《计量地理学》课程教学大纲.docx
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《计量地理学》课程教学大纲
《计量地理学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：
16136803
课程名称：
计量地理学
英文名称：
QuantitativeGeography
课程类别：
专业课
学时：
48
学分：
3
适用对象:
自然地理与资源环境专业本科生
考核方式：
考试
先修课程：
地理信息系统遥感概论气象学植物学地质学地貌学人文地理学
二、课程简介
计量地理学起源于20世纪50年代的计量运动。
早在20世纪80年代中期，该门课程就被教育部教学指导委员会列为我国综合性大学和高等师范院校地理系本科生的必修课程。
该门课程是进一步学习其他课程有关专业课程的前提与基础。
目前也是我国各类高等院校地理科学类各专业的专业基础课。
课程包含了计量地理学的历史、地理数据的描述统计分析、相关分析、回归分析、聚类分析、主成分分析、决策优化、系统预测、空间分析等内容，既注重理论深度，又着力培育学生的实践能力与创新意识，目标是让学生能应用计量地理学的技术方法解决地理学中的实践问题。
Introduction
Quantitativegeographyoriginatedfromthegaugemovementinthe1950s.Asearlyasthemiddleof1980s,thecoursewaslistedasarequiredcourseforundergraduatesofGeographyinChinesecomprehensiveuniversitiesandnormaluniversities.Thiscourseistheprerequisiteandfoundationforfurtherstudyofothercourses.Atpresent,itisalsoaspecializedbasiccourseforgeographymajorsinvariouscollegesanduniversitiesinChina.Thecourseincludeshistoryofquantitativegeography,descriptivestatisticsandanalysisofgeographicdata,correlationanalysis,regressionanalysis,clusteranalysis,principalcomponentanalysis,decisionoptimization,systemprediction,spatialanalysisandothercontent,whichdonotonlyfocusonthetheoreticaldepth,alsohelptocultivatestudents'innovationconsciousnessandpracticeability.Thegoalofthecourseistoletthestudentssolvepracticalproblemsingeographyusingtheoryandtechniqueofquantitativegeography.
三、课程性质与教学目的
计量地理学主要讨论现代地理学中的数学方法及应用问题。
本课程是地自然地理与资源环境专业本科生的专业必修课程。
本课程通过对计量地理学基本概念、基本理论和基本方法的讲授和多媒体演示等教学环节，达到如下目的：
1.让学生掌握计量地理学的基础知识、常用方法，建立起定量概念和地理学方法论的基础，了解学科发展的特点和趋势。
2.培养学生用定量的观点认识和研究地理（自然和人文）现象及其变化规律，通过本课程的学习能够看懂相关科技文献中所应用的一些常用计量方法，理解计量地理学在实际工作中的意义和作用。
3.使学生能够运用一般的数学方法来描述、分析和解决实际地理学问题，正确处理资料，根据实际的地理研究对象，建立起适宜的数学模型。
并对模型分析的结果给予专业上的解释，把数理逻辑同现实问题紧密结合。
4.通过做练习、多媒体演示等教学过程，培养学生的实际动手能力。
同时，该课程重视新理论、新技术讲授，与时俱进，培养学生解决实际问题的能力和从事科学研究的素养，为后继课程的学习服务。
四、教学内容及要求
第一章绪论
（一）目的与要求
1．理解计量地理学学科发展的历史；
2．了解计量地理学的基本内容与方法；
3．可能涉及的常用软件的基本介绍与学习准备。
（二）教学内容
第一节计量地理学的形成与发展
1．主要内容
计量地理学形成的阶段——古代，近代与现代地理学；
形成的标志——计量运动；
计量地理学在国际和国内的发展；
计量运动后地理学的重要发展方向与过程。
2．基本概念和知识点
近代地理学的三大学派和代表人物；计量运动的发起人和他的学术观点；计量运动的流派和代表人物；计量运动的评价。
3．问题与应用（能力要求）
解释近代地理学为何需要催生计量运动？
在科学的发展史上，当学术权威阻碍科学发展时，科学家要怎么做？
结合这一段地理学发展历史，分析讨论现代地理学该如何发展。
第二节计量地理学的研究内容及方法
1.主要内容
计量地理学的主要研究内容；常见的计量地理学研究方法简介。
2.基本概念和知识点
以介绍了解为主。
3.问题与应用
哪些方法是你曾经接触过的？
能解决哪些类型的问题？
第三节常用软件
包括EXCEL、SPSS、LINDO等，主要由学生课后自学。
（三）思考与实践
为何地理学发展过程中会出现计量运动？
现代地理学和近代地理学有何区别？
计量地理学的过去与现状有何区别？
你能想到哪些其他课程或者课外时间遇到问题，可以用计量地理学解决？
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第二章地理数据整理与描述统计
（一）目的与要求
1.了解地理数据的类型和表达方式；
2.了解地理数据采集的基本的渠道；
3.掌握地理数据整理和描述统计的基本步骤、概念和方法。
（二）教学内容
第一节地理数据的类型及其表达方式
1.主要内容
地理数据的不同类型类型，有哪些表达方式。
2.基本概念和知识点
品质标志数据和数量标志数据；名义尺度、等级尺度和二元数据；间隔尺度和比例尺度数据。
3.问题与应用（能力要求）
能否举例其他课程中使用的数据是属于哪一类型的地理数据，有何特点？
第二节地理数据的采集和整理
1.主要内容
地理数据采集的基本渠道；
如何进行地理数据整理；
2.基本概念和知识点
统计分组的基本步骤；
全距、组数、组距、组上限与下限；
频数、频率、累计频数、累计频率。
3.问题与应用
获得统计数据后如何进行统计分组并绘制相关统计图表？
第三节地理数据的分布特征
1.主要内容
地理数据分布的集中趋势；
地理数据分布的离散程度；
地理空间分布的均衡度/集中度。
2.基本概念和知识点
统计的集中趋势：
算数平均值、加权平均值、几何平均值、中位数、众数；
统计的离散程度：
极差、离差、方差、标准差、变异系数；
统计的分布特征：
偏度、偏度系数、峰度、峰度系数；
统计的空间分布的均衡度与集中度：
洛伦兹曲线与集中化指数、基尼系数、锡尔系数。
3.问题与应用（能力要求）
如何描述统计数据的集中程度和离散程度？
如何衡量统计数据在空间分布的均衡和集中化的程度？
（三）思考与实践
获取地理数据后如何进行统计分组并绘制频数/频率分布柱状图/直方图/折线图？
如何用相应的统计变量对统计数据的一般水平、离散程度和分布特征进行描述分析？
洛伦兹曲线适用于什么类型的问题？
基尼系数和锡尔系数描绘的是什么类型的问题？
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第三章地理数据的相关分析
（一）目的与要求
1.了解相关分析的基本原理
2.掌握两个要素之间相关程度测定的基本方法
3.掌握多个要素之间相关程度测定的基本方法
（二）教学内容
第一节两要素之间相关程度的测定
1.主要内容
什么是相关分析，哪些系数适合进行两个要素之间的相关测定，测定方法和显著性检验
2.基本概念和知识点
相关分析、单相关系数、秩相关系数、显著性检验
3.问题与应用（能力要求）
举例说明何种情况适合进行单相关系数的测定，何种情况进行秩相关系数的测定？
对测定结果如何评价？
第二节多要素之间相关程度的测定
1.主要内容
多个（二个以上）要素之间相关程度测定的基本方法和显著性检验
2.基本概念和知识点
偏相关系数、复相关系数、显著性检验
3.问题与应用
举例说明何种情况适合进行偏相关系数的测定，何种情况进行复相关系数的测定？
对测定结果如何评价？
（三）思考与实践
相关分析适合在何种情况下使用？
两个要素之间相关关系如何测定？
多个要素之间的相关关系如何测定？
寻找广东省相关的地理数据和研究实例，引导学生进行相关分析，更好的理解广东省的地理相关问题及其发展状况。
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第四章地理数据的回归分析
（一）目的与要求
1.了解地理数据的回归分析的基本原理
2.熟悉线性回归和非线性回归的区别
3.掌握一元和多元线性回归分析概念、基本步骤和数据分析方法
4.掌握符合某些特殊函数的非线性回归分析的基本步骤和数据分析
（二）教学内容
第一节一元线性回归分析
1.主要内容
一元线性回归模型建立和显著性检验
2.基本概念和知识点
线性回归、一元线性回归、回归平方和、剩余平方和、显著性检验
3.问题与应用（能力要求）
能选择适当的数据完成一元线性回归分析
第二节多元线性回归模型
1.主要内容
多元线性回归模型的建立和显著性检验
2.基本概念和知识点
偏回归系数多元线性回归方程显著性检验
3.问题与应用
能选择适当的数据完成多元线性回归分析
第三节非线性回归分析
1.主要内容
可以进行非线性关系线性化的常见非线性函数的方程，在此基础上的非线性回归分析
2.基本概念和知识点
非线性关系的线性化
3.问题与应用（能力要求）
能选择适当的数据实现非线性关系线性化，并完成非线性回归分析
（三）思考与实践
回归分析的统计学原理是什么？
如何用相应的统计变量实现一元线性回归和多元线性回归？
什么样的情况可以实现非线性回归？
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第五章地理数据的分类评价
（一）目的与要求
1.掌握聚类分析的基本原理和实现过程，能对结果进行合理解释
2.掌握主成分分析的基本原理和实现过程，能对结果进行合理解释
3.理解这些方法的适用与哪些地理实践中的问题
（二）教学内容
第一节地理数据的系统聚类分析
1.主要内容
系统聚类分析的基本原理，数据预处理的常用方法，点与类之间距离计算的方法，不同距离判断进行聚类的基本步骤，聚类谱系图的绘制和解读。
2.基本概念和知识点
聚类、标准化处理、点之间的距离计算方法、类之间的距离计算方法、聚类谱系图
3.问题与应用（能力要求）
如何进行数据的标准化处理？
聚类分析中的距离如何理解？
距离的不同聚类的结果会如何变化？
能寻找合适的数据实现系统聚类分析。
第二节地理数据的主成分分析
1.主要内容
主成分分析的基本原理，主成分分析的基本步骤，主成分得分的计算方法和结果分析
2.基本概念和知识点
相关系数矩阵、特征根和特征向量、主成分、主成分载荷、因子得分、主成分系数、主成分得分
3.问题与应用
如何获得并求解相关系数矩阵？
如何决定主成分个数的选取？
主成分载荷矩阵如何解读？
如何通过主成分载荷和特征根计算主成分系数？
能使用适当的数据进行主成分分析，计算主成分得分，并对结果进行恰当的分析和解释。
（三）思考与实践
什么类型的问题适用于系统聚类分析方法？
如何实现？
什么类型的问题适用于主成分分析方法？
如何实现？
这两种方法有什么异同？
可以联合使用吗？
寻找研究实例进行验证。
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第六章地理数据的时间序列分析
（一）目的与要求
1.时间序列分析的基本原理
2.掌握时间序列分析分析的基本步骤
3.时间序列分析结果的正确解读
（二）教学内容
第一节数据系列的平稳性检验
1.主要内容
平稳性检验的必要性和实现过程
2.基本概念和知识点
平稳性检验、平稳数据、不平稳（随机游走）数据、单位根检验（ADF检验）
3.问题与应用（能力要求）
能正确理解平稳性检验的统计学意义，并用ADF单位根检验实现数据的平稳性检验
第二节时间序列分析的基本原理
1.主要内容
时间序列的四种主要成分
时间序列分析常用的模型形式
2.基本概念和知识点
长期趋势T、循环变动C、季节变动S、不规则变动I、加法模型、乘法模型
3.问题与应用
时间序列有哪几种主要成分，分别代表什么意义？
这几种成分如何构成时间序列模型？
第三节趋势拟合的方法
1.主要内容
如何用不同方法实现时间序列中的趋势拟合，提取出长期趋势与循环变动（TC）
2.基本概念和知识点
平滑法、移动平均法、滑动平均法、指数平滑法、趋势线法、自回归模型
3.问题与应用（能力要求）
趋势拟合的平滑法包含哪三种常用方法，如何实现？
趋势线法如何实现趋势拟合？
自回归模型如何建立？
第四节季节变动预测
1.主要内容
如何从时间序列中提取出季节变动规律，并进行季节变动的预测
2.基本概念和知识点
趋势拟合、从乘法模型中分离季节变动指数、季节变动预测
3.问题与应用（能力要求）
如何实现趋势拟合，提取TC？
如何从时间序列中分离季节变动和不规则变动SI？
如何实现季节变动的预测？
（三）思考与实践
获得时间序列数据后，如何进行平稳性检验？
这一检验有什么统计意义？
如何进行时间序列的趋势拟合以及趋势预测？
如何从时间序列中提取季节性变动的规律并进行季节性预测？
寻找我国某地区（如广东省，北京市等）游客数量统计数据，进行季节性特征的分析和预测，并结合该地区的地理环境与资源条件，分析产生这些季节性特征的原因。
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第七章地理数据的马尔可夫预测
（一）目的与要求
1.掌握马尔可夫预测的基本原理
2.掌握状态转移概率矩阵的构建方法
3.掌握马尔可夫不同发展阶段的预测和终极状态的预测方法
（二）教学内容
第一节基本概念的解释
1.主要内容
什么是马尔可夫过程，什么是状态转移和状态转移的概率，什么是状态转移概率矩阵
2.基本概念和知识点
状态、状态转移、状态转移概率、终极状态概率、状态转移概率矩阵
3.问题与应用（能力要求）
是否能正确理解马尔可夫过程相关的概念，以及马尔可夫过程的适用范围？
第二节马尔可夫预测方法
1.主要内容
从统计数据中构建状态转移概率矩阵、构建状态转移方程、方程的求解可以预测某个时刻或者终极状态的状态概率
2.基本概念和知识点
状态转移方程的构建和求解，某一时刻的状态概率预测，终极状态的概率预测
3.问题与应用
如何构建状态转移概率矩阵？
如何构建状态转移方程？
如何求解某个时刻的状态概率和终极状态的概率？
（三）思考与实践
状态转移概率矩阵如何构建？
能否结合其他地理学技术手段构建这一矩阵？
如何实现某个时刻下的概率预测？
如何实现终极状态下的概率预测？
这二者有何异同？
根据不同实例，思考马尔可夫预测适用于什么样的问题？
能否与其他课程如水文学，自然资源学，土地管理学等课程中遇到的实践问题相结合？
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
第八章地理数据的决策优化
（一）目的与要求
1.掌握AHP决策分析的基本原理
2.掌握判断矩阵的构建方法
3.掌握AHP决策分析对问题进行层次分解和决策优化的方法
（二）教学内容
第一节AHP决策分析的基本原理与方法
1.主要内容
AHP决策分析的适用范围，层次模型的构建与求解
2.基本概念和知识点
层次结构模型、判断矩阵、层次单排序、层次总排序、方根法/和积法、一致性检验
3.问题与应用（能力要求）
哪一种类型的问题适合使用AHP决策分析方法？
如何构建AHP层次结构模型？
判断矩阵的统计学意义是什么，如何构建？
如何进行不同层次的单排序和总排序，判据是什么？
为什么需要进行一致性检验，如何实现？
如何解读AHP层次结构模型的计算结果，实现决策优化？
第二节AHP决策分析的研究实例
1.主要内容
以甘肃两西地区脱贫致富问题作为研究实例，进行AHP决策分析。
2.基本概念和知识点
层次结构模型的构建、距离矩阵的计算、层次单排序和总排序的过程、一致性检验的方法、层次模型计算结果的解释。
3.问题与应用
如何从地理学角度认识这一问题，并进行AHP决策分析层次模型的构建？
从何种地理学知识和判据入手，实现判断矩阵的构建？
层次模型如何进行计算？
如何对结果进行解释，为两西地区脱贫致富提供优化决策的方案？
这一方法是否可以为其他地区的脱贫致富提供决策依据？
（三）思考与实践
AHP决策分析方法中的层次结构模型和判断矩阵如何建立？
如何进行AHP决策分析的模型计算和结果解释？
你在实践中见到的什么问题，适合使用AHP决策分析方法，应该如何实现问题的决策优化？
（四）教学方法与手段
以课堂讲授为主，采用多媒体教学方式，并适当组织课堂讨论。
五、各教学环节学时分配
教学环节
教学时数
课程内容
讲
课
习
题
课
讨
论
课
实验
其他教学环节
小
计
第一章
3
第二章
3
实验一
3
第三章
3
实验二
3
第四章
3
实验三
3
第五章
5
1
实验四/实验五
6
第六章
2
1
实验六
3
第七章
2
1
实验七
3
第八章
2
1
1
合计
23
2
3
21
六、推荐教材和教学参考资源
推荐教材：
陈端吕《计量地理学方法与应用》.南京：
南京大学出版社,2011
参考资料：
1.徐建华《计量地理学》（第二版）.北京：
高等教育出版社,2014
2.张超《计量地理学基础》（第二版）.北京：
高等教育出版社，2007
3.张文彤《SPSS统计分析基础教程》.北京：
高等教育出版社，2011
4.阳含熙《植物生态学的数量分类方法》.北京：
科学出版社，1983.
5.林炳耀《计量地理学概论》.北京：
高等教育出版社，1986.
6.中国地理学会数量地理专业组《数量地理学在生产布局中的应用》.北京：
科学出版社，1988.
7.杨永岐《农业气象中的统计方法》.北京：
气象出版社，1983.
8.刘昌明《地理学的数学模型与应用》.北京：
科学出版社，2000.
9.岳天祥《资源环境数学模型手册》.科学出版社，2003.
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