《计量地理学》-课程教学大纲

PAGEPAGE12《计量地理学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：16136803英文名称：QuantitativeGeography课程类别：专业学 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2050年代的计量运动。早在2080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、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。IntroductionQuantitativegeographyoriginatedfromthegaugemovementinthe1950s.Asearlyasthemiddleof1980s,thecoursewaslistedasarequiredcourseforundergraduatesofGeographyinChinesecomprehensiveuniversitiesandnormaluniversities.Thiscourseistheprerequisiteandfoundationforfurtherstudyofothercourses.Atpresent, itisalsospecializedbasiccourseforgeographymajorsinvariouscollegesanduniversitiesinChina.Thecourseincludeshistoryofquantitativegeography,descriptivestatisticsandanalysisofgeographic data, correlation analysis, regression analysis, cluster analysis, principalcomponentanalysis,decisionoptimization,systemprediction,spatialanalysisandothercontent,whichdonotonlyfocusonthetheoreticaldepth, alsohelptocultivatestudents'innovationconsciousnessandpracticeability.Thegoalofthecourseistoletthestudentssolve practical problems in geography using theory and technique of quantitativegeography.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：法论的基础，了解学科发展的特点和趋势。培养学生用定量的观点认识和研究地理（自然和人文）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。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，正确果给予专业上的解释，把数理逻辑同现实问题紧密结合。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）目的与要求理解计量地理学学科发展的历史；了解计量地理学的基本内容与方法；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。以介绍了解为主。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）目的与要求了解地理数据的类型和表达方式；了解地理数据采集的基本的渠道；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2.基本概念和知识点度和比例尺度数据。3.问题与应用（能力要求）第二节地理数据的采集和整理1.主要内容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；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？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）目的与要求了解相关分析的基本原理掌握两个要素之间相关程度测定的基本方法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）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？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）目的与要求了解地理数据的回归分析的基本原理熟悉线性回归和非线性回归的区别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3.问题与应用（能力要求）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主要内容性回归分析问题与应用（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）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。1.主要内容和结果分析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、主成分得分问题与应用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？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）目的与要求时间序列分析的基本原理掌握时间序列分析分析的基本步骤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、单位根检验验）3.问题与应用（能力要求）ADF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？如何实现季节变动的预测？（三）思考与实践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）（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）目的与要求掌握马尔可夫预测的基本原理掌握状态转移概率矩阵的构建方法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1.主要内容移概率矩阵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.主要内容以预测某个时刻或者终极状态的状态概率基本概念和知识点预测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？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AHP掌握判断矩阵的构建方法AHP（二）教学内容第一节AHP1.主要内容AHP2.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）AHPAHP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