人地系統(tǒng)的機(jī)理與調(diào)控講課教案.ppt

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1、人地系統(tǒng)的機(jī)理與調(diào)控報(bào)告人：毛漢英研究員中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所一、人地系統(tǒng)的機(jī)理二、人地系統(tǒng)的調(diào)控一、人地系統(tǒng)的機(jī)理1．人地系統(tǒng)的科學(xué)內(nèi)涵地球上凡是有人類居住的地區(qū)，以人類和人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)為一方，以地球表層包括巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈等人類賴以生存的地理環(huán)境為另一方，組成了相互聯(lián)系、相互作用的綜合體，即人地系統(tǒng)。正如吳傳鈞先生在10年前所指出的，“人地系統(tǒng)是由地理環(huán)境和人類活動(dòng)兩個(gè)子系統(tǒng)交錯(cuò)構(gòu)成的復(fù)雜的開放的巨系統(tǒng)，內(nèi)部具有一定的結(jié)構(gòu)和功能機(jī)制。在這個(gè)巨系統(tǒng)中，人類社會(huì)和地理環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合，就形成了發(fā)展變化的

2、機(jī)制。”吳先生所提出的地理學(xué)的主要研究對(duì)象——人地關(guān)系的地域系統(tǒng)是以地球表層一定地域?yàn)榛A(chǔ)的人地關(guān)系系統(tǒng)，其核心是協(xié)調(diào)人地關(guān)系。為此，要從空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間過程、組織序變、整體效應(yīng)、協(xié)同互補(bǔ)等方面尋求全球的、全國的或區(qū)域的人地關(guān)系的整體優(yōu)化、協(xié)調(diào)發(fā)展及系統(tǒng)調(diào)控的機(jī)理，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展及區(qū)域決策提供科學(xué)依據(jù)。1．人地系統(tǒng)的科學(xué)內(nèi)涵有關(guān)我國人地系統(tǒng)研究的重點(diǎn)，1991年吳先生歸納為以下七個(gè)方面：人地關(guān)系地域系統(tǒng)的形成過程、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展趨向；人地系統(tǒng)中各子系統(tǒng)型和作用的強(qiáng)度分析、潛力估算、后效評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)分析；人地兩大系統(tǒng)間相互作用和物質(zhì)、能量傳遞與轉(zhuǎn)換的機(jī)理、功

3、能、結(jié)構(gòu)和整體調(diào)控的途徑與對(duì)策；地域的人口承載力分析；一定地域人地關(guān)系的動(dòng)態(tài)仿真模型，預(yù)測(cè)地域系統(tǒng)的演變趨勢(shì)；人地關(guān)系的地域分異規(guī)律和地域類型分析；不同層次、不同尺度的各種類型地區(qū)人地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展的優(yōu)化模型。2．人地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)人地系統(tǒng)是一個(gè)具有耗散特征的、復(fù)雜反饋結(jié)構(gòu)的多層次地域系統(tǒng)。人地系統(tǒng)的要素結(jié)構(gòu)包括人口結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、社會(huì)結(jié)構(gòu)、資源結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)。由于人地系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)外進(jìn)行著人力、物質(zhì)、能量、信息的交換，在人地系統(tǒng)內(nèi)部的復(fù)雜反饋結(jié)構(gòu)影響下，呈現(xiàn)出明顯的非線性和耗散結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)熱力學(xué)中的“熵增原則”。2．人地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一

4、個(gè)封閉系統(tǒng)在其自發(fā)的演變過程中，系統(tǒng)的熵只能增加不會(huì)減少，熵作為對(duì)系統(tǒng)無序程度的一種度量，表明封閉系統(tǒng)的有序程度將越來越低，最終達(dá)到熵的最大值和混沌狀態(tài)。而對(duì)于一個(gè)開放系統(tǒng)，若以ds表示系統(tǒng)的總熵變化，dis表示系統(tǒng)內(nèi)部的熵變化，des表示系統(tǒng)與環(huán)境相互作用產(chǎn)生的熵變化，則系統(tǒng)的總熵變化為：（1）2．人地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于dis總是大于0的，因此，要保持系統(tǒng)熵減（即ds<0）的條件是系統(tǒng)從環(huán)境吸收的負(fù)熵流大于系統(tǒng)內(nèi)部的熵增，即dis<-dis?？梢杂靡韵轮笜?biāo)來反映系統(tǒng)的有序程度：設(shè)R(t)為系統(tǒng)的有序度，S(t)和Smax分別表示系統(tǒng)在t時(shí)刻和熱力學(xué)平衡態(tài)時(shí)

5、的熵值，則（2）2．人地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從上式可見，系統(tǒng)有序性增強(qiáng)（R(t)增大）的條件是系統(tǒng)熵值變?。⊿(t)變?。?。因此，可將人地系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的相互作用均可看作一個(gè)不穩(wěn)定的、非線性的、遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)。人地系統(tǒng)要保持持續(xù)性，就必須保持“耗散結(jié)構(gòu)”，一方面從外界輸入負(fù)熵流，即輸入人流、能量流、物流和信息流，并提高資源（包括上述“四流”的廣義資源）的利用效率，減少區(qū)內(nèi)的熵增。3．人地系統(tǒng)的功能人地系統(tǒng)的功能是由系統(tǒng)內(nèi)部各種流的耦合疊加而成的，主要功能有：（1）生產(chǎn)與需求消費(fèi)功能。生產(chǎn)功能包括人口再生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)、社會(huì)再生產(chǎn)和資源再生產(chǎn)，其中經(jīng)濟(jì)再

6、生產(chǎn)及社會(huì)再生產(chǎn)中的科技進(jìn)步是人地系統(tǒng)演進(jìn)的主要驅(qū)動(dòng)力。消費(fèi)功能如人口生存需求、經(jīng)濟(jì)增長需求及社會(huì)進(jìn)步需求，是人地系統(tǒng)演進(jìn)的啟動(dòng)器。（2）保障服務(wù)功能。包括生產(chǎn)性保障服務(wù)與生活性保障服務(wù)。前者主要為經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供條件，后者則為人口再生產(chǎn)提供所需的物質(zhì)和精神需求，包括居住、交通、通信、文化娛樂等。保障服務(wù)功能構(gòu)成生產(chǎn)領(lǐng)域的第三產(chǎn)業(yè)。3．人地系統(tǒng)的功能（3）承載支撐功能。主要由資源環(huán)境系統(tǒng)提供。如土地資源、水資源、氣候資源、礦產(chǎn)資源、生物資源等，為人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)子系統(tǒng)起著提供活動(dòng)空間及各種物質(zhì)流與能量流作用。（4）容納消解功能。表現(xiàn)為環(huán)境容量和環(huán)

7、境承載力。通過物理、化學(xué)和生物的作用，將人類社會(huì)在物質(zhì)生產(chǎn)、資源開發(fā)和生活中產(chǎn)生的各種廢棄物消解，通過再釋放和轉(zhuǎn)變其組分，返回到資源子系統(tǒng)中去。（5）自組織功能。人類以計(jì)劃、政策和法律法規(guī)的手段通過不同層次的決策、管理與調(diào)控，確保人地系統(tǒng)的和諧、協(xié)調(diào)與系統(tǒng)的正常演進(jìn)。在調(diào)控與管理過程中，不斷將各子系統(tǒng)的無序因素消除或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)橛行蛞蛩?，及時(shí)地加強(qiáng)某種功能，以保證人地系統(tǒng)的穩(wěn)定和持續(xù)。4．人地系統(tǒng)演進(jìn)的動(dòng)力機(jī)制人地系統(tǒng)演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力主要有以下三類：（1）內(nèi)部擾動(dòng)力。是一種無序的作用力。如當(dāng)人類活動(dòng)對(duì)資源環(huán)境的作用強(qiáng)度達(dá)到損壞環(huán)境的自然趨穩(wěn)機(jī)制和自然資源的再生

8、更新機(jī)制時(shí)產(chǎn)生，但它在一定的外力引導(dǎo)下可以轉(zhuǎn)化為促進(jìn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的動(dòng)力。（2）因