第二章 系统科学与自然地理系统

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1、第二章系统科学与自然地理系统参考书目魏宏森，1983，系统科学方法论导论，人民出版社马建华，2003，系统科学及其在地理学中的应用，科学出版社第一节系统科学概述一、系统的定义贝塔朗菲：“系统是处于相互联系中并与环境发生关系的各级组成要素的总体。”被誉为系统论的创始人。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成的具有特定功能的有机整体”。系统是由处于相互联系中并与环境发生关系的各组成部分（要素）构成的具有特定结构和功能的有机整体。二、关于系统的几个基本概念1、要素要素是构成系统的基本单元，是对系统组成部分、组分、成分或个体的抽象概括。系统的范围是

2、相对的，它与系统的规模和复杂程度有关。2、环境任何系统都是有限的研究对象，都有明确的边界。任一系统边界外部的所有其它事物称为该系统的环境。3．相互联系相互联系是指系统各要素之间以及系统与环境之间通过某种方式相互影响、相互制约、相互依存的性质。其实质是指系统各要素之间以及系统与环境之间发生的广泛的物质、能量和信息交换。物质：是指物理学上的宏观、中观和微观实体材料，包括各种固体、液体和气体物质。能量：是度量物质运动能力强弱的概念。如热能、势能和动能等，它是以物质为载体。信息：是一个抽象概念，是主体（人和其它事物）所感知的事物运动状态和存在方式的形式、含义和效用的

3、知识或情报。二、关于系统的几个基本概念4.结构系统的结构是指系统内部各要素相对稳定的组织形式（秩序）或分布关系的总称。其实质是各要素间物质、能量和信息的流通和转换。系统的结构有三种基本形式：空间结构：是指系统各要素在空间上的排列组合或分布形式。时间结构：是指系统各要素随时间的进程所表现出来的有规律变化或分布形式。时空结构：是系统的时间结构和空间结构的统一。二、关于系统的几个基本概念5．功能功能是系统内部要素之间活动关系的总称。系统的功能表现形式多种多样，但最终都体现在系统把接受的环境作用（输入）转换为系统对环境的作用（输出）的能力，即系统对输入的响应能力。二

4、、关于系统的几个基本概念三、系统的基本性质1、整体性整体性是指系统内部各要素间相互联系、相互制约，共同构成一个有机整体，系统中某一要素的变化会引起其它要素变化，乃至整个系统发生变化的性质。系统中的每一个要素都具有一定的作用，都是系统不可缺少的组成部分，如果某一要素缺失，则该系统的功能即受到影响，原有系统的性质将会发生变化。系统各要素之间的相互联系是系统整体性形成的唯一原因。2、稳定性系统的稳定性（自稳性）：指系统的性质是在一定的内外干扰下不发生相应改变或发生改变后可以自动恢复原来状态的性能。系统之所以具有稳定性是由于系统内部存在一系列负反馈机制或自我调节机制

5、。三、系统的基本性质2、稳定性负反馈是指反馈的信息与输入的信息方向相反或符号相反，系统按原来方向发展的趋势被抑制，出现与原来方向相反的发展趋势的反馈；正反馈是指反馈的信息与输入的信息方向相同或符号相同，系统按原来方向进一步发展的反馈。正反馈可以使系统偏离正常状态，表现出不稳定性；负反馈可以抑制系统偏离正常状态，保持系统的稳定性。三、系统的基本性质3.层次性系统内部的结构通常是有一定组织层次或级别的。反映系统的复杂程度。三、系统的基本性质4、开放性系统的开放性：指系统与其周围环境的联系性质，也就是系统与其环境发生物质、能量和信息交换的性能。其表现是系统从其周围

6、环境输入物质、能量与信息，以及经由系统向其外环境输出物质、能量与信息。系统的开放性是一切系统存在与演化的前提，也是系统的一个普遍特性。三、系统的基本性质5、动态性系统状态随时间不断变化的性质称为系统的动态性。系统动态性有多种表现形式：周期性与非周期性变化关系；线性与非线性变化；渐变与突变。三、系统的基本性质6、自组织性系统的自组织性是指组织水平低的系统由于其内部各要素间的协同动作或联合行动，使系统的组织水平不断提高，即其有序程度逐步提高的性质。三、系统的基本性质四、系统科学的基本内容1.一般系统论、信息论与控制论一般系统论是以系统概念为基础展开研究，揭示不同

7、性质的系统之间所表现的存在方式和运动方式上所共同遵循的规律。信息论是在20世纪40年代末由美国数学家申农创立。信息论在于研究研究信息的发生、传输、转换、存储、处理、显示识别和利用的技术学科。控制论由美国数学家维纳创立。控制论是通过调节系统的信息反馈过程，对系统的功能和行为实施控制，以实现系统达到最终稳定的目的。一般系统论，信息论与控制论存在着有机的联系。一般系统论着重揭示系统的一般原理与基本规律。信息论注重定量地表述系统内部以及系统与环境间的联系。一个系统的信息量的大小反映着该系统的组织水平的高低，系统越复杂，信息就越重要。控制论着重运用系统论与信息论的原理

8、与方法对系统实施调节控制。四、系统科学的基本内容2.