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1、第一章 緒 論,,地理學(xué)的發(fā)展階段,地理學(xué)在中國戰(zhàn)國前后的古希臘、古羅馬時代開始萌芽，至今已有2000多年的發(fā)展歷史。地理學(xué)的發(fā)展可劃分為三個基本階段： 古代地理學(xué)，以記載地理知識為主體； 近代地理學(xué)，對各種地理現(xiàn)象進(jìn)行條理化歸納，并對它們之間的關(guān)系進(jìn)行解釋性描述； 現(xiàn)代地理學(xué)，采用定性與定量相結(jié)合的方法，規(guī)范研究與實證研究并舉，解釋各種地理現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)制并預(yù)測其未來演變。,地理學(xué)與數(shù)學(xué)的不解之緣,古代地理學(xué)和 近代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法限于定量地描述、記載和解釋。 現(xiàn)代地理學(xué)中運用數(shù)學(xué)方法，是為了深入地進(jìn)行定量化研究，揭示地理現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制及運動規(guī)律，從而為地理系統(tǒng)的預(yù)測及優(yōu)化調(diào)控提供

2、科學(xué)依據(jù)。,本章主要內(nèi)容：,計量地理學(xué)的形成和發(fā)展 計量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法 計量地理學(xué)的應(yīng)用,第一節(jié) 計量地理學(xué)的形成和發(fā)展,計量地理學(xué)的形成 計量地理學(xué)的發(fā)展階段 現(xiàn)代地理學(xué)的數(shù)學(xué)方法在中國的發(fā)展,一、計量地理學(xué)的形成,計量地理學(xué)（Quantitative Geography 或Quantitative Analysis in Geography)是把數(shù)學(xué)和電子計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于地理學(xué)的一門新興學(xué)科，它是隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。 人們在研究地理事物的時空分布、相互關(guān)系、地理劃分，乃至進(jìn)行地理要素的預(yù)測、控制、改造當(dāng)中，取得了大量數(shù)據(jù)資料，如何對它們進(jìn)行系統(tǒng)整理

3、，從而更深刻地闡明地理現(xiàn)象的規(guī)律，透徹地理解地理事物發(fā)生、發(fā)展的過程，更好地為生產(chǎn)建設(shè)事業(yè)服務(wù)，就在地理學(xué)中引進(jìn)了數(shù)學(xué)方法，產(chǎn)生了計量地理學(xué)。,電子計算機(jī)和其它計算工具的發(fā)展和普及，又為計量地理學(xué)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，計量地理學(xué)的出現(xiàn)，反映了地理學(xué)向著定量化發(fā)展的新趨勢。,二、計量地理學(xué)的發(fā)展階段,第一階段（20世紀(jì)50年代末到60年代末期） 把統(tǒng)計學(xué)方法引入地理學(xué)研究領(lǐng)域，構(gòu)造一系列統(tǒng)計量來定量地描述地理要素的分布特征，應(yīng)用各種概率分布函數(shù)、方差等簡單的統(tǒng)計特征回歸分析方法。 分布中心、區(qū)域形狀、地理要素分布的集中和離散程度等都有了定量指標(biāo)，許多地理要素間的相關(guān)關(guān)系，也可以

4、進(jìn)行定量地表示。,第二階段（20世紀(jì)60年代末期到70年代末期） 多元統(tǒng)計分析方法和電子計算機(jī)技術(shù)在地理學(xué)研究中廣泛應(yīng)用。以電子計算機(jī)技術(shù)為手段，許多地理學(xué)家熟練地掌握了多元統(tǒng)計方法，具備了分析多因素、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和動態(tài)特征等復(fù)雜地理問題的能力。,第三階段（20世紀(jì)70年代末期開始到80年代末期） 系統(tǒng)理論、系統(tǒng)分析方法、系統(tǒng)優(yōu)化方法、系統(tǒng)調(diào)控方法等被引進(jìn)了地理學(xué)研究領(lǐng)域，促進(jìn)了運籌學(xué)中的規(guī)劃方法、決策方法、網(wǎng)絡(luò)分析方法，以及數(shù)學(xué)物理方法、模糊數(shù)學(xué)方法、分形幾何學(xué)方法、非線性分析方法等一系列現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法的形成。同時GIS技術(shù)的發(fā)展為其提供了先進(jìn)的技術(shù)手段支持。,第四階段（20世紀(jì)90年代初至今

5、） 按照英國著名地理學(xué)家、里茲大學(xué)S奧彭肖(S. Openshaw)教授的提法，90年代初進(jìn)入計算地理(Geocomputational Geography)時代。 得益于計算機(jī)技術(shù)與計算理論和方法的巨大發(fā)展和3S技術(shù)在獲取大容量、整體性地理數(shù)據(jù)信息中的成功應(yīng)用，以向量或并行處理器為基礎(chǔ)的超級計算機(jī)為工具，對“整體”、“大容量”資料所表征的地理問題實施高性能計算，探索構(gòu)筑新的地理學(xué)理論和應(yīng)用模型。,除繼續(xù)應(yīng)用20世紀(jì)80年代中葉以來在地理學(xué)模型研究中成功引入的突變、自組織、混沌、分支、分形等模型外，地理計算學(xué)又成功的引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（neural network)、遺傳算法模型（gene

6、tic programming）、細(xì)胞自動模型（cellar automata）、模式參數(shù)隨機(jī)取樣模型（random sampling of model parameter）、模糊邏輯模型(fuzzy logic)、改進(jìn)了的地理加權(quán)回歸（geographically weighted regression）等先進(jìn)方法。,三、計量地理在中國的發(fā)展,20世紀(jì)50年代末，一些大學(xué)開設(shè)運籌學(xué)課程，地理學(xué)報等刊物上開始出現(xiàn)運用有關(guān)數(shù)學(xué)方法研究地理問題的論文。 70年代末80年代初，計量地理學(xué)正式起步。1980年5月，計量地理學(xué)被列為全國綜合大學(xué)地理系和高等師范大學(xué)地理系的專業(yè)課；中國地理學(xué)會于1983年

7、召開數(shù)量地理研討會；1984年和1985年，正式出版了教材計量地理學(xué)概論（林炳耀編）和計量地理學(xué)基礎(chǔ)（張超、楊秉庚編）。 20世紀(jì)80年代后期以來，地理數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用與系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)分析方法以及GIS技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來。,第二節(jié) 計量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法,經(jīng)過40多年的發(fā)展，計量地理學(xué)不斷完善、不斷成熟。目前，計量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法，已經(jīng)涉及到數(shù)學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的各個領(lǐng)域。它不但繼承了計量運動的成果，而且還吸收了40多年以來數(shù)學(xué)、系統(tǒng)理論、系統(tǒng)分析方法、計算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代計算理論及計算方法等領(lǐng)域內(nèi)的有關(guān)成果，其內(nèi)容是十分豐富而廣泛的。,第三節(jié) 計量地理學(xué)的應(yīng)用,應(yīng)用方面 應(yīng)用中應(yīng)該注意的幾個問題,一

8、、數(shù)學(xué)方法主要應(yīng)用方面,分布型分析--對地理要素的分布特征及規(guī)律進(jìn)行定量分析。 相互關(guān)系分析--對地理要素、地理事物之間的相互關(guān)系進(jìn)行定量分析。 分類研究--對地理事物的類型和各種地理區(qū)域進(jìn)行定量劃分。,網(wǎng)絡(luò)分析--對水系、交通網(wǎng)絡(luò)、行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)區(qū)域等的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析。 趨勢面分析--做出地理要素的趨勢等值線圖，展示所要分析的地理要素的空間分布規(guī)律。 空間相互作用分析--定量分析各種“地理流”在不同區(qū)域之間流動的方向和強(qiáng)度。,系統(tǒng)仿真研究，步驟： 對復(fù)雜地理系統(tǒng)的各種系統(tǒng)要素之間的相互關(guān)系與反饋機(jī)制進(jìn)行分析，構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； 建立描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； 以適當(dāng)?shù)挠嬎惴椒ㄅc算法語言將數(shù)學(xué)模

9、型轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可以識別運行的工作模型； 運行模型，對真實系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，從而揭示其運行機(jī)制與規(guī)律。,過程模擬與預(yù)測研究, 通過對地理過程的模擬與擬合，定量地揭示地理事物、地理現(xiàn)象隨時間變化的規(guī)律，預(yù)測其未來發(fā)展趨勢。 空間擴(kuò)散研究,定量地揭示各種地理現(xiàn)象，包括自然現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象、社會現(xiàn)象、文化現(xiàn)象、技術(shù)現(xiàn)象在地理空間的擴(kuò)散規(guī)律。,空間行為研究，主要是對人類活動的空間行為決策進(jìn)行定量的研究。 地理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控研究,運用系統(tǒng)控制論的有關(guān)原理與方法，研究人地相互作用的地理系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)控問題，尋找人口、資源、環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的方法、途徑與措施。 地理系統(tǒng)的復(fù)雜性研究 。地理系統(tǒng)是高度復(fù)雜的巨系

10、統(tǒng)，其復(fù)雜系統(tǒng)研究已經(jīng)引起了國際地理學(xué)界的高度重視。,二、應(yīng)用中應(yīng)該注意的幾個問題,地理數(shù)據(jù)的篩選與質(zhì)量檢驗問題 地理數(shù)據(jù)在建模分析中的作用： 確定模型中的參數(shù)與初值； 檢驗?zāi)Ｐ偷恼_性、合理性和有效性。 模型的建造問題,數(shù)學(xué)方法和GIS的結(jié)合：,研究一些復(fù)雜的地理問題，需要綜合應(yīng)用多種數(shù)學(xué)方法，建立一系列具有分析、模擬、仿真、預(yù)測、規(guī)劃、決策、調(diào)控等多種功能的眾多模型組成的模型系統(tǒng)。這些模型系統(tǒng)離不開GIS的支持。 GIS的基本技術(shù)及建造空間分析模型需要借助有關(guān)的數(shù)學(xué)方法來實現(xiàn)。近幾年來出現(xiàn)的基于知識的空間決策支持系統(tǒng)（蘇理宏等，2000）就是數(shù)學(xué)方法、人工智能技術(shù)與GIS技術(shù)在地理學(xué)應(yīng)用研究領(lǐng)域中相互結(jié)合的成功典范。,