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1、第1章 绪 论徐永新徐永新 EmailEmail：课程内容n第一章 绪论n第二章 地理数据及其采集与预处理n第三章 地理学中的经典统计分析方法 相关分析、回归分析、时间序列分析、系统聚类分 析、主成分分析、马尔可夫预测方法、趋势面分析n第四章 空间统计分析初步n第五章 线性规划方法n第六章 多目标规划方法n第七章 投入产出分析方法n第八章 AHP决策分析方法n第九章 随机型决策方法教材与参考书n教材n徐建华主编.计量地理学,高等教育出版社 ,2006.n参考书n徐建华主编.现代地理学中的数学方法,高等教 育出版社,2002.n张超主编.计量地理学基础,高等教育出版社 ,2004.n陈端吕主编,
2、 计量地理学方法与应用, 南京大学 出版社, 2011.n徐建华主编, 地理建模方法, 科学出版社, 2010.计量地理学（Quantitative Geography ）将数学和电子计算机技术应用于地 理学的一门学科。计量地理学的基础是地理思想、数学方法和计算机技术。数学应用的两大功能： （1）地理观测数据的整理工具； （2）理论建设的语言和工具构造假设、建立地 理数学模型、发展地理学理论。 广义的计量地理学包括理论地理学（theoretical geography）和狭义的计量地理学。理论地理学的核心是数学地理学（mathematical geography），主要目标是构造假设、建设模型
3、、 发展地理学的基础理论；狭义的计量地理学的骨干是统计地理学（ statistical geography），主要目标是整理地理 观测数据、对地理学系统进行发展预测分析。 计量地理学有广义和狭义之分：Longley（1999）指出：“按照最一般的理解， 一个模型可以定义为恰到好处的现实的简 化”“In the most general terms, a model can be defined as a simplification of reality, nothing more, nothing less.” 。数学模型则是用数学语言对现实进行的不多不 少、恰到好处的简化表达。根据M.S.
4、 Arora和 A. Rogerson (1992)，数学模型就是“为了更准 确地理解和分析现实存在，并预测其未来发 展，从而做出的现实存在的数学表述或转译 。”什么是数学模型？数学建模是现代科学工作者理当具备的研究技能， 掌握数学分析方法甚至是科学研究的基本素养。地理学毫无疑问需要数学方法，尽管有 些学者对此不以为然。Bunge（1962）在其理论地理学一 书中引用J. Kemeny 的话说：“是不是所 有的科学都能够使用数学? 回答是肯定的 。而且它们必须使用数学。” 地理学是否需要数学?一门学科要想从经验科学发展成为理论科学， 首先必须成为一门实证科学，而数量化乃是实 证化的基本前提。放
5、弃数量化，就意味着放弃一门学科的理论化 。一门学科没有自己的理论，充其量只能成为一 门寄人篱下的学科，其应用功能肯定非常有限 。 经验科学实证科学理论科学数量化地理学的发展阶段地理学的发展史可划分为三个基本阶段 ： 1.古代地理学(上古时期至18世纪末) 农牧业社会的产物，以记载地理知识为主体， 而且这些记载多是片断性的，缺乏理论体系。地理学只是人类认识周围环境的一种知识领域， 而不是一门科学。中国的尚书禹贡、管子地员、山海经、水经注等著作，都是世 界上比较早的地理学史料。 2.近代地理学(19世纪-20世纪50年代) 工商业社会的产物，对各种地理现象进行条理化归纳， 并对它们之间的关系进行解
6、释性描述；对一些地理事物或地理现象，大多采用文字语言进行 解释性描述，只做含糊地描述，使人有模棱两可、不够 准确的感觉。近代地理学形成的标志是德国洪堡德的宇宙和李特尔的地学通论两书的问世。 地理学的发展阶段3. 现代地理学(20世纪60年代以来)信息社会的产物，把地理环境及其与人类活动的相互关系看成统一的整体，采用定性与定量相结 合的方法，规范研究与实证研究并举，解释各 种地理现象的内在机制并预测其未来演变。其标志是地理数量方法、理论地理学的诞生和计算机制图、地理信息系统、卫星等应用 的出现 地理学的发展阶段地理学与数学的不解之缘古代地理学和 近代地理学中的数学方 法限于定量地描述、记载和解释
7、。现代地理学中运用数学方法，是为了深入 地进行定量化研究，揭示地理现象发生、 发展的内在机制及运动规律，从而为地理 系统的预测及优化调控提供科学依据。本章主要内容 计量地理学的形成和发展计量地理学中的数学方法对计量地理学的评价 计量地理学的应用第1节 计量地理学的形成和发展现代地理学发展史上的计量运动 计量地理学的发展阶段 计量地理学在中国的发展一、现代地理学发展史上的计量运动 近代地理学有3种主要学派:区域学派,代表人物是赫特纳（A.Hettner）、 哈特向（R.Hartshorne)。人地关系学派，代表人物是洪堡（Alexander Von Humboldt）、李特尔（Karl Ritt
8、er）、李 希霍芬（F. Richthofen）等。景观学派，代表人物是施吕特尔（O. Schlter）等。地理学的研究对象是区域，研究目标是描述 和解释地球表面区域的差异性；在地理学中不存 在法则，地理学只能以区域为单元进行类型研究 。专论地理学是地理学研究的起点，区域地理学 是地理学研究的终点。哈特向1939年的“地理学的性质（The nature of geography）”一书可说是特例主 义的经典，他在回顾了地理学发展历史的基 础 上，大量引用赫特纳的观点，并认为地 理学的性质在于研究区域差异，区域的独特 性是地理研究的核心。区域个性研究使地理学缺乏理性的光 辉，当物理学、化学、生物
9、学、数学等科 学发现大量公理、定律推动技术理论和应 用技术飞跃进步的时候，地理学尚基本停 留在大量区域知识的积累上。在这种区域主义的环境下，地理学在以严谨闻 名的哈佛遭到了怀疑。越来越多的人攻击以这种逻 辑为基础的地理学流于表面化和描述化。四十年代 哈佛的校长James Conant更是在多种 场合下表示地 理学不是一门大学学科 (geography is not a university subject)地理学面临一次 “学术战争”。地 理界龙头老大的哈佛地理系终于在1948 年倒下了 。地理学面临着被科学界清扫出门的危机。许多 学校大有效法哈佛之意，不少地理学者纷纷另谋出 路。 计量运动的
10、萌芽德籍旅美地理学家舍弗尔（F.K. Schaefer）， 1953年发表了一篇题为地理学中的例外论的文章 ，抨击了哈特向的地域独特主义观点，即“例外主义 ”观点。 他认为，地理学应该是解释现象，而不应该是罗 列现象。解释现象必须有法则，应该把地理现象看成 是法则的实例。地理学的目的应该与其他科学有相似 之处：都是追求、探索法则的。文中Schaefer尖锐的批判了哈特向地理学的性 质一书，指出哈特向不加批判的继承了康德，赫 特纳的描述传统，错误的认为地理学和历史一样， 是一门与其他所有学科都有所不同的特殊科学，而 特殊性就体现在描述不同区域的独特性。Schaefer 称这种论调为地理学中的“特
11、例主义” （ Exceptionalism）， 它最终将导致地理学的非科学 化。同时Schaefer将逻辑实证主义和科学方法论的 概念引入了地理，认为地理学的本质和所有科学一 样，在于寻找客观规律，而知识的建立必须从经验 中来，在实践中验证。他认为：“科学就是对法则的追求”，“现象 是法则的一例”，“至于法则能解释到什么程 度，科学家能向怎么样的情况挑战，这是程 度的问题，它依赖于科学的发展阶段”。谢弗 尔认为“地理学是区域差异的研究”的说法是 描述现象本身，离开对一般法则的抽象研究 ，只能使地理学停留在十分幼稚的阶段，是 方法论的歧途。 Schaefer的文章立即引起悍然大波。地理在各 大学
12、面临灭亡的现实使得更多的人特别是年轻的 一代从Schaefer偏激的文章中找到了希望，从而 开始了哈特向阵营和以年轻一代地理学家为主的 Schaefer阵营的大辨论。19531960期间哈特向 发表了许多为他的The nature of geography辩论 的文章，但最终计量派取得了胜利。计量化使得 地理系在许多领域获得了新生， Schaefer最终被 奉为计量革命的英雄，计量革命救了地理学一命 。 在这样的背景下，20世纪50年代末首先在美 国，之后在英国、瑞士以至全世界掀起了建立 地理学法则的运动热潮，其目的是构筑地理学 的理论，运动的核心是逻辑实证主义指导下的 地理学方法论的革命运动
13、，这就是所谓的计量 革命。1964年第20届国际地理学大会上成立了“地理学 定量方法委员会（CQMG）”，这标志着运动 的高峰。计量地理学的产生体现了地理学的进一步完 善，使地理学由一门对地表事物进行解释性 描述的学科，转变为一门确定性解释的科学 。其意义在于：（1）它给实际地理问题以确 定性的解释，使地理学家可以在计划、规划 和设计中由充分依据和发言权；（2）使地理 现象的概括达到了新的高度，即不仅是定性 ，而且是定量的描述和解释，从而使地理学 的基本理论更臻完善。一门学科要想从经验科学发展成为理论科学， 首先必须成为一门实证科学，而数量化方法乃是 实证化的前提。计量地理学的最主要的成就，就
14、 是铺开了地理学确定性解释这条通往科学的道路 ，而绝不是采用一些数学概念和公式而已。定量 化、精确化是地理学研究的方向和目标，这是一 个长期的过程，这个过程不仅有赖于地理学本身 的努力，而且有赖于整个现代科学技术的努力。 舍弗尔等人对区域学派的批评与否定 ，拉开了现代地理学发展史上的计量 运动的帷幕。早 期 计 量 运 动 的 三 种 学 派计量运动主要是由美国地理学家发起的，形成 了3大学派： 依阿华的经济派。代表人物是舍弗尔、麦卡尔蒂。受杜能、廖什、克里斯塔勒等区位论学者影 响很深，极力倡导建立地理学法则，着重探讨经济 区位现象间相互内在联系及其组合类型。威斯康星的统计派。代表人物是威弗尔
15、、罗宾逊、东坎和仇佐里，以经典著作统计地理学 为代表作，主要特征是发展和应用统计分析方法。普林斯顿的社会物理学派。代表人物是司徒 瓦特(J.Q. Stewart)。该派把物理学原理应应用于社 会现现象的研究之中，发展了理论地理学中的引力模型、位势模型、空间相互作用模式。 计量运动的飞速发展加里森(W. L. Garrison) 及其领导的华盛顿小组首次把地理学的理论和方法建立在定 量的基础上，编写了第一本计量地理学 教材，率先在华盛顿大学举办了地理计量方 法研讨班，培养了大批现代地理学名家。美国区域科学协会组织了大量的学术活动，编辑出版了 区域科学年鉴，成为美国计量运动的源地之一。瑞 典学者哈
16、格斯特朗积极组织瑞典和美国的地理学家交流 学术思想，大大促进了计量运动向全世界的扩散。 计量运动中涌现的著名学派、组织和学术刊物英国以乔莱（R.J. Chorley）、哈格特(P. Haggett)和哈威(D. Harvey)等为代表的剑桥学派；1964年国际地理学联合会(IGU)设立的地理计量学方法委员会；1967年英国地理学会设立的地理教学采用模型和计量技术委员会；1968年日本成立的计量地理学研究委员会，1973年又改称理论、计量地理学委员会；1963年英国出版的地理学计量资料杂志和1969年 美国出版的地理分析国际理论地理学杂志。二、计量地理学的发展阶段第一阶段（20世纪50年代末期到60年代末期）把统计学方法引入地理学研究领域，构造一系列统计量来定量地描述地理要素的分 布特征，应用各种概率分布函数、方差等简
