地理學(xué)的發(fā)展階段課件

第一章緒論第一章緒論1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(shí)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(gè)基本階段：古代地理學(xué)，以記載地理知識(shí)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(shí)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)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(shí)代開始2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(yùn)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(yùn)動(dòng)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)依據(jù)。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3本章主要內(nèi)容：

計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展計(jì)量地理學(xué)的主要內(nèi)容對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)計(jì)量地理學(xué)的應(yīng)用本章主要內(nèi)容：計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展4第一節(jié)計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展

現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)

計(jì)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)展第一節(jié)計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展

現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)5一、現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)

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（AlexanderVonHumboldt）、李特爾（KarlRitter）、李?；舴遥‵.Richthofen）等。景觀學(xué)派，代表人物是施呂特爾（O.Schlüter）等。一、現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)近代地理學(xué)有三種主要學(xué)派:6計(jì)量運(yùn)動(dòng)的萌芽

德籍旅美地理學(xué)家舍弗爾（F.K.Schaefer），1953年發(fā)表了一篇題為“地理學(xué)中的例外論”的文章，抨擊了哈特向的地域獨(dú)特主義觀點(diǎn)，即“例外主義”觀點(diǎn)。他認(rèn)為，地理學(xué)應(yīng)該是解釋現(xiàn)象，而不應(yīng)該是羅列現(xiàn)象。解釋現(xiàn)象必須有法則，應(yīng)該把地理現(xiàn)象看成是法則的實(shí)例。地理學(xué)的目的應(yīng)該與其他科學(xué)有相似之處：都是追求、探索法則的。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(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)的帷幕。計(jì)量運(yùn)動(dòng)的萌芽

德籍旅美地理學(xué)家舍弗爾（F.K.7早期計(jì)量運(yùn)動(dòng)的三種學(xué)派計(jì)量運(yùn)動(dòng)主要是由美國地理學(xué)家發(fā)起的，形成了三大學(xué)派：衣阿華的經(jīng)濟(jì)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，極力倡導(dǎo)建立地理學(xué)法則，著重探討經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)地理學(xué)》為代表作，主要特征是發(fā)展和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法。普林斯頓的社會(huì)物理學(xué)派。代表人物是司徒瓦特(J.Q.Stewart)。該派把物理學(xué)原理應(yīng)用于社會(huì)現(xiàn)象的研究之中，發(fā)展了理論地理學(xué)中的引力模型、位勢模型、空間相互作用模式。

早期計(jì)量運(yùn)動(dòng)的三種學(xué)派計(jì)量運(yùn)動(dòng)主要是由美國地理學(xué)8計(jì)量運(yùn)動(dòng)的飛速發(fā)展加里森(WilliamL.Garrison)及其領(lǐng)導(dǎo)的華盛頓小組首次把地理學(xué)的理論和方法建立在定量的基礎(chǔ)上，編定了第一本《計(jì)量地理學(xué)》教材，率先在華盛頓大學(xué)舉辦了地理計(jì)量方法研討班，培養(yǎng)了大批現(xiàn)代地理學(xué)名家。美國區(qū)域科學(xué)協(xié)會(huì)協(xié)會(huì)組織了大量的學(xué)術(shù)活動(dòng)，編輯出版了《區(qū)域科學(xué)年鑒》，成為美國計(jì)量運(yùn)動(dòng)的源地之一。瑞典學(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(jìn)了計(jì)量運(yùn)動(dòng)向全世界的擴(kuò)散。

計(jì)量運(yùn)動(dòng)的飛速發(fā)展加里森(WilliamL.Garris9計(jì)量運(yùn)動(dòng)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)聯(lián)合會(huì)(IGU)設(shè)立的地理計(jì)量學(xué)方法委員會(huì)；1967年英國地理學(xué)會(huì)設(shè)立的地理教學(xué)采用模型和計(jì)量技術(shù)委員會(huì)；1968年日本成立的計(jì)量地理學(xué)研究委員會(huì)，1973年又改稱理論、計(jì)量地理學(xué)委員會(huì)；1963年英國出版的《地理學(xué)計(jì)量資料雜志》和1969年美國出版的《地理分析——國際理論地理學(xué)》雜志。

計(jì)量運(yùn)動(dòng)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.10二、計(jì)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(jì)學(xué)方法引入地理學(xué)研究領(lǐng)域，構(gòu)造一系列統(tǒng)計(jì)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(jì)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，也可以進(jìn)行定量地表示。

二、計(jì)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11第二階段（20世紀(jì)60年代末期到70年代末期）多元統(tǒng)計(jì)分析方法和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理學(xué)研究中廣泛應(yīng)用。以電子計(jì)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(jì)方法，具備了分析多因素、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特征等復(fù)雜地理問題的能力。第二階段（20世紀(jì)60年代末期到70年代末期）12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(yùn)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(shí)GIS技術(shù)的發(fā)展為其提供了先進(jìn)的技術(shù)手段支持。第三階段（20世紀(jì)70年代末期開始到80年代末期）13第四階段（20世紀(jì)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(jìn)入計(jì)算地理(GeocomputationalGeography)時(shí)代。得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)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(jí)計(jì)算機(jī)為工具，對“整體”、“大容量”資料所表征的地理問題實(shí)施高性能計(jì)算，探索構(gòu)筑新的地理學(xué)理論和應(yīng)用模型。第四階段（20世紀(jì)90年代初至今）14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(jì)算學(xué)又成功的引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（neuralnetwork)、遺傳算法模型（geneticprogramming）、細(xì)胞自動(dòng)模型（cellarautomata）、模式參數(shù)隨機(jī)取樣模型（randomsamplingofmodelparameter）、模糊邏輯模型(fuzzylogic)、改進(jìn)了的地理加權(quán)回歸（geographicallyweightedregression）等先進(jìn)方法。

除繼續(xù)應(yīng)用20世紀(jì)80年代中葉以來在15三、計(jì)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(yùn)籌學(xué)課程，《地理學(xué)報(bào)》等刊物上開始出現(xiàn)運(yùn)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(jì)量地理學(xué)正式起步。1980年5月，《計(jì)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(huì)于1983年召開數(shù)量地理研討會(huì)；1984年和1985年，正式出版了教材《計(jì)量地理學(xué)概論》（林炳耀編）和《計(jì)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。三、計(jì)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(yùn)籌16第二節(jié)計(jì)量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法經(jīng)過40多年的發(fā)展，計(jì)量地理學(xué)不斷完善、不斷成熟。目前，計(jì)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(gè)領(lǐng)域。它不但繼承了計(jì)量運(yùn)動(dòng)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(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代計(jì)算理論及計(jì)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。第二節(jié)計(jì)量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法經(jīng)過40多年的發(fā)展17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(jī)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(shí)間序列分析用于地理過程時(shí)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(jià)。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(jī)分布研究。18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)律?？肆⒏穹?/p>

用于地理要素分布的空間局部估計(jì)與局部插值。

馬爾可夫過程

用于研究隨機(jī)地理過程、預(yù)測隨機(jī)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(dòng)地域構(gòu)成分析、區(qū)域相互作用分析。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19多目標(biāo)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(dòng)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(fēng)險(xiǎn)型決策分析法用于各種風(fēng)險(xiǎn)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、地理過程、地理決策和系統(tǒng)評價(jià)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。多目標(biāo)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20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(dòng)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(shí)體的形態(tài)及要素分布形態(tài)的自相似機(jī)理研究。小波分析用于多層次、多尺度、多分辨率的地理時(shí)空過程的時(shí)頻分析。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于有關(guān)地理模式的識(shí)別、地理過程機(jī)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計(jì)算。細(xì)胞自動(dòng)機(jī)用于有關(guān)地理過程的計(jì)算機(jī)模擬。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。21第三節(jié)對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)對于計(jì)量地理學(xué)，產(chǎn)生了三種觀點(diǎn)：“反定量化”——反對地理學(xué)定量化研究，認(rèn)為地理現(xiàn)象十分復(fù)雜，不能用簡單的數(shù)學(xué)方法來解釋，對數(shù)學(xué)方法采取拒絕和否定態(tài)度。代表人物：史密斯（DavidSmith）、奧格登(PhilipOgden)等。第三節(jié)對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)對于計(jì)量地理學(xué)，產(chǎn)生了三種觀點(diǎn)：22“定量化”——推崇地理學(xué)定量化，認(rèn)為數(shù)學(xué)方法不僅是一種分析技術(shù)，而且能夠?qū)С銎毡樾砸?guī)律，能夠解決地理學(xué)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。“非定量化”——認(rèn)為數(shù)學(xué)方法只是地理學(xué)研究方法之一，只能用來研究地理要素之間的數(shù)量關(guān)系和地理事物的空間格局，不能用來描述和解釋地理規(guī)律，不能導(dǎo)出地理學(xué)理論，但其觀點(diǎn)搖擺不定?！岸炕薄瞥绲乩韺W(xué)定量化，認(rèn)為數(shù)學(xué)方法不僅是一種分析技23筆者對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)與認(rèn)識(shí)：

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)方法的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)方法是傳統(tǒng)方法的重要補(bǔ)充。數(shù)學(xué)方法是人們進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和求解的工具，能以嚴(yán)密的邏輯和簡潔的形式描述復(fù)雜的問題、表述豐富的實(shí)質(zhì)性思想。地理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)方法有其局限性?，F(xiàn)代地理學(xué)中數(shù)學(xué)方法的形成和發(fā)展與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)密切相關(guān)。

筆者對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)與認(rèn)識(shí)：世界上的任何事物都可以用數(shù)值24第四節(jié)計(jì)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(gè)問題

第四節(jié)計(jì)量地理學(xué)的應(yīng)用應(yīng)用方面25一、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。一、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26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(dòng)的方向和強(qiáng)度。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)27系統(tǒng)仿真研究，步驟：①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)；②建立描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；③以適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法與算法語言將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別運(yùn)行的工作模型；④運(yùn)行模型，對真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，從而揭示其運(yùn)行機(jī)制與規(guī)律。系統(tǒng)仿真研究，步驟：28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(shí)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(huì)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。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29空間行為研究，主要是對人類活動(dòng)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(yùn)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(huì)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。空間行為研究，主要是對人類活動(dòng)的空間行為決策進(jìn)行定量的研究。30二、應(yīng)用中應(yīng)該注意的幾個(gè)問題地理數(shù)據(jù)的篩選與質(zhì)量檢驗(yàn)問題地理數(shù)據(jù)在建模分析中的作用：①

確定模型中的參數(shù)與初值；②

檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性、合理性和有效性。模型的建造問題二、應(yīng)用中應(yīng)該注意的幾個(gè)問題地理數(shù)據(jù)的篩選與質(zhì)量檢驗(yàn)問題31建模程序[威爾遜，英國]建造一個(gè)數(shù)學(xué)模型，首先必須明確建模的目標(biāo)；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，如何處理時(shí)間概念，即認(rèn)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(dòng)態(tài)模型；建模程序[威爾遜，英國]建造一個(gè)數(shù)學(xué)模型，首先必須明確建模32所建模型將采用什么觀點(diǎn)、解決哪些理論問題，與此問題有關(guān)的建立模型的基本假設(shè)，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(guān)數(shù)據(jù)、資料是什么，可能性如何，應(yīng)采用何種建模技術(shù)，有現(xiàn)成的技術(shù)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(yàn)所建模型。所建模型將采用什么觀點(diǎn)、解決哪些理論問題，與此問題有關(guān)的建立33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(shí)現(xiàn)。近幾年來出現(xiàn)的基于知識(shí)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。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34演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！35第一章緒論第一章緒論36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(shí)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(gè)基本階段：古代地理學(xué)，以記載地理知識(shí)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(shí)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)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(shí)代開始37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?，F(xiàn)代地理學(xué)中運(yùn)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(yùn)動(dòng)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)依據(jù)。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38本章主要內(nèi)容：

計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展計(jì)量地理學(xué)的主要內(nèi)容對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)計(jì)量地理學(xué)的應(yīng)用本章主要內(nèi)容：計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展39第一節(jié)計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展

現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)

計(jì)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)展第一節(jié)計(jì)量地理學(xué)的形成和發(fā)展

現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)40一、現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)

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（AlexanderVonHumboldt）、李特爾（KarlRitter）、李?；舴遥‵.Richthofen）等。景觀學(xué)派，代表人物是施呂特爾（O.Schlüter）等。一、現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)近代地理學(xué)有三種主要學(xué)派:41計(jì)量運(yùn)動(dòng)的萌芽

德籍旅美地理學(xué)家舍弗爾（F.K.Schaefer），1953年發(fā)表了一篇題為“地理學(xué)中的例外論”的文章，抨擊了哈特向的地域獨(dú)特主義觀點(diǎn)，即“例外主義”觀點(diǎn)。他認(rèn)為，地理學(xué)應(yīng)該是解釋現(xiàn)象，而不應(yīng)該是羅列現(xiàn)象。解釋現(xiàn)象必須有法則，應(yīng)該把地理現(xiàn)象看成是法則的實(shí)例。地理學(xué)的目的應(yīng)該與其他科學(xué)有相似之處：都是追求、探索法則的。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(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動(dòng)的帷幕。計(jì)量運(yùn)動(dòng)的萌芽

德籍旅美地理學(xué)家舍弗爾（F.K.42早期計(jì)量運(yùn)動(dòng)的三種學(xué)派計(jì)量運(yùn)動(dòng)主要是由美國地理學(xué)家發(fā)起的，形成了三大學(xué)派：衣阿華的經(jīng)濟(jì)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，極力倡導(dǎo)建立地理學(xué)法則，著重探討經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)地理學(xué)》為代表作，主要特征是發(fā)展和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法。普林斯頓的社會(huì)物理學(xué)派。代表人物是司徒瓦特(J.Q.Stewart)。該派把物理學(xué)原理應(yīng)用于社會(huì)現(xiàn)象的研究之中，發(fā)展了理論地理學(xué)中的引力模型、位勢模型、空間相互作用模式。

早期計(jì)量運(yùn)動(dòng)的三種學(xué)派計(jì)量運(yùn)動(dòng)主要是由美國地理學(xué)43計(jì)量運(yùn)動(dòng)的飛速發(fā)展加里森(WilliamL.Garrison)及其領(lǐng)導(dǎo)的華盛頓小組首次把地理學(xué)的理論和方法建立在定量的基礎(chǔ)上，編定了第一本《計(jì)量地理學(xué)》教材，率先在華盛頓大學(xué)舉辦了地理計(jì)量方法研討班，培養(yǎng)了大批現(xiàn)代地理學(xué)名家。美國區(qū)域科學(xué)協(xié)會(huì)協(xié)會(huì)組織了大量的學(xué)術(shù)活動(dòng)，編輯出版了《區(qū)域科學(xué)年鑒》，成為美國計(jì)量運(yùn)動(dòng)的源地之一。瑞典學(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(jìn)了計(jì)量運(yùn)動(dòng)向全世界的擴(kuò)散。

計(jì)量運(yùn)動(dòng)的飛速發(fā)展加里森(WilliamL.Garris44計(jì)量運(yùn)動(dòng)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)聯(lián)合會(huì)(IGU)設(shè)立的地理計(jì)量學(xué)方法委員會(huì)；1967年英國地理學(xué)會(huì)設(shè)立的地理教學(xué)采用模型和計(jì)量技術(shù)委員會(huì)；1968年日本成立的計(jì)量地理學(xué)研究委員會(huì)，1973年又改稱理論、計(jì)量地理學(xué)委員會(huì)；1963年英國出版的《地理學(xué)計(jì)量資料雜志》和1969年美國出版的《地理分析——國際理論地理學(xué)》雜志。

計(jì)量運(yùn)動(dòng)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.45二、計(jì)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(jì)學(xué)方法引入地理學(xué)研究領(lǐng)域，構(gòu)造一系列統(tǒng)計(jì)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(jì)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，也可以進(jìn)行定量地表示。

二、計(jì)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46第二階段（20世紀(jì)60年代末期到70年代末期）多元統(tǒng)計(jì)分析方法和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理學(xué)研究中廣泛應(yīng)用。以電子計(jì)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(jì)方法，具備了分析多因素、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特征等復(fù)雜地理問題的能力。第二階段（20世紀(jì)60年代末期到70年代末期）47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(yùn)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(shí)GIS技術(shù)的發(fā)展為其提供了先進(jìn)的技術(shù)手段支持。第三階段（20世紀(jì)70年代末期開始到80年代末期）48第四階段（20世紀(jì)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(jìn)入計(jì)算地理(GeocomputationalGeography)時(shí)代。得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)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(jí)計(jì)算機(jī)為工具，對“整體”、“大容量”資料所表征的地理問題實(shí)施高性能計(jì)算，探索構(gòu)筑新的地理學(xué)理論和應(yīng)用模型。第四階段（20世紀(jì)90年代初至今）49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(jì)算學(xué)又成功的引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（neuralnetwork)、遺傳算法模型（geneticprogramming）、細(xì)胞自動(dòng)模型（cellarautomata）、模式參數(shù)隨機(jī)取樣模型（randomsamplingofmodelparameter）、模糊邏輯模型(fuzzylogic)、改進(jìn)了的地理加權(quán)回歸（geographicallyweightedregression）等先進(jìn)方法。

除繼續(xù)應(yīng)用20世紀(jì)80年代中葉以來在50三、計(jì)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(yùn)籌學(xué)課程，《地理學(xué)報(bào)》等刊物上開始出現(xiàn)運(yùn)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(jì)量地理學(xué)正式起步。1980年5月，《計(jì)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(huì)于1983年召開數(shù)量地理研討會(huì)；1984年和1985年，正式出版了教材《計(jì)量地理學(xué)概論》（林炳耀編）和《計(jì)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。三、計(jì)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(yùn)籌51第二節(jié)計(jì)量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法經(jīng)過40多年的發(fā)展，計(jì)量地理學(xué)不斷完善、不斷成熟。目前，計(jì)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(gè)領(lǐng)域。它不但繼承了計(jì)量運(yùn)動(dòng)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(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代計(jì)算理論及計(jì)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。第二節(jié)計(jì)量地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法經(jīng)過40多年的發(fā)展52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(jī)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(shí)間序列分析用于地理過程時(shí)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(jià)。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(jī)分布研究。53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)律?？肆⒏穹?/p>

用于地理要素分布的空間局部估計(jì)與局部插值。

馬爾可夫過程

用于研究隨機(jī)地理過程、預(yù)測隨機(jī)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(dòng)地域構(gòu)成分析、區(qū)域相互作用分析。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54多目標(biāo)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(dòng)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(fēng)險(xiǎn)型決策分析法用于各種風(fēng)險(xiǎn)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、地理過程、地理決策和系統(tǒng)評價(jià)研究。控制論用于地理過程、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。多目標(biāo)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55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(dòng)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(shí)體的形態(tài)及要素分布形態(tài)的自相似機(jī)理研究。小波分析用于多層次、多尺度、多分辨率的地理時(shí)空過程的時(shí)頻分析。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于有關(guān)地理模式的識(shí)別、地理過程機(jī)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計(jì)算。細(xì)胞自動(dòng)機(jī)用于有關(guān)地理過程的計(jì)算機(jī)模擬。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。56第三節(jié)對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)對于計(jì)量地理學(xué)，產(chǎn)生了三種觀點(diǎn)：“反定量化”——反對地理學(xué)定量化研究，認(rèn)為地理現(xiàn)象十分復(fù)雜，不能用簡單的數(shù)學(xué)方法來解釋，對數(shù)學(xué)方法采取拒絕和否定態(tài)度。代表人物：史密斯（DavidSmith）、奧格登(PhilipOgden)等。第三節(jié)對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)對于計(jì)量地理學(xué)，產(chǎn)生了三種觀點(diǎn)：57“定量化”——推崇地理學(xué)定量化，認(rèn)為數(shù)學(xué)方法不僅是一種分析技術(shù)，而且能夠?qū)С銎毡樾砸?guī)律，能夠解決地理學(xué)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。“非定量化”——認(rèn)為數(shù)學(xué)方法只是地理學(xué)研究方法之一，只能用來研究地理要素之間的數(shù)量關(guān)系和地理事物的空間格局，不能用來描述和解釋地理規(guī)律，不能導(dǎo)出地理學(xué)理論，但其觀點(diǎn)搖擺不定。“定量化”——推崇地理學(xué)定量化，認(rèn)為數(shù)學(xué)方法不僅是一種分析技58筆者對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)與認(rèn)識(shí)：

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)方法的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)方法是傳統(tǒng)方法的重要補(bǔ)充。數(shù)學(xué)方法是人們進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和求解的工具，能以嚴(yán)密的邏輯和簡潔的形式描述復(fù)雜的問題、表述豐富的實(shí)質(zhì)性思想。地理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)方法有其局限性?，F(xiàn)代地理學(xué)中數(shù)學(xué)方法的形成和發(fā)展與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)密切相關(guān)。

筆者對計(jì)量地理學(xué)的評價(jià)與認(rèn)識(shí)：世界上的任何事物都可以用數(shù)值59第四節(jié)計(jì)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(gè)問題

第四節(jié)計(jì)量地理學(xué)的應(yīng)用應(yīng)用方面60一、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。一、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61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。