第七章 尺度问题
运筹学第七章答案
[课后习题全解]7.2 解（1）建立数学模型（2）计算原理1）梯度法（最速下降法）a. 给定初始近似点不妨为（0，0，0），精度，不妨为，若则即为近似极小点.b. 若，求步长.并计算步长求法用近似最佳步长.c. 一般地，若，则即为所求的近似解；若则求步长，并确定下一个近似点如此继续，直至达到要求的精度为止.2）近似最佳步长求法由，求出步长.7.3 解（1）的海塞矩阵为知为严格凸函数，为凸函数，为凹函数，所以不是一个凸规划问题.（2）的海塞矩阵为则为严格凸函数，为凹函数，为凸函数，所以上述非线性规划不是凸规划.7.6 解计算结果如表7-2所示.表7-2迭代次数123由可知相邻两步的搜索方向正交.7.10 解 因为现从，开始于是故故得到极小值点7.12 解取由于，所以由得故由于故为近似极小点.7.13 解（1）用最速下降法（2）牛顿法得极小点（3）变尺度法得极小点7.15 解原非线性规划等同于（1）其作用约束的是所以得则有存在可行下降方向.（2）其作用约束的是所以即即（无可行解）不存在可行下降方向.（3）其作用约束的是所以所以存在可行下降方向.7.17 解（1）原式等同于写出目标函数和约束函数的梯度对第一个和第二个约束条件分别引入广义拉格朗日乘子，得点为，则有1）令，无解；2）令，解之得是点，目标函数值；3）令，解之得是点，目标函数值；4）令，则是点，，但不是最优. 此问题不是凸规划，故极小点1和5是最优点.（2）原式等同于写出目标函数和约束函数的梯度引入广义拉格朗日乘子，得点为，则有1）令，无解；2）令，则不是点；3）令，则不是点；4）令，则是点，目标函数值由于该非线性规划问题为凸规划，故是全局极小点.] 7.18 解这个非线性规划的条件为极大点是，但它不是约束条件的正则点.7.21 解构造惩罚函数由则的解为当时，；当时，.当时，趋于原问题的极小值. .7.22 解构造惩罚函数解得最优解为7.24 解构造障碍函数得最优解。
生态学中的尺度问题内涵与分析方法
生态学中的尺度问题内涵与分析方法一、本文概述生态学作为一门研究生物与其环境之间相互关系的科学，其研究领域广泛且复杂，尺度问题在其中扮演着至关重要的角色。
尺度问题，即生态学研究中不同空间和时间尺度上的变异和规律，是理解生态系统功能和动态的核心。
本文旨在深入探讨生态学中的尺度问题内涵，分析不同尺度下的生态学现象及其相互关系，并介绍常用的尺度分析方法，以期为生态学研究和实践提供有益的参考。
本文将对尺度问题的内涵进行详细阐述，包括空间尺度、时间尺度以及它们之间的交互作用。
空间尺度涵盖了从微观到宏观的各个层面，如细胞、个体、种群、群落、生态系统和生物圈等；时间尺度则从瞬间到长期演变，涉及生物的生长、发育、季节变化、生命周期以及生态系统的演替等。
尺度问题的内涵在于，不同尺度下的生态学现象具有不同的特征和规律，而这些现象又相互影响、相互制约，共同构成了一个复杂而有序的生态系统。
本文将分析不同尺度下的生态学现象及其相互关系。
通过案例分析和实证研究，揭示不同尺度生态学现象之间的内在联系和相互影响机制，为理解生态系统功能和动态提供新的视角。
本文将介绍常用的尺度分析方法，包括统计分析、模型模拟和遥感技术等。
这些方法在生态学尺度问题的研究中具有广泛的应用前景，能够帮助我们更好地理解和分析生态系统在不同尺度下的变异和规律。
本文将从多个角度深入探讨生态学中的尺度问题内涵与分析方法，旨在提高我们对生态系统功能和动态的认识和理解，为生态学研究和实践提供有益的启示和指导。
二、尺度问题的内涵尺度问题在生态学中具有深远且复杂的内涵。
尺度，简单来说，可以理解为观察或研究对象的空间范围和时间跨度。
在生态学中，尺度问题主要关注的是生物与其所处环境之间的相互作用如何随着空间和时间尺度的变化而变化。
这种变化可能表现为物种分布、种群动态、群落结构、生态系统功能以及生物多样性等多个方面。
尺度问题的内涵包括多个方面。
尺度问题涉及到生态学研究中的尺度依赖性，即某些生态现象或过程在特定的尺度下表现明显，而在其他尺度下则可能被忽略或难以察觉。
生态学研究中的尺度问题
生态科学２００４年５月第２３卷第２期ＥＣＯＬＯＧｌＣＳＣＩＥＮＣＥＭａｙ，２００４，２３（２）：１７５～１７８生态学研究中的尺度问题张７眵，祭歹Ｋ二五术（华东师范大学资源０环境学院，教育部地理信息科学开放实验室上海２０００６２）【摘要】尺度是生态学中的核心问题，时间和空间尺度包含于任何生态过程中，尺度确ｉ生态学研究中越米越ｊ；ｆｌ！现出其重要性，原洲足解决地球环境问题要求征人尺度．【：理解格局和过程，丽以前生态学调企的数据主要足基于小尺度的，并且．有许多研究表ｌ¨］，一个生态问题的结论在很火程度上取决于研究所采纳的尺度。
但日前尺度研究还存在很多问题：一些相关概念易与尺度混淆：缺乏成熟的尺度识别方法和系统完稀的尺度转换方法等。
针对这些问题，本文首先阐明了尺度的确切含义，并对Ｊｔ度研究的发展历史、重要性作了叫顾和阐述：分析探讨了尺度与等级理论、格局的关系，及尺度识别、尺度转换的方法和发腱趋势。
关键词：尺度；生态学：等级理论中图分类号：Ｑ１４９文献标识码：Ａ文章编号：１００８．８８７３（２００４）０２．１７５－０４ＳｃａｌｅｉｎｅｃｏＩｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，ＺＨＡＮＧＴｂｎｇ，ＣＡＩ１ｒｂｎｇＬｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ’ＯｐｅｎＬａｂ．ｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６２，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＳｃａｌｅｓ．ａｓｔｈｅｃｒｉｃｉｃａｌｉｓｓｕｅｉｎｅｃｏｌｏｇｙ’ｅｘｉｓｔｉｎａｎｙｅｃｏｌｏ百ｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｆｏｒｍｓｏｆｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｓｃａｌｅｓ，ａｎｄｐｌａＶａｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｅｃＯＩｏｇｙ．Ｔｈｉｓｃａｎｂｅｄｕｅｔｏｔｗｏｒｅａｓｏｎｓ：ｏｎｅｉｓｔｈｅｄｅｍａｎｄＯｆｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｐａｔｔｅｍａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｎｌａｒｇｅｒｓｃａｌｅｓｗｈｅｎｓｏｌｖｉｎｇｍａｎｙｇｌｏｂａｌｅｎｖｉｍｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｗｈｉｌｅｐａｓｔｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｍａｉｎｌｙｏｎｓｍａｌｌｓｃａｌｅｓ，ａｎｄａｎｏｔｈｅｒｉｓｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔａｎ由ｖｅｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｐｍｂｌｅｍｌｉｅｓｏｎｔｈｅｓｃａｌｅｓｅｌｅｃｔｅｄｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙ．ＢｕｔｔｈｅｒｅｒｅｍａｉｎａｌｏｔｏｆＤｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｅｃｏＩＯｇｉｃａｌｓｃａｌｅｓ，ｓｕｃｈ豁ｔｈｅｃｏｎｆｕｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｃａｌｅｓａｎｄｓｏｍｅｒｅＩａｔｅｄｃｏｎｃｅｐｔｓ，ｔｈｅｌａｃｋｏｆａｓｅｔｏｆｓ＿１１，ｓｔｅｍｉｃａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｓｃａｌｅｉｄｅｎｔｉｎｃａｔｉＯｎ，ａｎｄｆｏｒｓｃａｌｉｎｇａｓｗｅｌｌ．Ｔｈｉｓｐａｐ钟ｃｌ撕ｎｅｄｔｈｅｅｘａｃｔｍｅａｎｉｎｇｏｆｓｃａｌｅｓｆｉｒｓｔｌｖ，ａｎｄｌｏｏｋｅｄｂａｃｋｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙ锄ｄｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｃａｌｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｎｅｘｔｉｔｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｓｃａｌｅｓａ１１ｄｈｉｅｒａｒｃｈｙｔｈｅｏⅨａＳｗｅｌｌａｓｓｃａｌｅａｎｄｐａｔｔｅｍ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓａＪｌｄｔｈｅｄｅＶｅｉｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｓｃａｌｅｓａｎｄｓｃａｌｉｎｇ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｓｃａｌｅ；Ｅｃｏｌｏｇｙ；Ｈｉｅｒａｌ℃ｈｙｔｈｅｏｒｙ２０世纪的最后二十年里，人们目睹了生态学领域发生的重大变化：研究技术不断进步，试验设计更趋严谨，数学模型日渐增多，基于计算机技术的数据获取、挖掘、补救和分析能力迅速增强，这些进展都伴随着人们对尺度问题认识的日益重视，生态学家们越来越意识到尺度在生态学研究中的重要性。
《社会工作伦理》第七章讨论提纲及思考问题
《社会工作伦理》第七章讨论提纲及思考问题第七章社会工作伦理抉择第一节伦理抉择的影响因素一、伦理抉择主体1.价值观。
社会工作者的价值观体系、模式和偏好，影响其对案主和伦理情境的评估，决定其抉择行为。
2.先前的经验。
社会工作者在做伦理抉择时，常常受到自身过去经验的影响。
3.能力。
社会工作者审视自身价值模式的洞察力、对事件的掌控力、抉择后的反思能力等，成为社会工作者一种重要的自我力量。
二、伦理事件情境的不确定性、价值观的多元化、在忠于谁上的冲突以及社会福利资源的有限性使人们越来越难在一些重要的伦理问题上达成共识。
因此，社会工作者对伦理问题的讨论、具体伦理情境的把握具有重要意义。
应尽可能将临床技术问题和伦理问题以清晰的界线分开，充分考虑具体情境中伦理议题的内涵，以及伦理守则在具体伦理问题中的可遵循尺度，并尽可能明确在中国文化以及社会工作发展的现实条件下，每个伦理问题中所涉及的专业行为与非专业行为之间的界限。
三、伦理抉择的环境在实务中，社会工作者应了解当下的文化语境、传统影响、权威体系、机构文化及其对人们生活意义建构的影响，尤其对基于文化和信念产生的“约定俗成”、刻板印象、价值成见保持高度的敏感和专业辨识。
伦理抉择主体、伦理事件、伦理抉择的环境，这些因素相互作用，共同影响伦理抉择的过程和结果。
每当遇到伦理问题时，都应该将这些因素考虑进去，结合所有可能的影响因素进行仔细核查。
第二节伦理抉择的原则一、比彻姆和查尔崔斯的伦理抉择四原则①自主原则，尊重个体的自主能力，承认个体有基于个人价值选择并采取行动的权利；②不伤害原则，适当的照顾，避免案主遭受任何不当的和受伤害的风险；③善待原则，带着仁慈之心，致力于造福他人；④正义原则，对案主公平、正当和适切的处置。
二、卢曼的伦理抉择六原则①人类行为的必要前提(如生命、健康、食物、住所、心理健康)优先于其他一些条件(如休闲、教育与财富)；②个人基本福祉的权利优先于其他人的自我决定权；③个人自我决定的权利优先于其自身的基本福祉；④在自由意志之下同意遵守法律、机构的规定等义务应凌驾于个人的信仰、价值与原则；⑤当个人基本福祉的权利与法律、规定及民间组织的规则相冲突时，个人基本福祉的权利可优先考虑；⑥防止伤害的义务(如饥饿) 以及增进公共利益的义务(如居住、教育以及社会救助)优先于个人财产所有权。
第七章 量表
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等级顺序量表是使用很广泛的一种态度测量技术， 这种题目容易设计、易于使用，受测者也比较容 易掌握回答的方法，而且被评价的事物被排成一 定的顺序。研究者声称，这种量表促使应答者用 一种现实态度进行评价。
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等级顺序量表有以下缺点：第一,如果被选项中没 有包含应答者的选择项，那么结果就会产生误导， 或者要测量的某些因素可能完全超出了个人的选 择范围，产生毫无意义的数据。第二,这种量表仅 给调研者提供了顺序信息，人们完全不了解被评 价的各客体间有多大差距，即搞不清楚为什么被 评价的客体按此顺序排列。第三,列举对象的顺序 也有可能带来所谓顺序误差。第四,用于排序的对 象个数也不能太多，一般要少于10个，否则很容 易出现错误、遗漏。
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李克特量表的优点是，容易设计；使用范围比其 他量表要广，可以用来测量其他一些量表所不能 测量的某些多维度的复杂概念或态度；在通常情 况下，比同样长度的量表具有更高的信度；利克 特量表的五种答案形式使回答者能够很方便地标 出自己的位置。 李克特量表的缺点是，相同的态度的分布具有十 分不同的态度形态。因为李克特量表是一个项目 总加的分代表一个人的赞成程度，它可大致上区 分个体间谁的态度高，谁的低，但无法进一步描 述他们的态度结构差异。
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二、测量的基本技术
(一)直接测量量表 1.评价量表 评价量表也称评比量表，是对提出的问题，以两 种对立的态度为两端点，在两端点中间按程度顺 序排列不同的态度,由被调查者从中选择一种适合 自己的态度表现。评价量表用不同的数值来代表 某种态度，目的是将非数量化的问题加以量化， 而不是用抽象的数值随意排列。评价量表根据量 表的形式分为以下几种。
第七章 海洋、大气和陆地间的相互作用(完整版)
亚欧板块
非
太
洲
平
板
洋
块
板
块
南极洲板块
请你对图中红海的命运作出预测？
红海面积会随着板块张裂运动变的越来越大
请你对图中地中海的命运作出预测？
地中海面积会越来越小，并最终消失
地球
海洋(71%)
陆地(29%)
大陆
半岛
岛屿
大洲
亚洲
非洲 北美洲 南美洲 南极洲 欧洲 大洋州
苏伊士运河 巴拿马运河
乌拉尔山脉、乌拉尔河 和大高加索山脉一线
北
美洲
欧洲 亚洲
南 非洲
大
美
洋
洲
洲
南极洲
南极洲
乌苏高拉伊加尔士索山白运山脉令河脉、海、乌峡黑拉巴海尔拿、河马土、运耳里河其海海、峡大
巴拿马运河：连接太平洋和大西洋的人工河道，位于南 北美洲分界线处巴拿马共和国中部的巴拿马地峡，全长82 千米，可通行6万吨级船舶。
上述三个重要性质，决定了海洋对大气运动和 气候变化具有不可忽视的影响。
（1）海洋对大气系统热力平衡的影响 （2）海洋对水汽循环的影响 （3）海洋对大气运动的调谐作用 （4）海洋对温室效应的缓解作用
Fe、冰芯记录、海洋初级生产、海洋生态 系统、CO2通量与气候之间的相互关系
Fe
Fe
CO2
冰 芯 纪 录
四、海洋-大气相互作用
1、海洋在气候系统中的地位
四、海洋-大气相互作用
1、海洋在气候系统中的地位 海洋在地球气候的形成和变化中的重要作用已越来
越为人们所认识，它是地球气候系统的最重要的组成部分。 80年代的研究结果清楚地表明，海洋-大气相互作用是气 候变化问题的核心内容，对于几年到几十年时间尺度的气 候变化及其预测，只有在充分了解大气和海洋的耦合作用 及其动力学的基础上才能得到解决。海洋在气候系统中的 重要地位是由海洋自身的性质所决定的。
第七章 第二讲人口迁移
大城市远优于县级中心城市，C 项错误。第 3 题，影响人口迁移的主导因素是经 济因素，县级中心城市比乡镇经济发展水平高，就业机会多，是吸引更多回流人 口的主要原因，C 项正确；乡镇的生态环境更好，且离家近，A、B 错误；县级中 心城市比乡镇公共服务更完善，但不是主要原因，经济因素才是主导因素，D 项 错误。
4.地理实践力：调查本地人口迁移的现状和特点，并尝试分
析原因及影响。
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人口迁移及其影响因素 1．定义：人口移动的一种形式，是指人们变更_定__居__地__的空间流动行为。 2．判断标准 人口迁移具有两个属性，即：_时__间__属性、空间属性。
对人口迁移的影响 人们的生活态度、生活期望及认识外部世界的态度的改变，促进了 人口迁移 婚姻是影响青年人口迁移的重要因素，家庭因素对未成年人、老年 人口的迁移起重要作用
(3)政治因素
因素
对人口迁移的影响及人口迁移举例
有关人口迁移的政策尤其重要，如中华人民共和国成立到 20 世纪 80 政策
年代中期的人口迁移
政治 政治变革、政治中心的改变常引起人口迁移，如我国历史上都城变换
变革 和朝代更迭引起的人口迁移
战争破坏人类正常的生活环境和秩序并引发人口迁移，如第一次世界 战争
大战、第二次世界大战、当代局部战争和冲突引起的人口迁移
2．判断影响人口迁移主导因素的方法 (1)明确影响人口迁移的因素有哪些，做到分析判断有目标。 (2)分析迁移人口的构成特点，对比分析迁出地与迁入地的自然和社会环境差 异，做到分析判断有依据。 (3)分析迁入地和迁出地对人口迁移产生巨大拉力的因素，确定其中影响最大 的拉力因素就是影响人口迁移的主导因素。
07第七章 社会测量
1、定类测量 (nominal measurement)
也称类别测量或定名测量 本质：（分类体系）将调查对象的不同属性或特征加
以区分，标以不同的名称或符号，以确定其类别。
数学特征：等于、不等于（或者属于与不属于）； 定类尺度是社会测量的最低层次；不能类比大小和按
排顺序，更不能进行加减、乘除运算。
实例：对人们的性别、职业、等变量特征的测量，都 是常见的定类尺度的测量。 遵循原则：互斥、穷尽等
量表可根据他的测量内容分类 分为：态度量表、能力量表、智力量表、人 格量表等类型。
量表还可以分为调查量表与测验量表
1、总加量表
总加量表：就是用不同的回答构成一个简单 累加的分数。它是由一组有关事物的态度或 看法的陈述构成，回答者分别对这些陈述发 表同意或不同意的意见，然后按照某种标准 将回答者在全部陈述上的得分加起来，就得 到了该回答者对这一事物态度化的量化结果。
定比测量与定距测量的差别：是否有绝对零点
定比测量是一种能够测定事物之间比例、倍数关 系的测量尺度。 （1）定比尺度是测量中的最高层次，它除了定类、 定序、定距尺度的特征之外，还具有实在意义的 真正零点。 （2）定比尺度下的数字是可以进行四则运算的， 运算的结果都有实在意义。 （3）一个变量能否以定比尺度测量，关键在于零 点是否绝对。 定比测量可以进行乘除运算。如：一群人的平均 年龄是可以计算的，但其平均宗教信仰是不可以 计算的，因为宗教信仰是定类变量。
这个分数是其态度的量化结果,它的高低就代 表了个人在态度量表上的位置。
总加量表
总加量表也称为李克特量表(Likert Scaling)是社会调查问卷中用的最多的一种 量表形式,它最初形式是给出一组问题,请被 调查者做出 “同意”或 “不同意”的回答.
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尺度鉴别的统计学方法
方差分析 (variance analysis) 自相关分析(auto-correlation analysis) 半方差分析 (semi-variance analysis) 谱分析(spectrum analysis) 分维分析（Fractal analysis） 孔度分析(Lancunarity analysis )
Can you determine the grain size of this image? The extent? What does this image show?
Now the pixels are so small, they are hard to see. Can you determine the grain size now? How about the extent?
没有一种方法能够彻底解决划分尺度域的问题，不 同方法之间具有互补性，该研究仍处于探索阶段
尺度外推及其误差分析
尺度外推：
包括尺度上推和尺度下推。一般而言生态学中对尺度 上推研究较多，而对尺度下推研究较少。 尺度上推是从较多信息中抽取较少信息，可采用较简 单的聚合方法，并可以数量化地分析其误差。 尺度下推时从较少信息推论较多信息，因此必须借助 模型，无法分析其误差，需要与实际观测比较。 尺度上推最多采用的是空间聚合的方法（spatial aggregation）
第三节 尺度域方法与统计学方法
对生态现象采用不同的观测尺度可能得出不同的结论， 是否意味着不同尺度之间没有关系，不可以进行跨尺度 预测？要全面了解一个生态系统的行为需要无穷多的观 测？我们对不同尺度现象的观测不可以比较？尺度域方 法提供了合理的解决方案 生态系统特征随尺度变化在一些尺度范围内具有不变 性，或者具有线性变化的特征，把这些尺度范围称为尺 度域。不同尺度域之间存在变化剧烈的非线性区域，称 为关键阈（critical threshold）
通过一个尺度上的观测推论其它尺度规律的方法
尺度上推：scaling up
通过细尺度观测推论广尺度规律的方法
尺度下推：scaling down
通过广尺度的观测推论细尺度下规律的方法
等级：hierarchy 组织水平：organization level 等级元：holon
尺度问题的提出及其重要性
1、尺度效应
研究尺度
古生态学 古湖沼学
物理现象
大陆冰河期 气候变化 森林火灾 CO2使全球变暖 太阳黑子 厄尔尼诺 草原火灾 湖水更替 洋流更替 风暴 昼夜循环 潮汐
生物现象
生物进化 湿地演替 森林群落迁移 森林演替 文明兴起 野兔种群 草原演替 一年生植物 浮游动物演替
长期生态研究
多数生态研究
藻类爆发
自然等级系统的层次与尺度的关系
尺度：scale
实体、过程或测量它们的时间或空间坐标 Spatial or temporal dimension of object, process or their measurement
内在尺度: intrinsic sale
实体或过程本身的特征尺度
测量尺度：measurement scale
用于测量实体或过程的尺度。包括粒度和范围
粒度：grainBiblioteka size最小测量单位，主要用于空间测量单位
分辨率：resolution
最小测量单位，既可以是空间属性，也可以是时间属性
范围：extent
最大测量范围。生态学上指研究范围
空间尺度: spatial scale 时间尺度: temporal scale 细尺度：fine scale
粒度和范围较小的尺度，一般指空间尺度。与小尺度同 义，但易和小比例尺相混淆，建议不适用它
广尺度：broad scale
粒度和范围较大的尺度，一般指空间尺度。与大尺度同 义，但易和大比例尺相混淆，建议不适用它
尺度域：scale domain
实体或过程不随尺度变化，或成线性变化的尺度范围
尺度外推：scaling
3、技术进步为尺度科学发展提供了条件
遥感技术的飞速发展，为解决人类环境问题提供了充足 的数据来源，不同范围，不同分辨率的遥感数据为解决 各种尺度上的问题提供了可能性。但如何处理和整合这 些不同来源的数据是一个迫切需要解决的问题。尺度科 学是解决这一问题的关键
第二节 生物系统的尺度规律
生物系统是各种时间和空间尺度上相互作用的过程组成的复 杂系统，没有“单一正确尺度”可以描述整个系统的行为 时间和空间尺度是具有关联性的，广空间尺度具有较慢的变 化速率（低频率），细尺度具有较快的变化速率（高频率） 随着尺度的增大，生态过程的细节将减少，用于描述系统的 变量将减少，随着尺度的细化，新的细节将出现，用于描述 系统的变量将增加 在细尺度上的动态过程，在广尺度上可能成为平衡过程。 （干扰部分详细介绍） 时间尺度不变时，空间尺度增加将增加系统可预测性，空间 尺度不变时，时间尺度增加将减小系统可预测性
Map Scale Map ratio The way geographers & cartographers describe these maps. The way most people would (incorrectly) describe these maps. A less confusing way to describe these maps 1:100,000 1/100,000 = 0.000001 Small scale (map ratio is smaller!) Large scale (only large features visible! And large extent.) Coarse-scale or coarse grained 1:100 1/100 = 0.01 Large scale (map ratio is larger!) Small scale (small features visible! And small extent.) Fine-scale or fine-grained
空间聚合方法的误差来源
聚合规则效应
聚合面积效应
聚合划区方案效应
Thank your for you attention!
以经济社会生态为 综合体的生态系统
全球 国家 空间尺度增加 空间分辨率降低 过程速率减慢 事件频率变低
区域
景观 生态和生物为 主的生态系统 生统
域 尺度
群落 生物为 主的生 态系统 种群
动态 结构
个体
功能
Which map is “large scale?”
The formal definition of Map scale is counter-intuitive!
景观的空间尺度越大，其分辨率越低
同一景观，随观察高度增加，其 分辨率降低，最小可辨单元增大
时间尺度：指研究对象动态变化的时间 间隔长度
宏观时空尺度：生物进化、群落演替 微观：植物生长、种群爆发
不同等级系统的时空尺度
万年 千年
林窗动态 景观动态 斑块动态 森林演替
区域动态
世纪 10年 时 间 尺 度 年 月 日 秒
叶片生理
事物或过程的时空尺度是相互联系的：
树木生长
在时间上属于宏观尺度的事件， 在空间上也属宏观尺度。 如气候变迁的时空尺度都较大；
树木生理
而火干扰事件的时空尺度都小。
公里 千公里 空间尺度 万公里
微米
毫米
米
不 同 时 间 尺 度 的 生 物 和 物 理 现 象
十万年 万年 千年 世纪 十年 年 月 日 小时
尺度常用范围或分辨率表示，尺度反映对 事物细节的了解水平 大尺度意味着低分辨率。研究大尺度对象 时必须忽略细微差异 即在小尺度上可辨的异质性结构，在大尺 度上作为细节被忽视
空间尺度：指研究对象的空间范围大小或 面积大小
景观的空间尺度越大，分辨率越低，测量上的 比例尺越小 同一景观，随观察高度增加,分辨率降低,最小 可辨单元增大 物体细微的差异逐渐难以分辩，最终异质性物 体变为均质性
第七章 尺度问题
scale
张 璐
华南农业大学林学院森林生态教研室 zhanglu@
主要内容
尺度及相关概念 生物系统的尺度规律 尺度域方法与统计学方法
第一节
尺度
尺度及相关概念
是指研究对象的空间范围和时间变化间隔。 (对象特征上) 是研究某对象时所采用的空间和时间单位。 (研究者角度)
对同一过程采用不同的观测尺度得出不同的结果在生态学研究 中越来越普遍 例：Capenter（1987）在研究浮游动物和浮游植物的相关性 时，3天为观测尺度，呈现负相关，以6天为观测尺度，呈正相 关。Wiens(1986), Sherry(1988)，… 在不同的研究中都发现了 相似的问题。 Sale(1988), Clarke(1988)在研究单个环礁一种鱼的种群数量时 没有发现可预测性，但在扩大尺度，研究环礁系列时，发现该 鱼的种群数量具有可预测性。 Anderson(1981), Green(1987), … 在各种不同的研究种发现有 类似的问题. 在不明确标明尺度的情况下，得出的结论是危险 的，往往会引起混淆。所有研究只在特定尺度下有效，不可进 行外推,生态学还能称为科学吗？
同一尺度域内的现象之间的关系不随尺度 变化，其数值也可以进行合理外推。不同 尺度域之间联系复杂，不能进行简单外推 观测尺度应该和现象的内在尺度处在同一 尺度域内。如果存在跨尺度域问题，观测 结果误差增大
许多生态过程受多种因素影 响，而这些因素在不同尺度上 发挥作用，并且这些尺度会跨 越尺度域。对这种生态过程需 要采用多尺度耦合研究
2、人类解决环境问题急需科学的尺度方法
全球气候变化、生物多样性丧失、资源短缺、人口膨胀 等问题是迫切需要解决的环境问题，它们的特征尺度都 很大，而传统的生态学观测一般都在较小的尺度上进 行，存在着尺度鸿沟（scale gap）, 用生态学原理解决 环境问题急需合理的尺度方法。观测设计和数据处理方 法离不开尺度方法