1、計量地理學,課程重要性,方法論學科（工具） 理論聯(lián)系實際的橋梁 眼前必備的技能,如何學好這門課,課前預習； 上課認真聽講，認真記筆記； 積極上機實踐，熟悉和了解相關軟件的操作； 課后多看一些地理期刊雜志； 練筆，找一個計量方法學寫科技論文。,考核方法,筆試（70分） 平時成績（30分） 含：作業(yè)（10分） 上機（10分） 考勤和課堂提問（10分）,課程安排,本課程共18講，結構如下: 緒論（1講） 地理數(shù)據(jù)的采集與預處理（1講） 現(xiàn)代地理學中的計量分析方法（11講） 上機實習（4講） 課程回顧與總結（1講）,課程特點,理論與應用并重。闡明理論為主，不過分強調(diào)理論的證明與推導。培養(yǎng)應用地理計量理

2、論解決實際問題的能力。 介紹本學科最新研究成果。,參考書目,1徐建華主編，現(xiàn)代地理學中的數(shù)學方法，高等教育出版社， 2004年第二版。 2張超，楊秉賡. 計量地理學基礎. 高等教育出版社，1991. 3林炳耀. 計量地理學概論. 高等教育出版社，1985. 4伍德里奇.計量經(jīng)濟學導論（上下冊）.中國人民大學出版社， 2007年第三版. 5秦耀辰. 區(qū)域模型系統(tǒng)及其應用. 河南大學出版社，1994. 6中國地理學會數(shù)量地理專業(yè)組編.數(shù)量地理學在生產(chǎn)布局中的應用. 科學出版社.1988. 7劉昌明，岳天祥，周成虎.地理學的數(shù)學模型與應用.科學出版社.2000. 8牛文元. 理論地理學.商務印書館.

3、1992.,相關期刊,地理學報，地理科學，地理研究，山地學報， 經(jīng)濟地理 ， 人文地理 ，地理科學進展，地理與地理信息科學， 遙感學報，資源科學 自然資源學報，數(shù)量經(jīng)濟技術經(jīng)濟研究，中國軟科學，管理世界，測繪學報，武漢大學學報（信 息版）等等。,第一章 緒 論,計量地理學的形成和發(fā)展 計量地理學的主要內(nèi)容 對計量地理學的評價 計量地理學的應用,1. 掌握計量地理學中數(shù)學方法的內(nèi)容,了解現(xiàn)代地理學史上的計量運動； 2掌握計量地理學數(shù)學方法的應用范圍，了解計量地理學發(fā)展的階段。,計量地理學,計量地理學(Quantitative Geography或者Quantitative Analysis in

4、 Geography)又稱數(shù)量地理學。研究地理要素的描述統(tǒng)計和計量分析方法；研究地理系統(tǒng)分析方法和地理系統(tǒng)數(shù)學模型與數(shù)學模擬（仿真）技術；研究地理數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的設計及其應用；研究地理預測和決策的方法、程序和模型；研究地理學理論表述的數(shù)學形式。等等。 它是地理學中發(fā)展較快的新學科。它是從地理事物的空間側(cè)面，運用計量分析的方法，以電子計算機為工具，根據(jù)生產(chǎn)實踐的命題尋求地理事物空間規(guī)律性而建立起來的理論體系。 它強調(diào)地理事物的空間與過程研究、人地關系研究和區(qū)域研究。 它的任務就是尋找和探求計量分析方法來解決現(xiàn)實中的地理問題。 計量地理學最初萌芽于20世紀20年代。20世紀50年代末的計量運

5、動極大地推動了計量地理學的形成和發(fā)展。,地理學的發(fā)展階段,地理學在中國戰(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。地理學的發(fā)展可劃分為三個基本階段： 古代地理學，以記載地理知識為主體； 近代地理學，對各種地理現(xiàn)象進行條理化歸納，并對它們之間的關系進行解釋性描述； 現(xiàn)代地理學，采用定性與定量相結合的方法，規(guī)范研究與實證研究并舉，解釋各種地理現(xiàn)象的內(nèi)在機制并預測其未來演變。,地理學與數(shù)學的不解之緣,幾何學、區(qū)位論 古代地理學和 近代地理學中的數(shù)學方法限于定量地描述、記載和解釋。 現(xiàn)代地理學中運用數(shù)學方法，是為了深入地進行定量化研究，揭示地理現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)在機制及運動規(guī)

6、律，從而為地理系統(tǒng)的預測及優(yōu)化調(diào)控提供科學依據(jù)。,1.1 計量地理學的形成和發(fā)展,現(xiàn)代地理學發(fā)展史上的計量運動 計量地理學的發(fā)展階段 現(xiàn)代地理學的數(shù)學方法在中國的發(fā)展,一、現(xiàn)代地理學發(fā)展史上的計量運動,近代地理學有3種主要學派: 人地關系學派，代表人物是洪堡（Alexander Von Humboldt）、李特爾（Karl Ritter）、李?；舴遥‵. Richthofen）等。 景觀學派，代表人物是施呂特爾（O. Schlter）等。 區(qū)域?qū)W派,代表人物是赫特納（A.Hettner）、哈特向（R.Hartshorne)。 區(qū)域?qū)W派成主流,計量運動的萌芽,自50年代以來，區(qū)域?qū)W派的觀點開始受

7、到質(zhì)疑。向區(qū)域范式提出最尖銳、最直接批評的是德籍旅美地理學家舍弗爾（F.K. Schaefer）， 1953年發(fā)表了一篇題為“地理學中的例外論”的文章，抨擊了哈特向的地域獨特主義觀點，即“例外主義”觀點。 他認為，區(qū)域?qū)W派忽略了地理事物的共性，因此難以形成知識，所以，在區(qū)域地理著作中沒有引人注目的深刻見解；地理學應該是解釋現(xiàn)象，而不應該是羅列現(xiàn)象。解釋現(xiàn)象必須有法則，應該把地理現(xiàn)象看成是法則的實例。地理學的目的應該與其他科學有相似之處：都是追求、探索法則或規(guī)律的。 舍弗爾等人對區(qū)域?qū)W派的批評與否定，拉開了現(xiàn)代地理學發(fā)展史上的計量運動的帷幕。,在舍弗爾的學術思想的影響下，從20世紀50年代末期開

8、始，首先在美國掀起了建立地理學法則的熱潮。一群年輕的計量學者嚴厲地批判了傳統(tǒng)區(qū)域地理學是缺乏理論的, 指出它僅從事地表細節(jié)的描述與流水賬式的紀錄,只偏重地域及事物的獨特性而不注意其共性，無法累積形成具有預測能力的知識, 因為知識和法則是必須建立在眾多的相關事物上來提煉的。 這種法則其實就是強調(diào)理論的重要性, 如通過模型來分析人類空間活動的現(xiàn)狀、預測人類空間活動的未來等。他們的目的,是要能夠掌握規(guī)律, 以便預測未來。甚至有些學者認為傳統(tǒng)的地理學不是一門科學，這些學者們要追求科學性的地理學; 或者說, 他們要地理學變成一種科學。 然而，究竟怎樣建立地理學法則？不同學者從不同的角度作了探索，但一般都

9、是將數(shù)學、物理學、社會學、經(jīng)濟學的理論和方法引入地理學，探求地理事物的空間格局，其共同之處在于都是開展地理學定量化研究，建立定量模式。這種定量化研究之熱潮，就是所謂的計量運動。,早期計量運動的三種學派,計量運動主要是由美國地理學家發(fā)起的，形成了三大學派： 衣阿華的經(jīng)濟派。代表人物是舍弗爾、麥卡爾蒂。受杜能、廖什、克里斯泰勒等區(qū)位論學者影響很深，極力倡導建立地理學法則，著重探討經(jīng)濟區(qū)位現(xiàn)象間相互內(nèi)在聯(lián)系及其組合類型。 威斯康星的統(tǒng)計派。代表人物是威弗爾、羅賓遜、東坎和仇佐里，以經(jīng)典著作統(tǒng)計地理學為代表作，主要特征是發(fā)展和應用統(tǒng)計分析方法。 普林斯頓的社會物理學派。代表人物是司徒瓦特(J.Q. S

10、tewart)。該派把物理學原理應用于社會現(xiàn)象的研究之中，發(fā)展了理論地理學中的引力模型、位勢模型、空間相互作用模式。,計量運動的飛速發(fā)展,加里森(William L. Garrison) 及其領導的華盛頓小組首次把地理學的理論和方法建立在定量的基礎上，編定了第一本計量地理學教材，率先在華盛頓大學舉辦了地理計量方法研討班，培養(yǎng)了大批現(xiàn)代地理學名家。 美國區(qū)域科學協(xié)會組織了大量的學術活動，編輯出版了區(qū)域科學年鑒，成為美國計量運動的源地之一。瑞典學者哈格斯特朗積極組織瑞典和美國的地理學家交流學術思想，大大促進了計量運動向全世界的擴散。,計量運動中涌現(xiàn)的著名學派、組織和學術刊物,英國以喬萊（R.J.

11、Chorley）、哈格特(P. Haggett)和哈威(D. Harvey)等為代表的劍橋?qū)W派； 1964年國際地理學聯(lián)合會(IGU)設立的地理計量學方法委員會； 1967年英國地理學會設立的地理教學采用模型和計量技術委員會； 1968年日本成立的計量地理學研究委員會，1973年又改稱理論、計量地理學委員會； 1963年英國出版的地理學計量資料雜志和1969年美國出版的地理分析國際理論地理學雜志。,二、計量地理學的發(fā)展階段,第一階段（20世紀50年代末到60年代末期） 把統(tǒng)計學方法引入地理學研究領域，構造一系列統(tǒng)計量來定量地描述地理要素的分布特征，應用各種概率分布函數(shù)、方差等簡單的統(tǒng)計特征參數(shù)

12、以及簡單的兩要素間的一元線性回歸分析方法。 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，許多地理要素間的相關關系，也可以進行定量地表示。,第二階段（20世紀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技術在地理學研究中廣泛應用。以電子計算機技術為手段，許多地理學家熟練地掌握了多元統(tǒng)計方法，具備了分析多因素、復雜結構和動態(tài)特征等復雜地理問題的能力。,第三階段（20世紀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)控方法等被引進了地理學研究領域，促進了運籌學中的規(guī)劃方法、決策方法、網(wǎng)絡分析方法，以及數(shù)學物理方法、模糊數(shù)學方法、分形

13、幾何學方法、非線性分析方法等一系列現(xiàn)代數(shù)學方法的形成。同時GIS技術的發(fā)展為其提供了先進的技術手段支持。,第四階段（20世紀90年代初至今） 按照英國著名地理學家、里茲大學S奧彭肖(S. Openshaw)教授的提法，90年代初進入計算地理(Geocomputational Geography)時代。 得益于計算機技術與計算理論和方法的巨大發(fā)展和3S技術在獲取大容量、整體性地理數(shù)據(jù)信息中的成功應用，以向量或并行處理器為基礎的超級計算機為工具，對“整體”、“大容量”資料所表征的地理問題實施高性能計算，探索構筑新的地理學理論和應用模型。,除繼續(xù)應用20世紀80年代中葉以來在地理學模型研究中成功引入

14、的突變、自組織、混沌、分支、分形等模型外，地理計算學又成功的引入了神經(jīng)網(wǎng)絡neural network)、遺傳算法模型（genetic programming）、細胞自動模型（cellar automata）、模式參數(shù)隨機取樣模型（random sampling of model parameter）、模糊邏輯模型(fuzzy logic)、改進了的地理加權回歸（geographically weighted regression）等先進方法。,三、計量地理在中國的發(fā)展,20世紀50年代末，一些大學開設運籌學課程，地理學報等刊物上開始出現(xiàn)運用有關數(shù)學方法研究地理問題的論文。 70年代末80年代

15、初，計量地理學正式起步。1980年5月，計量地理學被列為全國綜合大學地理系和高等師范大學地理系的專業(yè)課；中國地理學會于1983年召開數(shù)量地理研討會；1984年和1985年，正式出版了教材計量地理學概論（林炳耀編）和計量地理學基礎（張超、楊秉庚編）。 20世紀80年代后期以來，地理數(shù)學方法的應用與系統(tǒng)科學、系統(tǒng)分析方法以及GIS技術有機地結合起來。,1.2 計量地理學中的數(shù)學方法,經(jīng)過40多年的發(fā)展，計量地理學不斷完善、不斷成熟。目前，計量地理學中的數(shù)學方法，已經(jīng)涉及到數(shù)學及其相關學科的各個領域。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、系統(tǒng)理論、系統(tǒng)分析方法、計算機科學、現(xiàn)代計

16、算理論及計算方法等領域內(nèi)的有關成果，其內(nèi)容是十分豐富而廣泛的。,1.3 對計量地理學的評價,對于計量地理學，產(chǎn)生了三種觀點： “反定量化”反對地理學定量化研究，認為地理現(xiàn)象十分復雜，不能用簡單的數(shù)學方法來解釋，對數(shù)學方法采取拒絕和否定態(tài)度。代表人物：史密斯（David Smith）、奧格登(Philip Ogden)等。,“定量化”推崇地理學定量化，認為數(shù)學方法不僅是一種分析技術，而且能夠?qū)С銎毡樾砸?guī)律，能夠解決地理學傳統(tǒng)研究方法所不能解決的理論問題。代表人物如克里斯塔勒（W. Christaller）、幫吉(W. Bunge) 喬萊(R. Chorley)、哈格特(P. Haggett)等。

17、 “非定量化”認為數(shù)學方法只是地理學研究方法之一，只能用來研究地理要素之間的數(shù)量關系和地理事物的空間格局，不能用來描述和解釋地理規(guī)律，不能導出地理學理論，但其觀點搖擺不定。,對計量地理學應有的認識,在解決實際問題時，首先要有基于定性的理論基礎，或要有一個想法或思想，然后再考慮如何將這種想法在實踐中予以實施，用什么數(shù)學方法來解決，因此，定性分析是定量的基礎，定量分析是定性的補充和深化。 在現(xiàn)代地理學中，傳統(tǒng)方法是數(shù)學方法的基礎，數(shù)學方法是傳統(tǒng)方法的重要補充。 數(shù)學方法是人們進行數(shù)學運算和求解的工具，能以嚴密的邏輯和簡潔的形式描述復雜的問題、表述豐富的實質(zhì)性思想。 地理學研究中，數(shù)學方法有其局限性

18、。 現(xiàn)代地理學中數(shù)學方法的形成和發(fā)展與計算機應用技術密切相關。,1.4 計量地理學的應用,數(shù)學方法主要應用方面 應用中應該注意的幾個問題,一、數(shù)學方法主要應用方面,分布型分析-對地理要素的分布特征及規(guī)律進行定量分析。如各種統(tǒng)計量的描述；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。 相互關系分析-對地理要素、地理事物之間的相互關系進行定量分析。 空間擴散研究,定量地揭示各種地理現(xiàn)象，包括自然現(xiàn)象、經(jīng)濟現(xiàn)象、社會現(xiàn)象、文化現(xiàn)象、技術現(xiàn)象在地理空間的擴散規(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度。 網(wǎng)絡分析-對水系、交通網(wǎng)絡、行政

19、區(qū)劃、經(jīng)濟區(qū)域等的空間結構進行定量分析。 類型或分類研究-對地理事物的類型和各種地理區(qū)域進行定量劃分。,決策或空間行為研究，主要是對人類活動的空間行為決策進行定量的研究。 過程模擬與預測研究, 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，預測其未來發(fā)展趨勢。 系統(tǒng)仿真或系統(tǒng)優(yōu)化研究 系統(tǒng)仿真的步驟： 對復雜地理系統(tǒng)的各種系統(tǒng)要素之間的相互關系與反饋機制進行分析，構造系統(tǒng)結構； 建立描述系統(tǒng)的數(shù)學模型； 以適當?shù)挠嬎惴椒ㄅc算法語言將數(shù)學模型轉(zhuǎn)化為計算機可以識別運行的工作模型； 運行模型，對真實系統(tǒng)進行模擬仿真，從而揭示其運行機制與規(guī)律。,地理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控研究：運用系

20、統(tǒng)控制論的有關原理與方法，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)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的方法、途徑與措施。 地理系統(tǒng)的復雜性研究 。地理系統(tǒng)是高度復雜的巨系統(tǒng)，其復雜系統(tǒng)研究已經(jīng)引起了國際地理學界的高度重視。,二、應用中應該注意的幾個問題,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； 檢驗模型的正確性、合理性和有效性。 模型的建造問題,建模程序威爾遜 ，英國,建造一個數(shù)學模型，首先必須明確建模的目標； 地理問題即所研究的對象系統(tǒng)； 在各類變量中必須明確哪些變量是可控變量，即通過對哪些變量的調(diào)控可以使系統(tǒng)的行為發(fā)生改變； 在模型中，如何

21、處理時間概念，即認為被研究的對象系統(tǒng)是無記憶系統(tǒng)還是記憶系統(tǒng)，是建立靜態(tài)模型還是建立動態(tài)模型；,所建模型將采用什么觀點、解決哪些理論問題，與此問題有關的建立模型的基本假設，以及所依據(jù)的理論，將要解決的問題等都將直接或間接地體現(xiàn)在模型之中； 能用于建模的有關數(shù)據(jù)、資料是什么，可能性如何，應采用何種建模技術，有現(xiàn)成的技術方法可供借鑒還是需要建造新模型，采用什么方法確定模型的參數(shù)； 所建模型的精度及該模型的合理性和有效性如何，采用什么方法和手段檢驗所建模型。,數(shù)學方法和GIS的結合：,研究一些復雜的地理問題，往往需要綜合應用多種數(shù)學方法，建立一系列具有分析、模擬、仿真、預測、規(guī)劃、決策、調(diào)控等多種功

22、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的基本技術及建造空間分析模型需要借助有關的數(shù)學方法來實現(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)學方法、人工智能技術與GIS技術在地理學應用研究領域中相互結合的成功典范。,作業(yè)寫一篇題目為“人文地理學中的數(shù)學方法” 的論文（不少于2000字）。要求：,內(nèi)容至少包括：在人文地理學中，應用了哪些主要的數(shù)學方法，運用在什么領域，如何用的，解決了什么問題？ 通過閱讀期刊雜志上的論文，總結5種以上的數(shù)學方法，并標注出源自的期刊名稱，論文名稱和頁碼。 交上來的論文若兩篇一樣，或僅順序變一變，兩篇都做“零分”處

23、理。 11月底交稿。,庖丁為文惠君解牛,良庖歲更刀，割也；族庖月更刀，折也。今臣之刀十九年矣，所解數(shù)千牛矣，而刀刃若新發(fā)于硎。彼節(jié)者有間，而刀刃者無厚，以無厚入有間，恢恢乎其于游刃必有余地矣。 好的廚師每年更換一把刀，因為他們用刀割筋肉；一般的廚師每月更換一把刀，因為他們用刀砍骨頭；現(xiàn)在我這把刀已經(jīng)用十年九年了，宰的牛有幾千頭了，可是刀刃還像剛剛磨過的一樣。,理論聯(lián)系實際,定量描述和分析地理、經(jīng)濟活動，驗證經(jīng)濟地理理論； 尋找地理系統(tǒng)規(guī)律、建立地理計量模型，為地方制定政策服務； 做地理預測。,阿爾夫雷特赫特納(Hettner,Alfred ,18591941) 德國著名地理學家,近代地理學區(qū)域

24、學派創(chuàng)始人，更以關注并系統(tǒng)闡述地理學方法論而著稱。1895年他創(chuàng)辦了地理雜志，不斷撰文闡述地理學理論問題。1927年出版的地理學，它的歷史、性質(zhì)和方法一書，是其主要代表作。 該書共分九編，分別敘述了地理學的歷史、性質(zhì)、任務、研究方法、地理學概念和思想的構成、地理學的特殊手段、地圖和圖片、地理學的文字表述、地理學教育。貫串所有這些部分的中心思想是地理學的區(qū)域特性：地理學的歷史表明其科學任務在于了解區(qū)域，地理學的對象是人類和自然的區(qū)域性，地理學的重要方法是區(qū)域比較方法，地理學作為區(qū)域科學而在科學體系中占有特殊的重要地位，地理學的價值就是從“三維”現(xiàn)實的區(qū)域空間角度來了解人類和自然。 該書涉及了地理

25、學基本理論的所有重要方面，是作者那個時代地理學方法論的主要文獻。在國際地理學界產(chǎn)生了廣泛而持久的反響，至今影響深遠。,哈特向（R.Hartshorne)：美國著名地理學家，代表作1939年 地理學的性質(zhì) (The Nature of Geography)和1959年的地理學性質(zhì)的透視(Perspective on the Nature of Geogsaphy) 。他總結了德國赫特納及美國蘇爾的理論，成為區(qū)域地理學理論的繼承者。 地理學的性質(zhì)一書從哲學高度上總結了區(qū)域?qū)W派的理論和方法，明確提出地理學的對象是區(qū)域分異：部門地理學是研究的起點，區(qū)域地理學則是研究的終端。 地理學性質(zhì)的透視一書，重新對地理學性質(zhì)作出評價，系統(tǒng)地闡述地理學的統(tǒng)一性和建立科學法則等問題，被廣泛視為權威性著作。 “讓我們謹慎地評論，但也不必膽