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计量地理学复习资料(整合版)计量地理学是地理学中的一个重要分支，它将统计学和计算机科学与地理学的空间分析和模拟中结合，旨在开发能够理解和解释地理现象的数学模型。
本文档汇总了一些计量地理学的复习资料，涵盖了一些常用的概念、方法和应用，供需要的读者参考。
基础知识地理数据地理数据是计量地理学分析的基础，因此了解地理数据的类型和特征至关重要。
地理数据的主要类型包括矢量数据和栅格数据，矢量数据是基于向量的图形表示，栅格数据则是基于像素的网格表示。
空间分析空间分析是计量地理学的核心任务之一，它分为几个部分，包括空间接近度分析、空间自相关分析和空间回归等。
这些方法可以用来分析地理现象和探索空间模式的存在、性质和结构。
空间统计空间统计是计量地理学应用最广泛的技术之一，它是将统计学和空间分析相结合的一种方法，可以用来研究空间自相关性和空间变异性等相关问题。
空间统计主要包括空间插值、空间自相关分析、克吕金插值、多元回归分析以及地理加权回归等。
相关方法空间权重矩阵空间权重矩阵是计量地理学分析空间模式时最基本的概念。
它描述了某些地理单元之间的空间关系，可以用于识别地理单元之间的相互影响和作用，从而帮助研究者更好地理解地理现象。
空间自相关性空间自相关性是指同一地理单元内的观测结果间或不同地理单元之间的观测结果间的相关性。
空间自相关性可以通过空间权重矩阵来进行计算和分析，也可以通过地理数据的可视化来进行直观的理解。
空间模型空间模型是计量地理学中离不开的一种分析方法，它可以对地理现象进行建模并探索空间结构和空间相关性。
一些常见的空间模型包括OLS回归、空气质量模型和空间蒙特卡罗方法等。
空间数据挖掘空间数据挖掘是计量地理学中基于可视化和数据分析的方法之一，它可以用来从大规模的地理数据中发现有趣的模式、关系和趋势，以便对地理现象做出更好的解释和预测。
应用实例路网分析路网分析是计量地理学中基于GIS数据的常见应用之一，主要包括路径分析、网络可达性分析和路径优化分析等。
第八章判别分析地理模型在自然和社会科学的研究中,往往会遇到这样的问题,即根据观测数据对所研究的对象进行分类判别。
第一节判别分析及其基本原理判别分析是一种根据某一地理对象的各种特征指标或多种信息来分辨或判别其类型归属问题的多变量统计分析方法，它对某地地理类型的划分和区界的判定具有重大的理论意义和现实意义。
判别分析的地理研究内容判别分析的作用一.判别分析准则在作判别分析时，首先要根据一批包括各种地理类型的特征指标或数据，按照一定的判别准则来建立一个判别函数表达式。
判别函数确定判别函数的准则费歇尔(F i s h e r)准则要使判别函数值能充分地区分开地理类型，就需要使各类均值之间的差别最大（即使不同类之间的差别最大），而使各类内部的离差平方和为最小（即使同类间的差别最小）。
换句话说，即要求类间（或组间）均值差与类内（或组内）方差之比最大，这样就能把地理类型区分得最清楚，这就是费歇尔准则的基本要点。
贝叶斯(B a y e s)准则当应用贝叶斯准则进行判别分析时,要求把已知的地理数据分成几类(或几组)，然后计算未知地理类型或区域归属于各已知类型（或组）的概率值，它归属于哪一类的概率最大，就把它划归该类（组）；另外，还可计算出划归各已知类的错分损失，即错分哪一类的平均损失为最小，就把它判定为该类。
以上就是贝叶斯准则的基本要点。
二.判别分析基本原理判别分析的基本原理，是根据已知的地理特征值或有k个变量，按照一定的判别分析准则，来建立判别函数模型和计算出判别临界值（或称判别指标）;当求出了判别函数值和差别临界值以后，再比较其数值的大小，最后便可确定其类型的归属问题。
三.判别分析的分类第二节两组判别分析两组判别分析是解决待判样品分属于已知两组中哪一组的问题。
一、方法原理在两组间进行判别的处理方法，基于统计上的费歇准则，即判别的结果应使两组间区别最大，使每组内部离散性最小。
在费歇准则意义下，确定线性判别函数：y = c1x1+ c2x2+… c m x m其中，c1,c2,…, c m 为待求的判别函数系数，它可反映各要素或特征值的作用方向、分辨能力和贡献率的大小。
《计量地理学》课程教学模式构建【摘要】在分析《计量地理学》教学现状的基础上，针对地理专业学生的知识结构，提出了“引例——基本概念、基本思想和基本原理——案例分析——软件应用和上机操作——课程论文”五个环节的教学模式，理论与案例相结合，操作与实践并重，有利于提高教学效果。
【关键词】计量地理教学模式构建【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2011）14－0048－02《计量地理学》（现代地理学中的数学方法）是高等师范院校地理科学专业高年级本科生的一门重要课程。
重点介绍分析和解决地理现象时常用的经典数学方法，包括统计分析法、线性规划法、网络分析法、模糊数学法、决策分析法、灰色系统分析法等，是现代地理研究的重要方法之一。
从目前高等学校计量地理学教学现状的调查结果发现，其普遍存在以下几个问题：（1）现有教材多侧重理论介绍，学生普遍反映难以理解；（2）多数方法仅仅为了公式推导而推导，没有联系地理问题；（3）欠缺具体实现某种方法的操作过程讲解。
为了避免上述问题，我们在计量地理的授课中，不囿于教材的限制，探索了一套针对数理基础较差的地理专业学生的方法理论、案例、操作能力并重的教学模式，收到了良好的教学效果。
一教学模式设计思想《计量地理学》的教学目的是通过基本方法的学习，掌握计量方法的基本原理，培养学生运用这些方法分析问题和解决实际问题的能力，并能够熟练地运用定量分析的方法对资源环境、区域社会经济发展等地理问题进行统计和决策分析。
因此在教学模式设计时，应突出以下几点：第一，以熟练运用各数学方法分析和解决地理问题为首要目标，即针对问题、找准方法、明白概念。
因此授课中，应尽量地引用实际地理问题作为引例或案例，重点讲解运用什么样的方法解决哪类地理问题。
第二，主要介绍各种计量分析方法的基本思路和原理，而不是各种方法的数学推导过程。
即重点讲解各方法为什么能够解决和解释某类地理问题，其地理意义是什么？第三，重视各类方法实现过程的讲解，即运用相关软件或编程实现某种方法的具体计算过程。
第六章趋势面分析模型所谓趋势就是排除了偶然变化和局部起伏以后的比较规则的变化。
趋势面分析趋势面分析是研究地理系统要素（变量）空间变化规律的有力工具，在地理系统的研究和分析中已经得到广泛的应用。
第一节趋势面分析的原理和数学模型一.趋势面分析概述地理系统调查所获得的观测数据中一般都包含着三种分量：地理系统的最重要特征之一就具有区域性。
在散点图上，显示地理要素特征的点的空间分布呈波浪状起伏，此时若以回归平面代表其趋势，并不贴切，而应以曲面表示其趋势才较为贴切。
用数学的方法，以数学模型来模拟（或拟合）地理数据的空间分布及其区域性变化趋势的方法，称为趋势面分析。
在地理系统中，大量的地理数学模型都是非线性模型，通常寻求这些非线性模型的函数表达式比较困难。
这时可采用趋势面来拟合回归方程，计算趋势面的数学表达式主要有多项式函数和傅里叶级数，最常用的是多项式函数。
趋势面是一种光滑的数学曲面，它能集中地代表地理数据在大范围内的空间变化趋势。
趋势面实际曲面=趋势面+剩余曲面某观测点上的观测值在利用趋势面分析拟合回归模型进行地理预测时，所选择的趋势面模型必须使剩余值比较小，回归平方和比较大，这样拟合度较高，预测结果才能达到足够的准确性。
二、趋势面分析的数学原理1、趋势面分析的原理设以z i(x i,y i)表示某一地理特征值在空间上的分布，其中(x i,y i)是平面上点的坐标。
任一观测点x i可分解为两个部分为了使趋势面更好地逼近原始地理数据，常采用最小二乘法原理，使每一个观测值z i与趋势值z i的残差平方和最小。
Q=∑(z i-z i,)2 min根据高斯-马尔科夫定理，最小二乘法给出了多项式系数的最佳线性无偏估计值，这些估计值使残差平方和达到最小。
通常选用多项式趋势面方程，这是因为任何函数在一定范围内总可以用多项式来逼近，并可调整多项式的次数来满足趋势面分析的需要。
一般来说，多项式的次数越高则趋势值越接近于观测值，而剩余值越小。
目录一、经典统计分析模型 (2)1.相关分析 (2)1.1 双变量 (2)1.2 多变量 (3)2.回归分析 (6)2.1线性回归模型 (6)2.2非线性回归模型 (10)3. 时间序列分析（趋势拟合方法） (11)3.1 平滑法 (12)3.2滑动平均法 (12)3.3指数平滑法 (12)4.Mann-Kendall检验 (15)4.1 Mann-Kendall 趋势检验 (16)4.2 Mann-Kendall 突变检验 (17)5 系统聚类分析 (18)6. 主成分分析 (32)二、空间统计分析 (36)1.探索性空间分析 (37)三、线性规划 ....................................................................................... 42 四、AHP 决策分析（P234） ................................................................ 44 附录： (49)一、经典统计分析模型1. 相关分析揭示地理要素之间相互关系的相关程度。
1.1 双变量 输入参数:x(n x x ,,,x 21 )，y (n y y y ,,,21 )，n 为样本数。
输出参数：相关系数r 值、相关系数检验结果。
参考：a) 相关系数计算公式：∑∑∑===----=nii nii nii i xy y y x x y y x x r 12121)()())((（P48 公式4.1.1）(x ,y 分别为两要素的平均值，-1≤r ≤1)。
b) 相关系数检验：是通过在给定的置信水平下，查相关系数检验的临界值表（P88）来实现的。
（计算自由度f=n -2, 参考检验相关系数0=ρ的临界值(αr )表，αα=>}|{|r r p ，给出检验结果，如在置信度0.05上，显著相关。
计量地理—地理建模方法概述计量地理是地理学中的一个分支，它研究了地理现象的测量、分析和建模方法。
地理建模是计量地理的一个重要领域，它试图通过建立数学模型来描述和解释地理现象的发生机制和空间分布规律。
本文将概述地理建模的方法，并讨论其在地理学研究中的应用。
地理建模方法可以分为定量模型和定性模型两类。
定量模型是利用数学和统计方法，从数量化的角度来描述地理现象。
这些模型通常包括基于统计分析的空间回归模型、地理信息系统（GIS）和遥感技术的空间分析模型、以及脆弱性评估模型等。
定量模型能够提供具体的数值结果，对地理现象的分析和预测具有较高的准确性和可靠性。
空间回归模型是地理建模中的常用方法之一、它基于空间关联性原理，通过数学统计方法来分析地理现象之间的相关关系。
该模型通常建立在其中一种规律的基础上，例如引起出生率变化的因素，如文化、经济和社会因素等，并利用现有的统计数据进行分析和预测。
空间回归模型在城市规划、经济区域分析和环境管理等领域得到广泛应用。
地理信息系统（GIS）是另一种常用的地理建模方法。
GIS利用计算机技术和地理空间数据存储和管理方法，对地理现象进行可视化和空间分析。
它可以实现地理数据的整合、分析和展示，为地理问题的研究和决策提供有效的支持。
GIS在土地利用规划、自然资源管理和城市规划等领域得到广泛应用。
遥感技术也是地理建模方法中的重要组成部分。
它通过获取地球表面的遥感影像数据，对地理现象进行监测和分析。
遥感技术可以获取多光谱、高分辨率的地表数据，用于研究地表类型、植被覆盖、城市扩展等地理现象的变化和分布。
遥感技术在环境监测、自然资源管理和灾害风险评估等领域具有重要的应用价值。
定性模型是另一种常用的地理建模方法。
它主要关注地理现象的非数量特征和人类活动的影响。
定性模型一般使用描述性和解释性方法，通过对地理现象的观察和理解，提供对地理现象的洞察和解释。
例如，建立质性模型来分析和解释城市空间结构的形成原因、社区发展的影响因素等。
《计量地理学》课程实验教学大纲一、课程基本信息课程代码：16136803课程名称：计量地理学英文名称：Quantitative Geography课程总学时：48实验学时： 21适用专业：自然地理与资源环境课程类别：专业课先修课程：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、实验教学的总体目的和要求1、对学生的要求已学习统计学基本知识；初步掌握计算机应用基础，能初步应用计算机进行数据处理。
2、对教师的要求能进行有关理论与实操的讲解与演示。
3、对实验条件的要求有专用的计算机房提供每个学生上机操作，提供统计软件EXCEL、SPSS等。
三、实验教学内容实验项目一（1）实验名称：SPSS工作环境与入门实验内容：SPSS软件介绍与基本操作实验性质：验证性实验学时：1学时实验目的与要求：认识SPSS软件的图形用户界面，熟悉SPSS界面各元素、文件类型、数据录入与管理方式，. 掌握SPSS软件窗口的各项功能，练习数据的基本处理操作。
实验条件：计算机（已安装SPSS 14或以上）。
实验项目一（2）实验名称：数据的描述统计实验内容：学习数据统计关于一般水平和离散程度的统计变量的计算，进行空间或者产业内部分布均衡度/集中度的分析。
实验性质：验证性实验学时：2学时实验目的与要求：给定数据分组录入检查和合并，统计分组与统计图表的绘制，计算表示集中趋势、离散程度和分布特征的统计指标与参数，绘制洛伦茨曲线，计算集中化指数、基尼系数与锡尔系数。
实验条件：计算机（已安装SPSS 14或以上）。
实验项目二实验名称：地理要素的相关程度测定实验内容：理解用SPSS软件进行相关分析的基本原理与方法，掌握数据输入与相关分析基本操作。
实验性质：综合性实验学时：1.5学时实验目的与要求：实现用SPSS软件进行多个要素之间相关性的分析，使用GDP与相关国民经济统计数据，进行相关分析。
实验条件：计算机（已安装SPSS 14或以上）。
第六章趋势面分析模型所谓趋势就是排除了偶然变化和局部起伏以后的比较规则的变化。
趋势面分析趋势面分析是研究地理系统要素（变量）空间变化规律的有力工具，在地理系统的研究和分析中已经得到广泛的应用。
第一节趋势面分析的原理和数学模型一.趋势面分析概述地理系统调查所获得的观测数据中一般都包含着三种分量：地理系统的最重要特征之一就具有区域性。
在散点图上，显示地理要素特征的点的空间分布呈波浪状起伏，此时若以回归平面代表其趋势，并不贴切，而应以曲面表示其趋势才较为贴切。
用数学的方法，以数学模型来模拟（或拟合）地理数据的空间分布及其区域性变化趋势的方法，称为趋势面分析。
在地理系统中，大量的地理数学模型都是非线性模型，通常寻求这些非线性模型的函数表达式比较困难。
这时可采用趋势面来拟合回归方程，计算趋势面的数学表达式主要有多项式函数和傅里叶级数，最常用的是多项式函数。
趋势面是一种光滑的数学曲面，它能集中地代表地理数据在大范围内的空间变化趋势。
趋势面实际曲面=趋势面+剩余曲面某观测点上的观测值在利用趋势面分析拟合回归模型进行地理预测时，所选择的趋势面模型必须使剩余值比较小，回归平方和比较大，这样拟合度较高，预测结果才能达到足够的准确性。
二、趋势面分析的数学原理1、趋势面分析的原理设以z i(x i,y i)表示某一地理特征值在空间上的分布，其中(x i,y i)是平面上点的坐标。
任一观测点x i可分解为两个部分为了使趋势面更好地逼近原始地理数据，常采用最小二乘法原理，使每一个观测值z i与趋势值z i的残差平方和最小。
Q=∑(z i-z i,)2 min根据高斯-马尔科夫定理，最小二乘法给出了多项式系数的最佳线性无偏估计值，这些估计值使残差平方和达到最小。
通常选用多项式趋势面方程，这是因为任何函数在一定范围内总可以用多项式来逼近，并可调整多项式的次数来满足趋势面分析的需要。
一般来说，多项式的次数越高则趋势值越接近于观测值，而剩余值越小。
1、地理数据是用一定的测度方式描述和衡量地理对象的有关量化标志，是对地理问题进行定量化描述和研究的基础，是一切数学方法在地理学中应用的先决条件。
2、相关分析：分析地理要素之间的相关关系。
回归分析：拟合地理要素之间的数量关系、预测发展趋势。
方差分析：研究地理数据分布的离散程度。
时间序列分析：用于地理过程时间序列的预测与控制研究。
主成分分析：用于地理数据的降维处理及地理要素的因素分析与综合评价。
聚类分析：用于各种地理要素分类、各种地理区域划分趋势面分析：用于拟合地理要素的空间分布形态。
3、对计量地理学的评价评价一：在地理学的学科体系中，“计量地理学”担负着方法论的任务，将数学方法应用于地理问题的认识、分析和研究，有利于地理学由定性描述走向定量、定位的分析。
地理系通过“计量地理学”的教学，让本科学生了解学科发展的特点和趋势，掌握计量地理学的基础知识、常用方法，理解数学模型在实际工作中的作用和意义。
结合实际问题的分析，是学生能够正确处理数据资料，建立起适宜的数学模型，把数学方法同现实问题紧密结合，培养学生的实际动手能力，为其他课程的学习打下了良好的数理基础，也为从事实际工作准备了条件，可以说，这门课程的教学对于提高学生的素质发挥了积极作用。
评价二：计量地理学让本科学生了解学科发展的特点和趋势，掌握计量地理学基础知识、基本数学模型，着重培养学生正确处理地理数据资料，利用定量方法解决实际问题的能力。
对于提高学生的综合素质，起到了重要的作用。
4、地理数据的基本特征（简答）一、数量化、形式化与逻辑化二、不确定性三、多种时空尺度四、多维性一、数量化、形式化与逻辑化。
定量化的地理数据是建立地理数学模型的基础，其作用为：确定模型的参数、给定模型运行的初值条件；检验模型的有效性。
形式化、逻辑化与数量化，是所有地理数据的共同特征。
二、不确定性。
各种原因所导致的数据误差。
（1）地理系统的复杂性。
（2）数据误差。
三、多种时空尺度。
