地理學(xué)的發(fā)展階段ppt課件

1、第一章 緒 論.地理學(xué)的開展階段地理學(xué)在中國戰(zhàn)國前后的古希臘、古羅馬時代開場萌芽，至今已有2000多年的開展歷史。地理學(xué)的開展可劃分為三個根本階段： 古代地理學(xué)，以記載地理知識為主體；近代地理學(xué)，對各種地理景象進展條理化歸納，并對它們之間的關(guān)系進展解釋性描畫； 現(xiàn)代地理學(xué)，采用定性與定量相結(jié)合的方法，規(guī)范研討與實證研討并舉，解釋各種地理景象的內(nèi)在機制并預(yù)測其未來演化。.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)方法限于定量地描畫、記載和解釋。現(xiàn)代地理學(xué)中運用數(shù)學(xué)方法，是為了深化地進展定量化研討，提示地理景象發(fā)生、開展的內(nèi)在機制及運動規(guī)律，從而為地理系統(tǒng)的預(yù)測及優(yōu)化調(diào)控提供科學(xué)根據(jù)。

2、.本章主要內(nèi)容： 計量地理學(xué)的構(gòu)成和開展計量地理學(xué)的主要內(nèi)容對計量地理學(xué)的評價 計量地理學(xué)的運用.第一節(jié) 計量地理學(xué)的構(gòu)成和開展現(xiàn)代地理學(xué)開展史上的計量運動 計量地理學(xué)的開展階段 現(xiàn)代地理學(xué)的數(shù)學(xué)方法在中國的開展.一、現(xiàn)代地理學(xué)開展史上的計量運動 近代地理學(xué)有三種主要學(xué)派:區(qū)域?qū)W派,代表人物是赫特納A.Hettner、哈特向R.Hartshorne)。人地關(guān)系學(xué)派，代表人物是洪堡Alexander Von Humboldt、李特爾Karl Ritter、李?；舴褾. Richthofen等。景觀學(xué)派，代表人物是施呂特爾O. Schlter等。.計量運動的萌芽 德籍旅美地理學(xué)家舍弗爾F.K. S

3、chaefer，1953年發(fā)表了一篇題為“地理學(xué)中的例外論的文章，鞭撻了哈特向的地域獨特主義觀念，即“例外主義觀念。 他以為，地理學(xué)應(yīng)該是解釋景象，而不應(yīng)該是羅列景象。解釋景象必需有法那么，應(yīng)該把地理景象看成是法那么的實例。地理學(xué)的目的應(yīng)該與其他科學(xué)有類似之處：都是追求、探求法那么的。 舍弗爾等人對區(qū)域?qū)W派的批判與否認，拉開了現(xiàn)代地理學(xué)開展史上的計量運動的帷幕。.早期計量運動的三種學(xué)派 計量運動主要是由美國地理學(xué)家發(fā)起的，構(gòu)成了三大學(xué)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(xué)者影響很深，竭力倡導(dǎo)建立地理學(xué)法那么，著重討論經(jīng)濟區(qū)位景象間相互內(nèi)在聯(lián)絡(luò)及其組

4、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)典著作為代表作，主要特征是開展和運用統(tǒng)計分析方法。普林斯頓的社會物理學(xué)派。代表人物是司徒瓦特(J.Q. Stewart)。該派把物理學(xué)原理運用于社會景象的研討之中，開展了實際地理學(xué)中的引力模型、位勢模型、空間相互作用方式。 .計量運動的飛速開展加里森(William L. Garrison) 及其指點的華盛頓小組初次把地理學(xué)的實際和方法建立在定量的根底上，編定了第一本教材，率先在華盛頓大學(xué)舉行了地理計量方法研討班，培育了大批現(xiàn)代地理學(xué)名家。 美國區(qū)域科學(xué)協(xié)會協(xié)會組織了大量的學(xué)術(shù)活動，編輯出版了，成為美國計量運動的源地之一。瑞

5、典學(xué)者哈格斯特朗積極組織瑞典和美國的地理學(xué)家交流學(xué)術(shù)思想，大大促進了計量運動向全世界的分散。 .計量運動中涌現(xiàn)的著名學(xué)派、組織和學(xué)術(shù)刊物英國以喬萊R.J. 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(xué)結(jié)合會(IGU)設(shè)立的地理計量學(xué)方法委員會；1967年英國地理學(xué)會設(shè)立的地理教學(xué)采用模型和計量技術(shù)委員會；1968年日本成立的計量地理學(xué)研討委員會，1973年又改稱實際、計量地理學(xué)委員會；1963年英國出版的和1969年美國出版的雜志。 .二、計量地理學(xué)的開展階段第一階段20世紀50年代末到60年代末期 把統(tǒng)計學(xué)方法引入地理學(xué)研

6、討領(lǐng)域，構(gòu)造一系列統(tǒng)計量來定量地描畫地理要素的分布特征，運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)域外形、地理要素分布的集中和離散程度等都有了定量目的，許多地理要素間的相關(guān)關(guān)系，也可以進展定量地表示。 .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(shù)在地理學(xué)研討中廣泛運用。以電子計算機技術(shù)為手段，許多地理學(xué)家熟練地掌握了多元統(tǒng)計方法，具備了分析多要素、復(fù)雜構(gòu)造和動態(tài)特征等復(fù)雜地理問題的才干。 .第三階段20世紀70年代末期開場到80年代末期 系統(tǒng)實際、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(xué)研討領(lǐng)域，促進了運籌學(xué)中的規(guī)劃

7、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)方法的構(gòu)成。同時GIS技術(shù)的開展為其提供了先進的技術(shù)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(xué)家、里茲大學(xué)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(shù)與計算實際和方法的宏大開展和3S技術(shù)在獲取大容量、整體性地理數(shù)據(jù)信息中的勝利運用，以向量或并行處置器為根底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，探求構(gòu)筑新的地理學(xué)實際和運用模型。.

8、 除繼續(xù)運用20世紀80年代中葉以來在地理學(xué)模型研討中勝利引入的突變、自組織、混沌、分支、分形等模型外，地理計算學(xué)又勝利的引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)neural network)、遺傳算法模型genetic programming、細胞自動模型cellar automata、方式參數(shù)隨機取樣模型random sampling of model parameter、模糊邏輯模型(fuzzy logic)、改良了的地理加權(quán)回歸geographically weighted regression等先進方法。 .三、計量地理在中國的開展20世紀50年代末，一些大學(xué)開設(shè)運籌學(xué)課程，等刊物上開場出現(xiàn)運用有關(guān)數(shù)學(xué)方法研

9、討地理問題的論文。70年代末80年代初，計量地理學(xué)正式起步。1980年5月，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年召開數(shù)量地理研討會；1984年和1985年，正式出版了教材林炳耀編和張超、楊秉庚編。20世紀80年代后期以來，地理數(shù)學(xué)方法的運用與系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)分析方法以及GIS技術(shù)有機地結(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多年的開展，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，曾經(jīng)涉及到數(shù)學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的各個領(lǐng)域。它不但承繼了計量運動的成果，而且還吸收了40多年以來數(shù)學(xué)、系統(tǒng)實際、系統(tǒng)分析方法、計算機科學(xué)、現(xiàn)代計算實際及計算

10、方法等領(lǐng)域內(nèi)的有關(guān)成果，其內(nèi)容是非常豐富而廣泛的。.數(shù)學(xué)方法用途概率論 用于地理現(xiàn)象、地理要素的隨機分布研究。 抽樣調(diào)查 用于地理數(shù)據(jù)的采集和整理。 相關(guān)分析 分析地理要素之間的相關(guān)關(guān)系。 回歸分析 擬合地理要素之間的數(shù)量關(guān)系、預(yù)測發(fā)展趨勢。方差分析研究地理數(shù)據(jù)分布的離散程度。時間序列分析用于地理過程時間序列的預(yù)測與控制研究。主成分分析用于地理數(shù)據(jù)的降維處理及地理要素的因素分析與綜合評價。.聚類分析 用于各種地理要素分類、各種地理區(qū)域劃分。 判別分析 用于判別地理要素、地理單元的類型歸屬。 趨勢面分析用于擬合地理要素的空間分布形態(tài)。協(xié)方差與變異函數(shù)用于研究地理要素的空間相關(guān)性及空間分布的數(shù)量規(guī)

11、律?？肆⒏穹?用于地理要素分布的空間局部估計與局部插值。 馬爾可夫過程 用于研究隨機地理過程、預(yù)測隨機地理事件。 線性規(guī)劃 用于研究有關(guān)規(guī)劃與決策問題。 投入產(chǎn)出分析 用于產(chǎn)業(yè)部門聯(lián)系分析、勞動地域構(gòu)成分析、區(qū)域相互作用分析。.多目標規(guī)劃 用于研究有關(guān)規(guī)劃與決策問題。非線性規(guī)劃 用于研究有關(guān)規(guī)劃與決策問題。動態(tài)規(guī)劃用于有關(guān)多階段地理決策問題的求解網(wǎng)絡(luò)分析 用于交通網(wǎng)絡(luò)、通訊網(wǎng)絡(luò)、河流水系等地理網(wǎng)絡(luò)的研究。層次分析法 用于有關(guān)多層次、多要素戰(zhàn)略決策問題的分析。風險型決策分析法用于各種風險型地理決策問題的分析。非確定型決策分析法用于各種非確定型地理決策問題的分析。模糊數(shù)學(xué)方法用于各種模糊地理現(xiàn)象、

12、地理過程、地理決策和系統(tǒng)評價研究?？刂普撚糜诘乩磉^程、地理系統(tǒng)的調(diào)控研究。 信息論用于各種地理信息的分析、處理。突變論用于有關(guān)突發(fā)性地理現(xiàn)象、地理事件的研究。.耗散結(jié)構(gòu)理論用于有關(guān)地理系統(tǒng)、地理過程的組織與演化問題研究。協(xié)同學(xué)用于有關(guān)地理系統(tǒng)、地理過程的自組織問題研究?；疑到y(tǒng)方法用于灰色地理系統(tǒng)的分析、建模、控制與決策研究。系統(tǒng)動力學(xué)方法用于對地理系統(tǒng)的仿真、模擬和預(yù)測。分形理論用于有關(guān)地理實體的形態(tài)及要素分布形態(tài)的自相似機理研究。小波分析用于多層次、多尺度、多分辨率的地理時空過程的時頻分析。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于有關(guān)地理模式的識別、地理過程機制的自學(xué)習(xí)及預(yù)測等。遺傳算法用于復(fù)雜的非線性地理問題的

13、計算。細胞自動機用于有關(guān)地理過程的計算機模擬。.第三節(jié) 對計量地理學(xué)的評價 對于計量地理學(xué)，產(chǎn)生了三種觀念：“反定量化反對地理學(xué)定量化研討，以為地理景象非常復(fù)雜，不能用簡單的數(shù)學(xué)方法來解釋，對數(shù)學(xué)方法采取回絕和否認態(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(xué)定量化，以為數(shù)學(xué)方法不僅是一種分析技術(shù)，而且可以導(dǎo)出普遍性規(guī)律，可以處理地理學(xué)傳統(tǒng)研討方法所不能處理的實際問題。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?！胺嵌炕詾閿?shù)學(xué)方法只是地理

14、學(xué)研討方法之一，只能用來研討地理要素之間的數(shù)量關(guān)系和地理事物的空間格局，不能用來描畫和解釋地理規(guī)律，不能導(dǎo)出地理學(xué)實際，但其觀念搖擺不定。.筆者對計量地理學(xué)的評價與認識： 世界上的任何事物都可以用數(shù)值來度量。在現(xiàn)代地理學(xué)中，傳統(tǒng)方法是數(shù)學(xué)方法的根底，數(shù)學(xué)方法是傳統(tǒng)方法的重要補充。 數(shù)學(xué)方法是人們進展數(shù)學(xué)運算和求解的工具，能以嚴密的邏輯和簡約的方式描畫復(fù)雜的問題、表述豐富的本質(zhì)性思想。 地理學(xué)研討中，數(shù)學(xué)方法有其局限性。現(xiàn)代地理學(xué)中數(shù)學(xué)方法的構(gòu)成和開展與計算機運用技術(shù)親密相關(guān)。 .第四節(jié) 計量地理學(xué)的運用運用方面運用中應(yīng)該留意的幾個問題.一、數(shù)學(xué)方法主要運用方面分布型分析-對地理要素的分布特征及

15、規(guī)律進展定量分析。相互關(guān)系分析-對地理要素、地理事物之間的相互關(guān)系進展定量分析。分類研討-對地理事物的類型和各種地理區(qū)域進展定量劃分。 .網(wǎng)絡(luò)分析-對水系、交通網(wǎng)絡(luò)、行政區(qū)劃、經(jīng)濟區(qū)域等的空間構(gòu)造進展定量分析。 趨勢面分析-做出地理要素的趨勢等值線圖，展現(xiàn)所要分析的地理要素的空間分布規(guī)律?？臻g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。.系統(tǒng)仿真研討，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)系與反響機制進展分析，構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造； 建立描畫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； 以適當?shù)挠嬎惴椒ㄅc算法言語將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為計算機可以識別運轉(zhuǎn)的任務(wù)模型； 運轉(zhuǎn)模型，對真實系統(tǒng)進展模擬仿真，從而

16、提示其運轉(zhuǎn)機制與規(guī)律。.過程模擬與預(yù)測研討, 經(jīng)過對地理過程的模擬與擬合，定量地提示地理事物、地理景象隨時間變化的規(guī)律，預(yù)測其未來開展趨勢?？臻g分散研討,定量地提示各種地理景象，包括自然景象、經(jīng)濟景象、社會景象、文化景象、技術(shù)景象在地理空間的分散規(guī)律。.空間行為研討，主要是對人類活動的空間行為決策進展定量的研討。 地理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控研討,運用系統(tǒng)控制論的有關(guān)原理與方法，研討人地相互作用的地理系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)控問題，尋覓人口、資源、環(huán)境與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)開展的方法、途徑與措施。 地理系統(tǒng)的復(fù)雜性研討 。地理系統(tǒng)是高度復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其復(fù)雜系統(tǒng)研討曾經(jīng)引起了國際地理學(xué)界的高度注重。 .二、運用中應(yīng)該留意的幾個

17、問題地理數(shù)據(jù)的挑選與質(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.建模程序威爾遜 ，英國建造一個數(shù)學(xué)模型，首先必需明確建模的目的；地理問題即所研討的對象系統(tǒng)；在各類變量中必需明確哪些變量是可控變量，即經(jīng)過對哪些變量的調(diào)控可以使系統(tǒng)的行為發(fā)生改動；在模型中，如何處置時間概念，即以為被研討的對象系統(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念、處理哪些實際問題，與此問題有關(guān)的建立模型的根本假設(shè)，以及所根據(jù)的實際，將要處理的問題等都將直接或間接地表達在模型之中； 能用于建模的有關(guān)數(shù)據(jù)、資料是什么，能夠性如何，應(yīng)采用何種建模技術(shù)，有現(xiàn)成的技術(shù)方