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第四章地理學(xué)的基本研究方法,第一節(jié)常規(guī)方法一、定性描述法與定量分析法二、地理區(qū)劃法三、地理類型法四、典型地段調(diào)查法五、總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法第二節(jié)數(shù)學(xué)方法第三節(jié)系統(tǒng)分析法第四節(jié)GIS方法,第一節(jié)常規(guī)方法——5種一、定性描述法與定量分析法,定性描述法是所有科學(xué)的基本研究方法之一，任何一門學(xué)科研究的成果也是定性描述的結(jié)果。特別是科學(xué)初創(chuàng)時(shí)期，更顯得定性描述法的重要。定性描述法是地理學(xué)傳統(tǒng)的研究方法，當(dāng)然，為了使定性描述的內(nèi)容更加確切，它并不排斥數(shù)量指標(biāo)的應(yīng)用。現(xiàn)代地理學(xué)的定性描述常常與定量分析法結(jié)合起來(lái)使用。具體表現(xiàn)為描述法和比較法，也常常結(jié)合起來(lái)使用。自然特征的描述內(nèi)容：地質(zhì)、地貌、氣候、水文、土壤、植被等，定性描述語(yǔ)言、定量指標(biāo)、絕對(duì)量、相對(duì)量等。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的描述內(nèi)容：經(jīng)濟(jì)部門、發(fā)展水平（絕對(duì)水平、相對(duì)水平）、存在問(wèn)題、解決對(duì)策（相對(duì)寬泛和概括）與措施（相對(duì)具體）。比如，陜西旅游資源比較豐富（定性語(yǔ)言），要有數(shù)量指標(biāo)予以支撐：旅游業(yè)收入（絕對(duì)收入、在國(guó)內(nèi)排名）、從業(yè)人數(shù)（絕對(duì)數(shù)量、排名）、旅游資源類型及吸引力等。,二、地理區(qū)劃法,區(qū)劃就是區(qū)域劃分，也叫地域系統(tǒng)劃分。區(qū)劃法是“空間性”研究的一個(gè)行之有效的方法，現(xiàn)在已有一整套的理論（目的、原則、依據(jù)、指標(biāo)、方法）和等級(jí)單位系統(tǒng)。把這些具體方法應(yīng)用到地理學(xué)問(wèn)題研究中去，使地理學(xué)問(wèn)題研究更加深化，反映地理學(xué)特有的區(qū)域差異。研究一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不但要從整體上研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體特征，經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展現(xiàn)狀和布局結(jié)構(gòu)，而且要用區(qū)劃的方法，從區(qū)域差異上研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與布局的區(qū)域差別，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展的對(duì)策落實(shí)到具體的地域當(dāng)中。地理區(qū)劃法還給我們提供了一個(gè)研究的思路。是地理學(xué)區(qū)域性觀念的具體實(shí)施。,三、地理類型法,就是分類研究，這是群類歸并分析的一個(gè)行之有效的方法，現(xiàn)有已有一整套的理論和分類等級(jí)單位系統(tǒng)。把類型歸并的方法應(yīng)用到地理學(xué)，尤其是資源研究中去，加強(qiáng)資源的類型研究，有助于各類資源的特征與評(píng)價(jià)的分析研究，是研究深化。分類研究應(yīng)該從分類的原則、依據(jù)、指標(biāo)、分類系統(tǒng)的的思路來(lái)研究既定問(wèn)題。,四、典型地段調(diào)查法,典型地段法是為了簡(jiǎn)化和深化地理學(xué)問(wèn)題而采取的一種行之有效的方法。把一個(gè)大區(qū)域的問(wèn)題，通過(guò)微小區(qū)域的典型地段研究，使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)單化；也正是把區(qū)域縮小，才使問(wèn)題研究更加深入，有利于采用多種實(shí)驗(yàn)手段的數(shù)量方法。比如經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的抽樣調(diào)查、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的實(shí)證分析、自然特征和自然資源的典型地段調(diào)查等等。典型地段法是從點(diǎn)到線、由線到面，實(shí)現(xiàn)區(qū)域研究目的的起始點(diǎn)和基本方法。自然地理學(xué)的典型地段調(diào)查有綜合剖面法、類型填圖法等。人文地理的典型地段調(diào)查有實(shí)證法、抽樣法等，程序?yàn)椋骸康呐c任務(wù)的確定，文獻(xiàn)資料的收集與分析▲地理社會(huì)調(diào)查（典型地段調(diào)查的實(shí)證、抽樣）▲數(shù)據(jù)和信息的處理與計(jì)算，建立地理模型▲存在問(wèn)題與解決對(duì)策分析，提出解決方案▲驗(yàn)證與實(shí)施。,五、總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法,對(duì)于自然資源的利用、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的解決、人類活動(dòng)的行為取向，長(zhǎng)期以來(lái)各地都積累了許多豐富的經(jīng)驗(yàn)和方法，這對(duì)于開(kāi)展地理研究很有幫助。我們可以通過(guò)總結(jié)群眾的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)達(dá)到對(duì)地理問(wèn)題的深入理解。總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法具體可以表現(xiàn)為：?jiǎn)柧矸?、交談法、訪談法、座談法、訪問(wèn)法等。對(duì)人們旅游行為的問(wèn)卷調(diào)查：調(diào)查客源地、游客結(jié)構(gòu)（職業(yè)結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)等）、客流量、逗留時(shí)間等。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的座談法調(diào)查：收入來(lái)源、收入狀況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、關(guān)心的問(wèn)題、存在的問(wèn)題、發(fā)展方向等。土地利用的訪問(wèn)法、考察法調(diào)查：▲土地名稱——群眾命名▲土地利用現(xiàn)狀----群眾經(jīng)驗(yàn)總結(jié)▲利用中的問(wèn)題-----群眾經(jīng)驗(yàn)總結(jié),第二節(jié)數(shù)學(xué)方法：3個(gè)問(wèn)題：數(shù)學(xué)與定量化、地理與數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)建模,一、數(shù)學(xué)方法與定量化數(shù)學(xué)是研究空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué)。其特點(diǎn)是具有很高的抽象性，不經(jīng)過(guò)抽象就不能形成數(shù)學(xué)語(yǔ)言，而抽象就是人的一種思維。從這個(gè)意義上說(shuō)，數(shù)學(xué)方法就是對(duì)人思維的模擬。地理學(xué)研究的數(shù)學(xué)模擬，可分為：直接模擬（直接模擬人的思維活動(dòng)（如綜合評(píng)判、分類、分區(qū)等）；間接模擬（如土壤水分變化、農(nóng)作物產(chǎn)量形成等過(guò)程或現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模擬）。數(shù)學(xué)抽象的表現(xiàn)力是有局限的。因?yàn)閿?shù)學(xué)抽象概念和抽象形式總是帶有某種片面和僵化，所以，不能認(rèn)為運(yùn)用了數(shù)學(xué)方法、經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算(或經(jīng)計(jì)算機(jī)處理)，所得的結(jié)論就是可靠的有效的。而模擬的結(jié)果是否正確，歸根結(jié)底要通過(guò)實(shí)踐去驗(yàn)證。數(shù)學(xué)方法促進(jìn)了科學(xué)研究的定量化，具體表現(xiàn)有三：,1．定量化與應(yīng)用數(shù)學(xué)方法,應(yīng)用數(shù)學(xué)方法首先必須定量化，進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬建立信息系統(tǒng)當(dāng)然也必須首先定量化。質(zhì)和量是不可分割的，任一種性質(zhì)總和一定的數(shù)量相關(guān)聯(lián)。決定質(zhì)變的量可以稱之為定性的模糊量。從另一角度來(lái)說(shuō)，以往地理學(xué)研究中常用的定性分等(分級(jí))方法實(shí)際上也是一種定量，而且是分明的(確定性的)定量。雖然這種方法存在著較明顯的缺點(diǎn)，但它畢竟是屬于某一等級(jí)的事物就僅屬于該等級(jí)而完全不屬于其它任何別的等級(jí)，所以排中律在這里是完全的。任何數(shù)量都有一個(gè)精度，而任何精度都有其相對(duì)性，不是絕對(duì)的。事實(shí)上，任何學(xué)科的任何規(guī)律都有其相應(yīng)的精度，不及或超過(guò)這個(gè)相應(yīng)的精度其結(jié)果也就不再正確。這個(gè)精度與研究深度和詳細(xì)程度密切相關(guān)。不管對(duì)問(wèn)題的研究深度和研究目的，單從數(shù)學(xué)方法上提高數(shù)值上的精度是沒(méi)有意義的，有時(shí)甚至是錯(cuò)誤的。,2．定量化促進(jìn)科學(xué)研究的現(xiàn)代化,研究的深入需要定量，定量需要應(yīng)用數(shù)學(xué)方法。從最簡(jiǎn)單的排序、求平均到建立各種數(shù)學(xué)模型等都離不開(kāi)數(shù)學(xué)方法。在現(xiàn)代科學(xué)研究及其成果的推廣中，信息系統(tǒng)的建立與運(yùn)用，是科學(xué)研究現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。信息系統(tǒng)一般包括智能庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)三部分，是定量化促進(jìn)科研現(xiàn)代化的重要手段。,3．定量化有助于促使研究深化,人對(duì)任一事物的認(rèn)識(shí)由淺入深的過(guò)程，一般經(jīng)過(guò)4個(gè)階段：①可意會(huì)卻不能言傳的感覺(jué)階段；②能夠在與別人交談中口頭(加上表情、聲調(diào)等)表述；③能夠用文字加以表達(dá)；④(經(jīng)過(guò)抽象概括)能用形式化的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。應(yīng)用數(shù)學(xué)方法“迫使”和有助于人們自覺(jué)地加速認(rèn)識(shí)的深化。隨著對(duì)問(wèn)題研究的深入，人們運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)的內(nèi)容會(huì)越來(lái)越多。建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程實(shí)際上首先是對(duì)所論問(wèn)題已有認(rèn)識(shí)的歸納總結(jié)和條理化的過(guò)程，同時(shí)又是對(duì)所論問(wèn)題的分析研究加深認(rèn)識(shí)的過(guò)程。,二、數(shù)學(xué)方法與地理學(xué)研究：4個(gè)問(wèn)題1．地理科學(xué)的特殊性,地理學(xué)是一門高度綜合的科學(xué)，它是建立在多種基礎(chǔ)學(xué)科之上的邊緣學(xué)科，這就決定了地理學(xué)問(wèn)題的研究深度和精度都受到基礎(chǔ)學(xué)科的制約。傳統(tǒng)的地理學(xué)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)學(xué)科。地理學(xué)又是研究事物在時(shí)間和空間中分布及變化規(guī)律的學(xué)科。時(shí)間、空間的連續(xù)性必然帶來(lái)中介性與過(guò)渡性。,2．地理學(xué)與精確數(shù)學(xué)——運(yùn)用精確數(shù)學(xué)的局限性,地理問(wèn)題的模糊性：鑒于地理學(xué)學(xué)科研究的深度與精度的限制，在某一地理學(xué)問(wèn)題中完全運(yùn)用精確數(shù)學(xué)方法建立確定性的白箱模型是十分罕見(jiàn)的。地理學(xué)問(wèn)題的多元性與不確定性：是在地理學(xué)研究中應(yīng)用精確數(shù)學(xué)的又一障礙。多元性帶來(lái)的數(shù)學(xué)解的不確定性，這種不確定性是由于數(shù)學(xué)的局限性。當(dāng)然眾多有關(guān)因素的資料很難全部取得也是一大困難。,3．地理學(xué)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)—曙光與局限共存,數(shù)理統(tǒng)計(jì)是處理具有由隨機(jī)性引起的不確定性問(wèn)題的有力工具，在地理學(xué)中應(yīng)用較為廣泛，卻有限制。地理學(xué)研究對(duì)象具有極強(qiáng)的地域性和時(shí)序性，大多數(shù)過(guò)程是不可逆的，而且自然界中同類的地理事物(現(xiàn)象、過(guò)程等)發(fā)生的次數(shù)是有限的，被觀察記錄下來(lái)的就更少。加之因素的多元性，能夠用作數(shù)理統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)量一般都遠(yuǎn)不能滿足大數(shù)定律的要求?！鷶?shù)理統(tǒng)計(jì)方法在地理學(xué)研究中的應(yīng)用受到很大的限制。嚴(yán)格地說(shuō)，由于地理學(xué)問(wèn)題可用于分析研究的資料數(shù)據(jù)在數(shù)量上常常不能使概率達(dá)到穩(wěn)定，即不能滿足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)——大數(shù)定律，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得到的結(jié)果不能認(rèn)為一定是確實(shí)可靠的。,4．地理學(xué)與模糊數(shù)學(xué)—又開(kāi)了一扇窗,模糊數(shù)學(xué)是描述和解決帶有模糊性問(wèn)題的數(shù)學(xué)工具。所謂模糊性是指一事物在某種程度上屬于此的同時(shí)，在另一程度上屬于彼。模糊數(shù)學(xué)確實(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題中起到重要作用，并在應(yīng)用中得到發(fā)展。盡管模糊數(shù)學(xué)至今尚沒(méi)有為數(shù)學(xué)奠定一個(gè)新的基石(正因?yàn)槿绱耍两袢杂腥瞬怀姓J(rèn)模糊數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支)。對(duì)存在著大量模糊性問(wèn)題的地理學(xué)，模糊數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)有較大的用武之地。當(dāng)然，也有局限性。地理學(xué)研究的復(fù)雜性和綜合性要求廣博的知識(shí)，隨著廣度的增加，廣與深的矛盾就越加突出，限制了地理學(xué)研究的深度，同時(shí)，也使模糊數(shù)學(xué)在地理學(xué)中的應(yīng)用受到了限制。,三、數(shù)學(xué)模型的建立,數(shù)學(xué)模型：是針對(duì)或參照某種事物系統(tǒng)的特征或數(shù)量的相依關(guān)系，采用數(shù)學(xué)語(yǔ)言，概括地或近似地表述出來(lái)的一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該是借助數(shù)學(xué)概念和符號(hào)刻畫(huà)出來(lái)的某種系統(tǒng)的純關(guān)系結(jié)構(gòu)。純關(guān)系結(jié)構(gòu)：是指已經(jīng)揚(yáng)棄了一切與關(guān)系無(wú)本質(zhì)聯(lián)系的屬性后的系統(tǒng)而言的。數(shù)學(xué)模型是對(duì)人的思維本身或反映客觀事物、客觀規(guī)律的思維的模擬。但數(shù)學(xué)模型只能與現(xiàn)實(shí)原型具有相對(duì)的一致性。,數(shù)學(xué)模型建立（建模）的一般步驟—4步,1．確定數(shù)學(xué)模型類別按所用的數(shù)學(xué)方法分為：確定性數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型模糊數(shù)學(xué)模型按所研究問(wèn)題的性質(zhì)分為：綜合評(píng)判模型動(dòng)態(tài)仿真模型優(yōu)選模型預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型按模型對(duì)問(wèn)題反映的深度分為：白箱模型灰箱模型黑箱模型,2．確定主要因素和主要關(guān)系必須考慮問(wèn)題所屬的系統(tǒng)并選擇具有關(guān)鍵性作用的變量和對(duì)其量的關(guān)系進(jìn)行考察，也就是說(shuō)要抓住主要因素、主要關(guān)系。3．進(jìn)行正確抽象正確抽象是指使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)符號(hào)和數(shù)學(xué)表達(dá)式，形式化地表達(dá)所研究的問(wèn)題。正確的數(shù)學(xué)抽象包括從各因素的選取、標(biāo)定，到整個(gè)數(shù)學(xué)模型建立的每個(gè)步驟。,4．?dāng)?shù)學(xué)模型的檢驗(yàn),數(shù)學(xué)模型建成后，還必須把從數(shù)學(xué)模型分析得出的數(shù)學(xué)推論，返回到現(xiàn)實(shí)中去，看看能否正確地回答實(shí)際問(wèn)題。而且還不能僅僅簡(jiǎn)單地根據(jù)建模所用的樣本數(shù)據(jù)本身是否得出合理的結(jié)論或是否與已知結(jié)果一致，來(lái)判定模型的合理程度或是否有效。檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型是否可靠的一種簡(jiǎn)單有效的方法是假設(shè)檢驗(yàn)。通常有：U-檢驗(yàn)：在大樣本（n＞30）且符合正態(tài)分布的情況下，檢驗(yàn)隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望是否等于某一已知值的一種假設(shè)檢驗(yàn)方法。t-檢驗(yàn)：在小樣本（n＜30）且觀察樣本符合正態(tài)分布的情況下，檢驗(yàn)隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望是否等于某一已知值的一種假設(shè)檢驗(yàn)方法。另外還有X2檢驗(yàn)、F-檢驗(yàn)、秩和檢驗(yàn)等。所建的數(shù)學(xué)模型不但必須較現(xiàn)實(shí)原型簡(jiǎn)單、明了，而且應(yīng)該是越簡(jiǎn)單越好。在用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，總會(huì)有一定的誤差，一個(gè)好的數(shù)學(xué)模型應(yīng)該具備估計(jì)誤差范圍的功能。如果有兩個(gè)以上的功能相同精度相仿的模型，則應(yīng)以其中最簡(jiǎn)單的模型為最好的模型。,,第三節(jié)系統(tǒng)分析法,系統(tǒng)分析法是從地理系統(tǒng)的角度，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，對(duì)地理學(xué)涉及的自然資源利用等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究。這種方法一方面使地理學(xué)研究趨于定量化，另一方面也使優(yōu)化及預(yù)測(cè)能夠得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)學(xué)方法較多，主要有數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法、層次分析法等。,1、系統(tǒng)分析的特點(diǎn),（1）多學(xué)科：內(nèi)容上多要素，需要知識(shí)人才上的多學(xué)科。（2）多方案：系統(tǒng)分析者不是決策者，系統(tǒng)分析者的任務(wù)是向決策者提供對(duì)某個(gè)問(wèn)題解決的多種可行方案。如果系統(tǒng)分析者向決策者提供了唯一的可行方案，經(jīng)常會(huì)由決策者無(wú)法接受，而又無(wú)其它選擇，結(jié)果，使系統(tǒng)分析工作無(wú)效。（3）定量和定性方法相結(jié)合系統(tǒng)分析離不開(kāi)數(shù)學(xué)模型，但是，所研究系統(tǒng)的要素目前并不是都能數(shù)量化的。因此，把系統(tǒng)分析理解為純數(shù)量研究方法，就曲解了系統(tǒng)分析的本質(zhì)，也就大大限制了系統(tǒng)分析方法的應(yīng)用范圍。（4）系統(tǒng)綜合——不是多種學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加系統(tǒng)分析不僅要求它的具體工作能達(dá)到它所涉及學(xué)科的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，而且經(jīng)常提出在許多學(xué)科中尚未涉及的領(lǐng)域，或需要涉及到幾個(gè)學(xué)科的邊緣地帶。,2系統(tǒng)分析的工作步驟,步驟一——確定研究對(duì)象步驟二——提出解決方案步驟三——構(gòu)造模型步驟四——評(píng)價(jià)（檢驗(yàn)）步驟五——實(shí)施,第四節(jié)GIS方法,意義：1、GIS是地理綜合的主要工具：地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)從60年代產(chǎn)生至今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和GIS應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和深入，GIS技術(shù)日臻成熟，其在自然地理研究中的應(yīng)用也從初期的以空間數(shù)據(jù)的存取為主到多種空間分析模型的應(yīng)用，以至最終將成為地理綜合的主要工具。2、自然地理研究的目的不外乎兩個(gè)方面，均可應(yīng)用GIS。一是揭示地球表面各種空間現(xiàn)象和過(guò)程的規(guī)律；二是為有關(guān)資源管理、環(huán)境整治和區(qū)域發(fā)展的決策服務(wù)。3、GIS技術(shù)最大的應(yīng)用市場(chǎng)在于市政設(shè)施管理GIS在自然地理學(xué)研究中最大的應(yīng)用領(lǐng)域也是在管理和決策領(lǐng)域，即資源管理和環(huán)境整治，而在地表過(guò)程模擬模型上的應(yīng)用則相對(duì)較弱，但卻是目前最活躍的研究領(lǐng)域。下面談7個(gè)問(wèn)題：,一、GIS定義及優(yōu)越性,定義多種多樣，側(cè)重點(diǎn)不同，反映了GIS技術(shù)的不同側(cè)面。側(cè)重于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義：地理信息系統(tǒng)是由特定的硬件和軟件組成的專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。側(cè)重于系統(tǒng)功能的定義：地理信息系統(tǒng)是具有地理空間數(shù)據(jù)的輸入、管理、分析和表達(dá)功能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。對(duì)于地理工作者來(lái)講，GIS技術(shù)是地圖的延伸，也可以說(shuō)是地理學(xué)家的工作平臺(tái)。GIS的優(yōu)越性：①精確：它以數(shù)值的形式儲(chǔ)存地理空間數(shù)據(jù)，比依賴于介質(zhì)的紙繪地圖來(lái)得精確；②迅速：通過(guò)GIS進(jìn)行的空間查詢和計(jì)算，其速度更快，遠(yuǎn)非手工可比；③容量大，空間分析功能強(qiáng)大：它可以將不同來(lái)源、不同比例尺、不同投影的數(shù)據(jù)綜合在一起，更可以在統(tǒng)一的軟件環(huán)境下構(gòu)建和運(yùn)行各種地理空間分析模型。,二、空間模型和數(shù)據(jù)模型——構(gòu)建GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵,目前GIS技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的還是它的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，而從空間數(shù)據(jù)庫(kù)的角度來(lái)認(rèn)識(shí)GIS技術(shù)，也是掌握這一技術(shù)最方便的突破口?？臻g模型（空間特征）可由空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)表示：從數(shù)學(xué)的角度上講，地圖是以三維矢量空間來(lái)描繪地物。其中二維用來(lái)刻畫(huà)地物的空間特征，如位置和形狀；另一維刻畫(huà)地物的屬性，如種類和大小等。在地理信息系統(tǒng)中，空間兩維特征形成空間數(shù)據(jù)，屬性特征形成屬性數(shù)據(jù)。地物空間特征的表示方式有三種：點(diǎn)(井)、線(河流)和面(建筑物)。GIS與紙繪地圖最基本的差異：GIS完全用數(shù)值來(lái)刻畫(huà)地物的空間位置和關(guān)系，而這一工作是由數(shù)據(jù)模型來(lái)完成的。GIS的數(shù)據(jù)模型主要有兩大類：柵格模型和矢量模型。GIS是高度依賴于空間模型和數(shù)據(jù)模型的技術(shù)。選擇合適的空間模型和數(shù)據(jù)模型來(lái)表示研究對(duì)象，是運(yùn)用GIS技術(shù)進(jìn)行地理研究的第一步工作。采用不同的空間模型和數(shù)據(jù)模型影響著我們采集數(shù)據(jù)的方式、分析數(shù)據(jù)的方法及表達(dá)空間信息的形式。,三、屬性數(shù)據(jù)的測(cè)度——影響數(shù)據(jù)分析的另一個(gè)重要因素,影響數(shù)據(jù)分析的另一個(gè)重要因素是GIS屬性數(shù)據(jù)的測(cè)度(或測(cè)量)，即數(shù)量化的程度。數(shù)據(jù)的測(cè)度包括：類型數(shù)據(jù)等級(jí)數(shù)據(jù)等距數(shù)值數(shù)據(jù)比率數(shù)值數(shù)據(jù)不同測(cè)度的數(shù)據(jù)所能應(yīng)用的代數(shù)運(yùn)算和統(tǒng)計(jì)方法不同：對(duì)于類型數(shù)據(jù)和等級(jí)數(shù)據(jù)，只能運(yùn)用布爾代數(shù)(0／1邏輯)運(yùn)算多數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法也都要求等距或比率數(shù)值數(shù)據(jù)。,四、空間數(shù)據(jù)的精度,空間數(shù)據(jù)的精度指GIS刻畫(huà)現(xiàn)實(shí)地物細(xì)部特征的能力。紙繪地圖的精度就是比例尺的大小，遙感圖像的精度也就是分辨率的高低。在紙繪地圖上很難畫(huà)出比0.2mm更細(xì)的線條，這就決定了這種介質(zhì)在給定的比例尺下所能刻劃的最小地物的大小。GIS坐標(biāo)可以采用雙精度(精確到小數(shù)點(diǎn)后15位)的數(shù)值，因此擺脫了紙繪地圖線條粗細(xì)的技術(shù)限制。在計(jì)算機(jī)屏幕上，GIS圖形幾乎可以任意縮放，如果空間定位采用地面實(shí)際距離和坐標(biāo)，則不受比例尺的限制。GIS數(shù)據(jù)的精度決定于數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。GIS數(shù)據(jù)可以有多種來(lái)源，其中最普遍的是紙繪地圖和遙感圖像。用分辨率來(lái)表示空間數(shù)據(jù)的精度更為直觀，而紙繪地圖的比例尺可以遵循一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換為分辨率。由于紙繪地圖上的線寬一般為0.5mm，因此比例尺為1:10萬(wàn)地圖的有效分辨率約為1000000.5mm，即50m，比例尺為1:100萬(wàn)地圖有效分辨率為500m。結(jié)論：一個(gè)研究項(xiàng)目可能需要收集許多不同來(lái)源和不同時(shí)段的空間數(shù)據(jù)，其分辨率亦會(huì)存在很大的差別。而忽視這些差別，將影響分析結(jié)果的有效性。,五、GIS數(shù)據(jù)庫(kù),空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的結(jié)合構(gòu)成某一主題的圖層，多個(gè)圖層組成GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。如地貌圖層、土壤圖層和土地利用圖層，關(guān)于某一研究區(qū)域的若干圖層疊加，組成GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)這些圖層具有相同的地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，就可以很方便地進(jìn)行基于空間位置或基于屬性數(shù)據(jù)的信息查詢，并可以進(jìn)行跨圖層的數(shù)據(jù)綜合，產(chǎn)生新的圖層。分圖層組織GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的方法（數(shù)據(jù)庫(kù)組織功能）大大地方便了數(shù)據(jù)的提取和分析。實(shí)際工作中常常存在這樣的情況，即一個(gè)制圖單元含多項(xiàng)屬性數(shù)據(jù)或多項(xiàng)屬性數(shù)據(jù)是按同一制圖單元搜集的，如土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量及各種營(yíng)養(yǎng)元素的含量往往來(lái)自同一土壤樣品的化驗(yàn)結(jié)果，具有相同的制圖單元，這時(shí)可利用GIS軟件的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)功能進(jìn)行組織，使其共享同一圖層，以節(jié)約存儲(chǔ)空間和提高查詢速度。,六、GIS的基本空間分析功能——GIS技術(shù)的最突出功能和最大魅力,對(duì)于地理工作者來(lái)講，GIS技術(shù)的最大魅力在于其提供的空間分析工具。運(yùn)用這些工具，研究人員可以開(kāi)發(fā)出研究課題所需的空間分析模型。以基于柵格數(shù)據(jù)模型的GIS系統(tǒng)為例，這些分析工具實(shí)質(zhì)上是關(guān)于網(wǎng)格的屬性數(shù)值和網(wǎng)格間相對(duì)位置的數(shù)學(xué)運(yùn)算。運(yùn)算逐格進(jìn)行，數(shù)據(jù)來(lái)自一個(gè)或若干圖層上的當(dāng)前網(wǎng)格或與當(dāng)前網(wǎng)格具有屬性上的聯(lián)系或一定的空間聯(lián)系的網(wǎng)格。運(yùn)算結(jié)果賦予當(dāng)前網(wǎng)格，形成新的圖層。根據(jù)網(wǎng)格數(shù)據(jù)的空間搜尋范圍的不同，運(yùn)算具有三種操作形式，形成了GIS的三類基本空間分析工具：局部操作：主要是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)格數(shù)據(jù)的運(yùn)算。鄰域操作：是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)格一定距離內(nèi)所有網(wǎng)格之?dāng)?shù)據(jù)的綜合運(yùn)算。區(qū)域操作：是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)格所在的地理區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格之?dāng)?shù)據(jù)的綜合運(yùn)算。,七、GIS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域——資源管理和環(huán)境整治—起到輔助支持的作用：4個(gè)領(lǐng)域,1、GIS技術(shù)與資源調(diào)查自然資源調(diào)查的結(jié)果往往是地理空間數(shù)據(jù)，表達(dá)和儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)手段主要是地圖。GIS對(duì)資源調(diào)查的技術(shù)支持主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的管理上：①解決了因繪圖介質(zhì)變形造成的空間數(shù)據(jù)誤差問(wèn)題，有利于空間數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存；②查詢快捷，便于數(shù)據(jù)更新；③方便了地圖的拼接、分幅及投影轉(zhuǎn)換，使大型地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立成為可能。④遙感已成為目前資源調(diào)查的主要數(shù)據(jù)來(lái)源。對(duì)遙感圖像的解譯離不開(kāi)地面知識(shí)，因此將遙感信息結(jié)合進(jìn)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，利用地面高程和土地覆被信息可以提高圖像解譯的效率和準(zhǔn)確程度。,2、GIS技術(shù)與資源評(píng)價(jià),GIS對(duì)資源評(píng)價(jià)的技術(shù)支持主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)重新分類和數(shù)據(jù)綜合兩個(gè)方面。單要素評(píng)價(jià)是根據(jù)某種利用的要求對(duì)該項(xiàng)要素的數(shù)據(jù)進(jìn)行的重新賦值。因評(píng)價(jià)方案的不同，賦值的方法或?yàn)榉值确?，或?yàn)橐罁?jù)一定規(guī)則進(jìn)行的打分。在GIS系統(tǒng)中，賦值是通過(guò)數(shù)據(jù)重新分類實(shí)現(xiàn)的。在矢量GIS系統(tǒng)中，只涉及對(duì)屬性數(shù)據(jù)的操作；而在柵格系統(tǒng)中，則通過(guò)局部操作實(shí)現(xiàn)。對(duì)多要素評(píng)價(jià)結(jié)果的綜合，計(jì)算方法多種多樣：如最小因素率法、要素兩兩比較法及模糊綜合評(píng)判法等，但不外乎各要素值間的代數(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算。在柵格GIS系統(tǒng)中，可通過(guò)多圖層操作(或稱地圖代數(shù))快速完成這種運(yùn)算；而在矢量系統(tǒng)中，這種涉及多要素的計(jì)算往往需要地圖覆疊來(lái)實(shí)現(xiàn)。,3、GIS技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測(cè)——側(cè)重于易變的環(huán)境現(xiàn)象和過(guò)程,應(yīng)用領(lǐng)域：過(guò)去，環(huán)境監(jiān)測(cè)主要指對(duì)水質(zhì)、大氣質(zhì)量、污染物濃度及污染物擴(kuò)散過(guò)程的監(jiān)測(cè)。近年來(lái)隨著可持續(xù)發(fā)展概念的提出和建立綜合的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系的要求，環(huán)境監(jiān)測(cè)的范圍擴(kuò)大到土地質(zhì)量、土地覆被(主要是森林和濕地等)、溫室氣體排放及自然災(zāi)害等許多領(lǐng)域。遙感技術(shù)是環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要手段之一：通過(guò)與數(shù)字地形模型和原有土地覆被數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，GIS技術(shù)可輔助遙感圖像的解譯。GIS技術(shù)還可在空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理和不同時(shí)像的地圖比較方面，輔助環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。GIS技術(shù)的綜合的特性，在自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和防治方面表現(xiàn)得最為突出。例如森林火災(zāi)和洪水影響區(qū)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，GIS系統(tǒng)可以通過(guò)遙感圖像實(shí)時(shí)確定災(zāi)害的發(fā)生地和空間范圍，通過(guò)降雨、洪峰流量、總洪量、風(fēng)向、地面高程、土地利用、居民點(diǎn)密度及交通路線等其它來(lái)源的數(shù)據(jù)，模擬洪水或火災(zāi)的空間過(guò)程，預(yù)測(cè)災(zāi)害損失，并通過(guò)遙感時(shí)像訂正模型，輔助災(zāi)害監(jiān)測(cè)和救災(zāi)工作。,4、GIS技術(shù)與區(qū)域規(guī)劃,工程項(xiàng)目和設(shè)施的選址是GIS技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，常常作為典型案例編入GIS的教科書(shū)和軟件手冊(cè)中。與選址問(wèn)題相比，生產(chǎn)布局、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境發(fā)展的區(qū)域控制及宏觀區(qū)域發(fā)展規(guī)劃較為復(fù)雜，往往涉及到優(yōu)化、預(yù)測(cè)及模擬模型等分析手段。對(duì)這些復(fù)雜問(wèn)題，GIS所能提供的技術(shù)支持，除常規(guī)的空間數(shù)據(jù)處理外，還可以提供空間數(shù)據(jù)庫(kù)與分析模型的接口，以及模型結(jié)果的空間可視化。使區(qū)域規(guī)劃工作方便、快速、精確地開(kāi)展起來(lái)。,小結(jié),地理學(xué)研究研究方法很多，但基本方法可以概括為定性描述法、地理區(qū)劃法、地理類型法、典型地段調(diào)查法、總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法、數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)分析法和GIS法等8種。各種方法可以單獨(dú)使用，也可以結(jié)合起來(lái)使用，尤其是常規(guī)5法。研究中到底適用哪些方法，需要考慮研究問(wèn)題的具體情況，靈活運(yùn)用。數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)分析法、GIS法等新方法的采用，是今后發(fā)展的趨勢(shì)與主流。,謝謝！,