16.中国山地垂直带信息图谱的探讨

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1、中国山地垂直带信息图谱的探讨张百平,  周成虎,  陈述彭(中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101)1   山地垂直带谱与地学信息图谱山地垂直带谱结构能反映山地的基本特征，对它的分析研究是揭示山地环境结构的基本模型方法，也是传统地学的经典范式之一。山地垂直带研究可以追溯到19世纪德国地理与博物学家洪堡德对南美安第斯山的观察和研究。多年来山地垂直带研究是传统自然地理学研究的重要内容及研究山地最基本的方法。20世纪30年代，人们开始对全球主要山地相似垂直带的空间分布规律进行比较，特别是雪线及森林上下限的全球比较[1]。中国南北跨越几乎所有类型的温

2、度带，东西穿越湿润森林到极干旱荒漠的所有干湿景观，特别是拥有世界上最广阔的高山及世界上独一无二的青藏高原，生态环境极为复杂多变，因而发育了世界上最为丰富多彩的山地垂直带谱。山地垂直带研究因而成为中国地学和植物学界一直关注的重要内容。60年代以来特别注重研究垂直带与水平地带的关系，概括出湿润森林地区和干旱草原荒漠地区2种垂直带区域变化模式，并确立了“垂直带结构的地带性原则”，即垂直带性从属于水平带性。20世纪70年代地理学计量革命，人们开始对垂直带空间分布与水热条件的定量关系进行分析[2-4]。德国景观生态学创始人Carl Troll强调了山地三维垂直带的重要性和意义[1]；侯学煜先生比

3、较全面地勾画出中国山地植被的分布格局及生态法则，还强调植被三维地带的“相对性”，以防止人们把三维地带规律绝对化[5-7]。张新时概括了中国山地植被垂直带的7个基本生态地理类型，还根据青藏高原植被三维变化的特点提出了青藏高原特有的“高原地带性” [8,9]。姜恕则考虑了高原植被地带与毗邻地区的衔接、过渡与联系，认为“横空出世的高原植被地带不是独立于全国和亚洲中部植被系统之外的独特体系” [10]。王秀红提出了“层带”的概念，并用三维的方法表达青藏高原高寒草甸的空间分布趋势[11]。垂直带的表达也随着野外作业的增加，从单个山段一种类型到多个类型组合，再到整个山体的连续表达，并开始根据基带、

4、优势带、特征带、垂直带组合垂直带谱进行结构分类[12-14]。当然，中国曾经研究过山地垂直带的专家还有很多 (例如，马溶之、李世英、文振旺、陈传康、景贵和、刘胤汉等)。山地垂直带谱结构能反映山地的基本特征，对它的分析研究是揭示山地环境结构的基本模型方法，也是传统地学的经典范式之一。但整个来说，山地垂直带的表达和研究仍然处于比较直观的阶段。虽具有图形思维的功能，但缺乏数字化特性及表现手段；特别是缺乏统一的标准规范和分类级别体系。另外，掌握的山地垂直带谱的数量也不够充分，带谱变化的规律性难以完整概括。这些都影响了它的区域推论功能，使垂直带谱研究一直停留在传统地理研究的水平上。地学信息图谱 

5、(Geo-info-spectrum) 是空间时代与信息时代的产物[15]，是计算机化的地学图谱。它的主要特征包括：(a) 图形思维模式；(b) 全数字化；(c) 动态模拟分析。到目前为止，已经对它的定义、概念、分类、研究方法等作了多方位的研究[15-18]。但地学信息图谱作为全新的研究方法和思想体系仍处于探索阶段。根据作者的理解和认识，地学信息图谱可以分成空间信息图谱、时间信息图谱及时空信息图谱。山地垂直带谱，无论是单个垂直带谱 (从山脚到峰顶) 还是多个带谱系列都特别具有“谱”的特性，可以理解为一种空间信息图谱。从地学信息图谱研究的角度来看，山地垂直带谱研究要上升到地学信息图谱的高

6、度，应该解决以下几个重要的问题：(1) 山地垂直带的标准化；(2) 山地垂直带的数字化；(3) 山地垂直带谱等级/分类体系的建立；(4) 山地垂直带 (谱) 与地理区域的数字联系 (定位)。2   标准垂直带及带谱体系山地垂直带及带谱研究过去存在诸多问题。例如：(1) 垂直自然带与植被带混淆：两者在多数情况下是一致的，但有时不一致；(2) 垂直带与垂直亚带 (垂直带内部分异) 混淆，有些山区垂直带分的过于细腻，与其它山区无法进行对比；(3) 不同自然地带内名称相同的垂直带性质可能有较大差异。这些都起因于对垂直带概念理解的模糊性。澄清和解决的根本途径就是给垂直带一个明确的定义，即解决山地

7、垂直带标准化问题。2.1  基带的标准化基带就是山体所处的水平自然地带。它是决定垂直带谱结构最重要的因素。地表每一个自然地带内发育基带相同的带谱。每一个自然地带包括可以代表自然界水平分异特性的土类和植被群系纲。黄秉维先生将全国区分出28个自然地带[19]。本文将其中青藏高原的5个自然地带用后来更详细的研究结果取代，即采用郑度先生1979年的结论[20]—8个自然地带。高原由于本身的广度 (250×104 km2)，自东南向西北依此发育了山地森林