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系统动力学(System Dynamics)

系统动力学(SD)是一门迅速发展的建模方法,在地理学中也大量应用,特别是在资源环境和城市规划方面,大多用在土地利用/覆被变化(LUCC:Land Use/Cover Change)的驱动力的数量模拟方面(参见“何春阳, 史培军, 李景刚, 潘耀忠, 陈晋. 中国北方未来土地利用变化情景模拟. 地理学报, 2004, 59(4):599-607.”)。同时,在资源承载力以及城市扩展和规划方面也有很多实例。

在“韦玉春,陈锁忠等 主编 地理建模原理与方法 科学出版社2005”一书中,对于系统动力学的发展有一定的介绍:

系统动力学(system dynamics)创始于1956年,在20世纪50年代末成为一门独立完整的学科,其创始者为美国麻省理工学院福瑞斯特(Forrester J. W.)教授。
20世纪50年代后期,系统动力学逐步发展成为一门新的领域。初期它主要应用受工业企业管理,处理诸如生产与雇员情况的变动,市场股票与市场增长的不稳定性等问题。此学科早期的称呼——“工业动力学”即因此而得名。而后,系统动力学的应用范围日益扩大,从民用到军用;从科研、设计工作的管理到城市摆脱停滞与衰退的决策;从世界面临指数式增长的威胁与资源储量日益殆尽的危机道检验糖尿病的病理假设,应用范围非常广泛。
20世纪60年代是系统动力学成长的重要时期,一批代表这一阶段理论与应用研究成果水平的论著问世。福瑞斯特教授发表于1961年的《工业动力学》(Industrial Dynamics)已成为本科学的经典著作,它阐明了系统动力学的原理与典型应用。《系统原理》(Principles of Systems,1968)一书侧重介绍了系统的基本结构。《城市动力学》(Urban Dynamics,1969)则总结了美国城市兴衰问题的理论与应用研究的成果。
20世纪70年代系统动力学进入蓬勃发展时期,由罗马俱乐部提供财政支持,以Meadows为首的国际研究小组所承担的世界模型研究课题,研究了世界范围的人口、资源、工农业和环境污染诸因素的相互关系,以及产生后果的各种可能性。而以福瑞斯特教授为首的美国国家模型研究小组,将美国的社会经济作为一个整体,成功地研究了通货膨胀和失业等社会经济问题,第一次从理论上阐述了经济学家长期争论不休的经济长波产生和机制。
这一成就受到西方的重视,也使系统动力学于20世纪80年代初在理论和应用研究两方面都取得了飞跃地进展,达到了更成熟的阶段。目前系统动力学正处在一个蓬勃发展的时机,其自身的理论、方法和模型体系仍在深度和广度上发展进化。

SD的模拟发展和计算机的计算能力有非常亲密的关系,因为本来就是以系统和反馈为基础的一门学科,整个系统的因果关系和流量关系,都依靠系统的输入和流出以及多个循环系统之间的正负反馈达到平衡,从而能模拟不同情境下的变化情况。

而现在应用的多是Stella进行模拟。这是一款主要用于教育和研究的SD模型。我们可以利用STELLA来
• Simulate a system over time
• Jump the gap between theory and the real world
• Enable students to creatively change systems
• Teach students to look for relationships – see the Big Picture
• Clearly communicate system inputs and outputs and demonstrate outcomes


它的优点就是很容易得到SD模型的流图,能清晰明了迅速地构建模型

同时能模拟变量在时间轴上的变化,以及控制变量的数值,甚至通过过去的数值得到非线形方程的系数进而模拟。
可以从网站下到试用版模型实例教程研究案例

Posted on February 28th, 2006 by Registered Commenterhedgehog in Academic | 学海无涯 | CommentsPost a comment

Reader Comments (1)

baiguanque104表情变成随机显示了…..

March 1st, 2006 | Registered Commenterhedgehog