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地理空间的尺度—结构分析模式探讨

关键字：地理,空间,尺度,结构,分析模式

中图分类号：P901

地理空间在有关地理学研究中，是一个出现频率很高的词汇，例如，地理空间关系、地理空间尺度、地理空间分析等。但是，迄今为止，我们对于地理空间的结构、组成及其特点的研究还不够充分。另一方面，由于地理空间的“巨大性”、“复杂性”、“综合性”，也使得有关地理空间的概念理解具有很大的“差异性”和“争议性”。但是，在地理学中，地理空间既是一个基本概念，对它的明确定义将使地理学与其他诸多相邻学科发生区别；它又是一个核心概念，对它的清晰理解将有利于地理学自身理论与方法的发展。

尺度、空间和人的经验是有关地理空间概念建模的三个重要因素[1]，其中，尺度对于区分“对象”和“环境”尤为重要[2]。一般来说，尺度是研究客体或过程的空间维和时间维，可用分辨率和范围来描述，它标志着对所研究对象细节了解的水平[3]。

在地理学、景观生态学研究领域，“尺度”问题无疑是一个非常重要的问题，国内外有关学者都对其进行了大量、深入的研究，而其研究则主要集中在尺度效应、适宜性尺度选择、尺度转换三个方面[4]。在前两个方面，通过对于包括地貌系统、景观结构变化、生物多样性等大量实际应用的研究[5～7]，人们认识到，某种空间形式（包括形态、结构与过程）会随着（空间）尺度的不同而发生变化，因此，对于某种空间形式的研究应该选择其适宜的尺度。而尺度转换一直是地理学、景观生态学有关“尺度”问题研究的一个热点、难点，也是地理学有关时／空建模与时／空动态模拟分析的一个“瓶颈”。

有关尺度转换研究的一个重要理论就是层次理论(Hierarchy)[8]。应用层次理论来分析地理空间，其结果就是建立一种地理空间等级体系。从目前国内外有关地理空间等级体系的研究现状来看，已经确立或建立了一些相互之间具有可比性的等级体系[9]，但是，对于这些等级体系在不同尺度上的具体结构—“尺度－结构”以及它们之间的转换关系的研究尚显薄弱。

本文试图基于地理学、景观生态学有关研究，应用层次理论，对地理空间在大、中、基本三种尺度上的结构组成进行研究，并对不同尺度上结构组成的地理分析意义以及它们之间的尺度转换关系进行分析，以探讨地理空间的尺度—结构分析模式。

1大尺度的地带性结构

在全球的大尺度水平上，能够清晰区分对象单元的要素就是气候。在这个尺度上，土壤和植被分类是以气候为指导原则的，所表现的单元就是“地带”。与之相对应，在地带内由地貌等其它因素所造成的对地带内一般特征的偏离就是“非地带性”。20世纪50年代末，由黄秉维主编完成的《中国综合自然区划（初稿）》的特点是：按照气候－土壤－植被等水平地带性因素的地域差异划分自然区；除青藏高原外，对全国其他区域首先划分热量带（后改称温度带），再按水分条件划分自然地区，然后按热量、水分综合条件及其在土壤、植被上的反映划分自然地带；在各自然地带之下，再按地形及其他内部地域差异，划分自然区[10]。

由此可见，黄秉维的综合自然区划主要包括了从“要素类型划分与组合”直至“自然区”的属于大尺度的几个不同层次上的划分。其中，要素类型划分与组合主要是基于地球表层中的热量、水分、土壤、植被等几个具有水平地带性分布规律特征的自然要素之间的组合，对于地球表层的“温度带”、“自然地区”、“自然地带”的划分；而“自然区”的划分则主要是基于“自然地带”内的地形、地貌以及其他地域性差异，对于自然地带中“自然区（或自然省）”的划分，其中，中尺度地貌类型、顶级植物成分是自然区（或自然省）划分的主要指标[9]。

2中尺度的区域地理系统结构

“区域地理为地理学之主体”[11]，地理学研究地球表面的地域分异特征，以区域为其研究核心[12]，而区域单位应作为环境和自然资源的整体来认识[3]。显然，相比于大尺度的地带性结构而言，区域地理研究应属于中尺度范畴，即从几十平方公里到几百平方公里、从几十年到几百年。目前，对于中观尺度（区域）的研究越来越受到重视[14]。

中尺度区域地理研究的一个重要方法就是应用系统论、控制论建立区域地理系统：通过对于地理类型单元（如地理景观类型单元）的划分与组合分析，来研究区域的组成与结构；通过对存在于不同地理类型单元之间的相互作用关系的研究，来发现区域不同地理现象的表现形式及其变化过程的动力学机制，以揭示地域分异规律。区域地理系统的研究目的，是要在物质能量守恒原理指导下，揭示区域地理物质、能量的运动规律，这必然涉及到对区域自然地理过程的研究[12]。

中尺度区域地理系统结构如图1所示。图1中，虚线圆表示地理区域，以三种粗细不同的实线圆表示区域三种不同划分级别的地理单元。其中，以最粗实线圆表示区域划分级别最高的地理单元一地理景观类型组合单元；以最细实线圆表示区域划分级别最低的