第十五章“地理场”效应

　　地理环境作为一个空间场，独立地存在于一些经济行为或生产活动之外。而大多数地理学研究者们，对于这种经济行为或生产过程的外部效应(externality)，从一开始就投入了巨大的关注。所谓经济行为或生产过程的外部效应，即本书所指的空间地理场效应。它是在抛开经济行为或生产过程本身的条件下，即抛开经济行为或生产过程内部组织的条件下，只对引起经济行为或生产过程的物质或能量输入过程，或只对生产产品及生产结果的输出过程，或对这些过程在传布行为上的特征，或对购销决策、利润核算、福利分配等空间影响这一系列外部性质所进行的分析与研究。这种外部效应，确切地说就是地理空间的场效应，必然要求把上述那些外部变量在平均状态下的表现，真正还原到由于地理空间分布的差异所引起的新的再分配形式的状态，并且更加准确地再现这种场效应所带来的空间格局。

　　一个最易为人们所理解的场效应，首推环境污染的空间描述。它虽然不是生产过程本身，就是说它并不是最初要求生产过程所必须获得的产品，但事实上它是生产过程所产生的结果之一，而且这种结果由于地理空间的外在因素，使得其危害程度存在着非均匀的表现。

　　地理空间场效应的概念，根源就在于地理空间本身的性质。无论给予地理空间以均匀的或非均匀的假设，这种空间的场效应无一例外地都要表现出来。有鉴于此，有时也把这种效应形象地称为近邻效应(neighborhood effect)。一个抽烟的人所产生的地理空间场效应，无论在他周围的地理空间是多么地均一或多么地各向同性，也无论该空间是多么非均一或如何地各向异性，总是对于距离他越近的人，所造成的污染程度也越大；从一个中心源所散发出来的窒息性气体，其表现的浓度随着距离源的远近，也总能表现出不同的与地理空间有关的分布规律。一般说来距源越远，浓度越来越低，危害程度也相应地越来越轻。

　　最能说明地理空间场效应性质的莫过于向空气中不断发射污染的烟囱。我们考虑到在一个短时段内(几个小时或几天的时间间隔)，一个烟囱或者其它较强发射源的情况，当然不同于全球范围内的平衡模式，但一个点源发射所产生的化学有害物质，在空间中(投影到地面上)浓度的变化和估算，代表着空间场效应的具体研究事例。事实上，这种估算和预测是十分复杂的，而且在很大程度上表现出不确定性，其主要原因就在于地理场在真实含义下的不均匀性和各向异性。因为所有自然条件诸如下垫面、地形、风速、湍流、大气稳定度、温度梯度等地理的和气象的差异，必然要影响这种场效应的表现。萨顿(Sutton)在1932年，可能是第一个提出污染物浓度在空间扩散规律的学者；1957年克拉曼(Cramer)结合高斯分布的标准离差，对一个离开点源的烟羽，分别得出了在垂直与水平这两个方向上的扩散方程。

　　考虑到离开一个连续发射源后的物质行为，在空间的x，y和z方向上的浓度分布C，以及处于中心位置的烟囱高度H，即可得到

　　式中坐标系参见图15－1。

　　这里显然应遵守以下规定：

　　(1)烟羽在垂直和水平方向有一个高斯分布，并带有标准差бy和бz；

　　(2)平均风速为v；

　　(3)规定在均匀速度Q之下由点源向外的发射；

　　(4)所考虑的地理空间场效应是把在三维空间中的现象投影到地表面上。

　　上述过程，只有在忽略x方向上的扩散的前提下才是真确的，而这个前提只有对一个连续释放的点源以及一个释放污染物的时段等于或大于留空时间(x/v)时才能成立。在稳定的状况下，式15.1可以适当地被简化。

　　状况1：在地面高度时(z＝0)的浓度分布：
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