系统论的基本原理及其在地理学中的应用

自然区划理论

主讲:殷书柏系统论的基本原理

及其在地理学中的应用一、系统的基本概念1.系统的定义

Bertalanffy:

系统就是相互联系的诸要素的综合钱学森：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机体

系统与物质的关系：现实世界归根到底是由一系列系统组成的网络系统,系统是普遍存在的范式，与物质概念等同。2.子系统

整个宇宙就是一个巨系统，科研前沿的两个方向。子系统：如果组成系统的元素本身也是一个系统（次一级的），则这些元素就称为子系统。子系统还可再划分为次子系统等不同层次的低级系统系统的基本概念子系统的划分：横向划分与纵向划分自然地理系统的划分：要素子系统与区域子系统

3.系统的基本性质

1）任何系统都有边界：只有界定了系统的边界，才能明确研究对象和研究内容。因此，任何研究首先必须确定系统边界，这正是地理学需重点突破的领域。

2）系统各组成要素和组成部分间存在着一定的量比关系：系统内量比关系的研究是任何学科最重要的研究内容（结构研究）

系统的基本概念

3.系统的基本性质

3）整体功能大于部分功能之和，即1+1﹥2：累积效应和整体功能研究主要要解决的问题

4）系统结构与系统功能的可控性：通过对系统各要素和各组成部分之间量比关系的构建来控制系统功能，这是生态修复、恢复及人工生态系统构建等的理论基础，但首先必须弄清楚系统功能的主控要素或部分。系统的基本概念4.系统概念的应用

1）系统由若干要素或组分组成，它们之间相互作用、相互联系构成一个整体。各组分间有一定的量比关系，这是系统结构研究的重要内容。系统结构的研究不仅仅是要素或组分特征特征的研究，更重要的是要素或组分间相互联系的研究，这是传统地理学的致命缺陷系统的基本概念4.系统概念的应用

2）如何研究各要素或组分间的相互作用、相互联系或相互影响？各要素或组分间物质循环与能量流动过程及其时空变化的研究系统的基本概念

3）只要给定研究对象，都可以把它作为一个系统来研究，因此，系统论的基本原理就成为科学研究的方法论，首先应从系统的一般性质来研究研究对象的一般性质，而这些研究应以系统论基本原理为指导二、系统的分类

孤立系统：与外界既没有物质也没有能量交换。在自然界几乎不存在。封闭系统：与环境有能量交换，但无物质交换。整个地球系统可近似地看作封闭系统（若不考虑散逸层逃逸和陨石坠落）开放系统：与环境不断地进行物质、能量和信息的交换，通过反馈进行自我调节。自然地理系统就是一种开放系统1.原理概述三、系统的整体性原理

系统各要素都具有一定的性质与功能系统整体具有各要素所具有的性质与功能系统整体还具有各要素所不具有的性质和功能系统整体大于各要素的简单加和（机械和与联系）亚里士多德：整体大于它的各个部分的总和。钱学森：系统研究应强调组分的相互关联、相互制约2.系统整体性原理应用

黑箱方法：忽略系统结构，通过输入和输出的信息研究系统的转化特性和反应特征。1）系统分析方法

白箱方法：对系统结构有透彻了解，系统的输入、储存和转化、输出之间的关系都已清楚。灰箱方法：部分地了解系统内部结构，从输入、输出与已知的系统结构来推测系统未知结构部分。注意：

1）黑箱方法必须基于多次输入与输出的概率分析，定位站的建设就是基于此（30年以上的资料）。

2）输入与输出必须基于质能平衡原理：辽河口苇田去污案例的讲解，没有基于质能平衡原理，得出荒谬的结论，用以指导实践，后果是危险的

3）在能弄清楚结构的情况下还把系统作为黑箱来研究，研究方法、研究结果都不可能很准确。2）系统综合方法把系统的各个部分、各个要素、各个方面有机地联系起来，对系统的整体特征进行分析。

综合研究的目的：认识整体，即揭示系统的部分、要素、方面所不具有、而只有系统整体才具有的性质。整体性原理强调整体大于部分之和，即“1+1>2”，可改写为“1+1=2+X”弄清这个“X”是什么，才是综合研究的真正目的。系统的整体性原理

3）分析和综合之间的关系：

部分与整体的关系:系统是由要素组成的不存在完全脱离系统的要素分析与综合的关系:认识要素或部分是研究系统整体必有可少的环节综合研究结果对分析研究提供理论指导系统的整体性原理

4）地理系统的整体性

自然地理系统的要素分解：四大圈层、六大要素。这是对自然地理系统在垂直方向上的划分。

在回答各种论述题时，如果是要论述关于“作用、影响、效应”等方面的问题，应将自然地理系统分解为六大要素，分别论述各要素的作用，而且还必须注意其时空变化规律；如果要论述物质循环和能量流动方面的问题，应将自然地理系统分解为四大圈层为宜。系统的整体性原理

4）地理系统的整体性

自然地理系统的区域分解：

这是对自然地域综合体在水平空间上的划分，根据不同的目的，遵循一定的原则，利用一定的方法把自然地理区域划分为不同层次的自然地理区，是自然区划的重要研究内容。

系统的整体性原理

整体性原理应用实例2）最小可存活种群与最小生境面积间的关系3）湿地鸟类对多种生境类型的要求1）地理系统的演化与生境退化系统的整体性原理

1.原理概述

四、系统层次性原理

1）系统层次的形成系统要素及其结合方式上的差异，使其在系统中的地位与作用、结构与功能上表现出秩序性，形成了具有质的差异的等级。这种差异可用“层次”（等级）表示。1.原理概述

2）层次间的关系高层次的系统是由低层次系统构成的低层次系统从属于高层次系统3）层次的划分具有多样性，可从质量、时空尺度、历史角度等来划分层次。取决于研究目的2.原理的应用

系统层次性原理1）层次与类型的关系：系统可划分为多个等级（层次），同一等级可划分为多种类型对自然地理系统而言，要素划分（垂直划分）主要是可将自然地理系统划分为许多不同的层次，类型研究较少。如整个自然地理系统可以划分为六大要素（子系统），各要素作为独立的自然体（子系统）又可划分为不同的次级子系统2.原理的应用

系统层次性原理1）层次与类型的关系：区域划分（水平方向划分）是将自然地理系统划分为许多不同空间尺度的子系统，同一层次的所有个体子系统又可据一定的特征指标归并为许多不同的类型。

案例讲解：行政区划与土地规划2.原理的应用

系统层次性原理2）地理系统的纵向划分（结构）与横向划分（结构）纵向等级结构即要素结构横向结构则是区域结构类型结构与区域结构是有区别的：理论与实践3）系统与要素的划分的相对性：具体对象是系统还是作为要素，取决于研究目的。即系统层次划分的有限性，超出一定的限度就不再是本学科的研究内容。五、系统的开放性原理

1.原理概述系统具有不断地与外界环境进行物质、能量和信息交换的性质和功能。2.原理应用1）系统与环境的关系主体（系统）与环境系统与环境的相互影响系统与外界环境构成更高级的系统2）质能守恒原理（微分模型与概念模型）开放性原理的应用两式的优缺点分析：概念模型：简单易懂；但不能指导分析输入输出和定量研究

微分模型：可用于指导输入输出分析和定量研究六、系统相似性原理

1.原理概述