地理學的發(fā)展階段

地理學的發(fā)展階段第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四地理學的發(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，解釋各種地理現象的內在機制并預測其未來演變。第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四地理學與數學的不解之緣古代地理學和近代地理學中的數學方法限于定量地描述、記載和解釋。現代地理學中運用數學方法，是為了深入地進行定量化研究，揭示地理現象發(fā)生、發(fā)展的內在機制及運動規(guī)律，從而為地理系統(tǒng)的預測及優(yōu)化調控提供科學依據。第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四本章主要內容：

計量地理學的形成和發(fā)展計量地理學中的數學方法計量地理學的應用第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)計量地理學的形成和發(fā)展

計量地理學的形成

計量地理學的發(fā)展階段

現代地理學的數學方法在中國的發(fā)展第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四一、計量地理學的形成

計量地理學（QuantitativeGeography或QuantitativeAnalysisinGeography)是把數學和電子計算機技術應用于地理學的一門新興學科，它是隨著生產發(fā)展的需要和科學技術的進步而產生和發(fā)展起來的。人們在研究地理事物的時空分布、相互關系、地理劃分，乃至進行地理要素的預測、控制、改造當中，取得了大量數據資料，如何對它們進行系統(tǒng)整理，從而更深刻地闡明地理現象的規(guī)律，透徹地理解地理事物發(fā)生、發(fā)展的過程，更好地為生產建設事業(yè)服務，就在地理學中引進了數學方法，產生了計量地理學。

第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四電子計算機和其它計算工具的發(fā)展和普及，又為計量地理學的發(fā)展提供了物質基礎。因此，計量地理學的出現，反映了地理學向著定量化發(fā)展的新趨勢。第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四二、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、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，許多地理要素間的相關關系，也可以進行定量地表示。

第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第二階段（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9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第三階段（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、網絡分析方法，以及數學物理方法、模糊數學方法、分形幾何學方法、非線性分析方法等一系列現代數學方法的形成。同時GIS技術的發(fā)展為其提供了先進的技術手段支持。第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第四階段（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(GeocomputationalGeography)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、整體性地理數據信息中的成功應用，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。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四除繼續(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網絡（neuralnetwork)、遺傳算法模型（geneticprogramming）、細胞自動模型（cellarautomata）、模式參數隨機取樣模型（randomsamplingofmodelparameter）、模糊邏輯模型(fuzzylogic)、改進了的地理加權回歸（geographicallyweightedregression）等先進方法。

第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四三、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》等刊物上開始出現運用有關數學方法研究地理問題的論文。70年代末80年代初，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。第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)計量地理學中的數學方法經過40多年的發(fā)展，計量地理學不斷完善、不斷成熟。目前，計量地理學中的數學方法，已經涉及到數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多年以來數學、系統(tǒng)理論、系統(tǒng)分析方法、計算機科學、現代計算理論及計算方法等領域內的有關成果，其內容是十分豐富而廣泛的。第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四數學方法用途概率論

用于地理現象、地理要素的隨機分布研究。

抽樣調查

用于地理數據的采集和整理。

相關分析

分析地理要素之間的相關關系。

回歸分析

擬合地理要素之間的數量關系、預測發(fā)展趨勢。方差分析研究地理數據分布的離散程度。時間序列分析用于地理過程時間序列的預測與控制研究。主成分分析用于地理數據的降維處理及地理要素的因素分析與綜合評價。第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四聚類分析

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)方差與變異函數用于研究地理要素的空間相關性及空間分布的數量規(guī)律。克立格法

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、預測隨機地理事件。

線性規(guī)劃

用于研究有關規(guī)劃與決策問題。

投入產出分析

用于產業(yè)部門聯系分析、勞動地域構成分析、區(qū)域相互作用分析。第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四多目標規(guī)劃

用于研究有關規(guī)劃與決策問題。非線性規(guī)劃

用于研究有關規(guī)劃與決策問題。動態(tài)規(guī)劃用于有關多階段地理決策問題的求解網絡分析

用于交通網絡、通訊網絡、河流水系等地理網絡的研究。層次分析法

用于有關多層次、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。模糊數學方法用于各種模糊地理現象、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。突變論用于有關突發(fā)性地理現象、地理事件的研究。第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四耗散結構理論用于有關地理系統(tǒng)、地理過程的組織與演化問題研究。協(xié)同學用于有關地理系統(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)動力學方法用于對地理系統(tǒng)的仿真、模擬和預測。分形理論用于有關地理實體的形態(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。人工神經網絡用于有關地理模式的識別、地理過程機制的自學習及預測等。遺傳算法用于復雜的非線性地理問題的計算。細胞自動機用于有關地理過程的計算機模擬。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)計量地理學的應用應用方面應用中應該注意的幾個問題

第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四一、數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。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。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。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四網絡分析--對水系、交通網絡、行政區(qū)劃、經濟區(qū)域等的空間結構進行定量分析。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?？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。第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)仿真研究，步驟：①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；②建立描述系統(tǒng)的數學模型；③以適當的計算方法與算法語言將數學模型轉化為計算機可以識別運行的工作模型；④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。第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四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、地理現象隨時間變化的規(guī)律，預測其未來發(fā)展趨勢?？臻g擴散研究,定量地揭示各種地理現象，包括自然現象、經濟現象、社會現象、文化現象、技術現象在地理空間的擴散規(guī)律。第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四空間行為研究，主要是對人類活動的空間行為決策進行定量的研究。地理系統(tǒng)優(yōu)化調控研究,運用系統(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)化調控問題，尋找人口、資源、環(huán)境與社會經濟協(xié)調發(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)研究已經引起了國際地理學界的高度重視。第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四二、應用中應該注意的幾個問題地理數據的篩選與質量檢驗問題地理數據在建模分析中的作用：①

確定模型中的參數與初值；②

檢驗模型的正確性、合理性和有效性。模型的建造問題第25頁，共26頁，2023年，2