地球表層各自然地理成分在能量流、物質流和資訊流的作用下結合而形成的具有一定結構,能完成一定功能的自然整體。

  自然地理系統是多級的。地理殼是最高一級的自然地理系統,陸地、海洋可視為它的子系統。各自然地理成分,如大氣、巖石、地貌、地表水、地下水、土壤、植被和動物群落等,也可視為它的子系統。自然地理系統和人文地理系統組成更為複雜的系統──地理系統。不同等級的自然地理系統邊界不同。例如:地理殼的邊界上至大氣圈對流層頂,下至沉積巖巖石圈底;土地單元的上界至植被層頂,下界達植被根系分佈層底。自然地理系統是開放系統,與外界環境之間不論在水平方向還是在垂直方向上,都有能量和物質的交換。自然地理系統是一種耗散結構,它是在不斷消耗物質和能量的遠離平衡條件下形成的。自然地理系統組成成分之間的聯系可用單系統模型來表示,不同的自然地理系統之間聯系比較復雜,必須用多系統模型來表示。

  自然地理系統的特征由其結構、輸入x和輸出у決定。有一個輸入x就產生一個輸出у,並且可通過傳遞函數把輸入、輸出聯系起來。系統的輸入、輸出變量可以是連續的,也可以是離散的,自然地理系統的輸入和輸出變量大部分是離散的。如果兩個離散變量x(t)、у(t)分別表示系統的輸入和輸出,那麼系統的特征,可由轉換方程у(t)=Sx(t)給出。S是系統轉換函數符號,它決定瞭系統的轉換方式。在t(時間)的任何一點上,系統的輸入x(t)通過該方式轉變為系統輸出у(t),所以系統的傳遞函數也可定義系統本身。在任一時刻,輸出和輸入的關系可通過計算與一些影響因子有關的參數進行解釋和預報。這些關系表示瞭與方程有關的系統結構的特征。對於連續系統用微分方程來表示,對於離散系統則由差分方程來表示。