尺度是自然界一切存在的度量，尺度问题就是尺度大小影响研究结果，如1934年发现的可塑性面积单位问题(Modified Area Unit Problem MAUP)即人口统计结果与相关联的空间面积单位存在联系、生态观察尺度对统计结果产生影响^{[1, 2]}。随着遥感和GIS的广泛应用，地理定量统计必然涉及MAUP，具体如GIS的空间范围和分辨率对结果的影响^[3]，尺度问题已成为目前地学和景观生态学的前沿研究论题之一^{[4, 5, 6, 7, 8]}。尺度问题产生的原因在于人类-环境系统的等级结构和系统复杂性^[9]。尺度类型的划分有3个体系，从认识论角度Manson提出人类-环境系统的尺度连续统即现实尺度-等级尺度-构建尺度^[9]；从尺度对象属性角度李双成提出尺度可以划分为本征尺度和非本征尺度，本征尺度是指时间、空间、功能和组织尺度，非本征尺度指观测和操作尺度^[4]，时间、空间和观测尺度归类到Manson的现实尺度，功能和组织尺度与Manson的等级尺度相关联，而操作尺度对应于Manson的构建尺度；从景观制图角度有幅度、粒度和主题尺度(或分类尺度)三类^{[10, 11, 12]}，主题尺度对应于Manson的等级尺度，粒度和幅度属于现实尺度(realistic scale)范畴。

环境影响评价(EIA)涉及到环境影响主体、客体和影响评估三部分，环境影响主体即人类活动，环境影响客体即承载人类活动的自然和社会环境，环境影响内容即人类活动对自然和社会环境的干扰和改变。环境影响主体、客体和影响评估分别受约束于Manson提出的构建尺度、现实尺度和等级尺度^[9]。项目环评对尺度问题的重视是隐式的，存在于环评者的经验中，或零散存在于环评技术导则中^{[13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]}。规划和战略环评提出后，环评尺度问题受到重视^{[20, 21, 22, 23, 24, 25]}，但在理论方面详细讨论环评尺度约束机理和技术框架的研究文献较少。因此本文借鉴景观生态学的“格局-过程-尺度”内在关系，讨论环境影响的“格局-过程-尺度”范式，将环境影响尺度约束、环评尺度约束明晰化，构建了尺度约束下的环评技术框架，将对环评技术评估和环评实践具有理论指导作用。

环境影响的尺度约束内在原因在于环境影响主体、客体和环境影响评估存在等级层次结构，不同等级层次对应于相应的尺度约束特性，类似于景观生态学的巢式等级结构-尺度关系^[8]。

人类活动具有很强的目标性，在环评领域将人类活动划分为“战略-规划-项目”3个层次的等级结构。各层次的作用空间、时间范围和发生频率都受尺度制约^[26](表1)。建设项目是具体而直接的人类活动，建设内容、所占空间面积和位置确定；规划针对行业或者行政区域，空间范围一般以行政单位为界限，规划时间一般以5a为常见，相对于建设项目，规划内容比较宽泛和综合，可以包括多个项目，具有一定不确定性；而战略、政策其内容为一定的原则和框架，不确定性大，其时间和空间范围较大。

环境影响客体包括受人类活动影响的自然环境和社会环境。社会环境的等级结构包括受影响的个人-家庭-集体，或受影响的不同社会组织机构，存在明显的等级层次结构^[26]。而受影响的自然环境客体等级层次结构复杂，存在着环境要素的交叉作用，自然环境等级层次结构往往是隐式的，也常常被人们忽略，这种隐式结构往往同时受时间和空间尺度制约(表2)。景观生态学明确提出巢式等级结构范式与尺度关系，这种等级结构与空间异质性密切相关，表征为植被、地形、水系、土壤和气候要素的等级系统^{[8, 27, 28]}。不同等级具有特定的尺度范围，一般而言，低等级结构与可观察的地物对应，多样性丰富，变化较快；而高等级结构具有相似特征，范围广，变化慢^{[26, 27, 28]}。

环境影响是人类活动施加于环境客体的一种影响，依据人类活动的等级层次及其对自然环境的影响按照空间范围、强度、持续时间、可逆性和累积性^{[29, 30, 31]}等，可以得到二者的影响等级层次(表3，图1)。一般而言，人类活动等级层次高，对环境的影响程度较大，相反则对环境影响程度较小。环境影响的等级层次与环评技术方法中的环评等级相关联，涉及到单个环境要素评价和或区域环境承载力的综合评价两方面^{[13, 14, 15, 16, 17, 18]}。另外，不同等级人类活动产生的环境影响与环境质量现状即环境容量也有关系^[32]，环境客体对不同等级人类活动的环境影响具有相异的反馈响应。

图 1 环境影响主体与客体相互作用形成的环境影响等级结构 Fig.1 Hierarchy of Environmental impact caused by the interrelation of environmental subject and object

图选项

因此，不同等级的环境影响主体作用于环境客体，产生具有等级结构的环境影响，环境影响识别就是对这种影响等级进行定性或半定量判断，快速影响评价矩阵(Rapid Impact Assessment Matrix,RIAM)是一种较为透明的判断方法^{[29, 30, 31]}。目前多数情况下，环境影响“等级-尺度”关系的判断存在于主观经验中，没有被明确表达出来^[19]。

综上所述，环境影响主体、客体和影响内容具有等级结构，这种等级结构受尺度约束。根据景观生态学中“格局-过程-尺度”范式^[6]，环境影响同样存在“格局-过程-尺度”范式。环境影响主体与客体之间的作用是环境影响过程，这种过程的结果形成环境影响格局，具体表现为：同样的建设项目设置在不同地点会产生相异的环境影响，而同一个地点承载着环境影响种类和强度相异的多个建设项目，多种环境影响交叉叠加形成环境异质性空间，即环境影响空间格局。环境影响格局和过程均存在等级结构，受尺度约束。因此与环境影响的“格局-过程-尺度”范式对应，人对环境影响的识别评价即环境影响评价(环评)理当存在尺度约束特性。

基于环评实践，环评尺度可以分为空间、时间和分析尺度三类,空间、时间尺度易于理解，分析尺度为环评技术深度的考量，与主题尺度类似^{[10, 11, 12, 19, 20, 21, 22, 26]}。环评空间、时间和分析尺度是否选择适当是环评技术评估的核心要点。

环评的空间尺度包括环评范围的大小(幅度)和环评空间基础信息比例尺(粒度),环评空间尺度已被关注和认识^{[19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26]}，环评案例中常用到不同分辨率的空间信息进行评价,空间信息比例尺与环境影响识别及环评结论密切相关^{[20, 33, 34, 35, 36]}。英国学者对南部 Hastings 公路辅路进行环评，发现环评数据空间分辨率对环评结论的准确性有重要影响^[20]。环保部2011年修订发布生态影响评价技术导则(HJ/T19—2011)^[15]，提出不同等级生态环境影响评价需要使用不同比例尺(空间分辨率)的地理信息数据的要求，对环评空间范围大小仍是模糊不清^[33]。西班牙Madrid 社区机动车道路R-3的环评案例，使用了基于地理信息系统的环境影响专家系统，该系统的基础信息包括了比例尺分别为1 : 5000 和 1 : 25000的地图数字信息，使环评的空间尺度明朗化^[34]。利用ArcGIS平台进行大气污染物等浓度图绘制时，同样遇到了底图比例尺以及大气污染物的监测尺度问题^[35]。应用遥感影像评价巴西亚马逊地区Carajas Mineral省的N1铁矿开采的环境影响案例，由于采矿区位于国家森林公园内，该评价应用了多分辨率遥感数据(TM、SAR、航片数据)和不同比例尺DEM数据对铁矿中心区及其周边区域(面积分别为：61km²和758km²)进行了环境影响分析，该案例同时兼顾了环评的空间范围与空间信息比例尺^[36]。

环评时间尺度是指评价项目、规划和战略的环境影响持续时间和发生频率^{[19, 20, 21]}，该时间范围和频率与项目、规划和战略本身的时长和作用频率密切相关。生命周期评价方法体现了环评的时长^[37]，环境累积影响评价^[24]、环境影响回顾性评价和跟踪评价均与环评时长相关。环评时间频率主要体现于对环境监测和减缓措施的制定和实施方面。环评案例中规划环评时间尺度较明确，如土地利用规划环评时间尺度较长，包括土地利用历史演变、现状和规划3个时段^[38]。土耳其Baku-Tbilisi-Ceyhan原油管线建设工程(历时20个月)环评案例中，分别明细项目建设前、建设中、建设后3个时段的景观监测内容^[39]。

环评的分析尺度是环评技术评估的核心，包括评价者对环境影响的识别理解水平、评价技术方法。环评导则制定实施属于环评分析尺度的范畴^{[13, 14, 15, 16, 17, 18]}，例如土地利用规划环评中社会影响评价涉及到社会矛盾的协调、利益相关者的调查范围和参与水平、知识和决策的联系机制等^[40]。RIAM技术使评价者的评估思路与评估结果规范化、半定量化、明晰化，评价者自身的环评经验和对环境影响的认识程度用矩阵表格半定量表达出来，可以确定项目环评结果分析尺度^{[29, 30, 31]}。中国青藏铁路青海段环评案例中，政府主导的环境听证会与专业环评互相协调^[41]。对英国自2000年以来112个环评项目的生态减缓措施按照分析尺度归类，发现仅有7个EIA案例提供了精细尺度如草地和边缘生境的建设和管理作为减缓措施内容^[42]。Briggs and Hudson采用访问利益相关者、综述文献和专家调查方法研究生态影响“重要性”识别的主观判断过程，使生态“重要性”影响判别方法标准化，并采用透明框架约束了人为主观性^[43]。Joo E提出的战略环评的多尺度分析亦是对环评的空间和时间多尺度特性的综合提炼，属于环评分析尺度的范畴^[20]。

环评的空间、时间和分析尺度往往交织在一起，互相制约，使人难以直接明确判别暗藏的尺度约束特性。如武汉城市规划环评案例使用不同空间分辨率的遥感影像、地形图、土地利用现状图和规划图，评价的空间、时间和分析尺度交织^[38]。明晰环评的空间、时间和分析尺度约束界限以合理选择环评基础数据资料对提高环评有效性十分必要^{[20, 21, 22, 23, 24]}。

环评的空间尺度约束指环评空间范围和空间信息比例尺的选择约定。由于战略或政策的空间范围具有宏观和不确定性，因此本文依据环评导则仅对项目环评和规划(战略)环评两类详细讨论。一般而言，环评空间范围以项目或规划面积为基本界限，按照环评导则要求来确定环境影响要素的评价范围(表4)。

除了空间范围外，空间分辨率也是环评空间尺度内容，在生态环境影响评价导则中，对其有明确规定^[15]。研究发现不同空间分辨率数据对于环评结果准确性有至关重要的影响^{[19, 34]}。在实际环评中，由于经费和时间限制，常常对此问题含糊不提^[19]。环评空间信息分辨率高低对环评质量产生影响，一般而言，环境影响主导因子的空间数据分辨率越高越好，而非环境影响主导因子的数据空间分辨率较低却对评价结果影响不大。

在项目环评中，若项目评价范围较小，非重大建设项目如铁路、高速公路、大型水电站或水利设施外，以设计图的空间分辨率为评价空间分辨率即可。而重大项目由于面积范围广，跨越不同气候带和行政区，其评价采用的遥感数据和地形数据空间分辨率是环评质量和工作详细程度的重要衡量指标。对规划环评而言，由于规划面积较大，遥感和地理空间信息数据为基础资料，空间分辨率的大小直接关系到环境影响识别和环评质量(表5)。

环评的时间尺度约束指环评时间范围(时长)和时间分辨率(频率)的选择约定。环评的时间尺度约束主要受项目或规划时间尺度约束，环评时长与项目或规划的生命周期等长^{[13, 37]}，一般包括建设或规划前期计划勘查论证、建设施工、运营、退役4个时期。环评时间分辨率约束关键在于环境监测和减缓措施环节，环境监测时间频率在环评导则中有明确要求^{[14, 15, 16, 17, 18]}，项目减缓措施的实施时间频率是环境影响是否得到控制的关键因素^[42]，同时环境监测和减缓措施的时间频率是环评技术质量评估指标之一，也是环评结果不确定性原因之一^[20]。

环评的分析尺度约束指环评技术方法、评价者主观判断认知水平对环评结果的约束。环评导则作为模式化的环评技术规范尽量减少环评结果的主观误差，因而与个体经验相连的主观认知水平是环评分析尺度约束的核心。目前的环评技术不断提高，环境科学研究的最新成果和技术不断注入环评领域，环评分析尺度日渐改进，以使评价结果愈加精准可靠。

环评领域的学科交叉与综合：社会、人文科学与自然科学成果渗透交叉，提高环评的社会认可和环境管理的可操作性，如环境听证会的引入^[41]，环评公众参与的规范化，环评中社会影响评价内容的深化^[40]；环评过程研究:例如环评与决策过程，环境影响识别过程^{[31, 43]}，环境累积影响评价^[24]，环评有效性的检验^[45]，环评减缓措施细化等^[42]；环评多尺度分析：在战略和规划环评中将目前普遍使用的遥感、GIS技术与传统的环评预测评价模式有效结合，进行环评多尺度情景分析^{[20, 21]}。

环评具有空间、时间和分析尺度三类，环评受三类尺度约束，三者交织贯穿于环评过程，体现于环评结论，各种类型的项目或规划环评都可以放在环评三维尺度空间进行定位和分析。环评在三类尺度空间中分布具有一定规律：若环评空间范围大，其时间范围较长，空间信息分辨率、监测时间频度较低，分析尺度需要综合与深入；而空间范围小，时间范围相对较短，所采用的空间数据分辨率和监测时间频度要求精细，分析尺度较具体和浅显；环评尺度需要慎重选择，因影响到评价结果的可靠性和有效性。

基于以上的环评尺度约束机制，以项目环评和规划环评技术导则为依据^{[13, 46]}，构建尺度约束下的环评技术框架(表6，表7)，使环评尺度约束规范化和显示化，从而提高环评过程的透明度和结论的可信度。

根据表6、表7，环评关键技术环节中，存在以环评主体尺度为基准的核心尺度,它控制着整个环评过程的空间和时间尺度范围。环评基础部分如环境现状分析需要核心尺度的扩展，即空间和时间范围上的延展，空间和时间分辨率可以低于核心尺度；环境影响预测评价部分，定位于核心尺度；环评综合、环境影响减缓措施和跟踪评价部分，空间和时间范围明显缩小，空间和时间分辨率明显增大，需要针对项目或规划的环境影响重点位置和发生时段进行具体减缓措施和优化调整方案的实施。由此可见，环境影响主体尺度为环评的核心尺度，环评过程中空间和时间尺度存在一定伸缩弹性，一般先放大再缩小、分辨率由粗到细(图2)。学者研究也提出，战略环评应采用多尺度分析方法，战略环评前期的战略分析和环境现状分析可以采用宏观大尺度低分辨率的方法，而后期优化方案和结论采用项目分析思路，缩小到小尺度范围和高分辨率的结果上，使方案和措施具体而具有操作性^{[21, 23]}。

图 2 环评过程中空间、时间尺度变化 Fig.2 Scale variation during EIA

图选项

尺度的存在根源于地球表层自然界的等级组织和复杂性，尺度问题的定量化研究与空间信息技术的普及化使用密切相关，空间信息技术在环境决策和环境影响评价领域的应用日益深入和广泛，因此尺度研究已经渗透到环境科学的相关领域。环评实践过程中尺度约束常存在于评价者的经验中，并没有被明显表达出来。

本文重点分析环境影响尺度约束、环评尺度约束和环评技术框架的尺度约束三部分内容。环境影响的尺度约束是环评尺度约束内在机理，即环境影响主体、客体和影响内容的等级结构和环境影响“格局-过程-尺度”范式是环评尺度约束的前提条件。环评尺度包括空间、时间和分析尺度三类，三类尺度约束内容独立，融合贯穿于环评过程，任何环评都可以在这三类尺度维度内定位。实践中，环评尺度约束性体现于环评技术框架中的各个关键环节。研究发现项目或规划(环境影响主体)空间范围和分辨率是环评的核心尺度，在不同技术环节空间和时间尺度具有一定的伸缩弹性。

借鉴景观生态学尺度理论，本文仅对环评尺度约束进行了初步讨论，环评尺度约束性机理和实践应用尚有许多可以深入研究的内容，目前最为迫切的研究主题为：①环评尺度对评价结果的影响：不同尺度信息对环评结论影响研究较缺乏，目前需要对更多的环评案例进行不同尺度情景下的模拟研究，并利用现实结果对尺度约束结果进行定量化验证。②环评尺度科学选择规范：目前环评尺度选择尚不规范，是由于环评尺度对评价结论的影响研究成果较少，依据导则对各个环境要素进行现状和预测评价时各个环境要素的尺度边界存在交叉和矛盾，亟需制定环评尺度、环境要素预测评价尺度的规范化标准； ③环评尺度弹性(或多尺度)研究与应用：由于经费和时间限制，环评收集的基础信息资料尺度粗细不一，那么需要依据尺度选择规范构建环评尺度弹性范围，以对这些基础信息进行筛选，同时对环评关键技术环节采用弹性尺度或多尺度分析，以保障环评结论的不确定性控制在某个尺度范围内，利于环境管理部门进行快速决策选择。