快速城市化和气候变化正在呈巨大加速度改变地球及其地球系统，文章基于人类世的视角探讨地理学新使命和新领域。地理学作为地球科学的重要学科，跨越自然科学和人文社会科学领域，在人类世新地球科学时期将成为最具发展前景和潜力的学科。界定人类圈时空构成，重建人地关系研究框架，开展人地关系拓扑学研究，尽快回归统一地理学研究传统，基于统一地理学研究框架展开可持续发展研究，是地理学的新使命。面对全球气候变化和可持续发展的世界性科学问题，地理学的重要分支学科人文地理学需要重塑。历史地理学需要更加重视人类活动对地球影响的研究，如史前海洋文明史和大陆文明史以及近代环境污染史等。经济地理学要特别重视金融—贸易—全球化、全球价值链—全球生产链—全球产业链，以及地球南方的经济地理学研究。政治地理学应将从地球地带政治转向地球系统治理，需要创造有效的全球合作的制度框架，关注非常规能源和新能源技术对世界能源地缘政治格局重塑的影响。社会地理学需要重视人类社会群体对全球性问题转变的贡献，特别是人类自身种族、性别、阶级、社会群体地理结构等不平等的作用。文化地理学要特别关注人类使用各种文字和符号学工具后对人类生活的星球及其地方的意义，从中挖掘更加有效的干预快速地球变化的对策。应对巨大加速度的城市化进程、气候变化和地球变化，城市地理学也需要尽快从城市内部结构—城市体系—城市化的研究框架转向基于绿色增长的城市地理学新研究框架。非常可能，人类世地理学将给地理学家一些新学科发展想象空间，例如深海和深空探索、行星地理学，星际殖民和移民等。

随着城市化不断加快，城市扩张从水平方向的低密度发展逐渐趋向于垂直方向上开发中高层建筑，建立模拟城市扩张的动态三维模型对于正确探究城市的三维空间的演变过程十分重要。但是目前对于城市三维扩张的模型研究十分有限，且已有部分三维模型研究仍以二维的土地利用面积为需求限制条件，这与实际三维扩张的模拟思想不符。基于以上背景，本文以深圳市为研究对象，提出一种以二维FLUS模型为基础的3D-FLUS模型，该模型以不同共享社会经济路径（SSPs）情景下建筑物体量为限制需求，通过挖掘平面扩张和垂直增长相结合的转换规则建立的三维城市扩张的模拟模型，解决以往研究水平和垂直模拟过程割裂的问题。研究表明3D-FLUS模型在水平方向建设用地的模拟中，FoM指数为0.34，Kappa系数为0.887 9，总体精度为95.14%，垂直方向上各建筑物体量的相对误差小于等于10%，拟合误差较低。且模型预测了未来不同SSP情景下深圳市的三维城市扩张结果，对于未来城市的规划具有重要的意义。

地球系统模式是理解过去气候与环境演变机理、预估未来潜在全球变化情景的重要工具，是集成地学相关研究的重要平台，已经成为国际前沿课题。地理信息科学的研究对象正在从传统的地球表层向整个地球系统发展，文章从地球信息科学的视角，对地球系统模式理论与关键技术进行综述分析，包括：地球系统模式关键概念及各分量关系、地球系统模式关键技术分析（包括数值模式与求解方法、参数化方法、高性能计算方法、海量数据存储方法等）、地球系统模式关键数据分析（包括美国、欧洲、日本和中国的再分析数据等）、地球系统模式预报方法分析（包括集合预报、多尺度预报、智能预报、高时空分辨率预报等）。最后，对地球系统模式研究的未来发展趋势及应用前景进行了展望。