人地系统的机理与调控讲课教案.ppt

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1、人地系统的机理与调控报告人：毛汉英研究员中国科学院地理科学与资源研究所一、人地系统的机理二、人地系统的调控一、人地系统的机理1．人地系统的科学内涵地球上凡是有人类居住的地区，以人类和人类的经济社会活动为一方，以地球表层包括岩石圈、大气圈、水圈和生物圈等人类赖以生存的地理环境为另一方，组成了相互联系、相互作用的综合体，即人地系统。正如吴传钧先生在10年前所指出的，“人地系统是由地理环境和人类活动两个子系统交错构成的复杂的开放的巨系统，内部具有一定的结构和功能机制。在这个巨系统中，人类社会和地理环境两个子系统之间的物质循环和能量转化相结合，就形成了发展变化的

2、机制。”吴先生所提出的地理学的主要研究对象——人地关系的地域系统是以地球表层一定地域为基础的人地关系系统，其核心是协调人地关系。为此，要从空间结构、时间过程、组织序变、整体效应、协同互补等方面寻求全球的、全国的或区域的人地关系的整体优化、协调发展及系统调控的机理，为区域可持续发展及区域决策提供科学依据。1．人地系统的科学内涵有关我国人地系统研究的重点，1991年吴先生归纳为以下七个方面：人地关系地域系统的形成过程、结构特点和发展趋向；人地系统中各子系统型和作用的强度分析、潜力估算、后效评价和风险分析；人地两大系统间相互作用和物质、能量传递与转换的机理、功

3、能、结构和整体调控的途径与对策；地域的人口承载力分析；一定地域人地关系的动态仿真模型，预测地域系统的演变趋势；人地关系的地域分异规律和地域类型分析；不同层次、不同尺度的各种类型地区人地关系协调发展的优化模型。2．人地系统的结构人地系统是一个具有耗散特征的、复杂反馈结构的多层次地域系统。人地系统的要素结构包括人口结构、经济结构、社会结构、资源结构和生态环境结构。由于人地系统是一个开放的系统，系统内与系统外进行着人力、物质、能量、信息的交换，在人地系统内部的复杂反馈结构影响下，呈现出明显的非线性和耗散结构特征。根据热力学中的“熵增原则”。2．人地系统的结构一

4、个封闭系统在其自发的演变过程中，系统的熵只能增加不会减少，熵作为对系统无序程度的一种度量，表明封闭系统的有序程度将越来越低，最终达到熵的最大值和混沌状态。而对于一个开放系统，若以ds表示系统的总熵变化，dis表示系统内部的熵变化，des表示系统与环境相互作用产生的熵变化，则系统的总熵变化为：（1）2．人地系统的结构由于dis总是大于0的，因此，要保持系统熵减（即ds<0）的条件是系统从环境吸收的负熵流大于系统内部的熵增，即dis<-dis。可以用以下指标来反映系统的有序程度：设R(t)为系统的有序度，S(t)和Smax分别表示系统在t时刻和热力学平衡态时

5、的熵值，则（2）2．人地系统的结构从上式可见，系统有序性增强（R(t)增大）的条件是系统熵值变小（S(t)变小）。因此，可将人地系统中各子系统之间的相互作用均可看作一个不稳定的、非线性的、远离平衡状态的耗散结构。人地系统要保持持续性，就必须保持“耗散结构”，一方面从外界输入负熵流，即输入人流、能量流、物流和信息流，并提高资源（包括上述“四流”的广义资源）的利用效率，减少区内的熵增。3．人地系统的功能人地系统的功能是由系统内部各种流的耦合叠加而成的，主要功能有：（1）生产与需求消费功能。生产功能包括人口再生产、经济再生产、社会再生产和资源再生产，其中经济再

6、生产及社会再生产中的科技进步是人地系统演进的主要驱动力。消费功能如人口生存需求、经济增长需求及社会进步需求，是人地系统演进的启动器。（2）保障服务功能。包括生产性保障服务与生活性保障服务。前者主要为经济再生产的顺利进行提供条件，后者则为人口再生产提供所需的物质和精神需求，包括居住、交通、通信、文化娱乐等。保障服务功能构成生产领域的第三产业。3．人地系统的功能（3）承载支撑功能。主要由资源环境系统提供。如土地资源、水资源、气候资源、矿产资源、生物资源等，为人口、经济、社会子系统起着提供活动空间及各种物质流与能量流作用。（4）容纳消解功能。表现为环境容量和环

7、境承载力。通过物理、化学和生物的作用，将人类社会在物质生产、资源开发和生活中产生的各种废弃物消解，通过再释放和转变其组分，返回到资源子系统中去。（5）自组织功能。人类以计划、政策和法律法规的手段通过不同层次的决策、管理与调控，确保人地系统的和谐、协调与系统的正常演进。在调控与管理过程中，不断将各子系统的无序因素消除或将其转变为有序因素，及时地加强某种功能，以保证人地系统的稳定和持续。4．人地系统演进的动力机制人地系统演进的驱动力主要有以下三类：（1）内部扰动力。是一种无序的作用力。如当人类活动对资源环境的作用强度达到损坏环境的自然趋稳机制和自然资源的再生

8、更新机制时产生，但它在一定的外力引导下可以转化为促进内部结构转换的动力。（2）因