地理空间数据的尺度转换_胡云锋

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1、第28卷第3期地球科学进展Vol．28No．32013年3月ADVANCESINEARTHSCIENCEMar．，2013胡云锋，徐芝英，刘越，等．地理空间数据的尺度转换［J］．地球科学进展，2013，28(3):297-304．［HuYunfeng，XuZhiying，LiuYue，etal．Areviewofthescalingissuesofgeospatialdata［J］．AdvancesinEarthScience，2013，28(3):297-304．］*地理空间数据的尺度转换11，21，21胡云锋，徐芝英，刘越，艳燕(1．中国科学院地理科学与资源

2、研究所，北京100101;2．中国科学院大学，北京100049)摘要:尺度一般是指空间范围的大小，地理空间数据的尺度转换是尺度研究的重要问题之一。针对地理信息系统(GIS)技术支持下的地理空间数据尺度转换问题，首先回顾了尺度转换的理论基础，即等级理论、分形理论、区域化随机变量理论、地理学第一定律等理论的基本内涵;然后总结了地理学不同研究领域内主要的尺度转换方法，重点分析了重采样法、变异函数法、分形分维法及小波分析法的基本原理、模型方法与典型应用案例;最后介绍了地理空间数据尺度转换效应研究的进展。基于上述总结和分析认为:构建一套无级变换的、系统的尺度转换方法，整合

3、不同学科领域的数据与过程模型、形成数据模型同化的技术体系，这是地理空间数据尺度转换研究的重要课题。关键词:尺度;尺度效应;转换理论;转换方法中图分类号:P208文献标志码:A文章编号:1001-8166(2013)03-0297-08是“生态谬论”，即在某一尺度下得出的结论不能无1引言［4］差别地适用于另一尺度的研究中。尺度在地学尺度一般是指空间范围的大小或时间的长短，研究中如此重要，在20世纪90年代，Meentemeyer［1］［5］［6］即空间尺度和时间尺度。在地图学和地理信息等和Goodchild等提出要建立“尺度科学”，美科学研究中，尽管研究人员已经提

4、出了图谱、时态国国家地理信息与分析中心(NationalCenterforGe-GIS的概念，但是在目前绝大部分研究中，尺度仍主ographicInformationandAnalysis，NCGIA)和美国大要是指空间尺度。本质上，尺度只是人类主观建立学地理信息协会(UniversityConsortiumforGergraph-［7，8］的用于观察、测量、分析、模拟和调控各种自然过程icInformationScience，UCGIS)等也将尺度问题的空间或时间单位;尺度的选择是研究人员在现实列入地理信息科学研究的优先领域。确定的研究目标、观测技术水平、模型

5、分析能力等约尺度研究涉及多个方面:尺度概念，尺度覆盖，束条件下，不得已而为之的。尺度标准化，尺度效应，尺度域与尺度阈值甄别，尺［2］［6，9］早在1950年，Robinson即发现了地学和社会度转换，尺度分析与多尺度建模等。地理空间学研究中的尺度依赖性问题，其研究揭示出研究结数据的尺度转换是将空间数据从一个空间尺度转换论的形成与研究尺度的选择具有直接的相关性。到另一个空间尺度。按照转换的方向，可分为尺度［3］1984年，Openshaw进一步分析了可变元面积上推与尺度下推。尺度上推是指将小尺度的信息推(ModifiableArealUnitProblem，MAU

6、P)对统计模型绎到大尺度上的过程，意味着将客观的认识趋向宏和结果分析的影响。早期尺度研究的一个重要成果观;尺度下推是指将大尺度上的信息推绎到小尺度*收稿日期:2012-04-09;修回日期:2012-12-17．*基金项目:国家重点基础研究发展计划项目“大尺度土地利用变化对全球气候的影响”(编号:2010CB950904);国家自然科学基金项目“内蒙古中东部地区土地利用变化及其对土壤侵蚀的影响”(编号:40971223);中国科学院知识创新工程重要方向项目“生态服务功能的梯度消耗与环境响应”(编号:KZCX2-EW-306)资助．作者简介:胡云锋(1974-)，

7、男，江西赣州人，副研究员，主要从事资源环境遥感与地理信息技术应用研究．E-mail:huyf@lreis．ac．cn298地球科学进展第28卷上，是将客观的认识趋向细节。数据、自然灾害监测数据等)在与传统的空间型自国内外学者从不同侧面对地理空间数据的尺度然地理和资源环境背景数据相结合时，为形成统一［10］转换问题进行了研究。在国外，Moody等和协调的数据模型和知识，需要开展数据整合、数据融［11］Turner等分析了空间数据尺度上推误差与斑块合、数据同化等工作。这些工作均涉及了尺度转换大小、均方差、类型初始比例等多个因素之间的关过程。因此，开展地理空间数据的尺

8、度转换是数据系;此外还有