地球系统的信息模型

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1、●地球系统的信息模型●地球系统的系统模型●地球系统的非线性●地球系统的复杂性第二章地球系统与数字地球12.1地球系统的信息模型地球信息科学(GeoInformationScience)是90年代新兴的地球科学研究的前沿领域，是在卫星遥感、全球定位系统、地理信息系统、数字传输网络等一系列现代信息技术的高度集成以及信息科学与地球系统科学的交叉基础之上所形成的科学体系。虽然其理论与方法还处于初步发展阶段，其学科体系尚未完善，但已得到国内外科技界的普遍关注。近10年来，为了加强对于资源开发与环境保护的系统调控和协调发展，许多国家都在积极发展地球信息科学，以之作为全球变化研究与区

2、域规划、管理与决策分析的现代化科技手段。2◆突出地球信息科学，关注数字地球、3S（GIS、RS和GPS）一体化和地球科学定量化的研究。◆突出地球管理科学，关注减灾、环境保护治理、资源、突出地球管理科学，合理开发利用以及碳循环、水资源、食物与纤维、能源战略等问题。◆突出地球科学跨学科研究进展与创新，关注经济社会发展对地球科学的影响与需求、地球科学在自然科学内部发展与其他学科的交叉融合以及高新技术在地球科学中的应用.√21世纪初期地球科学研究的主要趋势2.1地球系统的信息模型32.1地球系统的信息模型地球系统的差异性与非均衡理论是地球上各种现象和过程的基础。地球系统的耗散结

3、构理论用来解释各种运动现象形成的原因。地球系统的引力场理论。基础理论42.1地球系统的信息模型地球信息的定义：有关地理实体，如资源、环境、经济和社会诸要素的物质和能量的性质、特征和状态表征的知识。地球信息的基本类型：物质信息和能量信息。地球信息模型。基础理论5地学空间数据三要素：属性、空间和时间。地学空间数据的精确性。地学空间数据的模糊性或不确定性。地学空间数据的动态性。地球空间数据的特征6●地球系统的信息模型●地球系统的系统模型●地球系统的非线性●地球系统的复杂性第二章地球系统与数字地球72.2地球系统的系统模型地球系统模型地球系统的自组织,自相似与自相关模型地球系统

4、的空间结构与空间功能模型地球系统的人口承载力与可持续发展理论8◆地理系统科学是地球系统科学的重要组成部分,主要研究地球表层的资源,环境,经济和社会共同组成的系统结构和功能。地球系统科学理论是地球科学理论与系统科学理论的综合。①地球系统的基本概念地球系统的功能与结构模型地球系统分析/方法论原则2.2.1地球系统模型9◆系统是相互作用的诸要素的综合整体。（系统论创始人贝塔朗菲L.VonBertalanffy)系统是相互联系的，各部分组成的任何事物。（控制论专家Staffordbeer）系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。（钱学森）◆地球系

5、统是指某一特定时间,特定空间的,由两个以上或无数个相互区别,又相互联系,相互制约的地理要素或过程所组成的,具有特定功能和行为,与外界环境相互作用,并能自动调节和具有自组织功能的整体。①地球系统的基本概念10◆相关性和整体性的特征◆有序性与层次性的结构特征◆动态性和区域性的特征◆共性与个性的特征等√地球系统的性质与特征11②地球系统的功能与结构模型地球系统模型是对真实地理系统的抽象和简化。地球系统建模的内容包括系统空间行为模型,系统时空耦合模型,系统过程的节律模型及各种生产应用模型等。地球系统熵是地理系统状态的定量描述。地球系统的调控目的是使系统能够持续发展。12③地球系

6、统分析/方法论原则L.V.Bertalan提出系统分析的3个观点。√系统观点√动态观点√层次观点美国Rand公司提出系统逐级分解法。曲东升(1990)：整体性原则,有序相关原则,动态性原则,相标优化原则与可行性原则。13地球系统自组织理论模型地球系统的自相似性理论与分形分维层理地球系统对象的自相关性特征基础理论2.2.2地球系统自组织,自相似与自相关模型14√地球系统的自组织理论Self—organization：是指系统在无外界强迫(制)条件下,系统自发形成的有序行为。地球系统的自组织是指当地球系统遭到外部环境的干扰而破坏其有序状态时,它靠系统自身的能力能克服干扰的

7、影响,进入新的有序状态的机制。15√地球系统的自相似性理论与分形分维层理在地球系统中,同一属性的地物具有相似的形状,从它的局部到整体都具相似的特征。只须选择具有代表性的局部进行研究,就可以通过它去认识整体。美国物理学家、哲学家惠勒指出：“明天谁不熟悉分形,谁就不能被认为是科学的文化人。”16为什么要研究分形？首先，分形形态是自然界普遍存在的，研究分形，是探讨自然界的复杂事物的客观规律及其内在联系的需要，分形提供了新的概念和方法。其次，分形具有广阔的应用前景，在分形的发展过程中，许多传统的科学难题，由于分形的引入而取得显著进展。分形作为一