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人文地理尺度效應

發布時間: 2021-02-06 19:24:24

① 尺度效應的特點聯系

有些學者和文獻將景觀、系統和生態系統等概念簡單混同起來,並且泛化到無窮大或無窮小而完全喪失尺度性,往往造成理論的混亂。現代科學研究的一個關鍵環節就是尺度選擇。在科學大綜合時代,由於多元多層多次的交叉綜合,許多傳統學科的邊界模糊了;因此,尺度選擇對許多學科的再界定具
有重要意義。等級組織是一個尺度科學概念,因此,自然等級組織理論有助於研究自然界的數量思維,對於景觀生態學研究的尺度選擇和景觀生態分類具有重要的意義。
尺度是研究客體或過程的空間維和時間維,可用解析度與范圍來描述,它標志著對所研究對象細節了解的水平。在景觀學研究中,空間尺度是指所研究景觀單元的面積大小或最小信息單元的空間解析度水平,而時間尺度是其動態變化的時間間隔。景觀生態學的研究基本上對應於中尺度范圍,即從幾平方公里到幾百平方公里、從幾年到幾百年.
格局與過程的時空尺度化是景觀生態學的研究熱點,尺度分析和尺度效應受到格外重視和發展。尺度分析一般是將小尺度上的斑塊格局經過重新組合而在較大尺度上形成空間格局的過程,與之相伴的是斑塊形狀趨向規則化以及景觀類型的減少。尺度效應表現為:最小斑塊面積和隨尺度增大而增大,其類型則有所轉換,景觀多樣性減小。通過建立景觀模型和應用GIS技術,可以根據研究目的選擇最佳尺度,並對不同尺度的研究成果進行轉換。由於景觀尺度上進行控制性實驗代價高昂,因此尺度的轉換技術愈顯重要。尺度外推涉及到如何穿越不同尺度約束體系的限制,至今仍是一難點。
時空尺度的對應性、協調性和規律性是一重要特徵,通常研究地區越大、相關的時間尺度越長,生態平衡即自然界在動盪中表現出的與尺度有關的協調性。生態系統在小尺度上常表現出非平衡特徵,而大尺度上仍可體現出與平衡模型相似的結果,景觀系統常常可以克服其中局部生物反饋的不穩定性。
尺度性與持續性有著重要聯系,細尺度生態過程可能會導致個別生態系統出現激烈波動,而粗尺度的自然調節過程可提供較大的穩定性。在較高尺度上,作為非線性耗散系統演化中一種普遍現象的混沌可提高景觀生態系統的持續性而避免碎裂種群(Metapopulation)滅絕。大尺度空間過程包括土地利用和土地覆蓋變化、生境破碎化、引入種的散布、區域性氣候波動和流域水文變化等。在更大尺度的區域中,景觀是互不重復、對比性強、粗粒格局的基本結構單元。景觀和區域都在「人類尺度」上即在人類可辨識的尺度上來分析景觀結構,把生態功能置於人類可感受的范圍內進行表述,這尤其有利於了解景觀建設和管理對生態過程的影響。在時間尺度上,人類世代即幾十年的尺度是景觀生態學關注的焦點。

② 尺度效應的介紹

尺度,抄亦稱「縮尺效應」,是氣動效應的一種。此效應是一種客觀存在而用尺度表示的限度效應,只講邏輯而不管尺度無條件推理和無限度外延,甚至用微觀實驗結果推論宏觀運動和代替宏觀規律,這是許多理論悖謬產生的重要哲學根源。

③ 空間依賴性、空間自相關、空間尺度效應三個概念之間的關系

空間自相關是對空間依賴性的定量藐視,即空間具有依賴性以及異質性兩種效應(Tobler定律),空間尺度效應(MAUP)是不同尺度下觀察對象會具有不同的效應,是由於前者的作用而產生的現象

④ 尺度效應

景觀生態學定義:
尺度效應是一種客觀存在而用尺度表示的限度效應,只講邏輯而不管尺度無條件推理和無限度外延,甚至用微觀實驗結果推論宏觀運動和代替宏觀規律,這是許多理論悖謬產生的重要哲學根源。
有些學者和文獻將景觀、系統和生態系統等概念簡單混同起來,並且泛化到無窮大或無窮小而完全喪失尺度性,往往造成理論的混亂。現代科學研究的一個關鍵環節就是尺度選擇。在科學大綜合時代,由於多元多層多次的交叉綜合,許多傳統學科的邊界模糊了;因此,尺度選擇對許多學科的再界定具有重要意義。等級組織是一個尺度科學概念,因此,自然等級組織理論有助於研究自然界的數量思維,對於景觀生態學研究的尺度選擇和景觀生態分類具有重要的意義。

尺度是研究客體或過程的空間維和時間維,可用解析度與范圍來描述,它標志著對所研究對象細節了解的水平。在景觀學研究中,空間尺度是指所研究景觀單元的面積大小或最小信息單元的空間解析度水平,而時間尺度是其動態變化的時間間隔。景觀生態學的研究基本上對應於中尺度范圍,即從幾平方公里到幾百平方公里、從幾年到幾百年.

格局與過程的時空尺度化是景觀生態學的研究熱點,尺度分析和尺度效應受到格外重視和發展。尺度分析一般是將小尺度上的斑塊格局經過重新組合而在較大尺度上形成空間格局的過程,與之相伴的是斑塊形狀趨向規則化以及景觀類型的減少。尺度效應表現為:最小斑塊面積和隨尺度增大而增大,其類型則有所轉換,景觀多樣性減小。通過建立景觀模型和應用GIS技術,可以根據研究目的選擇最佳尺度,並對不同尺度的研究成果進行轉換。由於景觀尺度上進行控制性實驗代價高昂,因此尺度的轉換技術愈顯重要。尺度外推涉及到如何穿越不同尺度約束體系的限制,至今仍是一難點。

時空尺度的對應性、協調性和規律性是一重要特徵,通常研究地區越大、相關的時間尺度越長,生態平衡即自然界在動盪中表現出的與尺度有關的協調性。生態系統在小尺度上常表現出非平衡特徵,而大尺度上仍可體現出與平衡模型相似的結果,景觀系統常常可以克服其中局部生物反饋的不穩定性。

尺度性與持續性有著重要聯系,細尺度生態過程可能會導致個別生態系統出現激烈波動,而粗尺度的自然調節過程可提供較大的穩定性。在較高尺度上,作為非線性耗散系統演化中一種普遍現象的混沌可提高景觀生態系統的持續性而避免碎裂種群(Metapopulation)滅絕。大尺度空間過程包括土地利用和土地覆蓋變化、生境破碎化、引入種的散布、區域性氣候波動和流域水文變化等。在更大尺度的區域中,景觀是互不重復、對比性強、粗粒格局的基本結構單元。景觀和區域都在「人類尺度」上即在人類可辨識的尺度上來分析景觀結構,把生態功能置於人類可感受的范圍內進行表述,這尤其有利於了解景觀建設和管理對生態過程的影響。在時間尺度上,人類世代即幾十年的尺度是景觀生態學關注的焦點。

⑤ 自然和社會科學中的尺度問題

地理學、生態學、環境科學以及其他自然和社會科學研究中,研究人員常常首先需要回答以下問題:①研究在多大空間范圍或多大空間解析度(空間尺度)上進行?②在某一空間解析度(空間尺度)上的研究結果是否能推廣到其他空間尺度?這兩個問題所關心的核心概念是研究的尺度問題,因此尺度問題是許多科學研究中的核心問題之一。

一般來說,尺度是指觀測和描述實體、結構和過程的空間維(Marceau,1999)。生態學家定義的尺度具有兩種含義:粒徑(grain)和范圍(extent)。前者對應於觀測的最小空間采樣單元,後者則指觀測所覆蓋的總面積(O'Neill and King,1998)。Lam等(1992)從地理學的角度,定義了三個意義上的尺度。Cao and Lam(1997)將此發展為四個意義上的尺度:①制圖尺度或地圖尺度,即地圖比例尺,它是地圖上的距離與相應的地面實際距離的比,大比例尺的地圖一般提供更詳細的信息;②地理或觀測尺度,即研究區域的空間范圍,它相應於生態學中的范圍,大尺度的研究覆蓋較大的研究區域;③運行尺度,指特定地學過程運行的尺度。一些研究者將其稱為「作用尺度(action scale)」,運行尺度是由所研究的地學現象或過程本身決定的,而觀測尺度的決定則常常具有很大主觀性;④測量尺度或解析度,空間解析度是指研究對象的最小可分辨部分的大小,它相當於生態學中的粒徑(grain)。不同尺度定義的意義如圖3-1所示(Cao and Lam,1997)。在本書中,我們所討論的尺度主要是測量尺度。

尺度轉換(Scaling)是將數據或信息從一個尺度轉換到另一個尺度的過程。尺度轉換可以是向上尺度轉換(Up-scaling),也可以是向下尺度轉換(Down-scaling)。向上尺度轉換也稱尺度擴展,是從較小尺度觀測中獲得較大尺度上信息的過程,而向下尺度轉換又稱尺度收縮,則是將大尺度上的信息分解到更小的尺度上的過程(Jarvis,1995)。

在自然和社會科學中,尺度並不是一個新的概念。例如,在物理學中,經典的牛頓力學只適用於宏觀物質世界而不適用於微觀世界便是一個典型的尺度問題。地理學家、生態學家、水文學家等也很早就認識到了尺度問題的重要性,並在各自的領域對尺度問題做了大量深入研究。特別在生態學中,尺度問題得到廣泛重視和非常深入的研究。

圖3-1 不同尺度定義的意義

在生態學中,早在20世紀50年代,Robinson(1950)就提出了「生態謬論(ecological fallacy)」的概念以解釋聚集關繫到個體關系的統計推理中的誤差問題。此後,尺度問題成為生態學中的一個主要研究方向。M.J.Crawley and J.E.Harral(2001)在11個尺度上探討了植物多樣性的尺度依賴性,發現植物的生物多樣性統計隨尺度不同而變化;在不同的空間尺度上,植物多樣性有不同的生態過程決定。Carsten Rahbek and Gary R.Graves(2001)對鳥類的種群豐度進行了多尺度評價。周紅章等(2000)研究了生物多樣性的變化格局與時空尺度的關系。Qi and Wu(1996)利用空間自相關指數研究了尺度變化對景觀結構分析結果的影響,其結果表明,隨著分析尺度的變化,空間自相關指數也隨著變化。Wu and Gao et al.(1997)分析了景觀數據統計分析結果隨空間尺度的變化。生態學中尺度問題研究的核心之一是選擇合適的尺度分析生態學現象,如檢測植物群落的空間結構等。他們認為,生態學的研究尺度決定可以檢測到的結構和過程,應該確定對於所研究的現象或過程的最合適的尺度。在這種認識的基礎上,生態學家提出了尺度域(Scale domain)和尺度門限(Scale threshold)的概念。尺度域是指隨著尺度變化,特定的現象或結構不變或單調變化的區域;尺度域由尺度門限分割開。尺度門限是連續的空間尺度上一些劇烈變化的過渡區或一些重要的點。在尺度門限附近一些變數的變化會影響這個生態過程的發生。

除了尺度效應研究以及合適尺度的選擇研究以外,尺度轉換問題也在生態學研究中得到重視。如O'Neill 等(1986)將層次理論(Hierarchy theory)作為生態學中聯系空間尺度和信息的理論框架。根據這個理論,景觀被理解為一個具有連續層次組織結構的集聚實體。層次理論被廣泛用於尺度轉換研究中。如Pasotr and Post(1988)用層次理論評價北美北方森林對氣候變化的多尺度響應;Haton and Wu(1995)利用層次理論將單個樹的水分利用外推到立地的水分利用;Asner and Wessman(1997)利用層次理論檢驗葉子,植冠和景觀水平上主動光合作用輻射吸收的控制因子。在景觀生態學中,結合斑塊動力學理論和層次理論,發展了層次斑塊動力學理論(Hierarchical patch dynamics paradigm,HPDP)(Wu and Loucks,1995;Wu and Levin,1998)。斑塊是在本質或表象上與其周圍不同的空間單元,是景觀的基本結構和功能單元。斑塊是景觀生態學中的核心概念。層次理論注重於研究由一定數量層次水平組成的景觀的垂直結構,斑塊動力學則注重研究水平方向上景觀的空間異質性和斑塊間的相互作用。層次斑塊動力學理論通過結合層次理論和斑塊動力學理論,提供了一個研究時空異質性、尺度和層次組織如何影響生態系統結構和動態的理論框架(Wu and Loucks,1995)。

在地理學,特別是人文地理學中,尺度效應問題也早已經得到廣泛關注。20世紀50年代,McCarthy et al.(1956)在研究產業關聯時就認識到:「在地理研究中,不能期望在某一尺度上的研究得出的結論能適用於其他尺度上,尺度的每一個變化都會引出新的問題,沒有理由假設在某一尺度上的關聯在其他尺度上仍然存在」。Openshaw(1977,1978,1979,1981,1984a,1994b)在前人工作的基礎上,系統研究了地理學中的尺度效應問題,提出了著名的「可變面元問題(modifiable areal unit problem,MAUP)」,成為空間尺度效應分析的經典理論。可變面元問題源於一個事實,即存在許多不同的方式將地理研究區劃分為互不重疊的面元以進行空間分析。一般情況下,定義這些面元的標準是劃分面元的可操作性。其結果是,這些劃分的空間面狀單元常常缺少本質的地理學意義。所以,如果這些面元的劃分是人為的和可變的,那麼以這些面元為單元的分析結果是依賴於面元劃分方式和面元大小的。人文地理學中許多統計分析,如空間分配模型、投入產出分析、空間相互作用模型以及傳統的多變數統計分析等方面的研究中也揭示了可變面元問題。例如,Fortheringham 等(1991)指出:「可變面元問題給多元回歸分析中的參數估計帶來嚴重問題…對面元數據進行多變數分析的結果顯然非常不可靠」。Arbia(1989)系統的研究了空間數據中尺度和聚集問題以及對數據統計特性、參數估計和顯著性檢驗的影響。到目前為止,Openshaw關於可變面元問題的研究是對尺度問題的最系統的研究,對地理學研究方法有著深遠的影響。

在水文、氣象等學科中,尺度問題也被作為一個核心問題受到重視。例如,劉蘇峽和劉昌明(1993)在流域水文研究子單元劃分問題上,提出了「代表單元尺度」的概念。他們認為,在劃分子單元規模時,大於代表單元尺度的子區域之間相互獨立,而小於代表單元尺度的子區域之間則彼此空間結構相關。因此,在小於代表單元的尺度上研究問題時,必須考慮區域內各量的空間結構,不能用簡單的平均方法以點代面。無獨有偶,Wood等(1990)提出了代表單元面積(Representative Element Area,REA)的概念。他們發現,當子流域面積小於REA時,降雨徑流關系明顯受地形、土壤及雨強的空間變異的影響;而當子流域面積大於REA時,可以只對空間變異予以古典統計研究,而不用考慮其結構,對流域響應可以用簡化模型模擬。同時,水文學參數的尺度轉換問題也受到廣泛關注,特別是結合遙感信息進行水文學參數尺度轉換的方法取得很大進展(Beven and Fisher,1996)。

總的來說,在生態學、地理學以及水文學等許多領域,尺度問題受到廣泛關注並得到深入的研究。概括起來,對尺度的研究主要注重:生態、地理和水文模型的尺度效應問題;進行生態或地理等現象或過程觀測、模擬的合適尺度選擇問題;不同尺度間信息的轉換問題。由於上述領域是遙感信息的主要應用領域,因此這些領域中對尺度問題的研究,為遙感信息尺度問題的研究奠定了堅實的理論基礎。

⑥ 跪求:遙感導論中的尺度效應,和尺度轉換分別是什麼呀。 謝謝,

當空間數據經聚合而改變其單元面積的大小、形狀和方向時,分析結果也隨之變化的現象。在遙感裡面,不同像元大小會產生不同的分析結果,一般從較高解析度轉較低解析度,方法很多,參見軟體的說明書、教科書。

⑦ 小尺度效應是什麼

小尺度效應確實是抄一種泛稱.
一般是襲說,當物質的凝聚態達到比較小的尺度級別的時候,由於集中基本作用力的對比發生巨大變化而導致的與宏觀世界所迥異的理化性質.

比如說:
導線在細到一定程度之後,電子將不再局限與沿導線的定向移動.還有在大尺度下完全可以忽視的場效應.
靜電可以在小尺度世界發揮巨大的作用,而在宏觀世界,則只能起點綴的作用.
張力由於只能影響邊界,所以在大尺度下沒有太大影響力.但是尺度縮小後表面的比例迅速增大,張力的作用舉足輕重.
其他的小尺度效應則基本是基於量子力學中的量子化概念,不確定性概念,波粒二相概念而導致的.

⑧ 尺度效應的分類定義

更確切的說,尺度效應是指土壤特徵(水分和鹽分)的變化對采樣網格尺度大小的依賴,某一種采樣尺度只能揭示相應的變化規律,某一種空間結構特徵只能在一定采樣尺度下才能表現出來。
源自:土壤水鹽空間變異尺度效應的研究 《農業工程學報》 2004年 徐英、陳亞新、史海濱、魏占民。
來源文章摘要:水文學和土壤學中的尺度問題是目前水土科學研究的前沿課題之一。該文利用空間信息科學——地質統計學、根據設計的各種田間網格,在一維和二維(平面)空間中初步研究了黃河河套平原長勝試驗區中小尺度的土壤水分和鹽分隨采樣尺度所表現出的空間變異(結構性)的某些規律,表明采樣尺度的劃分和選取與水分和鹽分的空間變異性大小有密切關系,尺度效應的研究對於指導農業技術研究中野外采樣系統設計、節省外業調查的工作量及科學地進行內業計算、評估和揭示農業工程中具有地學特徵的區域性自然規律有重要作用。 概括地講,尺度效應就是指:在微成形過程中,由於製品整體或局部尺寸的微小化引起的成形機理及材料變形規律表現出不同於傳統成形過程的現象。
源自:面向微細製造的微成形技術 《中國機械工程》 2004年 張凱鋒、雷鵾
來源文章摘要:綜述了近年來微成形 (微尺度金屬零件和微結構金屬零件成形 )技術的發展概況 ,包括微成形工藝系統、成形中的微尺度效應、微尺度沖裁、擠壓、拉深、超塑成形等工藝的試驗和研究結果,以及已經提出和發展的考慮微尺度效應的各種力學本構模型 ,並簡要介紹了微成形相關的工藝裝備系統的發展現狀,分析了微成形技術的發展趨勢和經濟潛力。 船模與實船之間的運動差異是由於模型與實物之間相似條件不能全部滿足而給換算帶來誤差,故稱為「尺度效應」.3.2船舶操縱性的尺度效應由於通航船模的航行試驗除水工模型、船模要求滿足相似准則中提到的要求外,還必須使船模的操縱性能與實船的操縱性能相似。
源自:通航船模試驗方法及其在工程中的應用 《交通部上海船舶運輸科學研究所學報》 2000年 倪士龍!運輸系統部
來源文章摘要:通航船模航行試驗的優點是實際航道實船航行試驗無法比擬的 ,但要使模型試驗能較精確地表徵實際航道實船航行試驗的特性,就必須對模型試驗中可能產生的誤差進行分析並找出修正誤差的方法。本文首先推導出船舶運動的方程和操縱性指數 k′、t′,然後引入船模與實船之間的相似理論 ,分析指出船模與實船的操縱性由於尺度影響而不相似 ,即存在尺度效應 ,接著介紹幾種尺度效應的修正方法 ,最後以配合水工模型的通航船模航行試驗的幾個實例驗證上述的尺度效應修正方法。結果表明 ,本文介紹的幾種修正方法實用有效,可為大型水利樞紐和港灣設計提供有價值的依據。 起的稱為尺度效應(3).在(3)式中彌散系數與流速的方差成正比.類同於飽和介質彌散系數的表達(13設彌散系數與平均流速成正比。
源自:野外非飽和土壤水流運動速度的空間變異性... 《水科學進展》 1994年 楊金忠,葉自桐
來源文章摘要:根據野外非飽和溶質運移試驗資料,分析了港質運移速度的空間變異性,求得了呈對數正態分布的流速分布函數,並依此推導出有效彌散系數α=0.068t。根據流速的隨機分布特徵,分別用帶有隨機參數的對流模型、對流一彌散模型和傳統的對流-彌散模型,求得了區域平均濃度分布及其方差.計算結果與實測結果擬合良好。通過分析得到,濃度方差與濃度梯度成正比,與孔隙彌散系數成反比,方差最大值分布在濃度鋒面附近。 當空間數據經聚合而改變其單元面積的大小、形狀和方向時,分析結果也隨之變化的現象。

⑨ 能用最通俗的話闡述尺度效應、尺度轉換和最優尺度選擇的關系嗎

很抱歉,這個我幫不了你。

⑩ 採用尺度的分析方法舉例分析地方與全球化的關系(人文地理)

你是不是中大的?

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