区域模型-1：区域系统模型的理论基础

1、第一章区域系统模型的理论基础目目 次次一、区域与区域系统一、区域与区域系统区域的概念区域系统的解释区域系统的特点二、区域开发的概念、研究背景和方法二、区域开发的概念、研究背景和方法区域开发的概念区域开发的研究背景区域开发的研究方法三、模型与区域系统模型三、模型与区域系统模型模型/区域系统模型的概念区域系统模型的基本特点构建区域系统模型的一般程序建立区域开发模型应注意的问题区域系统模型探讨的主要内容一、区域和区域系统一、区域和区域系统（一）区域的概念（一）区域的概念区域，长期以来一直是地理学研究的中心区域，长期以来一直是地理学研究的中心问题之一。问题之一。在不同语言文化中，地理学所在不同语言文化

2、中，地理学所使用的使用的“区域区域”的表述也是各种各样。英的表述也是各种各样。英文中，区域被表述为文中，区域被表述为“Region”或或“Area”，德文表述为德文表述为“Landschaft”，法文用，法文用“Paysage”，而俄文表述为，而俄文表述为“Pao”，日，日文则表述为文则表述为“地域地域”。 区域是指有内聚力内聚力的地表空间。一个区域所包含的地表空间具有同质性；与其上的人类活动有密切的相关性和整体性；区域之间则表现出差异性。区域的概念及属性区域的概念及属性 区域不同于地区。 地区地区泛指地球表面的一部分，其边界依方便而定，具有较大的任意性；而区域区域的边界则是按地理的同质性和内

3、聚力划定的，所考虑的地理属性不同，划分的区域也就有别。区域和地区的区别区域和地区的区别严格对区域系统下定义尚有困难，但至少可用下面的语言来解释和描述：1）区域系统由一组基本地域单元组成。2）区域系统按照秩、序、阈和层次等在空间和时间上排列，因此区域系统在空间和时间中的位置不允许颠倒、倒插和紊乱。 3）在动态过程中，任何区域系统总有自发熵增的趋势，尤其像城市区域系统这类人文系统，熵增趋势十分明显 。自发地发展必然导致紊乱，因此要求用规划的手段施行控制和管理。（二）区域系统的解释（二）区域系统的解释 把区域系统把区域系统(Regional System，RS)定义为：定义为：人的人的社会社会经济活

4、动（经济活动（MSE）与与资源环境（资源环境（RE）在不同等级地域在不同等级地域上相互作用的上相互作用的结构（结构（S）、过程（过程（T）和和功能（功能（F）的的综合体综合体（见图1.1）。 区域系统的概念区域系统的概念 区域系统是典型的地理系统，属于开放的复杂巨系统，与其它普通系统相比具有综合性、层次性、非线性、动态性、随机性和模糊性等突出特点。(三三)区域系统的特点区域系统的特点w区域系统的综合性体现在组成要素组成要素和功能功能两个方面。任何一个区域，必然是地球表层在水平方向上的一部分，地球表层中的大气、水、岩石、生物等自然要素的遍在性，决定着每一个区域无论尺度大小必定包括一组自然要素。因

5、此，区域内包含着自然和人文两大类要素，两大类要素向一定地表范围内综合投影，才奠定了区域的基本实体。 w区域要素具有综合功能区域要素具有综合功能。单项区域要素具有的功能总是有限的，并且其功能因要素所处的区域不同而不同。在一定的区域内部，各种区域要素并非是偶然出现的，而是有着相互联系、相互作用和相互制约的密切关系。区域系统的综合性区域系统的综合性 首先，区域构成要素的综合度的分化，实际上就是区域系统在内容上的层次性内容上的层次性的体现。一个区域内早期固有的自然要素或特征属于最基本层次。由基本层次上形成和发展的区域有机自然要素为第二个层次。这前两个层次都是区域自然条件和资源，均属基本层次。利用区域农

6、业自然条件和矿产资源的区域经济活动(诸如种植业、养殖业、采矿业等)和区域社会现象(如村庄)为区域的第三个层次。进一步利用区域自然条件和扩展农业活动的工业、交通运输、城市等属于第四个层次。区域的商业、金融、贸易、科技、教育和文化等则属于第五个层次。人类社会的进一步发展，必将使区域系统中产生更高的层次。 区域系统的层次性区域系统的层次性 其次，区域系统内容上的层次性还表现在按内容按内容性质的分化上性质的分化上。如区域社会经济系统可以分为第一产业、第二产业、第三产业。其中农业又可以分为种植业、林业、畜牧业、渔业。这种按内容性质的分层，在不同的区域系统中尽管不十分完整和相同，但仍然可以划分出若干层次来

7、。 再者，区域在形式上形式上也表现出明显的层次性层次性。区域系统是由基本子区域逐级相连而构成的区域体系。 如我国的经济区划分。区域系统的层次性区域系统的层次性 在区域系统中，人口与资源、人口与环境、资源环境与经济部门以及区域发展的各要素之间相互联系、相互制约、相互协调，共同作用构成非线性的人地关系系统。这种关系突出表现在人们对区域中的资源和环境开发的经济效益、生态效益和社会效益，区域内部要素的相互作用关系，以及区域的整体功能方面。 区域系统的非线性区域系统的非线性区域系统的非线性起因于区域系统的非线性起因于非可加性非可加性、非对称性非对称性和和非均匀性非均匀性三方面。三方面。w第一，区域系统由

8、各组分(子系统或要素)相互作用综合而成，这种作用的程度因时间和要素组合环境而变化，这就使整个区域系统的变化规律不是由区域各组分叠加而来，区域人地关系的变化也不可能呈直线状态。w第二，区域组分和影响因素的非对称性也决定了区域系统的非线性。非对称性广泛存在于区域系统的时空维上，区域的投资、政策和开发措施的效果总要经过一定的时滞才显示出来；区内的城乡物资交流、生产与消费等也不可能完全相等。w第三，微观影响因素的不均匀性，使系统难以形成周期性变化的影响力，大量的随机因素打破了区域系统线性规律的形成机制。w区域系统内部不是处于静止状态，而是不停地在随机与确定、协同与制约、熵增与熵减、毁灭与更新、开发与保

9、护以及规划与实施中发生激烈的作用，表现为连续和离散的动态演化过程，区域的边界、结构和内容均处于演化状态。w区域系统的动态演化具有自然和人文两种性质，由此表现为自然演化过程和人工演化过程。w区域系统的动态性，从本质上取决于系统与外界发生物质、能量和信息交换的开放性。区域系统的动态性区域系统的动态性 不确定性包括两层含义:一是区域系统过程含有某种随机性（众多系统因素随机性的非线性叠加）。二是区域系统边界的模糊性。具有主观成分的区域边界实际上是一种模糊的过渡带，一种内聚力在此弱化为相反方向的另一种渐趋强化的内聚力，一组地理性质集合在此逐渐被另一组地理性质集合代替。区域系统的不确定性区域系统的不确定性

10、二、二、 区域开发的概念、区域开发的概念、 研究背景和方法研究背景和方法(一一)区域开发的概念区域开发的概念区域开发区域开发(Regional Development)通常是指在一定地域范围内进行的以资源开发和生产布局为中心的社会经济建设的总体空间布署。具体说是以一定的区域系统为对象，依据因地制宜、发挥优势的要求，为实现区域发展目标，采取并实施适当的开发方式、策略、措施、手段以及区域政策，综合利用区域系统的自然资源和社会经济资源，优化区域经济结构与空间布局，谋求社会、经济和生态三方面的最佳综合效益。w区域开发总是围绕一定系统目标进行的。而且，系统目标有多种类型和多个层次。但不管哪种目标，总可以

11、用经济、社会和生态效益来体现。w区域开发着眼于区域社会经济结构的优化。区域社会经济结构的核心是经济结构，具体包括部门结构和空间结构。w区域开发立足于区域资源开发和综合利用，从根本上说是对资源的开发利用。w区域开发是促进区域系统进化的一种方式，推动系统向有利于人类的方向演进。区域开发的概念区域开发的概念w人地关系协调论人地关系协调论一方面，全球总人口激增和空间分布集中化：1930年20.7亿1950年24.9亿（百万人口城市有20个）1980年44.0亿（百万人口城市有234个） 2000年60.5亿（百万人口城市有325个，超过1000万的人口有20个，占总人口的47%） 2300年90亿。另

12、一方面，资源衰竭、环境质量急剧下降。人口与城市、产业、资源与环境之间的矛盾，实际上是社会系统、经济系统和自然系统之间的矛盾，其在演化过程的不协调产生了当代人类所面临的难题。随后产生的人与地理环境的共生和谐思想，构成了现代人地关系的理论内核：w承认人地关系是多链条的双向因果关系w人地关系随着社会生产力的发展而呈现出阶段性变化w人地关系在一定阶段内具有可调节性可持续发展论：可持续发展论：一是要“发展”，二是要“协调”，三是要“限制”，四是要“公平”（时间和空间上的公平、代际和代内公平、不同区域和国家之间的公平）。 ( (二二) )区域开发的研究背景区域开发的研究背景w基础方法 - 唯物辩证法 -

13、系统科学方法w信息获取的方法 - 直接获取方法 包括包括:野外考察，社会调查，按指标统计，面上普查，定点观测，试验观察，遥感遥测，专家咨询等 - 间接获取方法 包括包括:收集各种二次信息源的信息，如图书、报刊，图件，学术交流，数据库系统等 ( (三三) )区域开发的研究方法区域开发的研究方法w信息处理的方法 主要有:对比分析、综合归纳、逻辑演绎、统计分析、地图制图、数学计算、系统模拟以及信息系统技术等。 w信息表达和反馈的方法 表达方法从形式上主要有文字、数据、图表、影像、地图、公式等。综上所述，现代区域开发研究方法应该体现在以下几方面的结合上： 通用方法与本体方法的结合； 理论方法与实践方法

14、的结合； 经验方法与科学方法的结合； 定性方法与定量方法的结合； 传统方法与现代方法的结合； 综合方法与分析方法的结合。而最能体现上述综合的是模型方法。三、模型与区域系统模型模型与区域系统模型 (一一)模型的概念模型的概念模型模型(Model)是现代科学方法论中的一个核心是现代科学方法论中的一个核心概念，在许多学科领域中广泛出现。通常认为：概念，在许多学科领域中广泛出现。通常认为：模型可以是模型可以是一种理论、定律、假说或者结构化的一种理论、定律、假说或者结构化的概念概念；也可以是也可以是一种作用、关系或者方程式一种作用、关系或者方程式；还可以是还可以是一组综合的数据一组综合的数据。 在理论化

15、程度比较高的学科（如物理学、经济学）一般倾向于把模型理解为某种理论的东西；而在理论欠发展的学科（如地理学）则更多地把模型视为数据的综合，是通向实用的一种途径。把模型模型解释为一定对象的状态、结构及其属性的简化表示。这里的“对象”是客观存在的，用系统论的观点可将其看作系统。特定系统表达的不仅包括可见的形态，而且还包括其广泛的属性，特别是时变属性。 剑桥学派剑桥学派的代表学者乔莱乔莱(R. Chorley)和哈哈格特格特(P. Haggett)对模型的功能早有论述。哈维哈维(D. Harvey，1969)在其名著地理学中的解释一书中把模型的功能概括成六个基本方面(下表中的1-6),而表1.1中的7

16、10则是实际中更为复杂的组合，即同一模型可能同时具有多种功能或者多个模型具有一种或者多种功能。 模型的功能模型的功能表中：T，H和L分别表示初始理论, 初始假说和初始定律；T，H和L则分别表示新理论，新假说和新定律；D0和Dp分别表示实际数据集和预测数据集；M表示模型。区域系统模型的功能体现在如下方面：w简化系统的结构简化系统的结构，描述和认识系统的构造，把所关心的问题抽取出来，如各类网络模型、分类模型等；w汇集数据汇集数据，综合系统的大量具体事实，发现内在规律，如回归模型、统计相关模型等；w模拟系统过程模拟系统过程，预测系统未来变化，如统计预测模型、系统动力学模拟等；w担负逻辑职能担负逻辑职

17、能，解释事物变化结果的必然性，如因果关系模型；w验证假说和理论验证假说和理论，形成新的理论，如空间相互作用模型；w优化系统结构优化系统结构，设计新的方案，如各类优化模型。 区域系统模型（Regional System Models, RSM）实际就是现代科学的核心方法与区域开发研究这一重要的综合性领域有机结合的产物。一般认为，区域系统模型是区域系统的状态状态、结构结构及其属性属性的简化表示，当然这种解释还只是从外在形式上的理解。(二二)区域系统模型的概念区域系统模型的概念w综合信息的多样性与统一性w总体内容的相似性与抽象性w表达形式的简洁性和精密性w规模结构的灵活性与可控性 ( (三三) )区

18、域系统模型的基本特点区域系统模型的基本特点首先，明确问题和目标； 其次，确定系统边界和限制条件；第三，确定系统的最小功能单元和可控部分，列出模型可控变量；第四，恰当地处理时间过程；第五，选择具体方法，综合建模；第六，模型的检验和订正；第七，反馈过程。 ( (四四) )构建区域系统模型的一般程序构建区域系统模型的一般程序 F建立区域系统模型要对具体的“区域系统”有全面深刻的认识；F区域系统模型应是有针对性的有机联系的模型；F所建立的模型要把区域自然要素和人文要素有机地组织成一体；F模型计算机输出结果的理论分析。 ( (五五) )建立区域系统模型应注意的问题建立区域系统模型应注意的问题 1. 分析区域结构中的分析区域结构中的数量关系数量关系 一是区域部门结构问题(见图)；二是地域结构问题，这实际上是区域结构在空间侧面的关系。 2. 揭示区域系统的揭示区域系统的动态规律动态规律，预测系统的演化方，预测系统的演化方向和强