1.3 地理系统的基本特征

地理系统是属于开放、远离平衡、具有自组织特征、确定性和不确定并存、不对称的巨系统。它具有以下几方面的特征。

1. 地理数据特征

1）地理数据三要素

地理数据必须包括属性、空间和时间三大要素,缺一不可。缺少其中任何一个,地理数据就缺少了完备性。没有完备性的数据称为不完备数据。例如“一片林地”,只有属性,没有空间,也没有时间,是不完备的数据。又如“北京香山南彼的一片林地”,虽然有了属性,也有了时间,但缺少时间,所以仍然是不完备的。因为它可能是指明朝末年时代的,现在早已消失了。只有“2004年的北京香山南坡的一片油松林”才有了完全的意思,才能称为完备的数据。

2）地理数据的不确定性

不确定性是指既不能肯定,也不能否定,或可能是对或可能是错,没有准确把握。属性的不确定性,如林地没有说明是针叶林、阔叶林还是混交林,没有说明是成年林还是幼林;林地是确定性的,但林地种类很多,没有指明是哪一种林,所以又是不确定性的。又如“北京香山南坡”是确定性的,但南坡的范围很大,没有说明林地覆盖整个南坡,还是只限于某一部分,所以空间仍然是不确定性的,只有时间可以说是确定性的。但严格来说,在2004年之前林地是存在的,之后被砍伐了也是可能的,所以还得具体到某月某日,甚至具体到某时。

3）地理数据的质量

除了属性、空间和时间三要素外,还得增加分辨率、精确率、完整性、一致性和确定性。分辨率是指在属性方面是针叶林、阔叶林还是混交林,是成年林还是幼林;空间方面是指南坡的哪个部位,如东部、西部;时间分辨率是哪个月等;精确率是指属性,如混交林中针叶林占30%,阔叶林占70%,树龄为300年或30年等;空间精度指有多大面积,空间形状等;时间精度到月、日等;完整性指属性、空间和时间等要素是否完整,每个要素的描述是否完整等;一致性指使用单位、述语等是否标准、规范等;确定性指各要素的可信度。地理数据要素及质量可以用一个二维属性表进行表示,如表1-1所示。

表1-1 地理数据质量要素实例

2. 地理系统特征

地理系统是一个开放的,远离平衡的,确定性与不确定性并存的,具有自组织功能的复杂巨系统。

地理系统可以划分为稳定系统和不稳定系统两大类,是对称的,但以不稳定系统为主,所以又是不对称的。在稳定的地理系统中,可以产生不稳定性、不确定性及随机性的结果,但以确定性的结果为主;在不稳定的地理系统中,可以产生稳定性的结果(确定性混沌),即确定性的结果,但以不确定性的结果为主。

地理系统是一个多尺度系统,其物理量可能随尺度而变化。运用不同的尺度去测量同一地物,如英国和挪威的海岸线的长度是不同的,甚至相差很大。又如运用可见光波段与热红外波段对同一地区监测时,所得结果也是不同的。同一地物可能有多种结果,多种可能性,这就是不确定性。

地理系统是一个复杂的巨系统,具有测得准和测不准并存的特征,对于动态、复杂、大数目对象(如全国人口数目、全国耕地数目、全国的农作物产量)是测不准的,只能获得近似值。