记载的历史中，有对夜空进行了有条不紊的观测。这些包括巴比伦、希腊、印度、中国、玛雅和许多古代的美洲原住民，以及埃及天文学。在过去，天文学包括各种各样的学科，如天体测量学、天文航海、观测天文学和历法的制作。
专业天文学分为观测和理论两个分支。观测天文学的重点是从对天体的观测中获取数据，然后利用物理学的基本原理对这些数据进行分析。理论天文学的方向是发展电脑或分析模型来描述天体和天文现象。这两个领域相辅相成：理论天文学试图解释观测结果，观测被用来证实理论的结果。
天文学是为数不多，让业余爱好者能积极参与的科学之一。对于瞬变事件的发现和观测尤其如此。业余天文学家的参与帮助了许多重要的发现，例如发现新的彗星。
语源
汉语中「天文」一词最早出现于《易传》。《易经·贲卦·彖辞》：「刚柔交错，天文也；文明以止，人文也。观乎天文，以察时变；观乎人文，以化成天下。」「文」是指一切现象或形相，「天文」就是指自然现象。
天文学的英文单词「astronomy」来自希腊语「」（罗马化：astronomia），后者由「」（罗马化：astron，意为「恒星」）和后缀「-νομία」（罗马化：，意为「⋯⋯之法则」）所组成。
天文学不应与占星术混淆，后者是一种声称人类事务与天体位置相关的信仰体系。虽然这两个领域有著共同的起源，但它们现在完全不同了。
术语「天文学」和「天体物理学」的使用
「天文学」和「天体物理学」是同义词。根据严格的字典定义，「天文学」是指「研究地球大气层外的物体和物质及其物理和化学性质」，而「天体物理学」是指天文学的一个分支，处理「天体和现象的行为、物理性质和动力学过程」。在某些情况下，如徐遐生的介绍性教科书《物理学宇宙》中所述，「天文学」可用于描述该学科的定性研究，而「天体物理学」则用于描述该科目面向物理学的版本。然而，由于大多数现代天文学的研究都涉及与物理学相关的学科，因此现代天文学实际上可以被称为天体物理学。有些领域，如天体测量学，纯粹是天文学，而不是天体物理学。科学家对这一主题进行研究的各个部门可能会使用「天文学」和「天体物理学」，部分取决于该部门在历史上是否隶属于物理部门，而且许多专业的天文学家拥有物理学学位，而不是天文学学位。 该领域领先的科学期刊的一些标题包括《天文期刊》、《天文物理期刊》和《天文与天体物理学报》。
历史
古代
在早期的历史时期，天文学只包含观测和预测肉眼可见天体的运动。在一些地方，早期文化留存了大量的文物，而除了仪式用途外，这些文物可能具有一些天文目的。通常，这些文物还可以用来确定季节，这是了解何时种植作物和了解一年长度的重要因素。
在望远镜等工具发明之前，对恒星的早期研究是用肉眼进行的。随著文明的发展，最显著的是在埃及、美索不达米亚、希腊、波斯、印度、中国和中美洲，天文观测台被组装起来，关于宇宙性质的思想开始发展。大多数早期天文学都是绘制恒星和行星的位置图，这门科学现在被称为天体测量学。通过这些观测，形成了关于行星运动的早期想法，并在哲学上探索了太阳、月球和地球在宇宙中的性质。当时，地球被认为是宇宙的中心，太阳、月球和恒星围绕地球旋转。这被称为宇宙的地心模型，或以托勒密之名命名为托勒密体系。
早期，一个特别重要的发展是数学和科学天文学的开始，它始于巴比伦人，他们为后来在许多其它文明中发展起来的传统天文学奠定了基础。巴比伦人发现月食以一种被称为沙罗的周期重复发生。
继巴比伦人之后，古希腊和希腊化世界在天文学方面取得了重大进展。希腊天文学的特点是从一开始就寻求对天象的合理物理解释。西元前3世纪，萨摩斯的阿里斯塔克斯估计了月球和太阳的大小与距离，他提出了一个地球和行星绕太阳旋转的太阳系模型，现在称为日心说模型。西元前2世纪，喜帕恰斯发现了岁差，计算了月球的大小和距离，并发明了已知最早的天文仪器：星盘。喜帕恰斯还创建了一个包含1,020颗恒星的综合目录，并且北半球的大部分星座源自希腊天文学。安迪基西拉机械装置（约西元前150–西元前80年）是早期的类比计算机，旨在计算给定日期的太阳、月球和行星位置。直到14世纪，当机械天文钟出现在欧洲时，类似复杂性的科技人工制品才重新出现。
中世纪
中世纪（直到13世纪）的欧洲有许多重要的天文学家。沃林福德的理查（1292-1336）对天文学和钟表学做出了重大贡献，包括发明了第一个天文钟，可
化学

化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。化学研究的对象涉及物质之间的相互关系，或物质和能量之间的关联。传统的化学常常都是关于两种或以上的物质之间的接触和其后的变化，即化学反应，又或者是一种物质变成另一种物质的过程。这些变化有时会需要使用电磁波，当中电磁波负责激发化学作用。不过有时化学并不一定要关于物质之间的反应。光谱学研究物质与光之间的关系，而这些关系并不涉及化学反应。准确的说，化学的研究范围是包括分子、电子、离子、原子、原子团在内的核-电子体系。
「化学」一词，若单从字面解释就是「变化的学问」之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学。化学如同更广义的物理皆为自然科学之基础科学。很多人称化学为「中心科学」，因为化学为部分科学学门的核心，连接物理概念及其他科学，如材料科学、纳米技术、生物化学等。研究化学的学者称为化学家。在化学家的概念中一切物质都是由原子或比原子更细小的物质组成，如电子、中子和质子。但化学反应都是以原子或原子团为最小结构进行的。若干原子通过某种方式结合起来可构成更复杂的结构，例如分子、离子或者晶体。
词源
英语中的「化学」（chemistry）一字的语源有多种说法。一种是（chem,is,try)即化学是尝试，一种说法认为是由「炼金术」（alchemy）得名的。英语中「alchemy」一词源于古法语的「alkemie」和阿拉伯语的「al-kimia」，意为「形态变化的学问」（the art of transformation）。阿拉伯语中的「kimia」一字则源于希腊语。亦有另一种说法认为英语中的「chemistry」一字源自埃及语中的「kēme」，意思是「土」（earth）。
在中国，「化学」一词最早出现在1857年墨海书馆出版的期刊《六合丛谈》。伟烈亚力提及王韬在其日记中记载了从戴德生处听闻的「化学」一词。一般认为中文中的“化学”一词是徐寿翻译英国人的书《化学鉴原》一书时发明的。
「化学」一词被介绍到日本，取代了原先日语中的译法「舍密」。
历史
人类早期对火的认识
最早的化学要算是人类对火的研究。对于当时的人来说，火可以将一种物体变成另一种物体，所以成为了当时人最有兴趣研究的现象。如果没有火，人类不会发现到铁和玻璃的炼制方法。
炼金术
人类发现了黄金这种贵重的金属之后，很多人转移研究怎样把其他物质变成黄金。公元前300年至1500年，炼金术士皆研究如何将一些便宜的金属转化成黄金，因此累积了金属的提取和处理有关的观察和技术。有些炼金术士主要的工作是制造药物。2000年前，人类已广泛使用金、银、汞、铜、铁和青铜。
早期化学
早期化学家收集了很多不同物质的资料。在17世纪以前，化学成就并不大（燃素说、炼金术），其中较有成就者如罗伯特·波义耳。到了1750年，化学仍带有神秘色彩，并为不正确的理论支配著。直到1773年，安托万-洛朗·德·拉瓦锡提出了质量守恒定律，并以氧化还原反应解释燃烧现象，推翻了盛行于中世纪的燃素说，才开启了现代化学之路；他因此被尊崇为「化学之父」。接著道尔顿整合当时的化学知识，并以自身的实验所得提出了划时代的原子说。此后，一些化学家相继发现了各种化学元素，后来门得列夫建立了元素周期表令化学视界更臻完备。1901年，化学家诺贝尔以其遗产成立了诺贝尔化学奖，以表扬在科学领域及其他重要领域对人类有较大贡献者。
现代化学
现代化学始于20世纪初期蓬勃发展的量子力学。莱纳斯·鲍林引进量子力学解释化学键的本质，得以用波函数的线性叠加来描述。质子、中子和电子的发现，使化学真正由原子尺度来理解化学反应。量子力学和电子学的发展，使得许多新型仪器得以开发，来探索和分析化合物的结构和成分，如光谱仪、色谱仪、核磁共振仪和质谱仪等。
当代化学
当代化学大致分为四大学门，各学门又有许多延伸的子学门和应用化学领域。
四大学门主要为：
其他延展和应用的学门：
基本概念
原子
一粒原子是由原子核及外围带负电荷的电子（称为核外电子）组成的粒子，一般而言是化学研究的最小尺度范畴。原子核通常是由质子和中子组成。与通常的物理概念不同的是，单一的质子在化学领域被认为是1H（氕)原子核，也就是说原子核内必然含有质子，但可能不含中子。
电子带负电荷，质子带正电荷，个数相同使得电荷平衡，令整个原子呈电中性。当核外电子数与原子核内质子数不相同时，则形成离子。通常认为离子也是原子的一种。
元素
拥有相同质子数的同一类原子被称为“元素”。例如，氢这种元素中所有原子都是只有一粒质子。这个概念换过来说亦可：所有原子核中有六粒质子的原子都是碳，所有原子核中有九十二粒质子的都是铀。元素亦有另一定义，就是所有不可以用化学方法分解的物质都是元素。
在这么多种列举元素的方法中，最常用和最方便的莫过于元素周期表。周期表根据原子序数来排
地理学

地理学（英语：geography）是探索地球及其特征、居民和现象的学问，研究地球表层各圈层相互作用关系，及其空间差异与变化过程的学科体系。
词源
英语geography一词源自古希腊语γεωγραφία（罗马化：geografía），由geo-（意为“大地”）和"gráphō"（意为“写”）组成，字面意思为“对大地的描述”。最早使用geography的是埃拉托斯特尼（Eratosthenes），他用此词表示研究地表景物的学问。
中国古代地理学称「舆地」或「舆地学」，「地理」则是指山川方域的地势、外貌。最早的地理书籍有《禹贡》、《山海经》等。中文的「地理」一词最早见于《易经·系辞》：「仰以观于天文，俯以察于地理」。日本在明治维新后，将英语geography一词译为「地理」，之后该译法传入中国。1902年，光绪皇帝接受吏部尚书张百熙建议，颁布《钦定学堂章程》，故一般小学课目有史学、舆地二项。1903年，张百熙派吴汝纶赴日本考察教育后，负责教育改革的张百熙、张之洞、荣庆向皇帝建议重订学堂章程。在重订章程后，一般小学依日本语改称初等小学，而史学、舆地二科，则改称历史、地理。之后，地理一词作为geography对应的翻译，在中国广泛流传。
研究范畴
古代的地理学主要探索测量地球形状、大小的方法，描述已知的国家和地区。传统上，地理学有四个基本的研究范畴：
相比之下，现代地理学则是涵盖多重学科的大学问。历经科学化的辩证和计量革命，并与各门哲学思想对话后，现代地理学主张理解空间、人类及自然的复杂性（complexity）──不仅仅只是「知其然」，而要做到「知其所以然」。
一般认为，地理学家与地图学家同属，都是研究地名与数字。虽然许多地理学家都有地名学及地图学训练，但两者都不是地理学的主旨。地理学家研究现象、过程、特征以及人类和自然环境的相互关系，之于空间及时间上的分布。空间及时间涉及的主题包罗万有，例如气候、生态、经济，故地理学是一门跨学科的学问。
地理学可略分为二：自然地理学及人文地理学。自然地理学著眼自然环境，如地形的形成过程、有关气候、土壤、水、生态、植被等的各种现象及其相互关系。人文地理学则著眼人造环境，例如人类如何开拓、管理和看待空间。自然与人的关系难解难分，故此立环境地理学，旨在基于自然地理学与人文地理学的研究成果，分析自然与人的相互关系，并提出人类适应、改造自然，以切合自身永续发展。
分支
自然地理学
自然地理学属自然科学，专门探索大自然（岩石圈、大气圈、水文圈、生物圈）的变化模式，可分类为以下范畴：
人文地理学
人文地理学则探讨人与环境的相互影响，研究人与社区、文化、经济的关系，故可归社会科学一类。虽然人文地理学的少有谈及地貌（见自然地理学），可是人类活动确为山川地貌、区域气候左右（如荒漠不宜耕作）。故此，讨论人文地理学时并不可漠视地貌气候等自然因素，环境地理学正好连系两者。人文地理学可分下列范畴（详见人文地理学）：
人类学问与日俱增，时有他学之新猷用于人文地理学研究，如：
环境地理学
环境地理学从空间层面描述人类与大自然的关系，连结人文地理学和自然地理学。环境地理学不单牵涉两者的学问，亦会从哲学层面，思考对人类有利的自然环境条件，使之概念化。
此外，全球化及科技发展（technological change）令人与环境的关系有所改变。环境地理学的研究范畴，如灾害管理、环境管理、可持续性，生态政治学（ecopolitics），政治生态学（political ecology）等，则是为理解此转变之法。
地球空间信息科学
地球空间信息科学（geomatics）是地理学的一门分支，它在1950年代的地理学计量革命（quantitative revolution）中首先出现。地理资讯学包含利用地图学及测绘学所使用的传统空间技术及电脑应用。地理资讯学与其他利用地理资讯系统及遥感方法的学科一起成为一门普遍的科目。地理资讯学亦引起部分地理部门的复兴，此现象特别在1950年代经历地理部门衰退的北美洲更为显著。
地理资讯学包含大范围的学科包括空间分析，例如地图学、地理资讯系统、遥感探测及全球定位系统。
区域地理学
区域地理学是地理学的一门分支，她研究地球上不同大小的区域。其主要目的是去理解或定义个别地区包含人类及自然因素的独特性或特色。区域地理学的注意力亦有放在区域化（regionalization）上，包括运用适合的方法把空间分界成为区域。
区域地理学亦被认为是研究地理科学的必然方式（类似计量革命或批判地理学），详细参见地理学历史。
技术
因为空间的相互关系对于地理学十分重要，所以地图是一个主要工具。地理学分析除了利用经典的地图学外，亦融合现代化的方法，即以电脑为基础的地理信息系统（GIS）。
地理学家在其研究中使用四个相关的方法：
地图学
地质学

地质学（英语：geology）是对地球的起源、历史与结构进行研究的学科。主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，并涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部分，以及涉及其他行星和卫星的太空地质学。
地球历史学
地质时间尺度涵盖了整个地球历史。其起点开始于最早的太阳系材料生成时，约在4.567Ga，地球的出现约在4.54 Ga，一开始称为冥古宙，最年轻的地质年代则是全新世。
地质年代比例
如果把地球诞生到现在的大约45亿年缩小到1年，则人类（"Homo sapiens"）存在的时间只有极短的两分钟。
显生宙
把显生宙放大：
地质学学史
对地球的物质成分的研究最早至少可以追溯到古希腊泰奥弗拉斯托斯的著作《论岩石》（Peri Lithon）。在古罗马时期，老普林尼详细的描述了常用的一些矿物和金属，还正确的解释了琥珀的来源。
一些现代学者（如菲尔丁·赫德森·加里森（英语：Fielding Hudson Garrison））认为，现代地质学开始于中世纪伊斯兰世界。比鲁尼就是最早的穆斯林地质学家（英语：Geography in medieval Islam）之一， 他的著作有最早的叙述印度地质（英语：Geology of India）的文章，提出了印度次大陆曾经是海洋的假设。伊斯兰学者伊本·西那对山脉的形成，地震的原因，以及其他一些现代地理学的论题给出了详细的解释，这些内容为日后地质学的发展提供了基础。在中国，博学家沈括（1031–1095）提出陆地形成的假说。他在一个离海洋几百公里远的山中的看到，在一个地质地层里有贝壳类生物化石。由此他推论，陆地是由山脉的侵蚀和淤泥的沉积所形成的。
很早以前，地质学的知识比较零星分散。关于这方面的知识，如从地中开采金属、黏土、煤和盐的一些知识，早已为矿工和有关的人们所知晓，而自然哲学家们则大都脱离这些实践，独立形成自己的思辨性的地质理论。
地质学在18世纪开始成为一门独立的科学，并在19世纪早期达到成熟阶段。
1790年至1830年这一段时期被称为“地质学的英雄时代”。在这个时期，在考察岩层顺序以及岩层所含矿物和化石上，人们做了大量工作。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，并涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及涉及其他行星和卫星的太空地质学。
。工作方法的一大进步表现在用根据化石内容来进行岩层分类。
地质学史上有三场著名的争论。
其一为水成论与火成论之争，发生在18世纪末。争论的焦点在于岩石的形成理论，一方以德国科学家亚伯拉罕·戈特洛布·维尔纳为代表，强调形成岩石过程中的水的作用；另一方以苏格兰科学家赫屯为代表，强调火的作用。现今已经知道，岩石主要由三大类构成，除了水成为主的沉积岩和火成为主的岩浆岩，还存在一类变质岩。水成过程和火成过程在岩石的形成中都扮演了重要角色。
其二为灾变论与渐变论（也称均变论）之争，发生在19世纪早期。持灾变论观点的学者认为，地球历史上曾发生过多次大的灾难，是灾难导致了旧的物种的灭绝和新物种的再创造。持渐变论观点的学者认为，物种演化的动力来自于微弱的地质作用在地球演变过程中的长期积累，不依靠大型的灾难也能够发生。
第三场争论是固定论与活动论之争。固定论学说认为地壳的位置是永远不变的，其运动方式以垂直运动为主。传统的地槽、地台学说就是一种固定论学说。活动论学说认为地壳的运动是以水平运动为主的，垂直运动虽然存在，但是是水平运动过程中派生出来的（比如两地块水平挤压处地壳向上隆起）。活动论随着板块构造学说的发展，逐渐被学者所认同。
气象学

气象学（英语：meteorology）是把大气当作研究的客体，从定性和定量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报。气象学是大气科学的一个分支。
天气学（synoptic meteorology）又称综观气象学，是大气科学中研究各种天气现象发生发展的规律，以及应用这些规律来制作天气预报的学科；其为专门对天气图资料之研究与分析的一种气象学，内容包含地面气象观测、高空图、热力图及卫星云图分析，为每日天气预报的主要依据。
发展历史
第一位建立气象学的人是古希腊哲学家亚里士多德。在他的专书《气象汇论》中，他最先叙述和粗浅地解释了风、云、雨、雪、雷、雹等天气现象，而这书是世界上最早的气象书籍。直到18-19世纪，由于物理学和化学的发展以及气压、温度、湿度和风等测量仪器的陆续发明德国人布德兰绘制了第一张地面天气图，开创了近代天气分析和预报方法。1835年，法国人科利奥里提出风偏转的概念；而1857年荷兰人白贝罗提出风和气压的关系，他们的概念都成为大气动力学和天气分析的基础。1854年11月14日克里米亚战争期间，一场暴雨使亨利四世的军舰及商船毁坏殆尽，造成400人死亡，当时的国防部长瓦扬（Vaillant）请天文学家于尔班·勒维耶负责找出原委。经过研究后，于尔班证明这场暴风雨在11月12日即已存在，且在两天之内便自西北往东南方向袭卷整个欧洲。因此他指出影响天气的大部份因子都具有迁移性。此次事件使他认为有必要发展气象学，他促使这门学科在1855年获得正式地位，现代气象学就此踏出第一步。
1920年前后，挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名为「极锋学说」的理论，来说明中纬度地区的天气变化情况。这套理论在1920年代发表之后，至今已有百多年，但仍然是今日作天气预报的主要理论依据，亦为分析和预报未来1-2天的天气奠定了理论基础。1930年代，无线电探空仪的广泛使用，真正开始了三维空间的大气科学研究。根据大量探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波。1939年卡尔-古斯塔夫·罗斯贝提出了长波动力学，他的理论亦对天气预报有莫大的贡献。到了1950年代至60年代，电脑、天气雷达，卫星和遥感的技术的应用，使大气的各种现象，大至大气环流，小至雨滴的形成过程，都可依照物理学和化学的数学形式来表示，例如热力学第一定律、偏微分。从而使大气科学有了突飞猛进的发展。
研究方法
气象学研究的方法主要有：
观测研究
观测研究是藉观测去了解不同的大气现象，可以说是气象学理论的其中一块基石，亦是一般气象爱好者所关注的。观测方法亦有很多种，气象站、高空气球、卫星云图、雷达回波图等。观测研究不只是观测，也有一定程度的归纳和分析，例如一句「明天转冷」，便是一种分析。此外，绘制天气图、整理热带气旋路径、气候区域分类等，亦是观测研究所要做的。
理论研究
理论研究有三大部份，除观测外，物理和数学对理论研究亦很重要。理论可以从两方面产生，一方面是从观测数据中直接建立出来的，例如分析热带气旋强度的德沃扎克分析法，另一方面是从物理理论或其他气象理论演化出来的，例如地转方程、气压梯度方程等。物理理论很多时需要数学的帮助，反过来说，数学语言有时更能使我们明白物理和气象理论。
数值模式研究
现代的天气预报即是建立在数值模式上，数值模式透过非线性方程式以及超级电脑的插点格运算，反演出一地区未来数天天气。数值模式研究是较少人所认识的，它们都需要相当的理论知识、电脑程序技巧和实验技巧。数值模式研究会把不同的物理和气象方程，以电脑程序的方式放进电脑里，再计算出未来温度、湿度、气压、风向等变化，以协助天气预报或理论研究。
比较有名的天气数值模式有：
实验研究
实验研究同样是较少人所认识的，实验研究因数值模式研究的出现而比往日式微，但亦有其存在价值，例如要验证某些理论，数值模式研究是做不到的。
另外，一些气象学研究需要实地观测数据，往往需要到野外进行实地考察、观测，收集观测数据。
气象学的研究尺度
行星尺度（气候尺度）
水平尺度达10000公里，大气超长波，超大型系统如南亚高压、热带辐合带等。
大尺度
水平尺度大约1000～10000公里、时间尺度在几周到数月，地区性大型天气系统，比如蒙古高压、夏威夷高压、阿留申低压、亚速尔高压、西太平洋副热带高压等。
中尺度（天气尺度）
水平尺度100～2000公里，时间尺度一天到十几天。研究对象如热带气旋，各种规模较小的切断低压（或低涡）与阻塞高压，锋面过程等。
小尺度
水平尺度100公里以内，还有细分微尺度的（10公里以内），时间在几小时的尺度。研究对象如雷暴云团、龙卷风、尘卷风等等，时效性要求极高，比较困难。
应用
天气预报
气象学主要应用就是天气预报，根据天气预报可以指导生产生活等多方面活动。以下其他气象学应用主要就是天气预报的应用。
生物学

生物学（希腊语：βιολογία；la：biologia；德语：Biologie；法语：biologie；英语：biology）或称生物科学（biological sciences）、生命科学（英语：life sciences），是自然科学的一大门类，由经验主义出发，广泛研究生命的所有方面，包括生命起源、演化、分布、构造、发育、功能、行为、与环境的互动关系，以及生物分类学等。现代生物学是一个庞大而兼收并蓄的领域，由许多分支和分支学科组成。然而，尽管生物学的范围很广，在它里面有某些一般和统一概念支配一切的学习和研究，把它整合成单一的、连贯的领域。在总体上，生物以细胞作为生命的基本单位，基因作为遗传的基本单元，和进化是推动新物种的合成和创建的引擎。今天人们还了解，所有生物体的生存以消耗和转换能量，调节体内环境以维持稳定的和重要的生命条件。生物学分支学科被研究生物体的规模所定义，和研究它们使用的方法所定义：生物化学考察生命的基本化学；分子生物学研究生物分子之间错综复杂的关系；植物学研究植物的生物学；细胞生物学检查所有生命的基本组成单位，细胞；生理学检查组织，器官，和生物体的器官系统的物理和化学的功能；进化生物学考察了生命的多样性的产生过程；和生态学考察生物在其环境如何相互作用。最终能够达到治疗诊断遗传病、提高农作物产量、改善人类生活、保护环境等目的。
历史
生物学之英语单词「biology」(德语、法语「Biologie」)源于希腊文[[wikt:βίος，Bio，意为生命，以及字尾[[wikt:-λογία，"-logia"，意为学问，合并为“研究生命的学问”。1802年，法国博物学家拉马克最早提出这个名词。
现代生物学基础
现代生物学的五大基础，也是主要的研究方向：
细胞学说
细胞学说认为细胞是生物的基本单位，而且所有生物都是由一至多个细胞以及细胞分泌的物质组成（例如外骨骼）。所有细胞都是由其他细胞借由细胞分裂的方式产生。多细胞生物一开始是从一个受精卵的单一细胞开始，再渐渐分裂为各个细胞，而细胞也是许多病理过程（英语：pathological process）的基本单位.。此外，细胞之间能量转移的现象称为代谢，而细胞包含的遗传资讯（DNA），在细胞分裂时也会传递给其他的细胞。
演化
现代生物学认为生命是从演化而来，所有已知的生物都有一共同起源。演化论假设所有地球上活著及已绝种的生物都是来自一共同起源或一基因库。所有生物最晚的共同起源约出现在约35亿年前。
目前已有压倒性的证据支持演化的真实性，学界普遍认为演化是事实，而不仅仅是理论或假说，对于演化论的真确性，存在有强烈的科学共识，演化以外任何关于物种起源或人类起源的学说，目前都不获支持。绝大多数的科学社群和学术团体，都认为演化论是唯一能完全满足在生物学、古生物学、分子生物学、遗传学、人类学及其他各领域中所观察到的现象的理论。一项在1991年所作的盖洛普民调显示，只有大约5%的科学家（包括生物学领域以外的其他科学家）认为自己是创造论者。截至目前为止，没有任何反对演化论且经过科学方面同行审查的论文，名列科学与医学期刊搜寻引擎PubMed当中。
遗传学
基因是生物体遗传的基本单位，基因对应一特定区域的DNA，以特定方式影响生物的某一部位或某一机能。从细菌到动物的所有生物体都有同様复制DNA，并依此产生蛋白质的能力。细胞将DNA的基因转录为对应的核糖核酸（RNA），然后核糖体将RNA转译为一串由胺基酸组成的蛋白质。由RNA转换为胺基酸的遗传密码在大部份生物中是相同的，但有些生物仍有少许差异。例如若将人类对应胰岛素的DNA放在植物中，也可以产生胰岛素。
体内平衡
体内平衡(homeostatic)：平衡是一个开放系统可以借由许多彼此相关机制的动态平衡调整，使得其内在情形维持在稳定的状态。所有的生物，不论是单细胞或是多细胞生物，都有体内平衡的机制。
能量
一个活的生物体的生存依赖于能量的连续输入。生物体是靠化学反应来从食物中提取能量，才能维持身体机能，并建立新的细胞。在上述反应中，组成食物化学物质的分子扮演两个重要角色。第一，这些分子中有些可以借由生物体内的化学反应产生能量。第二，有些则可以组成生物分子中的新的分子结构。
负责引进能量到生态系统的生物被称为生产者或自养生物。几乎所有的这些生物体最初都从太阳吸取能量。
研究概况
生物学家从很多面向研究生物，因此产生很多研究领域。例如：
生物学本身不断的快速发展，与其他学科的关联整合也越来越多。一大原因是分子生物学在近代突飞猛进，终于导致人类基因序列定序基本完成。由此，为了解读巨大数量的基因资讯，促成了基因组学。为了探究基因和蛋白质的交互作用，开创出蛋白质组学。这些新的研究领域帮助解决疾病、粮食、环境生态等问题。其众多的研究资讯和积累海量研究数据
心理学

心理学是一门研究人类和动物的心理现象、意识和行为的科学。它既是一门理论学科，也是一门应用学科，包括理论心理学与应用心理学两大领域。
心理学研究涉及意识、感觉、知觉、认知、情绪、人格、行为和人际关系等众多领域，影响其他学科的发展，例如：教育学、管理学、传播学、社会学、经济学、精神病学、统计学、以及文学等等。心理学一方面尝试用大脑运作来解释个体基本的行为与心理机能，同时，心理学也尝试解释个体心理机能在社会行为与社会动力中的角色。心理学家从事基础研究的目的是描述、解释、预测和控制行为。应用心理学家还有第五个目的——提高人类生活的品质。这些目标构成了心理学事业的基础。
有些领域的心理学家为了研究人类的行为，会对动物进行实验，以推测环境、生理（如：大脑损伤、运动是否能增加多巴胺等）以及一些特定因素所产生的影响。心理学家也会使用核磁共振、断层扫描、及发展较成熟的问卷调查等方式来研究人类的心理。有时会有脑部部分损伤的病人，他们也借由观察这些人的脑部活动，去了解脑袋各部位的功能为何。
词源
西语中的“心理学”（psychology）一词由希腊语词根，「灵魂」（ψυχή）和「研究」（λόγος）所组成，最早由克罗地亚诗人马尔科·马鲁利奇使用。
「心理学」汉译译名之来源，透过历史学与心理学之相关考证，证明与中国明代心学、宋代理学、及宋明儒学东渡日本有直接关系。
1890年，威廉·詹姆斯将心理学定义为“心理生活的科学，包括心理现象和心理状态”。几十年来，这个定义一直广为流传。然而，这一含义受到了一些激进行为主义者的质疑，尤其是约翰·华生等激进行为主义者。沃森在1913年的宣言中将心理学定义为获取对控制行为有用的信息。同样，自从詹姆斯定义了它，这个词更强烈地暗示了科学实验的技术。
历史
起源
以前的心理学研究是属于哲学的范畴，称为哲学心理学。哲学心理学的研究可以追溯到埃及、希腊、印度和华夏等古代文明。中国古代认为人的性情思想是由一定的器官承担的，并且其活动会在器官上反映出来，如「心之官则思」（《孟子》），「人精在脑」、「头者神之所居」（《春秋元命苞》）。「神形合一」、「形神相印」等思想在《黄帝内经》等涉及医学心理的著作中有很多阐述和应用。柏拉图提出过二元并存的理念，有人认为亚里斯多德《论灵魂》是西方最早的一部论述心理学思想的著作。经由长久的演变，慢慢地产生各式各样不同的学科，包括了现在人所了解的心理学。
哲学心理学主要是在探讨心身关系、天性与教养、自由意志与决定论、知识来源等四大议题。其早期的理论有一元论、二元论、环境决定论、精神决定论等。近代的哲学心理学则是有三大思想流派，包括了理性主义、经验主义与浪漫主义。正如德国心理学家艾宾浩斯所说：“心理学有一个漫长的过去，却只有一个短暂的历史”。
在中世纪的伊斯兰医学与心理学中，已经开始进行临床的精神科治疗和实验研究。
科学心理学
虽然心理学实验可以追溯到阿拉伯学者海什木的著作《光学》（1021年）不过，心理学作为一门独立的学科是开始于1874年，那一年，德国的生理学家威廉·冯特发表两册的心理学教科书——《生理心理学的原理》（Grundzüge der physiologischen Psychologie；Principles of Physiological Psychology）——，在序言里大胆宣称：「要建立一个新的科学领域」；冯特也因此被称为“心理学之父”。1875年，莱比锡大学聘冯特为教授；1879年，他在莱比锡大学建立世界第一个专门的心理实验室，吸引了来自世界各地的学生。10余年后，也就是1890年代，美国各大学风起云涌地仿傚此举，建立数十座心理学实验室，尤其1892这一年就成立了20座，这一年也是美国心理学会的成立年。通常将1874年作为科学心理学诞生的时间，这一时间比许多自然科学脱离哲学而形成独立学科的时间为晚。冯特也是第一个把自己称为心理学家的人。其他早期而重要的心理学家包括艾宾浩斯等。19世纪末、20世纪初，西格蒙德·弗洛伊德的精神分析学派兴起。
构造主义
德国心理学家威廉·冯特被认为是将实验引入心理学研究的人，被誉为“实验心理学之父”。1879年，他在莱比锡大学建立了第一个心理学实验室。冯特着重于将心理分解成为基本的元素，这是由于当时化学的进步，后者在分析物质元素与结构上取得突破。虽然冯特自己不是构造主义者，他的学生爱德华·B·铁钦纳成为了构造主义的思想家，与机能主义者对立。铁钦纳是美国早期心理学家的重要人物。
机能主义
机能主义相对于结构主义而生，并受到美国哲学家、科学家、心理学家威廉·詹姆士影响颇多。詹姆士认为心理学应该有实用价值，心理学家应该找到有益于人的科学方式。他的著作《心理学原理（英语：Principles of Psychology）》于1890年出版，其中有许多铺垫性
中医学

中医学，俗称“中医”，是一种起源于汉族且至今已有千年历史的中国传统医学。与现代医学相比较时，其常被归入传统医学的范畴。
目前中医以中华文化圈传统医疗为主流，中医学是中国传统医学体系的核心组成部分，按照中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会审定的名词，中医学是「以中医药理论与实践经验为主体，研究人类生命活动中健康与疾病转化规律及其预防、诊断、治疗、康复和保健的综合性科学」。
定义
华人圈共通的中医
中医学以阴阳五行作为理论基础，将人体看成是气、形、神的统一体，通过望、闻、问、切，四诊合参的方法，探求病因、病性、病位、分析病机及人体内五脏六腑、经络关节、气血津液的变化、判断邪正消长，进而得出病名，归纳出证型，以辨证论治原则，制定“汗、吐、下、和、温、清、补、消”等治法，使用中药、针灸、跌打、推拿、按摩、拔罐、气功、食疗等多种治疗手段的传统医学。
汉医及汉方医学
「汉医」又称汉医学或汉方医学，是在中国地区发展出的传统医学思想及治疗技术，因为它是汉民族发展出的医学传统，所以称呼它是汉医学。随著汉文化的发展，它被传播至韩国、越南、日本等地，与当地医学结合，形成各种不同的流派。
最早使用「汉方医学」这个名词的是日本，在江户时期，日本人用这个名词来与他们本土医学—「汉方医学」，及西方医学—「兰医学」（荷兰），来作区分。清朝时也使用这个名词来称呼中国的传统医学。
1949年之前，汉医一词比较普遍。清后民国，也用国医来称呼。在中国，「中医学」（意为「中华的」医学）比「汉医学」更常用。但在日本及韩国等地仍然使用这个较中性的名词。
日本的汉方医学，韩国（南韩）的韩医学，朝鲜（北韩）称的高丽医学、越南的东医学都是以中医为基础发展起来的。
法律监管
近年各地政府都开始对专业中医行业进行监管，以保障公众健康。
中国大陆
中华人民共和国政府于1988年设立国家中医药管理局管理中医药行业，是隶属于卫生部的副部级国家局（2013年卫生部撤销后转隶卫计委。2018年卫计委撤销后再转隶卫健委）。
为继承和弘扬中医药，保障和促进中医药事业发展，保护人民健康，经十二届全国人大常委第二十五次会议通过了《中华人民共和国中医药法》，于2017年7月1日起实施。
香港
中医在港英政府时期无合法行医地位，但能以“Herbalist（草药师）”的名义注册并进行活动。中医医生还可使用“中医”、“中医师”、“中医生”、“国医”、“唐医”等名称，不能使用“医生”、“医师”、“医务所”、“医疗所”等属于行医范围的名称，因此中医师无权签署死亡证，也不能在处方上开任何西药，更不能使用注射；否则被认为是违法行为。
1999年，香港政府根据《中医药条例》，成立香港中医药管理委员会，用作规管中药买卖和中医师的专业水平，以保障公众健康和消费者权益。根据《中医药条例》，所有在香港执业的中医师，必须向中医药管理委员会注册。在中医师之前注册制度生效之前，除了提供全科诊治及开方,以「中医」挂名应诊的从业员之外，还有后来被纳入中医注册制度，当时俗称为「跌打师傅」、「跌打佬」的从业员。其起源没有一个统一说法，有一说法是与上世纪香港盛行的武馆风气有关。 后来由于此行业传统的师徒制日渐式微，以及《中医药条例》和中医注册制度的实施，规管关乎中医药的活动或事宜，包括中医的注册等等，而跌打师傅已被纳入为中医的骨伤科专业，以后成为注册中医（骨伤科）的人士须具认可资格并受正式训练，所以老式的跌打馆，有逐渐式微的趋势。
香港中医师的注册条件包括完成认可的、至少为期五年的全日制中医学士学位课程，并获得三十周的临床实习经验，以及通过执业考试。另外，中医药管理委员会要求注册中医师，每三年为其执照续期，而续期手续包括完成60个持续进修学分，以保障注册中医师的专业水平。
澳门
澳葡时期殖民政府对华人社会基本不干预，因此澳门当地有不少自发组织的中医行医者和中医药房。1994年澳葡政府颁布《第53/94/M号法令》，正式对中草药交易进行规管。现时，中医受第18/2020号法律《医疗人员专业资格及执业注册制度》规范，持认可中医学历的人士必须向政府办理资格登记及完成实习，方得取得执照行医。
台湾
中华民国（台湾）目前约有中医师6,000余人，由中华民国卫生福利部中医药司进行监管，法源来自于《医师法》。中医师能够独立进行诊断、开立处方签、调剂中药等。另外并订有《中医药发展法》、《台湾中药典》等，同时设置卫生福利部国家中医药研究所进行中医药研究。
美国
美国目前有大约三万多名执照针灸师（部份州份称为针灸医师或东方医学医师），五千多名西医师另外获得应用针灸执照。美国有严格的针灸执照发放制度，但由于美国实施联邦制，各个州份均各自有当地的法律，监督针灸师执照的发放。因此，各个州份的执照发放的要求都不一样，但一般都要求申请人在认可的针灸或中医学校学习针灸
海洋学

海洋学（英语：oceanography）是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及开发利用海洋的知识体系。它是研究海洋的地理学的分支。它涵盖了广泛的主题，包括生态系统动力学、洋流、波浪、。板块构造、海底地质，以及各种化学物质和物理性质在海洋内及其边界的通量。这些不同的主题反映了海洋学家融合多个学科对世界洋的进一步认识和对天文学、生物学、化学、气候学、地理学、地质学、水文科学、气象学、物理学中的过程的理解。古海洋学研究了地质历史中海洋历史。
发展历史
人类在史前时代就有了关于海浪和洋流的知识。科学形式海洋研究的雏型可以追溯到古希腊，亚里士多德和斯特拉波记录下了对潮汐的观测。但早期海洋探索主要目的在于制图，尽管也用了铅线做深度探测，人类对海洋的了解相当长时间都局限在浅层区域。19世纪中叶，英国皇家海军尝试绘制全世界的海岸线，发现大部分海洋似乎都相当深。
开启现代科学海洋学的是1872-76年的挑战者号远征。英国政府1871年接受皇家学会的建议，宣布探索世界大洋并进行科学调查。由威维尔·汤姆森和约翰·默里发起，改装了皇家海军的挑战者号并配备独立的自然史和化学实验室。在汤姆森的科学监督下，近7万海里（13万公里）的航程总共进行了492次深海探通、133条海底挖掘、151次开阔水域拖网和263次连续水温观测，并发现约4700种新的海洋生物。挑战者号远征是人类史上第一次真正海洋巡航的科学考察，为整个学术和研究学科奠定了基础。约翰·默里之后在爱丁堡大学继续研究，这里在20世纪仍然是海洋研究的中心。 默里是第一个研究海洋峡谷的人，特别是大西洋中洋脊，并绘制了海洋中的沉积物。 他试图根据盐度和温度的观测绘制出世界洋流，并首先正确地了解珊瑚礁发展的性质。
十九世纪末，其他西方国家陆续派出科学考察队。第一艘海洋调查船，美国的建于1882年。1893年，挪威科学家弗里乔夫·南森让他的调查船前进号冻结在北极的海冰上三年，长时间在固定地点获得海洋学、气象和天文数据。由约翰·默里和所领导1910年为期四个月的北大西洋考察团，是迄今最雄心勃勃的海洋学和海洋动物学计划。第一次声学测量海深在1914年。1925年至1927年间，“流星”考察队使用回声测深仪收集了70,000次海洋深度测量，探勘大西洋中洋脊。
50年代，瑞士物理学家奥居斯特·皮卡尔发明，并利用来研究海洋的深度。1953年，和发现了沿著大西洋中洋脊延伸的全球洋脊系统; 1954年，苏联的北极研究所发现了北冰洋的海底山脉。 1960年哈里·哈蒙德·赫斯发展了海底扩张学说。1958年美国核潜艇鹦鹉螺号第一次在北极进行了冰封航程，并抵达北极点。1962年，圣地牙哥加利福尼亚大学建立了能够在所有海洋中运作，长108公尺的浮式仪器平台（FLIP）。
70年代开始，大型电脑开始应用于海洋学，对海洋条件进行数值计算，视其为整体环境变化预测的一部分。同时也广泛地设置海洋浮标，以取得更完整的观测资料。另外，大洋钻探计划始于1966年。海底热泉则在1977年由约翰·科里斯和罗伯·巴拉德搭乘阿尔文号发现。
近年来海洋学的研究特别著重在海洋酸化、海洋热含量、洋流、圣婴现象、甲烷水合物蕴藏、碳循环、沿海侵蚀、风化和气候变化中气候回馈的交互作用。研究海洋与了解全球气候变迁、潜在的全球暖化和相关生物圈问题有关。由于蒸发、降水以及热通量（和太阳日照），大气和海洋是紧密联系的。风压是驱动洋流的主要动力，海洋是大气二氧化碳的吸收库。所有这些因素都与海洋的生物地球化学有关。
学科体系
学科分支
海洋学研究分为四大部分：
水文学

水文学（英语：Hydrology）属于地理学，研究的是关于地球表面、土壤中、岩石下和大气中水的各种行为，包含水循环、含量、分布、物理化学特性、对物质影响以及与所有生物之间关系的科学。
水文的基本概念
水循环
水分子借由吸收太阳的辐射能，使其从海水或是陆地蒸发，可因为地面温度过低而直接在蒸发后不久凝结于地表，甚至凝固称做霜，大多数情况蒸发的水分子，或称做水蒸气，上升至高空，因寒冷而凝结成云，再以雨水、雪、冰雹等形式降至海洋、陆地，若降落在寒冷高地则可能形成冰川，或在较为平缓的地势汇集形成湖泊或河流，或是渗入土壤成为地下水，随后河水、湖水、地下水等液态水分子再流入海洋，这当中可能还伴随著蒸发。由于这个过程可以不断的循环发生，因此称为水循环。在水循环的过程中，还必需顾及生物系统对于水资源的迟延作用，同时地表滞留洼蓄、植物截留与中间流的效应也是水循环的一部份。
水平衡
水平衡是指地表上某一区域，在一定时间之内，水量收入和支出的均衡状态。全球海陆总降水量又与总蒸发量保持平衡，大约57万立方公里。尽管整体来说全球保持水平衡，但不同地区，因为气候的差异，使得水平衡会随著时间、空间产生变化，一般而言，降水量与蒸发量的差额称为迳流量，包括地面水体与地下水。迳流量可以反应一地可用水的盈亏，也就是一个地区是否为剩水区或缺水区，更意味著迳流量的差距，在不同地区会影响人们用水的习惯。例如在以色列，该国因地处副热带高压区，因大量蒸发与缺少降水，尽管约旦河流经而该国，迳流量仍为负值，而在农业上发展出对水的高度节约使用技术，称为「滴灌」。
水资源
地球上总水量约有13.8亿立方公里。其中以海水的储量最大，占据96.5%，而人类生活所仰赖的淡水资源，则分布在地下水、河川、湖泊、冰川等分布在陆地上的水体，实际上可以让人类直接利用者为地下淡水、淡水湖、河水，不及世界总水量1%（见下文水体储量表格）在各大陆上，淡水资源分布极为不均，世界上水资源最丰富的地区是赤道区，尤其是南美洲与非洲具有陆地的赤道区，而相对较为干燥的地区，则是副热带高压区，以及温带大陆内部。
水污染
水体之中含有化合物，可能包括离子化合物或分子化合物等，一旦这些化合物包含著对人类、动植物或是生态环境带来危害，便称为水污染。例如在河川上游的水库、集水区域，因为人类活动而受到污染时，可能会造成优养化的现象，则会干扰水资源的提供与分配。而下游则会因为工业废水、都市废水等，使得水资源失去了被观赏、游玩、垂钓、生态栖息的功能。
特殊形态的水体
河流
当降水量超过地面的渗入量，过剩的雨水会沿著地表的坡度向海拔较低处流动，经年累月会在地表上刻划出小的纹路或水沟，长期下来会因为持续侵蚀沟道而形成具有固定流道的河流。
湖泊
水体在地表凹陷处长及积聚，终年不干不涸，且水深在五公尺以上者称为湖泊。分布于外流河流域的湖泊，由于湖水外流，盐类不会堆积，因此多为淡水湖；分布远离海岸的内流河流域之湖泊，盐类积聚容易，多成为咸水湖。
冰河
高山或两极地区的积雪由本身压力形成冰块，又因重力作用而沿地表坡度滑动，这种移动的大冰块称为冰河，亦称冰川。
地下水
广义地下水指降水渗入地面后，储存在地面以下的水体，包含不饱和带土壤水，和饱和带地下水，后者为狭义地下水。
海洋
地表上除陆地以外的广大咸水域。包括太平洋、大西洋、印度洋、地中海、北冰洋等，约占地表面积71%。
测绘学

测绘学研究测定和推算地面几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然物体和人工设施的几何分布，编制各种比例尺地图的理论和技术的学科。测绘学的研究对象是地球的形态、位置、重力分布等地理空间信息，因而测绘学可认为是地球科学的一个分支学科。近年来，测绘学的研究对象还从地球表面扩大到了地外空间及地球内部构造等领域。
测绘学的发展
测绘学的进步倚赖人类对地球形状认识的深化、地图制图技术的提高和测绘仪器的创新及变革。
在世界上古史时代，就有利用测绘学治理尼罗河泛滥后农田边界的说法。公元前7世纪，管仲在其所著《管子》一书中已收集了早期的地图27幅。公元前5世纪至3世纪，中国已有利用磁石制成最早的指南工具“司南”的记载。公元前2世纪，在《史记·夏本纪》中就记载有大禹治水时“左准绳，右规矩”，说明当时已经有简单的测绘活动。
地球形状的认知
测绘学研究的是地球，而人类对地球形状的认识也出于不断的变化中。最初人们认为地球乃“天圆地方”，直到公元前6世纪毕达哥拉斯和公元前4世纪亚里士多德提出了“地圆说”。公元前3世纪，埃拉托斯特尼在亚历山大进行观测日影，推算出了子午圈的长度以及地球的半径，证实了地圆说，而该种方法则是“弧度测量”的初始形式。17世纪末，牛顿和惠更斯从力学原理出发，认为地球是两极稍扁的椭球形，称“地扁说”。18世纪中期法国科学院在南美洲和欧洲进行的弧度测量证实了“地扁说”。19世纪，随着测量得来的数据，拉普拉斯和高斯相继指出，地球并非为完美的椭球。1873年，利斯汀提出了大地水准面的概念，以与包围地球的静止海面重合的一个重力等位面表示地球的形状。1945年，莫洛坚斯基利用地球重力测量数据，才确定了地球的真实形状。
制图技术的发展
测绘学的成果之一是地图，因此测绘学发展的重要标志便是地图制图技术的提高。最早的地图刻画在陶片、铜板上，可靠性不高。公元前3世纪，埃拉托斯特尼首先将经纬线运用于地图上。公元前130年，西汉初期便有了《地形图》和《驻军图》，为目前所发现中国最早的地图。公元2世纪，托勒密在《地理学指南》中便阐述了编制地图的方法，并提出了地图投影问题。其后，西晋的裴秀创立了“制图六体”，使地图的可靠性得到了提升。第二次世界大战以后，计算机制图技术迅速发展，并由计算机辅助制图发展为多位一体的地理信息系统。
测绘仪器的变革
测绘学所依仗的工具是测绘仪器，因此测绘学的发展离不开测绘工具的革新。早期的测绘使用的是简单的绳尺、矩尺等，17世纪望远镜发明，测绘工具开始变革。1617年，威理博·斯涅尔发明了“三角测量法”，开创了角度测量。1730年，西森研制出测角用经纬仪。地理大发现开始后，许多国家研究出了海上测定经纬度的仪器以定位船只。19世纪50年代，洛斯达首创摄影测量法。20世纪以后，随着飞机的发明，出现了航空摄影测绘地图的方法。人造卫星升空后，卫星定位技术（GPS）和遥感技术（RS）得以广泛应用，这与地理信息系统技术（GIS）合称“3S技术”。