LOGIN

Your E-mail
Password  
Remember me
 Forgotten password
SCALETOOL IntroductionDriversBiodiversityPolicies and managementConnectivity and protected areas
Purpose of the SCALETOOL Key issues Conceptual framework The meaning of “scale”
 

The meaning of “scale”

Here we outline the concepts of scale in ecology and geography and explain the meaning of the terms scale and scaling. We provide translations into several other languages.

What is scale?

In ecology and geography, "scale" has to do with comparing things of widely-differing sizes. It primarily concerns divisions of continuous space and time, and here it is important to distinguish two concepts. "Scale" can mean the overall extent of some region of space or time, and also the size of the smallest unit in a pattern or analysis, sometimes called (spatially) the grain-size. We may speak of "grain" when a continuous region either is intrinsically heterogeneous, or has been digitised for analysis (Figure 1). "Extent" is a cumulative measure, while "grain-size" is an average measure, based upon some discrete motif that is repeated over an extent, such as an individual, a quadrat, a sampling-period or a pixel. The quantity "resolution" is reciprocally related to grain-size; it is normally a property of an analysis (with uniform grain-size) rather than of a natural pattern, whereas "grain" can refer to either.


Figure 1: A cultivated landscape in northern Germany, showing an extent of perhaps 100 ha. Various grains might be detected in the patterns of the different habitat elements seen here, and these could suggest appropriate spatial resolutions for a sampling scheme and subsequent analysis.

The term "scale" is also used in the context of hierarchies of discrete units of study. Ecologists may compare an analysis "at the scale of populations" with one "at the scale of species"; a field survey might have "scales" of fields, quadrats and individual point-samples (Figure 2), or of time-points and daily aggregated samples and political scientists may consider governance at local, regional, national, European and global "scales". Only sometimes do these designations have an obvious spatial or temporal dimension; the "scale" of species or of point samples is not obviously a spatial or temporal scale, for example. "Scale" in English can therefore also mean "level in a hierarchy". The title of the SCALES project refers to "administrative levels" and "spatial, temporal and ecological scales", where "administrative levels" and "ecological scales" refer to levels in hierarchies of organisation: political organisation in the first case, and biological in the second.


Figure 2: Basic scale concepts illustrated with a spatial scenario. "Extent" and "grain" are illustrated for a simple case of contiguous coverage. Scale as "level" is illustrated here with an example of three discrete, spatially-nested units at which some inferences might be made (e.g. mean vegetation height). A non-spatial example could be for three levels of organisation: suppose that biomass densities were averaged over a single grass species, over all grass species and over all herbaceous vegetation within the circular quadrats.

A range of other terms may be used for the basic "scale" concepts in specific contexts. For example, the notions of extent and grain may function quite differently when applied to patterns and processes, to observations and to analyses (Dungan et al. 2002). Moreover, sometimes it is difficult to decide which basic concept applies, especially in complex studies considering a hierarchy of non-contiguous spatial or temporal units. To help resolve this, additional terms may be needed, such as "focus" and "coverage". A helpful synthesis of scale concepts is given by Kienberger et al. (2013).

To scale or not to scale

"Scale" also functions as a verb. Many properties of a system are scale-dependent, and so we may want to scale up or scale down a quantity so that it applies to a different extent or resolution (normally spatial, as illustrated in Figure 3). Upscaling is often a form of extrapolation to a larger extent or coverage (Figure 3a), and a number of tools produced by the SCALES project provide methods for estimating quantities, such as species richness, over areas (extents or coverages) greater than those from which data are available (e.g. Thomas-model occupancy downscaling tool). Downscaling is often a form of extrapolation or projection to an increased resolution (Figure 3b) (e.g. micEuroclim tool).


Figure 3: Various types of upscaling and downscaling. (a) Two forms of upscaling: (i) extrapolating data from a single small region (dashed enclosure) to predict some quantity in a target region of larger extent (solid enclosure), or (ii) upscaling from a number of samples (dotted enclosures) that have incomplete coverage of the target region. In some situations, corresponding forms of downscaling might be useful. (b) Downscaling by resolution: relating information at a coarser resolution (dark blue grid) to that at a finer resolution (pale blue grid). In some situations, a corresponding form of upscaling might be useful.

The lexicon tool

Consultation with members of the SCALES project enabled us to compile a tool for translating the basic scale terms between English and other languages. The lexicon tool currently covers eleven languages besides English.

The tables below present principal scale-related terminology as used in geographical and ecological sciences in each of eleven languages.

Choose language

English

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
scale noun broad concept concerned with quantitative relationships among things of differing sizes scale-specific, scale-dependent, scale-invariant, multi-scale, cross-scale (all adj.) cartographic ratio (map magnification); resolution; grain; sampling unit; support; focus; extent; range; size; timescale; lag; level “the scale of our map”; “prediction at coarse and fine temporal scales”; “large-scale manipulation”
grain noun smallest unit of information in an analysis or pattern fine-grained, coarse-grained (adj.) resolution, support, focus “a fine-grained pattern”; “a coarse-grained analysis”
resolution noun reciprocal of grain-size detail "A resolution of 500 pixels per km allowed individual trees to be distinguished."
extent noun total size of a contiguous region in space or time size; range; coverage "The extent of our study area was 10 km2."
level noun vertical position in a hierarchy rank “At the level of individuals, we found great variability.”
to scale transitive verb to transform a quantity so that it applies to a different scale scalable (adj.) upscale (scale up); downscale (scale down); rescale “We can scale up our data from quadrats to grid cells.”
to scale intransitive verb to vary according to a mathematical law scaling be proportional “Abundance scales with area, species richness with the logarithm of area.”

German

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
Maßstab noun Verhältnis zwischen Größen Abbildungsmaßstab; Vergleichsmaßstab; maßstäblich Größenordnung „der Maßstab der Karte”; „zeitlicher Maßstab” scale
Auflösung noun kleinste Einheit in einem Muster, Foto, einer Karte auflösen Rasterung, Maschenweite, Korngröße, Rastergröße „die Auflösung der Grafik” grain
Ausdehnung noun räumliche Ausdehnung Umfang, Ausmaß, Größe, Dimension „die Ausdehnung unseres Gebietes beträgt 5 km²“ extent
Ebene noun Niveau, Rang einer Hierarchie Level, Hierarchiestufe  „auf der (Organisations) Ebene von Arten/Gattungen“ level
skalieren transitive verb Umwandlung von einem Maßstab in einen anderen unter Einhaltung der Proportionen skalierbar; Skala hochskalieren, herunterskalieren „Wir skalieren unsere Karte auf einen anderen Maßstab.” to scale

Russian

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
масштаб noun в общем случае отношение двух линейных размеров. масштабирование (n); масштабность (n); масштабный (adj.); масштабируемый (adj.) величина; размер; охват; размах; ступень; уровень; градация; шкала; система счисления (мат) масштабная модель; масштабное соотношение; масштабное изображение; масштаб широты; большого масштаба; малого масштаба; вычисление масштаба; приведение к заданному масштабу scale
шкала noun последовательность чисел или иных элементов, служащая для количественной оценки каких либо величин шкальный (adj.); шкалирование (n.); шкалировать (v.) градация; система счисления постепенно понижать; шкала карты; пространственная шкала; шкала исчисления; логарифмическая шкала scale
зерно noun крупинка, мелкая частица чего-то, или целое крошечных размеров зернистый (adj.); крупнозернистый (adj.); мелкозернистый (adj.) крупнозернистая карта; мелкозернистый снимок grain
мера noun категория, означающая единство качественной и количественной определённостей некоторого предмета размер (n); размерность (n); равномерный (adj.); умеренный (adj.) протяженность; класс величины мера изменения; мера соответствия extent
уровень noun степень величины, развития, значимости равномерный; (adj.); выровнять, уравнивать (vb); на уровне (чего-л.), ровно, вровень (adv.) ступень; степень на региональном уровне; на aдминистративном уровне; на индивидуальном уровне; достичь уровня level
степень noun сравнительная величина, характеризующая размер, интенсивность, качество и т.п. чего либо; мера; положение, уровень, на котором находится, которого достигает кто либо, что либо постепенный (adj.); постепенно (adv.) различаться в степени; степени сравнения; степени изменения degree

Polish

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
skala noun Zbiór kolejnych liczb używany do mierzenia i porównywania jakichś wielkości lub podziałka na przyrządach pomiarowych i innych aparatach, służąca do odczytywania wartości mierzonej wielkości. Ustalony stosunek zmniejszania się lub zwiększania rysunku, mapy, modelu w porównaniu z rozmiarami przedmiotu rzeczywistego rozmiar; wielkość; zasięg; rozpiętość; podziałka; miara; zakres “skala Celsjusza”, “skala kartograficzna”, “skala wiatru”, “skala podziału”, “skala powiększenia” scale
rozmiar noun Wielkość czegoś materialnego, rozpatrywanego pod względem długości, szerokości i wysokości lub głębokości. Znaczenie, zakres, stopień nasilenia zjawiska, stanu itp. stopień; zakres; wymiar; rozdzielczość “rozmiar zjawiska” extent
zasięg noun Obszar występowania lub działania jakiegoś zjawiska albo czyjegoś wpływu zakres; rozpiętość; wymiar; rozmiar; rozciągłość, rozległość “zasięg gatunku” extent
poziom noun Jakosc, faza czegos, stan zaawansowania, stadium rozwoju, postepu rozwoju etap; ilość; stopień; faza “poziom zanieczyszczenia”; "poziom wiedzy społeczeństwa" level
skalować transitive verb Czynność polegająca na utworzeniu, uzgodnieniu lub zmianie dotychczasowej skali. kalibrować, zerować, wyskalować "Skalować przyrząd, urządzenie pomiarowe; skalować podziałkę"; “Wyskalować przyrząd pomiarowy.” to scale

Hungarian

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
skála noun mennyiségek egymáshoz hasonlítására szolgáló viszonyítási rendszer; mennyiségek nagyságát egymástól szabályos távolságokban jelölő; mérési rendszer skálaspecifikus; skálafüggő; skálafüggetlen (adj.) mérési rendszer, nagyítás, kicsinyítés, referencia, felbontás, kiterjedés, méret, szint, idősor “kvantitatív skálán mért jelleg”; “lineáris skálán mért mennyiség”; “tízes skálán hatos érték”; “evolúciós időskálán változékony tulajdonság” scale
lépték noun ábrázolási arány térképen, műszaki rajzon stb., mely megmutatja, hogy a térképen/rajzon egy egységre eső távolság hányszor kisebb, mint a valóságban léptékfüggés, léptékfüggetlen, többléptékű (adj.) kicsinyítési arány, méretarány “nagy léptékű vizsgálatok” “több léptéken átívelő elemzés”; “finom léptékű megközelítés” scale
szemcseméret noun a vizsgálat legkisebb, egyedi információval jellemezhető egysége durvaszemcsés, finomszemcsés fókusz, koncentráció, mintavételi egység “állatok viselkedése finomszemcsés környezetben”; “durvaszemcsés kőzet” grain
felbontás noun a vizsgálat részletességét jellemző relatív mennyiség nagy felbontású, kis felbontású (adj.) lépték, méretarány, nagyítás, kicsinyítés, részletesség “nagy felbontású mikroszkóp”; “kis felbontású térkép” resolution
kiterjedés noun azon dolgok térbeli vagy időbeli összessége, melyre a vizsgálat vonatkozik nagy kiterjedésű, kis kiterjedésű (adj.) tér, terjedelem, terület, időintervallum, értelmezési tartomány “kis területre kiterjedő vizsgálat”; “a rekonstrukció kiterjedése 750 hektár volt” extent
szint noun függőleges tagozódásban egy magasságban levő elemek összessége magas szintű, alacsony szintű, több szinten zajló (adj.) hierarchia, magasság, szerveződés, szerkezet “szántók szintjén lényeges területi különbségek”; “magasabb szerveződési szinteken” level
méretarányos adjective az ismert mérettől arányosan nagyobb, vagy kisebb modell arányos, proporcionális “méretarányos modell” proportional
skálázik transitive verb mennyiség átalakítása a mérési rendszer más szintjén való összehasonlítás céljából felskálázás, leskálázás (adj.) skálázható (adj.) transzformáció, aggregáció, integráció, koncentráció, leképezés, projekció, predikció “adatainkat a kvadrátok szintjéről a szántók szintjére skáláztuk fel” to scale
skálázódik intransitive verb valamilyen matematikai szabály alapján változik skálázás átalakulás; arányosodás; méreteződés; arányosít “az átlagos egyedszám a vizsgált mintaszámmal skálázódott” to scale

Finnish

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
mittakaava noun yleinen käsite, jolla ilmastaan erikokoisten kohteiden määrällisiä mittasuhteita tai kartografisten kohteiden visualisoinnin tarkkuutta monimittakaavainen (adj.) suhdeluku, resoluutio, rae, näyteala, alue, laajuus, ulottuvuus, levinneisyysalue, koko ”kartan mittakaava” ”karkean ja pienipiirteisen mittakaavan ennusteet” ”mittakaavasta riippuvainen” ”mittakaavasta riippumaton” scale
rae noun analyysiin tai kuvioon sisältyvän pienimmän tieto- tai mittayksikön koko hienorakeinen, karkearakeinen, rakeinen (adj.) resoluutio, tarkkuus, raekoko ”hienorakeinen kuviointi” ”karkearakeinen (karkean resoluution) analyysi” grain
laajuus noun yhtenäisen alueen kokonaislaajuus tai alueellisen aineiston ajallinen pituus laaja; laaja-alainen (adj.); laajentuma; laajeta (verb) koko; levinneisyysalue; peittävyys; alue ”tutkimusalueemme laajuus on 10 neliökilometriä” extent
taso noun level
skaalata transitive verb muuntaa mitattu aineisto toiseen asteikkoon tai mittakaavaan, muuttaa jonkun kohteen kokoa skaala; skaalauskerroin asteikko; koko, uudelleenskaalaus, mittakaavan muuntaminen ”skaalasimme näytealaruutuilta kerätyn tutkimusaineiston uudelleen muuntamalla sen neliökilometrin resoluution ruudukkoaineistoksi” to scale
skaalautua intransitive verb mitatun aineiston tai kohteen suhde toiseen vastaavaan aineistoon tai kohteeseen skaalautuminen suhdeluku, suhde; olla (mittakaavan mukaisessa) suhteessa ”lajien runsaus on suhteessa (”skaalautuu”) alueen pinta-alaan siten että lajimäärä kasvaa alueen pinta-alan logaritmin mukaisesti” to scale

Greek

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
κλίμακα noun Έννοια η οποία χρησιμοποιείται για να εισάγει θέματα που αφορούν στο επίπεδο πληροφορίας και λεπτομέρειας της διάταξης των αντικείμενων στο χώρο ή στο χρόνο, περιγράφοντας την αναλογία ενός συστήματος αναπαράστασης σε σχέση με ένα άλλο σύστημα κλιμακωτά κλιμακα γεωγραφικής αναλυσης; επίπεδο ανάλυσης Η κλίμακα του χάρτη; Προβλεψη σε χωρική κλιμακα; Πολλαπλών κλιμάκων; Ανεξαρτήτως κλίμακας scale
κόκκος noun Έννοια η οποία εκφράζει τη στοιχειώδη μονάδα μέτρησης/δειγματοληψίας που αξιοποιείται για χωρική και χρονική ανάλυση. λεπτόκοκκος λεπτή κλιμακα; αδρής κλίμακα Ο κοκκος της δειγματολειψίας grain
έκταση noun Ο συνολικός χώρος ή η συνολική επιφάνεια που καταλαμβάνει η δειγματοληψία. Αναφέρεται ουσιαστικά στο συνολικό μήκος, ή έκταση, ή το πλήθος που παρατηρείται ή αναλύεται σε μια χωρική προσέγγιση εκτεταμένος Αλλαγή της έκτασης της περιοχής; Η έκταση της δειγματοληψίας extent
επίπεδο noun Έννοια η οποία χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει τις βασικές μονάδες εστίασης της χωρικής ανάλυσης, περιγράφοντας ουσιαστικά την κλίμακα της κοινότητας μελέτη σε επίπεδο είδους ή πληθυσμού level

French

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
échelle noun Rapport d’une mesure sur une représentation cartographique, graphique, temporelle,… à la mesure réelle correspondante. multi-échelle (adj.) échelle/ratio cartographique; résolution; taille « l’échelle de la carte »; « manipulation à grande échelle » scale
résolution noun Taille de la plus petite unité informative de l’analyse cartographique; niveau de détail de la carte, photo, ou autre support graphique grain; définition « la résolution du CORINE LandCover est de 200m » resolution
surface noun Taille du secteur à étudier surfacique (adj.) aire; étendue; superficie « la surface du secteur étudié fait 130 ha » area; extent
niveau noun Position dans une classification hérarchisée échelon; rang « cette étude va du niveau spécifique au niveau ecosystémique »; « on étudie les différents niveaux trophiques du système »; « cette étude va devoir travailler à différents niveaux administratifs » level
mettre à l’échelle transitive verb Réduire / Agrandir / Mettre à une échelle inferieure ou superieure Conserver des proportions, élargir / diminuer, passer à une plus grande / plus petite échelle « Il a réduit l’échelle pour que la maison fasse une dixième de sa dimension réelle. » to scale

Spanish

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
escala noun La dimensión física de un objeto o proceso en el espacio multiescala (adj.); pluriescalar (adj.); escalado (adj.) cartografía, resolución, pizca, unidad, rango, soporte, extensión; nivel de organización “la escala del mapa”; “predicción precisa a escalas temporales”; “manipulación a gran escala” scale
grano noun unidad mínima de resolución espacial que utilizamos en un estudio resolución; pizca; unidad; espaciamiento grain
resolución noun Distinción o separación que puede apreciarse entre dos sucesos u objetos próximos en el espacio o en el tiempo. “Definición del nivel al que se observa el problema” “La resolución a la que se observa el mapa” resolution
extensión noun Tamaño total de una región en espacio o tiempo; dimensión espacial máxima cubierta por el muestreo extenso (adj.) tamaño; longitud; rango, cobertura “la extensión de nuestra area es de 10 km2” extent
nivel noun referencia a la posición relativa de determinados conjuntos de elementos en su disposición en diferentes planos de organización de un sistema "Al nivel de especies, encontramos X, y al nivel de individuos, encontramos Y". level
envergadura noun La diferencia en dimensiones entre extensión y grano "Grandes envergaduras corresponderían a muestreos realizados sobre amplias extensiones y con numerosas unidades muestrales." scope; span
escalar transitive verb Transformar una cantidad a diferentes escalas escalable (adj.); escalabilidad; escalado; escalamiento reescalar “Podemos escalar nuestros datos a otras unidades”  to scale

Portuguese

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
escala noun Termo geral que define variação de extenção de uma dada medida Escala especial; escala temporal; larga escala; fina escala; agricultura de larga escala scale
resolução noun Termo que define a qualidade de uma imagem ou som alta-definição; baixa-definição definição; célula; grão Padrão de alta-definição; escala com baixa resolução resolution/definition
extensão noun Dimensão em superfície comprimento, área, cobertura, região Extensão de um terreno extent
nível noun Termo que determina ordem, tendo em conta uma organização hierarquica Vários níveis de resolução; level
pôr à escala transitive verb to scale

Chinese

Key term Part of speech Concept Derived terms Related terms Examples of usage
尺度 noun 空間或時間面向的物體或過程,以範圍和粒度來表示。 特定尺度的、尺度依存的、固定尺度的、多尺度的、跨尺度的(皆形容詞) 比例尺、縮尺(地圖)、解析度、粒度、標度(規)、範圍、延時 “地圖的比例尺”; “在不同時間尺度下之預測”; “大尺度操作” scale
粒度 noun 資料的最小解析度:空間面向指單元大小(點陣或網格)、樣區大小(實地採樣數據)、像素大小(圖像資料)或最小單元面積(向量資料);時間面向指資料收集的最短時間單位。 細粒度的、粗粒度的(皆形容詞) 解析度、網格 “細粒度(高解析度)空間分布模式”; “粗粒度(低解析度)分析” grain
範圍 noun 資料延伸或其所屬的範疇;在空間面向為研究區域或所在景觀的範圍,時間面向為資料持續收集的時間。 涵蓋面積大小、延時長短 “研究範圍面積為10平方公里” extent; range; scope
層級、階層 noun level
變尺度 transitive verb 改變尺度大小。 可變尺度的(形容詞) 升尺度(降低解析度)、降尺度(提高解析度) “將資料進行升/降尺度處理” To scale (e.g. scale up, scale down, rescale)
度量 intransitive verb 測量面(體)積、重(質)量或時間的大小或長短。 量測、秤、規(皆名詞) to scale

The table below provides translations for the English terms into each of the other languages. Note that the meanings of words may not correspond exactly between languages, so the translator only gives an approximation.

Choose language

Key term Part of speech Main translation Other terms
scale noun - -
grain noun - -
resolution noun - -
extent noun - -
level noun - -
to scale transitive verb - -
to scale intransitive verb - -

If you can help us improve these tables, please submit suggestions for improvements [here].

References

Dungan, J. L., J. N. Perry, M. R. T. Dale, P. Legendre, S. Citron-Pousty, M. J. Fortin, A. Jakomulska, M. Miriti, and M. S. Rosenberg. 2002. A balanced view of scale in spatial statistical analysis. Ecography 25:626-640.

Gunton, R.M., R.A. Klenke, R. Paloniemi, Y. Gavish, C.J. Marsh, W.E. Kunin & K. Henle (2014): The meaning of „scale“, pp. 19-22. In: Henle, K., S.G. Potts, W.E. Kunin, Y.G. Matsinos, J. Similä, J.D. Pantis, V. Grobelnik, L. Penev & S. Settele (eds.): Scaling in Ecology and Biodiversity Conservation. Pensoft Publishers, Sofia.

Kienberger, S., T. Blaschke, and R. Z. Zaidi. 2013. A framework for spatio-temporal scales and concepts from different disciplines: the 'vulnerability cube'. Natural Hazards 68:1343-1369.



Acknowledgments

Assistance with the translations was provided by Annegret Grimm, Klaus Henle, Reinhard Klenke, Anna Budriene, Eduardas Budrys, Olga Ivanova, Hajnalka Szentgyörgyi, Małgorzata Grodzinska-Jurczak, Szabolcs Lengyel, Risto Heikkinen, Juha Pöyry, Riikka Paloniemi, Antonios Mazaris, Thanasis Kallimanis, Yiannis Matsinos, Sylvain Moulherat, Catherine Boreau de Roincé, Jérémie Cornuau, Dirk Schmeller, Jean-Baptiste Mihoub, Miguel Arenas, Lluis Brotons, Rebeca Velazquez Lopez, Luisa Carvalheiro, Ruben Heleno, Cris Giannini, Yu-Pin Lin, Yung-Chieh Becky Wang and Wan-Yu Lien.
Copyright and disclaimer: SCALES and SCALETOOL

CONDITIONS OF USE: We explicitly encourage the use of SCALETOOL. SCALETOOL is freely available for non-commercial use provided you acknowledge SCALES as source. For more extensive access to databases (e.g. for statistical analyses or if you want to contribute data), tools, or background material, please contact the SCALES coordinator (send us email).

All rights reserved. USE THIS SOFTWARE AT YOUR OWN RISK. THE SCALES TEAM WILL NOT BE LIABLE FOR ANY DIRECT OR INDIRECT DAMAGE OR LOSS CAUSED BY THE USE OR THE INABILITY TO USE THIS SOFTWARE.

© 2010 - 2017 SCALES. All rights reserved.