现代自然地理学理论地理学的基本研究方法.ppt

第四章 地理学的基本研究方法l第一节 常规方法¡一、定性描述法与定量分析法¡二、地理区划法¡三、地理类型法¡四、典型地段调查法 ¡五、总结群众经验法l第二节 数学方法l第三节 系统分析法l第四节 GIS方法第一节 常规方法——5种 一、定性描述法与定量分析法l定性描述法是所有科学的基本研究方法之一，任何一门学 科研究的成果也是定性描述的结果特别是科学初创时期 ，更显得定性描述法的重要定性描述法是地理学传统的 研究方法，当然，为了使定性描述的内容更加确切，它并 不排斥数量指标的应用现代地理学的定性描述常常与定 量分析法结合起来使用具体表现为描述法和比较法，也 常常结合起来使用l自然特征的描述内容：地质、地貌、气候、水文、土壤、 植被等，定性描述语言、定量指标、绝对量、相对量等l经济发展水平的描述内容：经济部门、发展水平（绝对水 平、相对水平）、存在问题、解决对策（相对宽泛和概括 ）与措施（相对具体）¡比如，陕西旅游资源比较丰富（定性语言），要有数量指标予 以支撑：旅游业收入（绝对收入、在国内排名）、从业人数（ 绝对数量、排名）、旅游资源类型及吸引力等二、地理区划法l区划就是区域划分，也叫地域系统划分。

l区划法是“空间性”研究的一个行之有效的方法， 现在已有一整套的理论（目的、原则、依据、指 标、方法）和等级单位系统把这些具体方法应 用到地理学问题研究中去，使地理学问题研究更 加深化，反映地理学特有的区域差异l研究一个地区的经济发展，不但要从整体上研究 经济发展的总体特征，经济部门的发展现状和布 局结构，而且要用区划的方法，从区域差异上研 究经济发展与布局的区域差别，使经济发展的对 策落实到具体的地域当中l地理区划法还给我们提供了一个研究的思路是 地理学区域性观念的具体实施三、地理类型法l就是分类研究，这是群类归并分析的一个 行之有效的方法，现有已有一整套的理论 和分类等级单位系统把类型归并的方法 应用到地理学，尤其是资源研究中去，加 强资源的类型研究，有助于各类资源的特 征与评价的分析研究，是研究深化l分类研究应该从分类的原则、依据、指标 、分类系统的的思路来研究既定问题四、典型地段调查法 l典型地段法是为了简化和深化地理学问题而采取的一种行 之有效的方法把一个大区域的问题，通过微小区域的典 型地段研究，使研究的问题简单化；也正是把区域缩小， 才使问题研究更加深入，有利于采用多种实验手段的数量 方法。

比如经济指标的抽样调查、经济问题的实证分析、 自然特征和自然资源的典型地段调查等等l典型地段法是从点到线、由线到面，实现区域研究目的的 起始点和基本方法l自然地理学的典型地段调查有综合剖面法、类型填图法等 l人文地理的典型地段调查有实证法、抽样法等，程序为：¡▲目的与任务的确定，文献资料的收集与分析¡▲地理社会调查（典型地段调查的实证、抽样）¡▲数据和信息的处理与计算，建立地理模型¡▲存在问题与解决对策分析，提出解决方案 ¡▲验证与实施五、总结群众经验法l对于自然资源的利用、经济问题的解决、人类活动的行为 取向，长期以来各地都积累了许多丰富的经验和方法，这 对于开展地理研究很有帮助我们可以通过总结群众的经 验，来达到对地理问题的深入理解l总结群众经验法具体可以表现为：问卷法、交谈法、访谈 法、座谈法、访问法等l对人们旅游行为的问卷调查：调查客源地、游客结构（职 业结构、知识结构等）、客流量、逗留时间等l农村经济发展的座谈法调查：收入来源、收入状况、产业 结构、关心的问题、存在的问题、发展方向等l土地利用的访问法、考察法调查：¡▲土地名称——群众命名¡▲土地利用现状----群众经验总结¡▲利用中的问题-----群众经验总结第二节 数学方法：3个问题：数学与定量化、地 理与数学、数学建模l一、数学方法与定量化 l数学是研究空间形式和数量关系的科学。

其特点是具有很 高的抽象性，不经过抽象就不能形成数学语言，而抽象就 是人的一种思维从这个意义上说，数学方法就是对人思 维的模拟l地理学研究的数学模拟，可分为：¡直接模拟（直接模拟人的思维活动（如综合评判、分类、分区等 ）；¡间接模拟（如土壤水分变化、农作物产量形成等过程或现象的数 学模拟） l数学抽象的表现力是有局限的因为数学抽象概念和抽象 形式总是带有某种片面和僵化，所以，不能认为运用了数 学方法、经过数学计算(或经计算机处理)，所得的结论就 是可靠的有效的 而模拟的结果是否正确，归根结底要 通过实践去验证 l数学方法促进了科学研究的定量化，具体表现有三： 1．定量化与应用数学方法l应用数学方法首先必须定量化，进行数学模拟建立信息系 统当然也必须首先定量化l质和量是不可分割的，任一种性质总和一定的数量相关联 决定质变的量可以称之为定性的模糊量 l从另一角度来说，以往地理学研究中常用的定性分等(分 级)方法实际上也是一种定量，而且是分明的(确定性的)定 量虽然这种方法存在着较明显的缺点，但它毕竟是属于 某一等级的事物就仅属于该等级而完全不属于其它任何别 的等级，所以排中律在这里是完全的。

l任何数量都有一个精度，而任何精度都有其相对性，不是 绝对的事实上，任何学科的任何规律都有其相应的精度 ，不及或超过这个相应的精度其结果也就不再正确这个 精度与研究深度和详细程度密切相关不管对问题的研究 深度和研究目的，单从数学方法上提高数值上的精度是没 有意义的，有时甚至是错误的 2．定量化促进科学研究的现代化l研究的深入需要定量，定量需要应用数学 方法从最简单的排序、求平均到建立各 种数学模型等都离不开数学方法在现代 科学研究及其成果的推广中，信息系统的 建立与运用，是科学研究现代化的一个重 要标志 l信息系统一般包括智能库、数据库、知识 库三部分 ，是定量化促进科研现代化的重 要手段3．定量化有助于促使研究深化 l人对任一事物的认识由浅入深的过程，一般经过4 个阶段：¡①可意会却不能言传的感觉阶段；¡②能够在与别人交谈中口头(加上表情、声调等)表述；¡③能够用文字加以表达；¡④(经过抽象概括)能用形式化的数学语言来表达 l应用数学方法“迫使”和有助于人们自觉地加速认 识的深化随着对问题研究的深入，人们运用数 学语言表达的内容会越来越多建立数学模型的 过程实际上首先是对所论问题已有认识的归纳总 结和条理化的过程，同时又是对所论问题的分析 研究加深认识的过程。

二、数学方法与地理学研究 ：4个问题1．地理科学的特殊性l地理学是一门高度综合的科学，它是建立 在多种基础学科之上的边缘学科，这就决 定了地理学问题的研究深度和精度都受到 基础学科的制约l传统的地理学是一个经验学科 l地理学又是研究事物在时间和空间中分布 及变化规律的学科时间、空间的连续性 必然带来中介性与过渡性 2．地理学与精确数学 ——运用精确数学的局限性l地理问题的模糊性：鉴于地理学学科研究 的深度与精度的限制，在某一地理学问题 中完全运用精确数学方法建立确定性的白 箱模型是十分罕见的 l地理学问题的多元性与不确定性：是在地 理学研究中应用精确数学的又一障碍多 元性带来的数学解的不确定性，这种不确 定性是由于数学的局限性当然众多有关 因素的资料很难全部取得也是一大困难 3．地理学与数理统计 —曙光与局限共存l数理统计是处理具有由随机性引起的不确定性问题 的有力工具，在地理学中应用较为广泛，却有限制 l地理学研究对象具有极强的地域性和时序性，大多 数过程是不可逆的，而且自然界中同类的地理事物( 现象、过程等)发生的次数是有限的，被观察记录下 来的就更少加之因素的多元性，能够用作数理统 计的样本数量一般都远不能满足大数定律的要求。

l→数理统计方法在地理学研究中的应用受到很大的 限制l严格地说，由于地理学问题可用于分析研究的资料 数据在数量上常常不能使概率达到稳定，即不能满 足数理统计的基础——大数定律，应用数理统计方 法得到的结果不能认为一定是确实可靠的 4．地理学与模糊数学 —又开了一扇窗l模糊数学是描述和解决带有模糊性问题的数学工 具所谓模糊性是指一事物在某种程度上属于此 的同时，在另一程度上属于彼 l模糊数学确实在解决实际问题中起到重要作用， 并在应用中得到发展尽管模糊数学至今尚没有 为数学奠定一个新的基石(正因为如此，至今仍有 人不承认模糊数学是数学的一个分支)l对存在着大量模糊性问题的地理学，模糊数学应 当有较大的用武之地l当然，也有局限性地理学研究的复杂性和综合 性要求广博的知识，随着广度的增加，广与深的 矛盾就越加突出，限制了地理学研究的深度，同 时，也使模糊数学在地理学中的应用受到了限制 三、数学模型的建立l数学模型：是针对或参照某种事物系统的特征或 数量的相依关系，采用数学语言，概括地或近似 地表述出来的一种数学结构这种结构应该是借 助数学概念和符号刻画出来的某种系统的纯关系 结构 l纯关系结构：是指已经扬弃了一切与关系无本质 联系的属性后的系统而言的。

l数学模型是对人的思维本身或反映客观事物、客 观规律的思维的模拟但数学模型只能与现实原 型具有相对的一致性 数学模型建立（建模）的一般步骤—4步l1．确定数学模型类别l按所用的数学方法分为：¡确定性数学模型¡统计数学模型¡模糊数学模型l按所研究问题的性质分为：¡综合评判模型¡动态仿真模型¡优选模型¡预测预报模型l按模型对问题反映的深度分为：¡白箱模型¡灰箱模型¡黑箱模型 l2．确定主要因素和主要关系l必须考虑问题所属的系统并选择具有关键 性作用的变量和对其量的关系进行考察， 也就是说要抓住主要因素、主要关系l3．进行正确抽象l正确抽象是指使用恰当的数学概念、数学 符号和数学表达式，形式化地表达所研究 的问题 l正确的数学抽象包括从各因素的选取、标 定，到整个数学模型建立的每个步骤 4．数学模型的检验 l数学模型建成后，还必须把从数学模型分析得出的数学推 论，返回到现实中去，看看能否正确地回答实际问题而 且还不能仅仅简单地根据建模所用的样本数据本身是否得 出合理的结论或是否与已知结果一致，来判定模型的合理 程度或是否有效 l检验数学模型是否可靠的一种简单有效的方法是假设检验 通常有：¡U-检验：在大样本（n＞30）且符合正态分布的情况下，检验 随机变量的数学期望是否等于某一已知值的一种假设检验方法 。

¡t-检验：在小样本（n＜30）且观察样本符合正态分布的情况下 ，检验随机变量的数学期望是否等于某一已知值的一种假设检 验方法¡另外还有X2检验、F-检验、秩和检验等l所建的数学模型不但必须较现实原型简单、明了，而且应 该是越简单越好在用数学模型解决实际问题时，总会有 一定的误差，一个好的数学模型应该具备估计误差范围的 功能如果有两个以上的功能相同精度相仿的模型，则应 以其中最简单的模型为最好的模型 第三节 系统分析法l系统分析法是从地理系统的角度，运用数 学方法，对地理学涉及的自然资源利用等 问题进行系统地分析研究l这种方法一方面使地理学研究趋于定量化 ，另一方面也使优化及预测能够得以实现 l数学方法较多，主要有数理统计法、线性 规划法、动态预测法、层次分析法等1、系统分析的特点 l（1）多学科：内容上多要素，需要知识人才上的多学科 l（2）多方案：l系统分析者不是决策者，系统分析者的任务是向决策者提 供对某个问题解决的多种可行方案如果系统分析者向决 策者提供了唯一的可行方案，经常会由决策者无法接受， 而又无其它选择，结果，使系统分析工作无效 l（3）定量和定性方法相结合l系统分析离不开数学模型，但是，所研究系统的要素目前 并不是都能数量化的。

因此，把系统分析理解为纯数量研 究方法，就曲解了系统分析的本质，也就大大限制了系统 分析方法的应用范围l（4）系统综合——不是多种学科的简单叠加l系统分析不仅要求它的具体工作能达到它所涉及学科的科 学标准，而且经常提出在许多学科中尚未涉及的领。