尺度推繹研究中的幾點基本問題

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1、第17卷第6期地球科學(xué)進展Vol.17No.62002年12月ADVANCEINEARTHSCIENCESDec.,2002文章編號:1001-8166(2002)06-0905-07尺度推繹研究中的幾點基本問題*趙文武,傅伯杰,陳利頂(中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心系統(tǒng)生態(tài)重點實驗室,北京100085)摘要:尺度推繹作為將一個尺度上的信息推繹到另一個尺度上的過程,具有尺度依賴性、模型非線性和研究的復(fù)雜性等特征,其理論基礎(chǔ)主要有等級理論、分形理論等,其研究的關(guān)鍵問題表現(xiàn)為尺度選擇與信息提取問題、尺度域與特征尺度問題、模型問題等方面。

2、針對相鄰尺度推繹和跨尺度推繹兩種情況,還介紹了不同情況下尺度推繹研究的基本思路。尺度推繹作為現(xiàn)代地學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科研究的重要問題之一,其發(fā)展需要多學(xué)科的交流和理論與技術(shù)的創(chuàng)新。關(guān)鍵詞:尺度推繹;尺度;基本問題中圖分類號:Q141文獻標(biāo)識碼:A地表系統(tǒng)作為由不同級別子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜巨[3]知識來推測其他尺度上的現(xiàn)象。在這一過程中,系統(tǒng),在其系統(tǒng)內(nèi)的不同層次和不同運行周期上存包含3個層次的內(nèi)容:1尺度的放大或縮小;o系統(tǒng)在著明顯的時空尺度,探討不同尺度之間信息的傳要素和結(jié)構(gòu)隨尺度變化的重新組合或顯現(xiàn);?根據(jù)遞規(guī)律,獲取未知尺度信息的

3、尺度推繹(scaling)研某一尺度上的信息(要素、結(jié)構(gòu)、特征等),按照一定究一直是地學(xué)研究的重要內(nèi)容和方法。近幾十年的規(guī)律或方法,推測、研究其它尺度上的問題。其來,隨著宏觀生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展和復(fù)雜系統(tǒng)中,所研究的尺度是一種時空尺度,是指所研究客體研究的深入,尺度推繹研究也在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域取得了或過程的時間維和空間維,常用粒度(grain)和幅度長足的發(fā)展[1,2],并形成了相應(yīng)的理論、方法與技[4,5](extent)來描述。術(shù),尺度推繹研究逐漸成為了現(xiàn)代地學(xué)、生態(tài)學(xué)研究1.2尺度推繹的分類中的熱點問題之一。目前,在我國尺度

4、推繹有關(guān)問對于尺度推繹的分類,目前一般有3種分類方題的研究上,雖然有了一些針對尺度和尺度推繹方式。按照尺度推繹的方向不同,分為尺度上推(sca-l面的文章,但就尺度推繹中的基本問題卻很少有人ing-up或upscaling)和尺度下推(scaling-down或論述。本文在綜合分析生態(tài)學(xué)、地學(xué)領(lǐng)域中與尺度downscaling),前者是指將小尺度的信息推繹到大尺推繹研究有關(guān)的文獻基礎(chǔ)上,闡述了尺度推繹的概度上的過程,是一種信息的聚合(aggregation);后者念、分類、特點、理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵問題、研究思路等若則是將大尺度上的信

5、息推繹到小尺度上的過程,是[6~8]干基本問題,并展望了其發(fā)展方向。對尺度推繹基一種信息的分解(dis-aggregation)。本問題的把握,有助于其研究的深入和地學(xué)、生態(tài)學(xué)按照構(gòu)建尺度推繹模型的過程不同,可分為顯等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。式尺度推繹(explicitscaling)和隱式尺度推繹(im-[9,10]plicitscaling)。隱式尺度推繹是指針對特定的1尺度推繹的概念、分類與特點環(huán)境條件,在模型構(gòu)建過程中就將與尺度有關(guān)的特1.1基本概念征要素考慮在內(nèi),這樣,模型本身就體現(xiàn)了對模型時尺度推繹是指利用某一尺度上所獲得的

6、信息和空粒度(temporalandspatialgrainofthemodel)進行*收稿日期:2002-02-04;修回日期:2002-06-05.*基金項目:國家自然科學(xué)基金重點項目/黃土丘陵溝壑區(qū)景觀格局演變與水土流失機理0(編號:90102018)資助.作者簡介:趙文武(1976-),男,山東曹縣人,博士研究生,主要從事景觀生態(tài)學(xué)研究.E-mail:sldream@263.net906地球科學(xué)進展第17卷尺度轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)過程。顯式尺度推繹是在數(shù)字集成2尺度推繹的理論基礎(chǔ)或綜合分析的基礎(chǔ)上,在時間和空間尺度上對/局部0模型

7、(/local0model)的響應(yīng)進行尺度上推。在具2.1等級理論體應(yīng)用中顯式與隱式尺度推繹的分類方法多出現(xiàn)在等級理論(hierarchytheory)是關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)尺度上推的研究中。構(gòu)、功能和動態(tài)的理論。該理論以一般系統(tǒng)論、信息此外,尺度推繹根據(jù)其所依據(jù)的時空緯度不同,論、現(xiàn)代哲學(xué)和數(shù)學(xué)等有關(guān)理論為基礎(chǔ),就系統(tǒng)要素還可分為空間尺度推繹(scalinginspace)和時間尺的層次性、等級結(jié)構(gòu)的多重性、不同等級水平之間的度推繹(scalingintime)[10],前者指在空間范圍上進關(guān)聯(lián)性和復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)性等方面做了論[5,

8、14,15]行,后者指在時間幅度上開展。述。其主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1等級1.3尺度推繹的特點是一個由若干單元組成的有序系統(tǒng),可分為巢式(nested)和非巢式(non-nested或開放式exclusive)尺度推繹的特點與其所研究對象的性質(zhì)密不可[16]