現(xiàn)代自然地理學(xué)理論第四章地理學(xué)的基本研究方法.ppt

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第四章地理學(xué)的基本研究方法 第一節(jié)常規(guī)方法一 定性描述法與定量分析法二 地理區(qū)劃法三 地理類(lèi)型法四 典型地段調(diào)查法五 總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法第二節(jié)數(shù)學(xué)方法第三節(jié)系統(tǒng)分析法第四節(jié)GIS方法 第一節(jié)常規(guī)方法 5種一 定性描述法與定量分析法 定性描述法是所有科學(xué)的基本研究方法之一 任何一門(mén)學(xué)科研究的成果也是定性描述的結(jié)果 特別是科學(xué)初創(chuàng)時(shí)期 更顯得定性描述法的重要 定性描述法是地理學(xué)傳統(tǒng)的研究方法 當(dāng)然 為了使定性描述的內(nèi)容更加確切 它并不排斥數(shù)量指標(biāo)的應(yīng)用 現(xiàn)代地理學(xué)的定性描述常常與定量分析法結(jié)合起來(lái)使用 具體表現(xiàn)為描述法和比較法 也常常結(jié)合起來(lái)使用 自然特征的描述內(nèi)容 地質(zhì) 地貌 氣候 水文 土壤 植被等 定性描述語(yǔ)言 定量指標(biāo) 絕對(duì)量 相對(duì)量等 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的描述內(nèi)容 經(jīng)濟(jì)部門(mén) 發(fā)展水平 絕對(duì)水平 相對(duì)水平 存在問(wèn)題 解決對(duì)策 相對(duì)寬泛和概括 與措施 相對(duì)具體 比如 陜西旅游資源比較豐富 定性語(yǔ)言 要有數(shù)量指標(biāo)予以支撐 旅游業(yè)收入 絕對(duì)收入 在國(guó)內(nèi)排名 從業(yè)人數(shù) 絕對(duì)數(shù)量 排名 旅游資源類(lèi)型及吸引力等 二 地理區(qū)劃法 區(qū)劃就是區(qū)域劃分 也叫地域系統(tǒng)劃分 區(qū)劃法是 空間性 研究的一個(gè)行之有效的方法 現(xiàn)在已有一整套的理論 目的 原則 依據(jù) 指標(biāo) 方法 和等級(jí)單位系統(tǒng) 把這些具體方法應(yīng)用到地理學(xué)問(wèn)題研究中去 使地理學(xué)問(wèn)題研究更加深化 反映地理學(xué)特有的區(qū)域差異 研究一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展 不但要從整體上研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體特征 經(jīng)濟(jì)部門(mén)的發(fā)展現(xiàn)狀和布局結(jié)構(gòu) 而且要用區(qū)劃的方法 從區(qū)域差異上研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與布局的區(qū)域差別 使經(jīng)濟(jì)發(fā)展的對(duì)策落實(shí)到具體的地域當(dāng)中 地理區(qū)劃法還給我們提供了一個(gè)研究的思路 是地理學(xué)區(qū)域性觀念的具體實(shí)施 三 地理類(lèi)型法 就是分類(lèi)研究 這是群類(lèi)歸并分析的一個(gè)行之有效的方法 現(xiàn)有已有一整套的理論和分類(lèi)等級(jí)單位系統(tǒng) 把類(lèi)型歸并的方法應(yīng)用到地理學(xué) 尤其是資源研究中去 加強(qiáng)資源的類(lèi)型研究 有助于各類(lèi)資源的特征與評(píng)價(jià)的分析研究 是研究深化 分類(lèi)研究應(yīng)該從分類(lèi)的原則 依據(jù) 指標(biāo) 分類(lèi)系統(tǒng)的的思路來(lái)研究既定問(wèn)題 四 典型地段調(diào)查法 典型地段法是為了簡(jiǎn)化和深化地理學(xué)問(wèn)題而采取的一種行之有效的方法 把一個(gè)大區(qū)域的問(wèn)題 通過(guò)微小區(qū)域的典型地段研究 使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)單化 也正是把區(qū)域縮小 才使問(wèn)題研究更加深入 有利于采用多種實(shí)驗(yàn)手段的數(shù)量方法 比如經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的抽樣調(diào)查 經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的實(shí)證分析 自然特征和自然資源的典型地段調(diào)查等等 典型地段法是從點(diǎn)到線(xiàn) 由線(xiàn)到面 實(shí)現(xiàn)區(qū)域研究目的的起始點(diǎn)和基本方法 自然地理學(xué)的典型地段調(diào)查有綜合剖面法 類(lèi)型填圖法等 人文地理的典型地段調(diào)查有實(shí)證法 抽樣法等 程序?yàn)?目的與任務(wù)的確定 文獻(xiàn)資料的收集與分析 地理社會(huì)調(diào)查 典型地段調(diào)查的實(shí)證 抽樣 數(shù)據(jù)和信息的處理與計(jì)算 建立地理模型 存在問(wèn)題與解決對(duì)策分析 提出解決方案 驗(yàn)證與實(shí)施 五 總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法 對(duì)于自然資源的利用 經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的解決 人類(lèi)活動(dòng)的行為取向 長(zhǎng)期以來(lái)各地都積累了許多豐富的經(jīng)驗(yàn)和方法 這對(duì)于開(kāi)展地理研究很有幫助 我們可以通過(guò)總結(jié)群眾的經(jīng)驗(yàn) 來(lái)達(dá)到對(duì)地理問(wèn)題的深入理解 總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法具體可以表現(xiàn)為 問(wèn)卷法 交談法 訪(fǎng)談法 座談法 訪(fǎng)問(wèn)法等 對(duì)人們旅游行為的問(wèn)卷調(diào)查 調(diào)查客源地 游客結(jié)構(gòu) 職業(yè)結(jié)構(gòu) 知識(shí)結(jié)構(gòu)等 客流量 逗留時(shí)間等 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的座談法調(diào)查 收入來(lái)源 收入狀況 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 關(guān)心的問(wèn)題 存在的問(wèn)題 發(fā)展方向等 土地利用的訪(fǎng)問(wèn)法 考察法調(diào)查 土地名稱(chēng) 群眾命名 土地利用現(xiàn)狀 群眾經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 利用中的問(wèn)題 群眾經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 第二節(jié)數(shù)學(xué)方法 3個(gè)問(wèn)題 數(shù)學(xué)與定量化 地理與數(shù)學(xué) 數(shù)學(xué)建模 一 數(shù)學(xué)方法與定量化數(shù)學(xué)是研究空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué) 其特點(diǎn)是具有很高的抽象性 不經(jīng)過(guò)抽象就不能形成數(shù)學(xué)語(yǔ)言 而抽象就是人的一種思維 從這個(gè)意義上說(shuō) 數(shù)學(xué)方法就是對(duì)人思維的模擬 地理學(xué)研究的數(shù)學(xué)模擬 可分為 直接模擬 直接模擬人的思維活動(dòng) 如綜合評(píng)判 分類(lèi) 分區(qū)等 間接模擬 如土壤水分變化 農(nóng)作物產(chǎn)量形成等過(guò)程或現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模擬 數(shù)學(xué)抽象的表現(xiàn)力是有局限的 因?yàn)閿?shù)學(xué)抽象概念和抽象形式總是帶有某種片面和僵化 所以 不能認(rèn)為運(yùn)用了數(shù)學(xué)方法 經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算 或經(jīng)計(jì)算機(jī)處理 所得的結(jié)論就是可靠的有效的 而模擬的結(jié)果是否正確 歸根結(jié)底要通過(guò)實(shí)踐去驗(yàn)證 數(shù)學(xué)方法促進(jìn)了科學(xué)研究的定量化 具體表現(xiàn)有三 1 定量化與應(yīng)用數(shù)學(xué)方法 應(yīng)用數(shù)學(xué)方法首先必須定量化 進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬建立信息系統(tǒng)當(dāng)然也必須首先定量化 質(zhì)和量是不可分割的 任一種性質(zhì)總和一定的數(shù)量相關(guān)聯(lián) 決定質(zhì)變的量可以稱(chēng)之為定性的模糊量 從另一角度來(lái)說(shuō) 以往地理學(xué)研究中常用的定性分等 分級(jí) 方法實(shí)際上也是一種定量 而且是分明的 確定性的 定量 雖然這種方法存在著較明顯的缺點(diǎn) 但它畢竟是屬于某一等級(jí)的事物就僅屬于該等級(jí)而完全不屬于其它任何別的等級(jí) 所以排中律在這里是完全的 任何數(shù)量都有一個(gè)精度 而任何精度都有其相對(duì)性 不是絕對(duì)的 事實(shí)上 任何學(xué)科的任何規(guī)律都有其相應(yīng)的精度 不及或超過(guò)這個(gè)相應(yīng)的精度其結(jié)果也就不再正確 這個(gè)精度與研究深度和詳細(xì)程度密切相關(guān) 不管對(duì)問(wèn)題的研究深度和研究目的 單從數(shù)學(xué)方法上提高數(shù)值上的精度是沒(méi)有意義的 有時(shí)甚至是錯(cuò)誤的 2 定量化促進(jìn)科學(xué)研究的現(xiàn)代化 研究的深入需要定量 定量需要應(yīng)用數(shù)學(xué)方法 從最簡(jiǎn)單的排序 求平均到建立各種數(shù)學(xué)模型等都離不開(kāi)數(shù)學(xué)方法 在現(xiàn)代科學(xué)研究及其成果的推廣中 信息系統(tǒng)的建立與運(yùn)用 是科學(xué)研究現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志 信息系統(tǒng)一般包括智能庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)三部分 是定量化促進(jìn)科研現(xiàn)代化的重要手段 3 定量化有助于促使研究深化 人對(duì)任一事物的認(rèn)識(shí)由淺入深的過(guò)程 一般經(jīng)過(guò)4個(gè)階段 可意會(huì)卻不能言傳的感覺(jué)階段 能夠在與別人交談中口頭 加上表情 聲調(diào)等 表述 能夠用文字加以表達(dá) 經(jīng)過(guò)抽象概括 能用形式化的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表達(dá) 應(yīng)用數(shù)學(xué)方法 迫使 和有助于人們自覺(jué)地加速認(rèn)識(shí)的深化 隨著對(duì)問(wèn)題研究的深入 人們運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)的內(nèi)容會(huì)越來(lái)越多 建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程實(shí)際上首先是對(duì)所論問(wèn)題已有認(rèn)識(shí)的歸納總結(jié)和條理化的過(guò)程 同時(shí)又是對(duì)所論問(wèn)題的分析研究加深認(rèn)識(shí)的過(guò)程 二 數(shù)學(xué)方法與地理學(xué)研究 4個(gè)問(wèn)題1 地理科學(xué)的特殊性 地理學(xué)是一門(mén)高度綜合的科學(xué) 它是建立在多種基礎(chǔ)學(xué)科之上的邊緣學(xué)科 這就決定了地理學(xué)問(wèn)題的研究深度和精度都受到基礎(chǔ)學(xué)科的制約 傳統(tǒng)的地理學(xué)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)學(xué)科 地理學(xué)又是研究事物在時(shí)間和空間中分布及變化規(guī)律的學(xué)科 時(shí)間 空間的連續(xù)性必然帶來(lái)中介性與過(guò)渡性 2 地理學(xué)與精確數(shù)學(xué) 運(yùn)用精確數(shù)學(xué)的局限性 地理問(wèn)題的模糊性 鑒于地理學(xué)學(xué)科研究的深度與精度的限制 在某一地理學(xué)問(wèn)題中完全運(yùn)用精確數(shù)學(xué)方法建立確定性的白箱模型是十分罕見(jiàn)的 地理學(xué)問(wèn)題的多元性與不確定性 是在地理學(xué)研究中應(yīng)用精確數(shù)學(xué)的又一障礙 多元性帶來(lái)的數(shù)學(xué)解的不確定性 這種不確定性是由于數(shù)學(xué)的局限性 當(dāng)然眾多有關(guān)因素的資料很難全部取得也是一大困難 3 地理學(xué)與數(shù)理統(tǒng)計(jì) 曙光與局限共存 數(shù)理統(tǒng)計(jì)是處理具有由隨機(jī)性引起的不確定性問(wèn)題的有力工具 在地理學(xué)中應(yīng)用較為廣泛 卻有限制 地理學(xué)研究對(duì)象具有極強(qiáng)的地域性和時(shí)序性 大多數(shù)過(guò)程是不可逆的 而且自然界中同類(lèi)的地理事物 現(xiàn)象 過(guò)程等 發(fā)生的次數(shù)是有限的 被觀察記錄下來(lái)的就更少 加之因素的多元性 能夠用作數(shù)理統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)量一般都遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足大數(shù)定律的要求 數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在地理學(xué)研究中的應(yīng)用受到很大的限制 嚴(yán)格地說(shuō) 由于地理學(xué)問(wèn)題可用于分析研究的資料數(shù)據(jù)在數(shù)量上常常不能使概率達(dá)到穩(wěn)定 即不能滿(mǎn)足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ) 大數(shù)定律 應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得到的結(jié)果不能認(rèn)為一定是確實(shí)可靠的 4 地理學(xué)與模糊數(shù)學(xué) 又開(kāi)了一扇窗 模糊數(shù)學(xué)是描述和解決帶有模糊性問(wèn)題的數(shù)學(xué)工具 所謂模糊性是指一事物在某種程度上屬于此的同時(shí) 在另一程度上屬于彼 模糊數(shù)學(xué)確實(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題中起到重要作用 并在應(yīng)用中得到發(fā)展 盡管模糊數(shù)學(xué)至今尚沒(méi)有為數(shù)學(xué)奠定一個(gè)新的基石 正因?yàn)槿绱?至今仍有人不承認(rèn)模糊數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支 對(duì)存在著大量模糊性問(wèn)題的地理學(xué) 模糊數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)有較大的用武之地 當(dāng)然 也有局限性 地理學(xué)研究的復(fù)雜性和綜合性要求廣博的知識(shí) 隨著廣度的增加 廣與深的矛盾就越加突出 限制了地理學(xué)研究的深度 同時(shí) 也使模糊數(shù)學(xué)在地理學(xué)中的應(yīng)用受到了限制 三 數(shù)學(xué)模型的建立 數(shù)學(xué)模型 是針對(duì)或參照某種事物系統(tǒng)的特征或數(shù)量的相依關(guān)系 采用數(shù)學(xué)語(yǔ)言 概括地或近似地表述出來(lái)的一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該是借助數(shù)學(xué)概念和符號(hào)刻畫(huà)出來(lái)的某種系統(tǒng)的純關(guān)系結(jié)構(gòu) 純關(guān)系結(jié)構(gòu) 是指已經(jīng)揚(yáng)棄了一切與關(guān)系無(wú)本質(zhì)聯(lián)系的屬性后的系統(tǒng)而言的 數(shù)學(xué)模型是對(duì)人的思維本身或反映客觀事物 客觀規(guī)律的思維的模擬 但數(shù)學(xué)模型只能與現(xiàn)實(shí)原型具有相對(duì)的一致性 數(shù)學(xué)模型建立 建模 的一般步驟 4步 1 確定數(shù)學(xué)模型類(lèi)別按所用的數(shù)學(xué)方法分為 確定性數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型模糊數(shù)學(xué)模型按所研究問(wèn)題的性質(zhì)分為 綜合評(píng)判模型動(dòng)態(tài)仿真模型優(yōu)選模型預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型按模型對(duì)問(wèn)題反映的深度分為 白箱模型灰箱模型黑箱模型 2 確定主要因素和主要關(guān)系必須考慮問(wèn)題所屬的系統(tǒng)并選擇具有關(guān)鍵性作用的變量和對(duì)其量的關(guān)系進(jìn)行考察 也就是說(shuō)要抓住主要因素 主要關(guān)系 3 進(jìn)行正確抽象正確抽象是指使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)概念 數(shù)學(xué)符號(hào)和數(shù)學(xué)表達(dá)式 形式化地表達(dá)所研究的問(wèn)題 正確的數(shù)學(xué)抽象包括從各因素的選取 標(biāo)定 到整個(gè)數(shù)學(xué)模型建立的每個(gè)步驟 4 數(shù)學(xué)模型的檢驗(yàn) 數(shù)學(xué)模型建成后 還必須把從數(shù)學(xué)模型分析得出的數(shù)學(xué)推論 返回到現(xiàn)實(shí)中去 看看能否正確地回答實(shí)際問(wèn)題 而且還不能僅僅簡(jiǎn)單地根據(jù)建模所用的樣本數(shù)據(jù)本身是否得出合理的結(jié)論或是否與已知結(jié)果一致 來(lái)判定模型的合理程度或是否有效 檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型是否可靠的一種簡(jiǎn)單有效的方法是假設(shè)檢驗(yàn) 通常有 U 檢驗(yàn) 在大樣本 n 30 且符合正態(tài)分布的情況下 檢驗(yàn)隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望是否等于某一已知值的一種假設(shè)檢驗(yàn)方法 t 檢驗(yàn) 在小樣本 n 30 且觀察樣本符合正態(tài)分布的情況下 檢驗(yàn)隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望是否等于某一已知值的一種假設(shè)檢驗(yàn)方法 另外還有X2檢驗(yàn) F 檢驗(yàn) 秩和檢驗(yàn)等 所建的數(shù)學(xué)模型不但必須較現(xiàn)實(shí)原型簡(jiǎn)單 明了 而且應(yīng)該是越簡(jiǎn)單越好 在用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題時(shí) 總會(huì)有一定的誤差 一個(gè)好的數(shù)學(xué)模型應(yīng)該具備估計(jì)誤差范圍的功能 如果有兩個(gè)以上的功能相同精度相仿的模型 則應(yīng)以其中最簡(jiǎn)單的模型為最好的模型 第三節(jié)系統(tǒng)分析法 系統(tǒng)分析法是從地理系統(tǒng)的角度 運(yùn)用數(shù)學(xué)方法 對(duì)地理學(xué)涉及的自然資源利用等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究 這種方法一方面使地理學(xué)研究趨于定量化 另一方面也使優(yōu)化及預(yù)測(cè)能夠得以實(shí)現(xiàn) 數(shù)學(xué)方法較多 主要有數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 線(xiàn)性規(guī)劃法 動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法 層次分析法等 1 系統(tǒng)分析的特點(diǎn) 1 多學(xué)科 內(nèi)容上多要素 需要知識(shí)人才上的多學(xué)科 2 多方案 系統(tǒng)分析者不是決策者 系統(tǒng)分析者的任務(wù)是向決策者提供對(duì)某個(gè)問(wèn)題解決的多種可行方案 如果系統(tǒng)分析者向決策者提供了唯一的可行方案 經(jīng)常會(huì)由決策者無(wú)法接受 而又無(wú)其它選擇 結(jié)果 使系統(tǒng)分析工作無(wú)效 3 定量和定性方法相結(jié)合系統(tǒng)分析離不開(kāi)數(shù)學(xué)模型 但是 所研究系統(tǒng)的要素目前并不是都能數(shù)量化的 因此 把系統(tǒng)分析理解為純數(shù)量研究方法 就曲解了系統(tǒng)分析的本質(zhì) 也就大大限制了系統(tǒng)分析方法的應(yīng)用范圍 4 系統(tǒng)綜合 不是多種學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加系統(tǒng)分析不僅要求它的具體工作能達(dá)到它所涉及學(xué)科的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 而且經(jīng)常提出在許多學(xué)科中尚未涉及的領(lǐng)域 或需要涉及到幾個(gè)學(xué)科的邊緣地帶 2系統(tǒng)分析的工作步驟 步驟一 確定研究對(duì)象步驟二 提出解決方案步驟三 構(gòu)造模型步驟四 評(píng)價(jià) 檢驗(yàn) 步驟五 實(shí)施 第四節(jié)GIS方法 意義 1 GIS是地理綜合的主要工具 地理信息系統(tǒng) GIS 技術(shù)從60年代產(chǎn)生至今 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和GIS應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和深入 GIS技術(shù)日臻成熟 其在自然地理研究中的應(yīng)用也從初期的以空間數(shù)據(jù)的存取為主到多種空間分析模型的應(yīng)用 以至最終將成為地理綜合的主要工具 2 自然地理研究的目的不外乎兩個(gè)方面 均可應(yīng)用GIS 一是揭示地球表面各種空間現(xiàn)象和過(guò)程的規(guī)律 二是為有關(guān)資源管理 環(huán)境整治和區(qū)域發(fā)展的決策服務(wù) 3 GIS技術(shù)最大的應(yīng)用市場(chǎng)在于市政設(shè)施管理GIS在自然地理學(xué)研究中最大的應(yīng)用領(lǐng)域也是在管理和決策領(lǐng)域 即資源管理和環(huán)境整治 而在地表過(guò)程模擬模型上的應(yīng)用則相對(duì)較弱 但卻是目前最活躍的研究領(lǐng)域 下面談7個(gè)問(wèn)題 一 GIS定義及優(yōu)越性 定義多種多樣 側(cè)重點(diǎn)不同 反映了GIS技術(shù)的不同側(cè)面 側(cè)重于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義 地理信息系統(tǒng)是由特定的硬件和軟件組成的專(zhuān)門(mén)處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 側(cè)重于系統(tǒng)功能的定義 地理信息系統(tǒng)是具有地理空間數(shù)據(jù)的輸入 管理 分析和表達(dá)功能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 對(duì)于地理工作者來(lái)講 GIS技術(shù)是地圖的延伸 也可以說(shuō)是地理學(xué)家的工作平臺(tái) GIS的優(yōu)越性 精確 它以數(shù)值的形式儲(chǔ)存地理空間數(shù)據(jù) 比依賴(lài)于介質(zhì)的紙繪地圖來(lái)得精確 迅速 通過(guò)GIS進(jìn)行的空間查詢(xún)和計(jì)算 其速度更快 遠(yuǎn)非手工可比 容量大 空間分析功能強(qiáng)大 它可以將不同來(lái)源 不同比例尺 不同投影的數(shù)據(jù)綜合在一起 更可以在統(tǒng)一的軟件環(huán)境下構(gòu)建和運(yùn)行各種地理空間分析模型 二 空間模型和數(shù)據(jù)模型 構(gòu)建GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵 目前GIS技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的還是它的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能 而從空間數(shù)據(jù)庫(kù)的角度來(lái)認(rèn)識(shí)GIS技術(shù) 也是掌握這一技術(shù)最方便的突破口 空間模型 空間特征 可由空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)表示 從數(shù)學(xué)的角度上講 地圖是以三維矢量空間來(lái)描繪地物 其中二維用來(lái)刻畫(huà)地物的空間特征 如位置和形狀 另一維刻畫(huà)地物的屬性 如種類(lèi)和大小等 在地理信息系統(tǒng)中 空間兩維特征形成空間數(shù)據(jù) 屬性特征形成屬性數(shù)據(jù) 地物空間特征的表示方式有三種 點(diǎn) 井 線(xiàn) 河流 和面 建筑物 GIS與紙繪地圖最基本的差異 GIS完全用數(shù)值來(lái)刻畫(huà)地物的空間位置和關(guān)系 而這一工作是由數(shù)據(jù)模型來(lái)完成的 GIS的數(shù)據(jù)模型主要有兩大類(lèi) 柵格模型和矢量模型 GIS是高度依賴(lài)于空間模型和數(shù)據(jù)模型的技術(shù) 選擇合適的空間模型和數(shù)據(jù)模型來(lái)表示研究對(duì)象 是運(yùn)用GIS技術(shù)進(jìn)行地理研究的第一步工作 采用不同的空間模型和數(shù)據(jù)模型影響著我們采集數(shù)據(jù)的方式 分析數(shù)據(jù)的方法及表達(dá)空間信息的形式 三 屬性數(shù)據(jù)的測(cè)度 影響數(shù)據(jù)分析的另一個(gè)重要因素 影響數(shù)據(jù)分析的另一個(gè)重要因素是GIS屬性數(shù)據(jù)的測(cè)度 或測(cè)量 即數(shù)量化的程度 數(shù)據(jù)的測(cè)度包括 類(lèi)型數(shù)據(jù)等級(jí)數(shù)據(jù)等距數(shù)值數(shù)據(jù)比率數(shù)值數(shù)據(jù)不同測(cè)度的數(shù)據(jù)所能應(yīng)用的代數(shù)運(yùn)算和統(tǒng)計(jì)方法不同 對(duì)于類(lèi)型數(shù)據(jù)和等級(jí)數(shù)據(jù) 只能運(yùn)用布爾代數(shù) 0 1邏輯 運(yùn)算多數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法也都要求等距或比率數(shù)值數(shù)據(jù) 四 空間數(shù)據(jù)的精度 空間數(shù)據(jù)的精度指GIS刻畫(huà)現(xiàn)實(shí)地物細(xì)部特征的能力 紙繪地圖的精度就是比例尺的大小 遙感圖像的精度也就是分辨率的高低 在紙繪地圖上很難畫(huà)出比0 2mm更細(xì)的線(xiàn)條 這就決定了這種介質(zhì)在給定的比例尺下所能刻劃的最小地物的大小 GIS坐標(biāo)可以采用雙精度 精確到小數(shù)點(diǎn)后15位 的數(shù)值 因此擺脫了紙繪地圖線(xiàn)條粗細(xì)的技術(shù)限制 在計(jì)算機(jī)屏幕上 GIS圖形幾乎可以任意縮放 如果空間定位采用地面實(shí)際距離和坐標(biāo) 則不受比例尺的限制 GIS數(shù)據(jù)的精度決定于數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性 GIS數(shù)據(jù)可以有多種來(lái)源 其中最普遍的是紙繪地圖和遙感圖像 用分辨率來(lái)表示空間數(shù)據(jù)的精度更為直觀 而紙繪地圖的比例尺可以遵循一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換為分辨率 由于紙繪地圖上的線(xiàn)寬一般為0 5mm 因此比例尺為1 10萬(wàn)地圖的有效分辨率約為100000 0 5mm 即50m 比例尺為1 100萬(wàn)地圖有效分辨率為500m 結(jié)論 一個(gè)研究項(xiàng)目可能需要收集許多不同來(lái)源和不同時(shí)段的空間數(shù)據(jù) 其分辨率亦會(huì)存在很大的差別 而忽視這些差別 將影響分析結(jié)果的有效性 五 GIS數(shù)據(jù)庫(kù) 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的結(jié)合構(gòu)成某一主題的圖層 多個(gè)圖層組成GIS數(shù)據(jù)庫(kù) 如地貌圖層 土壤圖層和土地利用圖層 關(guān)于某一研究區(qū)域的若干圖層疊加 組成GIS的數(shù)據(jù)庫(kù) 當(dāng)這些圖層具有相同的地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí) 就可以很方便地進(jìn)行基于空間位置或基于屬性數(shù)據(jù)的信息查詢(xún) 并可以進(jìn)行跨圖層的數(shù)據(jù)綜合 產(chǎn)生新的圖層 分圖層組織GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的方法 數(shù)據(jù)庫(kù)組織功能 大大地方便了數(shù)據(jù)的提取和分析 實(shí)際工作中常常存在這樣的情況 即一個(gè)制圖單元含多項(xiàng)屬性數(shù)據(jù)或多項(xiàng)屬性數(shù)據(jù)是按同一制圖單元搜集的 如土壤質(zhì)地 有機(jī)質(zhì)含量及各種營(yíng)養(yǎng)元素的含量往往來(lái)自同一土壤樣品的化驗(yàn)結(jié)果 具有相同的制圖單元 這時(shí)可利用GIS軟件的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)功能進(jìn)行組織 使其共享同一圖層 以節(jié)約存儲(chǔ)空間和提高查詢(xún)速度 六 GIS的基本空間分析功能 GIS技術(shù)的最突出功能和最大魅力 對(duì)于地理工作者來(lái)講 GIS技術(shù)的最大魅力在于其提供的空間分析工具 運(yùn)用這些工具 研究人員可以開(kāi)發(fā)出研究課題所需的空間分析模型 以基于柵格數(shù)據(jù)模型的GIS系統(tǒng)為例 這些分析工具實(shí)質(zhì)上是關(guān)于網(wǎng)格的屬性數(shù)值和網(wǎng)格間相對(duì)位置的數(shù)學(xué)運(yùn)算 運(yùn)算逐格進(jìn)行 數(shù)據(jù)來(lái)自一個(gè)或若干圖層上的當(dāng)前網(wǎng)格或與當(dāng)前網(wǎng)格具有屬性上的聯(lián)系或一定的空間聯(lián)系的網(wǎng)格 運(yùn)算結(jié)果賦予當(dāng)前網(wǎng)格 形成新的圖層 根據(jù)網(wǎng)格數(shù)據(jù)的空間搜尋范圍的不同 運(yùn)算具有三種操作形式 形成了GIS的三類(lèi)基本空間分析工具 局部操作 主要是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)格數(shù)據(jù)的運(yùn)算 鄰域操作 是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)格一定距離內(nèi)所有網(wǎng)格之?dāng)?shù)據(jù)的綜合運(yùn)算 區(qū)域操作 是關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)格所在的地理區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格之?dāng)?shù)據(jù)的綜合運(yùn)算 七 GIS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 資源管理和環(huán)境整治 起到輔助支持的作用 4個(gè)領(lǐng)域 1 GIS技術(shù)與資源調(diào)查自然資源調(diào)查的結(jié)果往往是地理空間數(shù)據(jù) 表達(dá)和儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)手段主要是地圖 GIS對(duì)資源調(diào)查的技術(shù)支持主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的管理上 解決了因繪圖介質(zhì)變形造成的空間數(shù)據(jù)誤差問(wèn)題 有利于空間數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存 查詢(xún)快捷 便于數(shù)據(jù)更新 方便了地圖的拼接 分幅及投影轉(zhuǎn)換 使大型地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立成為可能 遙感已成為目前資源調(diào)查的主要數(shù)據(jù)來(lái)源 對(duì)遙感圖像的解譯離不開(kāi)地面知識(shí) 因此將遙感信息結(jié)合進(jìn)GIS數(shù)據(jù)庫(kù) 利用地面高程和土地覆被信息可以提高圖像解譯的效率和準(zhǔn)確程度 2 GIS技術(shù)與資源評(píng)價(jià) GIS對(duì)資源評(píng)價(jià)的技術(shù)支持主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)重新分類(lèi)和數(shù)據(jù)綜合兩個(gè)方面 單要素評(píng)價(jià)是根據(jù)某種利用的要求對(duì)該項(xiàng)要素的數(shù)據(jù)進(jìn)行的重新賦值 因評(píng)價(jià)方案的不同 賦值的方法或?yàn)榉值确?或?yàn)橐罁?jù)一定規(guī)則進(jìn)行的打分 在GIS系統(tǒng)中 賦值是通過(guò)數(shù)據(jù)重新分類(lèi)實(shí)現(xiàn)的 在矢量GIS系統(tǒng)中 只涉及對(duì)屬性數(shù)據(jù)的操作 而在柵格系統(tǒng)中 則通過(guò)局部操作實(shí)現(xiàn) 對(duì)多要素評(píng)價(jià)結(jié)果的綜合 計(jì)算方法多種多樣 如最小因素率法 要素兩兩比較法及模糊綜合評(píng)判法等 但不外乎各要素值間的代數(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算 在柵格GIS系統(tǒng)中 可通過(guò)多圖層操作 或稱(chēng)地圖代數(shù) 快速完成這種運(yùn)算 而在矢量系統(tǒng)中 這種涉及多要素的計(jì)算往往需要地圖覆疊來(lái)實(shí)現(xiàn) 3 GIS技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測(cè) 側(cè)重于易變的環(huán)境現(xiàn)象和過(guò)程 應(yīng)用領(lǐng)域 過(guò)去 環(huán)境監(jiān)測(cè)主要指對(duì)水質(zhì) 大氣質(zhì)量 污染物濃度及污染物擴(kuò)散過(guò)程的監(jiān)測(cè) 近年來(lái)隨著可持續(xù)發(fā)展概念的提出和建立綜合的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系的要求 環(huán)境監(jiān)測(cè)的范圍擴(kuò)大到土地質(zhì)量 土地覆被 主要是森林和濕地等 溫室氣體排放及自然災(zāi)害等許多領(lǐng)域 遙感技術(shù)是環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要手段之一 通過(guò)與數(shù)字地形模型和原有土地覆被數(shù)據(jù)庫(kù)的連接 GIS技術(shù)可輔助遙感圖像的解譯 GIS技術(shù)還可在空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理和不同時(shí)像的地圖比較方面 輔助環(huán)境監(jiān)測(cè)工作 GIS技術(shù)的綜合的特性 在自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和防治方面表現(xiàn)得最為突出 例如森林火災(zāi)和洪水影響區(qū)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警 GIS系統(tǒng)可以通過(guò)遙感圖像實(shí)時(shí)確定災(zāi)害的發(fā)生地和空間范圍 通過(guò)降雨 洪峰流量 總洪量 風(fēng)向 地面高程 土地利用 居民點(diǎn)密度及交通路線(xiàn)等其它來(lái)源的數(shù)據(jù) 模擬洪水或火災(zāi)的空間過(guò)程 預(yù)測(cè)災(zāi)害損失 并通過(guò)遙感時(shí)像訂正模型 輔助災(zāi)害監(jiān)測(cè)和救災(zāi)工作 4 GIS技術(shù)與區(qū)域規(guī)劃 工程項(xiàng)目和設(shè)施的選址是GIS技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域 常常作為典型案例編入GIS的教科書(shū)和軟件手冊(cè)中 與選址問(wèn)題相比 生產(chǎn)布局 經(jīng)濟(jì)和環(huán)境發(fā)展的區(qū)域控制及宏觀區(qū)域發(fā)展規(guī)劃較為復(fù)雜 往往涉及到優(yōu)化 預(yù)測(cè)及模擬模型等分析手段 對(duì)這些復(fù)雜問(wèn)題 GIS所能提供的技術(shù)支持 除常規(guī)的空間數(shù)據(jù)處理外 還可以提供空間數(shù)據(jù)庫(kù)與分析模型的接口 以及模型結(jié)果的空間可視化 使區(qū)域規(guī)劃工作方便 快速 精確地開(kāi)展起來(lái) 小結(jié) 地理學(xué)研究研究方法很多 但基本方法可以概括為定性描述法 地理區(qū)劃法 地理類(lèi)型法 典型地段調(diào)查法 總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)法 數(shù)學(xué)方法 系統(tǒng)分析法和GIS法等8種 各種方法可以單獨(dú)使用 也可以結(jié)合起來(lái)使用 尤其是常規(guī)5法 研究中到底適用哪些方法 需要考慮研究問(wèn)題的具體情況 靈活運(yùn)用 數(shù)學(xué)方法 系統(tǒng)分析法 GIS法等新方法的采用 是今后發(fā)展的趨勢(shì)與主流 謝謝