密級 論文編號 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 基于 環(huán)境問題尺度推繹研究 以黃土高原延河地區(qū)為例 on in of IS in i on in of IS in 要 本文是以黃土高原小流域成功治理經(jīng)驗向大區(qū)域推廣的研究背景為依托，以探討環(huán)境問題中尺度推繹（上推）的理論 和方法為目的，圍繞著如何進(jìn)行尺度推繹而展開論述，并最終為黃土高原水土流失治理、生態(tài)重建及該地區(qū)環(huán)境系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展提供技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)。 本文首先闡述了黃土高原地區(qū)實現(xiàn)尺度推繹的理論與方法，提出以尺度域為單元進(jìn)行尺度推繹，并在中觀尺度域內(nèi)建立了適合本文研究背景的尺度等級；為克服尺度推繹中常常出現(xiàn)的空間異質(zhì)性問題而采取了先通過自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃確定中尺度同質(zhì)區(qū)域，再計算小流域與中尺度同質(zhì)區(qū)域相似性的方法，確定尺度推繹適宜區(qū)域，并建立了適宜于整個黃土高原綜合區(qū)劃指標(biāo)體系和尺度推繹評價指標(biāo)體系。 本文選擇 延河流域和紙坊溝試點區(qū)為實證研究區(qū)域，在數(shù)據(jù)收集處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用極差標(biāo)準(zhǔn)化、 權(quán)法和系統(tǒng)聚類分析法得到綜合區(qū)劃結(jié)果，進(jìn)而應(yīng)用相對綜合指數(shù)和距離指數(shù)找到尺度推繹適宜區(qū)域，并對綜合區(qū)劃和尺度推繹的合理性，所采用的理論和方法以及存在的問題進(jìn)行了細(xì)致的討論。 本文在研究方法方面，首次提出以尺度域的劃分為背景，建立尺度等級，并應(yīng)用自然生態(tài)和社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃的方法尋找中尺度的同質(zhì)區(qū)域，以克服環(huán)境科學(xué)中其它尺度推繹方法 有處理好的空間異質(zhì)性問題，它對于填補尺度推繹方法的空白，完善尺度推繹理論和方法體系是有借鑒和推 動作用的。 關(guān)鍵詞：環(huán)境，黃土高原，尺度推繹，綜合區(qū)劃，指標(biāo)體系 he is on of of in to a in of is to of in of to of in of in in As s of be on is to to be in of In to of of is so as to on is to be of On of on as in On of of be by of to of of in be on in is of to on so a to in be is a of in an in of 錄 第一章 緒 論 . 1 境領(lǐng)域中尺度及尺度推繹的概念 . 1 境領(lǐng)域中尺度推繹研究的現(xiàn)狀 . 1 際尺度推繹研究的現(xiàn)狀 . 1 內(nèi)尺度推繹研究的現(xiàn)狀 . 2 文的研究背景 . 3 文的研究目的與意義 . 4 文的研究目的 . 4 文的研究意義 . 4 第二章 理論與方法 . 5 論基礎(chǔ) . 5 度域 . 5 間異質(zhì)性 . 6 究方法 . 6 合區(qū)劃方法 . 7 尺度推繹方法 . 9 . 11 第三章 研究區(qū)域 . 13 河流域概況 . 13 然生態(tài)背景 . 14 會人文背景 . 15 點區(qū)安塞縣紙坊溝概況 . 15 然生態(tài)背景 . 16 會人文背景 . 17 第四章 數(shù)據(jù)處理 . 18 據(jù)的獲取 . 18 化指標(biāo) . 18 始數(shù)據(jù)的預(yù)處理 . 19 . 19 據(jù)的預(yù)處理 . 20 影變換 . 20 . 21 . 21 . 23 . 23 . 24 政單元數(shù)據(jù)的處理 . 25 鄉(xiāng)為統(tǒng)計單位的圖層生成 . 25 值數(shù)據(jù)的處理 . 28 . 29 . 30 . 31 據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理 . 32 第五章 自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃 . 35 據(jù)加權(quán) . 35 權(quán)法的基本原理 . 35 應(yīng)用 . 36 類分析 . 42 合區(qū)劃結(jié)果 . 45 . 45 . 45 v 于綜合區(qū)劃結(jié)果的討論 . 47 . 47 . 48 第六章 尺度推繹 . 50 化尺度推繹指標(biāo)體系 . 50 對綜合指數(shù) . 51 度推繹結(jié)果 . 52 于尺度推繹結(jié)果的討論 . 52 度推繹結(jié)果的合理性 . 52 . 53 第七章 分析與討論 . 54 文研究的實踐意義 . 54 于理論與方法的探討 . 54 于理論模式的討論 . 54 . 54 度推繹研究方法的對比 . 55 于數(shù)據(jù)處理的探討 . 55 文研究中的主要問題 . 56 . 56 . 56 第八章 結(jié)語 . 57 參考文獻(xiàn) . 59 致 謝 . 65 附 錄 . 66 作者簡歷 . 76 表目錄 圖 2綜合區(qū)劃指標(biāo)體系框架圖 . 8 圖 2尺度推繹技術(shù)路線圖 . 12 圖 3延河流域三縣（區(qū)）地理位置圖 . 13 圖 3紙坊溝地理位置圖 . 16 圖 4配準(zhǔn)用圖 . 21 圖 4延河流域三縣（區(qū)） . 21 圖 4延河流域三縣（區(qū)）鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃矢量圖 . 21 圖 42000年土地利用類型矢量 . 21 圖 4延河流域三縣（區(qū)）坡度圖 . 24 圖 4延河流域三縣（區(qū)）坡向圖 . 24 圖 4延河流域三縣（區(qū)）土地利用類型柵格圖 . 26 圖 4延河流域三縣（區(qū)）土地利用程度圖 . 26 圖 4延河流域三縣（區(qū)）農(nóng)村居民點分布圖 . 27 圖 4河流域三縣（區(qū)）人口密度圖 . 28 圖 4河流域三縣（區(qū)）糧食單產(chǎn)圖 . 28 圖 4河流域三縣（區(qū)）人均 . 28 圖 4河流域三縣（區(qū)）單位耕地面積上水利設(shè)施個數(shù)分布圖 . 28 圖 4河流域三縣（區(qū)）降雨分布圖 . 29 圖 4河流域三縣（區(qū)）氣溫分布圖 . 30 4河流域三縣（區(qū)）道路通達(dá)性圖 . 31 圖 4河流域三縣（區(qū)）灌溉潛力圖 . 31 圖 5延河流域三縣（區(qū)）自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃預(yù)處理圖 . 41 圖 5柵格數(shù)據(jù) 值導(dǎo)出過程圖 . 43 圖 5樣本區(qū)間聚類樹形圖 . 44 圖 5延河流域三縣（區(qū)）自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃生成圖 . 45 圖 5延河流域三縣（區(qū)）自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃結(jié)果圖 . 46 圖 5綜合區(qū)劃類型區(qū)域所含鄉(xiāng)鎮(zhèn)個數(shù)占延河流域全區(qū)總鄉(xiāng)鎮(zhèn)個數(shù)的比例圖 . 48 圖 6綜合區(qū)劃類型相對綜合指數(shù)對照圖 . 53 表 4綜合區(qū)劃指標(biāo)體系量化表 . 18 表 4. 20 表 4以鄉(xiāng)為單位的社會經(jīng)濟量化指標(biāo)值表 . 21 表 4以縣為單位的社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)量化指標(biāo)表 . 23 表 4土地利用類型及分級表 . 25 表 4延河流域三縣（區(qū)）土地利用程度表 . 25 表 4延河流域三縣（區(qū)）部分以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為統(tǒng)計單位的量化指標(biāo)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值表 . 33 表 5判斷矩陣 . 35 表 5. 36 表 5平均隨機一致性指標(biāo) . 36 表 5延河流域三縣（區(qū)）社會經(jīng)濟指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)表 . 37 表 5. 37 表 5斷矩陣 . 37 表 5. 38 表 5. 38 表 5. 38 表 55. 38 表 5層排序與一致性檢驗表 . 39 表 5河流域三縣（區(qū)）社會經(jīng)濟指標(biāo)體系權(quán)值表 . 39 表 5河流域三縣（區(qū)）自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃指標(biāo)體系權(quán)值表 . 40 表 5本區(qū)間表 . 43 表 5終聚類區(qū)間表 . 45 表 5合區(qū)劃類型區(qū)域覆蓋表 . 46 表 5合區(qū)劃類型區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)所占各自所屬縣（區(qū)）鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)的百分比表 . 47 表 5河流域各區(qū)縣所含鄉(xiāng)鎮(zhèn)所占綜合區(qū)劃各類型鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)的百分比表 . 47 表 6延河流域三縣（區(qū)）尺度推繹評價指標(biāo)體系表 . 50 表 62000 年綜合區(qū)劃類型區(qū)域尺度推繹評價指標(biāo)體系指數(shù)值表 . 51 表 6紙坊溝尺度推繹評價指標(biāo)體系指數(shù)值表 . 51 表 6延河流域三縣（區(qū)）尺度推繹評價指標(biāo)體系權(quán)值表 . 51 表 6相對綜合指數(shù)表 . 52 表 6距離指數(shù)值表 . 52 業(yè)術(shù)語匯集表 專業(yè)詞匯名稱 解釋說明 矢量 矢量是指通過記錄地理實體坐標(biāo)的方式精確地表示點、線、面等實體的空間位置和形狀 柵格 柵格是指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來表示 地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式 配準(zhǔn) 將一個圖層的投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)的投影坐標(biāo)的過程 圖層 圖層是地理信息系統(tǒng)軟件基本的存儲單元，它是地圖某個專題的地理特征的空間信息的邏輯集合 字高程模型 理控制點，用來將全部 征登錄到同一個坐標(biāo)系 件圖形和屬性編輯模塊 件處理柵格圖層模塊 件 塊計算坡度的命令 件 塊計算坡向的命令 件傳遞矢量圖層特征的命令 件中提取圖形特征的命令 件由矢量多邊形轉(zhuǎn)換為柵格多邊形的命令 件計算同一地區(qū)點到線距離的命令 件進(jìn)行克里金插值運算的命令 件 塊中完成循環(huán)功能的子模塊 件重新選擇多邊形特征的命令 件多邊形與多邊形疊加并 保存交集特征的命令， 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 1 第一章 緒 論 境領(lǐng)域中尺度及尺度推繹的概念 尺度（ 大環(huán)境系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)傳遞信息的空間和時間范疇（孫美玲等， 2002），環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)許多的理論和方法體系都要涉及到尺度，因此尺度問題是研究環(huán)境科學(xué)的學(xué)者所共同關(guān)心的問題。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)尺度被定義為：尺度是空間和 /或時間的分析范圍，在這一分析范圍內(nèi)，可以用來測量和研究事物及過程。 尺度推繹（ 指利用某一尺度上所獲取的信息和知識來推測其他尺度上的現(xiàn)象。在這一過程中，包含 3 個 層次的內(nèi)容： （ 1） 尺度的放大或縮小； （ 2） 系統(tǒng)要素和結(jié)構(gòu)隨尺度變化而重新組合或顯現(xiàn) ；（ 3） 根據(jù)某一尺度上的信息（要素、結(jié)構(gòu)、特征等），按照一定的規(guī)律或方法，推測、研究其它尺度上的問題。一般而言，在環(huán)境領(lǐng)域中所研究的尺度是一種時空尺度，是指所研究客體或過程的時間維和空間維，常用粒度 （ 幅度 （ 描述。 境領(lǐng)域中尺度推繹研究的現(xiàn)狀 環(huán)境系統(tǒng)是由不同級別子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜巨系統(tǒng)，在其系統(tǒng)內(nèi)的不同層次和不同運行周期上存在著明顯的時空尺度，在試圖用某一尺度上發(fā)生的某種機制來單純解釋多個 尺度運行機制或?qū)哟胃窬痔卣鞯目茖W(xué)合理性被否定掉之后，探討不同尺度之間信息的傳遞規(guī)律，獲取未知尺度信息的尺度推繹研究一直是環(huán)境領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容和關(guān)注焦點。近幾十年來，隨著生態(tài)學(xué)、地學(xué)的發(fā)展和復(fù)雜系統(tǒng)研究的深入，尺度推繹研究在環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)取得了長足的發(fā)展，并形成了相應(yīng)的尺度推繹理論和方法，尺度推繹研究內(nèi)容在逐漸被完善。 際尺度推繹研究的現(xiàn)狀 國際尺度推繹研究的成果主要體現(xiàn)在尺度推繹分類、尺度推繹理論和尺度推繹方法三個方面。 （ 1）尺度推繹分類 尺度推繹分類是尺度推繹研究的序曲，是尺度推繹研究中很重 要的一部分內(nèi)容。在這方面， 理論比較有代表性，他們認(rèn)為尺度推繹可以分為兩種類型：尺度上推（ 將小尺度的信息推繹到大尺度的過程）和尺度下推（ 將大尺度的信息推繹到小尺度上的過程）。而 照構(gòu)建尺度推繹模型的過程不同，把尺度推繹劃分為顯式尺度推繹 (隱式尺度推繹 (此外據(jù)尺度推繹所依據(jù)的時空緯度不同，把尺度推繹劃分為空間尺度 推繹(時間尺度推繹 (前者指在空間范圍上進(jìn)行尺度推繹，后者指在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 2 時間幅度上開展尺度推繹。 （ 2）尺度推繹理論 尺度推繹理論是尺度推繹方法的基石，在研究尺度推繹方法之前必須先解決好尺度推繹理論的問題。 提出的等級理論對尺度推繹的研究十分有益，該理論能夠簡化復(fù)雜的環(huán)境系統(tǒng)，將不同的環(huán)境子系統(tǒng)過程納入離散的時空尺度，解析不同尺度等級上環(huán)境子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特征、功能及相互關(guān)系，從而為構(gòu)建尺度推繹模型提供理論依據(jù)。 為分形理論可以聯(lián)系環(huán)境系 統(tǒng)中不同等級尺度上的格局特征，揭示多等級尺度上系統(tǒng)特征的相似性和差異性，從而為多尺度、跨層次、系統(tǒng)性地研究格局特征、功能和相互關(guān)系，進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換分析和尺度推繹提供依據(jù)。除此以外， 區(qū)域化隨機變量理論、 重正化理論及鄔建國的等級斑塊動態(tài)范式理論都是與尺度推繹有關(guān)的理論，這些理論的提出為尺度推繹方法研究打下了堅實的基礎(chǔ)，并為尺度推繹方法的發(fā)展提供了理論保障。 （ 3）尺度推繹方法 尺度推繹方法的研究是尺度推繹研究的核心內(nèi)容，它對于解決實際的尺度推繹問題具有無法替代的作用。在這一領(lǐng)域中， 最具有代表性的人物是 總結(jié)了尺度推繹的一些基本方法（簡單聚合法、直接外推法、期望值外推法等方法），這些方法奠定了尺度推繹方法論的基礎(chǔ)。 型應(yīng)用 統(tǒng)計回歸相結(jié)合的方法，分析在不同尺度上土地利用驅(qū)動力與主要土地利用類型之間的關(guān)系，為在多尺度上進(jìn)行尺度推繹研究提供了很有價值的借鑒。而 出的直接求和法和平均法，是通過小尺度上的信息直接相加或者計算參數(shù)平均值，來估計大尺度的信息； 尺度下推的研究中，利用大氣環(huán)流模式 (柵格細(xì)胞的氣候異常平均值作為氣候變化的信號，通過 粒度和幅度的直接縮小來實現(xiàn)尺度下推；同尺度背景要素之間的關(guān)系來進(jìn)行尺度推繹，是一種間接尺度推繹的研究方法，這些方法都是尺度推繹研究方法的補充，為完善尺度推繹方法體系起到了很重要的作用。 內(nèi)尺度推繹研究的現(xiàn)狀 國內(nèi)的尺度推繹研究起步較晚，在尺度推繹研究的各個方面還沒有形成完整的體系，雖然如此，我國的科研工作者還是為尺度推繹研究的發(fā)展做出了一定貢獻(xiàn)。趙文武等在“尺度推繹研究中的幾點基本 問題”對于尺度研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了全面的歸納闡述，為以后的尺度推繹研究的發(fā)展提供了有利的參考，是一篇尺度推繹研究方面提綱挈領(lǐng)式的文章。呂一河等在“ 文中論述了跨尺度研究的復(fù)雜性；辛?xí)云剑毂蟮仍凇盎謴?fù)演替中草地斑塊動態(tài)及尺度轉(zhuǎn)換分析”中提出尺度的上推或下推一般通過變化模型的粒度和幅度來實現(xiàn)；蘇理宏，李小文等在遙感尺度問題研究進(jìn)展中提出了尺度域的概念；而郭達(dá)志等在“論復(fù)雜系統(tǒng)研究的等級結(jié)構(gòu)與尺度推繹”中針對復(fù)雜系統(tǒng)采用等級理論研究的適宜性及等級結(jié)構(gòu)與尺度推 繹的關(guān)系進(jìn)行 了論述。這些研究都為將來中國廣義上的環(huán)境尺度推繹研究奠定了良好的基礎(chǔ)。 雖然尺度推繹研究在各個方面取得了一定的成果，但是還有相當(dāng)多的難題懸而未決，例如，尺度推繹理論的完善，尺度推繹方法的發(fā)展，尤其是跨尺度推繹方法的成形，需要進(jìn)一中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 3 步的研究。由于系統(tǒng)的空間異質(zhì)性、非線性關(guān)系、尺度效應(yīng)和不同尺度上的正負(fù)反饋機制等因素而造成的尺度推繹研究過程的復(fù)雜性及尺度推繹結(jié)果誤差來源的多樣性、研究結(jié)果的不確定性、驗證的困難性等也增加了尺度推繹研究體系完善的必要性。另外，因為尺度域（尺度域指的是具有過程、特征相似性的 尺度范圍）的科學(xué)劃分是進(jìn)行尺度推繹的基本前提，所以尺度域的確定也是一個比較重要的問題。本文正是在這種學(xué)術(shù)環(huán)境背景下，基于尺度推繹方法研究而立題，進(jìn)行尺度推繹方法的探索，用以完善尺度推繹研究方法體系，為其它領(lǐng)域的尺度推繹研究提供借鑒。 文的研究背景 黃土高原具有十分獨特的自然生態(tài)景觀，以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展的區(qū)域社會與經(jīng)濟特征。黃土高原地區(qū)水土流失的治理、開發(fā)與發(fā)展問題長期以來得到了中央與地方各級政府的高度重視，特別是在目前我國所實施的西部大開發(fā)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)過程中更具有舉足輕重的地位。黃土高原地區(qū)也是 國際國內(nèi)科研單位、大專院校與生產(chǎn)實踐部門所關(guān)注的熱點地區(qū)，它們長期以來廣泛地在這一地區(qū)開展了有意義地研究與探索，開發(fā)建立了治理試點區(qū)，取得了較多的成功治理經(jīng)驗。小流域治理經(jīng)驗就是其中的成功典范之一。 小流域治理是通過對一個單元小區(qū)或流域小區(qū)內(nèi)自然資源的合理利用，對農(nóng)、林、牧地的統(tǒng)一規(guī)劃與布設(shè)，通過生態(tài)重建、產(chǎn)業(yè)調(diào)整、投資分配和土地優(yōu)化利用等途徑，采取科學(xué)的工程措施和管理方法，實現(xiàn)水土資源的最佳配置和各種資源的綜合有效利用，以建立一個穩(wěn)定、持久、高效的自然生態(tài)與社會經(jīng)濟復(fù)合系統(tǒng)。自黃土高原開展小流域試點治理和 試點推廣以來，財政部撥出專款，對黃土高原有關(guān)小流域治理進(jìn)行重點扶持；黃土高原地區(qū)的地方各級政府和有關(guān)部門，在黃土高原相繼開展了多條小流域試點的治理工作；“七五”、“八五”和“九五”期間，國家科技部又在黃土高原設(shè)立區(qū)域治理科技攻關(guān)項目，在不同類型區(qū)建立了 11 個綜合治理試驗示范區(qū)，并采取以小流域為單元、多學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)、地方力量參與的方式進(jìn)行治理。小流域試點對水土流失治理的效果比較明顯，人均糧食產(chǎn)量穩(wěn)步增長，人均純收入顯著增加，小流域試點的自然生態(tài)和社會人文狀況也得到了明顯的改善。小流域試點提供了一批水土資源綜合 利用優(yōu)化模式，積累了治理的經(jīng)驗，為治理區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)恢復(fù)重建打下了堅實的基礎(chǔ)。 但是，面對 60萬平方公里廣袤的黃土高原，如何在眾多基礎(chǔ)而又成功的試點（或稱試區(qū)，每個面積不超過 10 平方公里）基礎(chǔ)上總結(jié)出帶有規(guī)律性和普遍推廣意義的結(jié)論（或模式，或經(jīng)驗等），是擺在黃土高原目前開發(fā)發(fā)展與治理過程中的一個重要課題。黃土高原區(qū)域過去在一定區(qū)域內(nèi)選擇了一批有代表性的試點，進(jìn)行治理經(jīng)驗的推廣，但是無論這些試點當(dāng)初選得如何有代表性，無論各級領(lǐng)導(dǎo)或科技人員如何親自抓推廣，想把所獲得的模式或經(jīng)驗推廣到大面上，事實上往往事與愿違 ，效果并不理想。黃土高原地區(qū)大量的事實證明，“典型引路”的思維，在要求生態(tài)環(huán)境重建的同時農(nóng)村經(jīng)濟也須得到發(fā)展的態(tài)勢下，以及面對千差萬別的社會 經(jīng)濟 生態(tài)復(fù)合環(huán)境，是行不通的。 總而言之，小流域試點的成功經(jīng)驗無法在面上推廣，其主要原因還是未解決好尺度推繹或者說尺度放大的問題。綜合以上因素，本文力圖在空間尺度推繹（放大）方法研究方面有所突破，從而實現(xiàn)科學(xué)的小流域治理經(jīng)驗推中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 4 廣。 文的研究目的與意義 文的研究目的 （ 1） 本文是以黃土高原小流域成功治理經(jīng)驗的推廣為依托，重點研究論述環(huán)境領(lǐng)域中尺度推繹的理論和方法（尺度放大的方法），其主要目的在于尺度推繹方法的研究和探索，為以后環(huán)境領(lǐng)域中尺度推繹方法的研究提供借鑒。 （ 2） 為黃土高原小流域成功治理經(jīng)驗推廣提供技術(shù)指導(dǎo)。 文的研究意義 （ 1） 尺度推繹作為一個新的學(xué)科發(fā)展方向，其研究尚存在諸如基礎(chǔ)理論的完善、非線性復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)、推繹結(jié)果的不確定性分析等一些亟待解決的問題。對于這些問題的解決，不僅需要多學(xué)科的交流，新的理論、方法和計算機模擬、遙感、 技術(shù)的引進(jìn)，更需要在實際問題中不斷探索，進(jìn)行理論與方法的創(chuàng)新，以推動尺度域識 別、跨尺度信息轉(zhuǎn)換等尺度推繹研究的深入，從而更好地為環(huán)境及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展服務(wù)。本文在尺度推繹方法（尺度放大）方面，進(jìn)行了有益的探索，為完善尺度推繹理論，開拓尺度推繹方法提供了參考和借鑒。此外，本文還從理論與方法角度拓展了傳統(tǒng)的區(qū)劃研究，在綜合區(qū)劃的技術(shù)手段方面進(jìn)行了積極的嘗試，為自然生態(tài)與社會經(jīng)濟綜合區(qū)劃的發(fā)展做了有益的探索。 （ 2）本文為分析評價延河流域內(nèi)自然與生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟發(fā)展的分布特征、區(qū)域資源的綜合開發(fā)與合理利用、生態(tài)環(huán)境的整治、保護與重建、因地制宜地發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢，進(jìn)一步挖掘區(qū)域內(nèi)資源的潛力并有 效地克服其限制性因素，從而引導(dǎo)區(qū)域資源的高 效持續(xù)利用模式的優(yōu)化與發(fā)展，為黃土高原地區(qū)已經(jīng)存在的小流域治理模式實現(xiàn)更大范圍的應(yīng)用與推廣等方面提供科學(xué)依據(jù)。本文的研究對黃土高原地區(qū)資源的合理開發(fā)與利用，社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有較大的實踐指導(dǎo)意義。 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章 理論與方法 5 第二章 理論與方法 理論與方法是科學(xué)研究最基本的研究內(nèi)容，是支撐起科學(xué)體系最重要的框架。理論和方法是相輔相成的：理論是方法的基礎(chǔ)，而方法是理論的延續(xù)，二者缺一不可。本文的核心內(nèi)容也正是對環(huán)境系統(tǒng)中尺度推繹理論和方法的闡述和探討。 論 基礎(chǔ) 理論的研究一般分為三個步驟：提出問題，分析問題和解決問題。而問題的提出往往來源于人們的生產(chǎn)實踐，本文也是如此。在第一章研究背景的論述中已經(jīng)談到，黃土高原地區(qū)的自然生態(tài)與社會經(jīng)濟具有十分獨特的特征：水土流失嚴(yán)重，自然生態(tài)與環(huán)境遭到破壞，社會經(jīng)濟發(fā)展遲緩。在這種背景下，一些科研院所、 大專院校與生產(chǎn)實踐部門，開發(fā)建立了治理試點區(qū)，取得了較多的小流域成功治理經(jīng)驗，然而成功的治理經(jīng)驗在幾萬甚至幾十萬平方公里的大區(qū)域上的推廣并不成功， 其關(guān)鍵在于：一是過去對“典型”所能代表的區(qū)域尺度期望過高，以行政式小流域經(jīng)驗的推 廣方式，未考慮社會（組織、領(lǐng)導(dǎo)機制、 糧食保障）、人文（傳統(tǒng)觀念、習(xí)慣）、經(jīng)濟（投資、信息、運輸、市場、原料供應(yīng)、產(chǎn)業(yè)形式等）因素，忽略了隨著尺度的增大，所涉及的因素會越來越多，以至使在小尺度試點上能成功的做法，到了大尺度上就幾乎無法適用，因而即使是本身很成功的小流域經(jīng)驗，也不可能自動地適用于大尺度的區(qū)域；二是基礎(chǔ)自然條件相同度的不明晰（沒有可操作的判別方法），即無從標(biāo)識某一個小流域其基礎(chǔ)自然生態(tài)條件的特定性，以及將自然生態(tài)條件基本相同的地域單元進(jìn)行按類歸并，也無法使小流域經(jīng)驗的推廣建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上?；?這兩點原因，可以得到這樣的結(jié)論，如果在黃土高原地區(qū)進(jìn)行尺度推繹研究，就必須解決好尺度域和空間異質(zhì)性的問題。 度域 尺度域是指具有過程、特征相似性的尺度范圍。由于受制于相應(yīng)的尺度，當(dāng)時空尺度發(fā)生變化時，這些系統(tǒng)實體和過程的性質(zhì)也會發(fā)生變化，甚至顯著變化而表現(xiàn)出以斷點為標(biāo)志的尺度域（趙文武等， 2002）。在同一尺度域內(nèi)，其系統(tǒng)過程具有相似性，尺度推繹容易，模型簡單，可預(yù)測性高；而當(dāng)跨越尺度域進(jìn)行尺度推繹時，由