特點聯系
有些學者和文獻将景觀、系統和生态系統等概念簡單混同起來,并且泛化到無窮大或無窮小而完全喪失尺度性,往往造成理論的混亂。現代科學研究的一個關鍵環節就是尺度選擇。在科學大綜合時代,由于多元多層多次的交叉綜合,許多傳統學科的邊界模糊了;因此,尺度選擇對許多學科的再界定具
有重要意義。等級組織是一個尺度科學概念,因此,自然等級組織理論有助于研究自然界的數量思維,對于景觀生态學研究的尺度選擇和景觀生态分類具有重要的意義。
尺度是研究客體或過程的空間維和時間維,可用分辨率與範圍來描述,它标志着對所研究對象細節了解的水平。在景觀學研究中,空間尺度是指所研究景觀單元的面積大小或最小信息單元的空間分辨率水平,而時間尺度是其動态變化的時間間隔。景觀生态學的研究基本上對應于中尺度範圍,即從幾平方公裡到幾百平方公裡、從幾年到幾百年.
格局與過程的時空尺度化是景觀生态學的研究熱點,尺度分析和尺度效應受到格外重視和發展。尺度分析一般是将小尺度上的斑塊格局經過重新組合而在較大尺度上形成空間格局的過程,與之相伴的是斑塊形狀趨向規則化以及景觀類型的減少。尺度效應表現為:最小斑塊面積和随尺度增大而增大,其類型則有所轉換,景觀多樣性減小。通過建立景觀模型和應用GIS技術,可以根據研究目的選擇最佳尺度,并對不同尺度的研究成果進行轉換。由于景觀尺度上進行控制性實驗代價高昂,因此尺度的轉換技術愈顯重要。尺度外推涉及到如何穿越不同尺度約束體系的限制,至今仍是一難點。
時空尺度的對應性、協調性和規律性是一重要特征,通常研究地區越大、相關的時間尺度越長,生态平衡即自然界在動蕩中表現出的與尺度有關的協調性。生态系統在小尺度上常表現出非平衡特征,而大尺度上仍可體現出與平衡模型相似的結果,景觀系統常常可以克服其中局部生物反饋的不穩定性。
尺度性與持續性有着重要聯系,細尺度生态過程可能會導緻個别生态系統出現激烈波動,而粗尺度的自然調節過程可提供較大的穩定性。在較高尺度上,作為非線性耗散系統演化中一種普遍現象的混沌可提高景觀生态系統的持續性而避免碎裂種群(Metapopulation)滅絕。大尺度空間過程包括土地利用和土地覆蓋變化、生境破碎化、引入種的散布、區域性氣候波動和流域水文變化等。在更大尺度的區域中,景觀是互不重複、對比性強、粗粒格局的基本結構單元。景觀和區域都在“人類尺度”上即在人類可辨識的尺度上來分析景觀結構,把生态功能置于人類可感受的範圍内進行表述,這尤其有利于了解景觀建設和管理對生态過程的影響。在時間尺度上,人類世代即幾十年的尺度是景觀生态學關注的焦點。
分類定義
水土科學
更确切的說,尺度效應是指土壤特征(水分和鹽分)的變化對采樣網格尺度大小的依賴,某一種采樣尺度隻能揭示相應的變化規律,某一種空間結構特征隻能在一定采樣尺度下才能表現出來。
源自:土壤水鹽空間變異尺度效應的研究《農業工程學報》2004年徐英、陳亞新、史海濱、魏占民。
來源文章摘要:水文學和土壤學中的尺度問題是目前水土科學研究的前沿課題之一。該文利用空間信息科學——地質統計學、根據設計的各種田間網格,在一維和二維(平面)空間中初步研究了黃河河套平原長勝試驗區中小尺度的土壤水分和鹽分随采樣尺度所表現出的空間變異(結構性)的某些規律,表明采樣尺度的劃分和選取與水分和鹽分的空間變異性大小有密切關系,尺度效應的研究對于指導農業技術研究中野外采樣系統設計、節省外業調查的工作量及科學地進行内業計算、評估和揭示農業工程中具有地學特征的區域性自然規律有重要作用。
機械工程
概括地講,尺度效應就是指:在微成形過程中,由于制品整體或局部尺寸的微小化引起的成形機理及材料變形規律表現出不同于傳統成形過程的現象。
源自:面向微細制造的微成形技術《中國機械工程》2004年張凱鋒,雷鹍
來源文章摘要:綜述了近年來微成形(微尺度金屬零件和微結構金屬零件成形)技術的發展概況,包括微成形工藝系統、成形中的微尺度效應、微尺度沖裁、擠壓、拉深、超塑成形等工藝的試驗和研究結果,以及已經提出和發展的考慮微尺度效應的各種力學本構模型,并簡要介紹了微成形相關的工藝裝備系統的發展現狀,分析了微成形技術的發展趨勢和經濟潛力。
船舶運輸
船模與實船之間的運動差異是由于模型與實物之間相似條件不能全部滿足而給換算帶來誤差,故稱為“尺度效應”.3.2船舶操縱性的尺度效應由于通航船模的航行試驗除水工模型、船模要求滿足相似準則中提到的要求外,還必須使船模的操縱性能與實船的操縱性能相似。
源自:通航船模試驗方法及其在工程中的應用《交通部上海船舶運輸科學研究所學報》2000年倪士龍!運輸系統部
來源文章摘要:通航船模航行試驗的優點是實際航道實船航行試驗無法比拟的,但要使模型試驗能較精确地表征實際航道實船航行試驗的特性,就必須對模型試驗中可能産生的誤差進行分析并找出修正誤差的方法。本文首先推導出船舶運動的方程和操縱性指數k′、t′,然後引入船模與實船之間的相似理論,分析指出船模與實船的操縱性由于尺度影響而不相似,即存在尺度效應,接着介紹幾種尺度效應的修正方法,最後以配合水工模型的通航船模航行試驗的幾個實例驗證上述的尺度效應修正方法。結果表明,本文介紹的幾種修正方法實用有效,可為大型水利樞紐和港灣設計提供有價值的依據。
生物學
生态系統多樣性受區域尺度效應的影響。但是不同尺度下生态系統多樣性表現如何,尚無多少研究。有些研究對生态系統多樣性分析采用系統内的分析方法,從群落類型角度進行比較,發現在群落尺度下,物種多樣性在緯度梯度上呈遞減格局,在區域尺度下呈現遞增趨勢。利用我國以及區域已有生态系統類型分類體系,進行生态系統多樣性的分析,研究其尺度效應,有利于豐富我國區域生态系統多樣性理論,識别和保護生态系統多樣性豐富的區域。
水科學
起的稱為尺度效應(3).在(3)式中彌散系數與流速的方差成正比.類同于飽和介質彌散系數的表達(13設彌散系數與平均流速成正比。
源自:野外非飽和土壤水流運動速度的空間變異性《水科學進展》1994年楊金忠,葉自桐
來源文章摘要:根據野外非飽和溶質運移試驗資料,分析了港質運移速度的空間變異性,求得了呈對數正态分布的流速分布函數,并依此推導出有效彌散系數α=0.068t。根據流速的随機分布特征,分别用帶有随機參數的對流模型、對流一彌散模型和傳統的對流-彌散模型,求得了區域平均濃度分布及其方差.計算結果與實測結果拟合良好。通過分析得到,濃度方差與濃度梯度成正比,與孔隙彌散系數成反比,方差最大值分布在濃度鋒面附近。
遙感學
從物理本質上來說,定量遙感尺度效應源于地物空間複雜性,這種複雜性體現在地物空間結構、地物本身輻射特性、冠層層面的植被組分差異、遙感數據像元層面的尺度差異以及像元内部組分差異等。遙感産品尺度效應存在各種理解,對定量遙感科學中的空間尺度效應定義為:同一區域、同一時間、同樣遙感模型、同類遙感數據、同等成像條件,隻是分辨率不同導緻的遙感反演地表參量不一緻,且這種地表參量屬于存在物理真值的可标度量,這種現象稱為遙感産品尺度效應。
地理學
當空間數據經聚合而改變其單元面積的大小、形狀和方向時,分析結果也随之變化的現象。空間尺度理論表明,任何地理實體在形成信息的過程中都具有尺度依賴特征,隻有在特定的空間尺度來描述和提取信息,才具有科學意義和現實意義。
尺度效應
介觀性能度效應的結構特征
介觀(Mesoscopic)是指介乎與原子結構對應的微觀尺度和連續介質理論适用的宏觀尺度之間的尺度範疇。介觀尺度并非一個确定的尺度區間,而應随具體材料的結構種類和所需要表征的材料性質而發生變化,這個尺度的基本特征是量子狀态和經典狀态的交叉和混合,因而賦予材料或器件許多優異的結構和功能特性。尺度效應衍生的特異介觀性能已日益引起世界範圍科技界、産業界和政府部門的重視。
材料的微結構特性是導緻性能尺度效應的内禀原因,與材料中原子或分子鍵合狀态有關,其敏感性從離子鍵到金屬鍵到不同鍵合程度的高分子鍵到軟物質。材料的此類微結構與晶體的最小結構單元(例如晶粒尺度、薄膜厚度等)、晶體缺陷(含缺陷複合體)及各種界面(晶界、相界)與表面有密切關聯,同時強烈地受到材料服役外場條件的影響。尺度效應可引起主要相互作用力的不同,導緻材料内禀性能及其規律和原理的質的區别。例如,薄膜材料發生形态演化的時間尺度在同等條件下遠低于相應的體材料;随着線寬的降低,Cu膜蠕變行為發生的溫度可由相應塊體材料的高溫區間逐漸降至室溫;電子或聲子的特征散射長度系納米量級,當納米微粒的尺度小于此平均自由途徑時,電流或熱的傳遞方式就發生質的改變;鐵電與介電薄膜的介電響應、相變及疲勞機制對尺度效應亦極其敏感;納米金屬的重要力學性質如強度、延性等具有典型的尺度效應;鐵磁材料的磁學性能及非線性光學材料的非線性參量也會随着材料尺度的變化而發生顯著的改變。
内陸河灌區土壤水分空間變異的尺度效應
采用經典統計學和地統計學Kriging插值法研究了内陸河灌區土壤水分空間變異的尺度效應.結果表明,尺度對經典統計學參數中的中值和平均值的影響很小,對方差和變異系數的影響較大.在垂直剖面上,不同水平層次土壤含水量的方差和變異系數的變化規律随尺度而不同.土壤水分的等值線在垂直剖面上的分布規律在相同的尺度下是不同的,并且與經典統計學參數所反映的垂直變化規律也不相同,但相鄰層次上具有相似性.在尺度變化的情況下,随着尺度的變大,土壤水分的等值線變得越來越稀疏,閉合中心的數量逐漸減少,位置發生移動.說明土壤水分空間變異性與采樣點數目和采樣尺度密切相關,随着采樣尺度的增加,土壤性質的結構等級發生轉變,不同結構性等級中,影響土壤水分的過程、因素不同。



















