《計(jì)量地理學(xué)》-課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE12《計(jì)量地理學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：16136803英文名稱：QuantitativeGeography課程類別：專業(yè)學(xué) 時(shí)：48學(xué) 分：3適用對(duì)象:自然地理與資源環(huán)境專業(yè)本科生考核方式：考試先修課程：地理信息系統(tǒng)遙感概論氣象學(xué)植物學(xué)地質(zhì)學(xué)地貌學(xué)人文地理學(xué)二、課程簡(jiǎn)介2050年代的計(jì)量運(yùn)動(dòng)。早在2080年代中期，該門課程就被教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)列為我國(guó)綜合性大學(xué)和高等師范院校地理系本科生的必修課程。該門課程是進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他課程有關(guān)專業(yè)課程的前提與基礎(chǔ)。目前也是我國(guó)各類高等院校地理科學(xué)類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程包含了計(jì)量地理學(xué)的歷史、系統(tǒng)預(yù)測(cè)、空間分析等內(nèi)容，既注重理論深度，又著力培育學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)，目標(biāo)是讓學(xué)生能應(yīng)用計(jì)量地理學(xué)的技術(shù)方法解決地理學(xué)中的實(shí)踐問題。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、課程性質(zhì)與教學(xué)目的計(jì)量地理學(xué)主要討論現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法及應(yīng)用問題。本課程是地自然地理與資源環(huán)境專業(yè)本科生的專業(yè)必修課程。本課程通過對(duì)計(jì)量地理學(xué)基本概念、基本理論和基本方法的講授和多媒體演示等教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到如下目的：法論的基礎(chǔ)，了解學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)和趨勢(shì)。培養(yǎng)學(xué)生用定量的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)和研究地理（自然和人文）過本課程的學(xué)習(xí)能夠看懂相關(guān)科技文獻(xiàn)中所應(yīng)用的一些常用計(jì)量方法，理解計(jì)量地理學(xué)在實(shí)際工作中的意義和作用。使學(xué)生能夠運(yùn)用一般的數(shù)學(xué)方法來描述、分析和解決實(shí)際地理學(xué)問題，正確果給予專業(yè)上的解釋，把數(shù)理邏輯同現(xiàn)實(shí)問題緊密結(jié)合。通過做練習(xí)、多媒體演示等教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。同時(shí)，該學(xué)研究的素養(yǎng)，為后繼課程的學(xué)習(xí)服務(wù)。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 緒論（一）目的與要求理解計(jì)量地理學(xué)學(xué)科發(fā)展的歷史；了解計(jì)量地理學(xué)的基本內(nèi)容與方法；可能涉及的常用軟件的基本介紹與學(xué)習(xí)準(zhǔn)備。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)計(jì)量地理學(xué)的形成與發(fā)展1．主要內(nèi)容計(jì)量地理學(xué)形成的階段——古代，近代與現(xiàn)代地理學(xué)；形成的標(biāo)志——計(jì)量運(yùn)動(dòng)；計(jì)量地理學(xué)在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的發(fā)展；計(jì)量運(yùn)動(dòng)后地理學(xué)的重要發(fā)展方向與過程。2．基本概念和知識(shí)點(diǎn)計(jì)量運(yùn)動(dòng)的流派和代表人物；計(jì)量運(yùn)動(dòng)的評(píng)價(jià)。3．問題與應(yīng)用（能力要求）解釋近代地理學(xué)為何需要催生計(jì)量運(yùn)動(dòng)？在科學(xué)的發(fā)展史上，當(dāng)學(xué)術(shù)權(quán)威阻礙科學(xué)發(fā)展時(shí)，科學(xué)家要怎么做？結(jié)合這一段地理學(xué)發(fā)展歷史，分析討論現(xiàn)代地理學(xué)該如何發(fā)展。第二節(jié)計(jì)量地理學(xué)的研究?jī)?nèi)容及方法主要內(nèi)容計(jì)量地理學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容；常見的計(jì)量地理學(xué)研究方法簡(jiǎn)介。以介紹了解為主。問題與應(yīng)用哪些方法是你曾經(jīng)接觸過的？能解決哪些類型的問題？第三節(jié)常用軟件包括EXCEL、SPSS、LINDO等，主要由學(xué)生課后自學(xué)。（三）思考與實(shí)踐現(xiàn)代地理學(xué)和近代地理學(xué)有何區(qū)別？計(jì)量地理學(xué)的過去與現(xiàn)狀有何區(qū)別？你能想到哪些其他課程或者課外時(shí)間遇到問題，可以用計(jì)量地理學(xué)解決？（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第二章 地理數(shù)據(jù)整理與描述統(tǒng)計(jì)（一）目的與要求了解地理數(shù)據(jù)的類型和表達(dá)方式；了解地理數(shù)據(jù)采集的基本的渠道；掌握地理數(shù)據(jù)整理和描述統(tǒng)計(jì)的基本步驟、概念和方法。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)地理數(shù)據(jù)的類型及其表達(dá)方式1.主要內(nèi)容2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)度和比例尺度數(shù)據(jù)。3.問題與應(yīng)用（能力要求）第二節(jié)地理數(shù)據(jù)的采集和整理1.主要內(nèi)容如何進(jìn)行地理數(shù)據(jù)整理；2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分組的基本步驟；全距、組數(shù)、組距、組上限與下限；頻數(shù)、頻率、累計(jì)頻數(shù)、累計(jì)頻率。3.問題與應(yīng)用獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后如何進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分組并繪制相關(guān)統(tǒng)計(jì)圖表？第三節(jié)地理數(shù)據(jù)的分布特征1.主要內(nèi)容地理數(shù)據(jù)分布的集中趨勢(shì)；地理數(shù)據(jù)分布的離散程度；地理空間分布的均衡度/集中度。2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的離散程度：極差、離差、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)；統(tǒng)計(jì)的分布特征：偏度、偏度系數(shù)、峰度、峰度系數(shù)；錫爾系數(shù)。3.問題與應(yīng)用（能力要求）如何描述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的集中程度和離散程度？如何衡量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在空間分布的均衡和集中化的程度？（三）思考與實(shí)踐獲取地理數(shù)據(jù)后如何進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分組并繪制頻數(shù)/頻率分布柱狀圖/直方圖/折線圖？描述分析？洛倫茲曲線適用于什么類型的問題？基尼系數(shù)和錫爾系數(shù)描繪的是什么類型的問題？（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第三章 地理數(shù)據(jù)的相關(guān)分析（一）目的與要求了解相關(guān)分析的基本原理掌握兩個(gè)要素之間相關(guān)程度測(cè)定的基本方法掌握多個(gè)要素之間相關(guān)程度測(cè)定的基本方法（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)兩要素之間相關(guān)程度的測(cè)定1.主要內(nèi)容和顯著性檢驗(yàn)2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)相關(guān)分析、單相關(guān)系數(shù)、秩相關(guān)系數(shù)、顯著性檢驗(yàn)3.問題與應(yīng)用（能力要求）的測(cè)定？對(duì)測(cè)定結(jié)果如何評(píng)價(jià)？第二節(jié)多要素之間相關(guān)程度的測(cè)定1.主要內(nèi)容多個(gè)（二個(gè)以上）要素之間相關(guān)程度測(cè)定的基本方法和顯著性檢驗(yàn)2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)偏相關(guān)系數(shù)、復(fù)相關(guān)系數(shù)、顯著性檢驗(yàn)3.問題與應(yīng)用的測(cè)定？對(duì)測(cè)定結(jié)果如何評(píng)價(jià)？（三）思考與實(shí)踐相關(guān)分析適合在何種情況下使用？?jī)蓚€(gè)要素之間相關(guān)關(guān)系如何測(cè)定？多個(gè)要素之間的相關(guān)關(guān)系如何測(cè)定？理解廣東省的地理相關(guān)問題及其發(fā)展?fàn)顩r。（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第四章 地理數(shù)據(jù)的回歸分析（一）目的與要求了解地理數(shù)據(jù)的回歸分析的基本原理熟悉線性回歸和非線性回歸的區(qū)別掌握一元和多元線性回歸分析概念、基本步驟和數(shù)據(jù)分析方法掌握符合某些特殊函數(shù)的非線性回歸分析的基本步驟和數(shù)據(jù)分析（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)一元線性回歸分析1.主要內(nèi)容一元線性回歸模型建立和顯著性檢驗(yàn)2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)3.問題與應(yīng)用（能力要求）第二節(jié)多元線性回歸模型1.主要內(nèi)容多元線性回歸模型的建立和顯著性檢驗(yàn)2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)偏回歸系數(shù)多元線性回歸方程顯著性檢驗(yàn)3.問題與應(yīng)用能選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)完成多元線性回歸分析第三節(jié)非線性回歸分析主要內(nèi)容性回歸分析問題與應(yīng)用（能力要求）能選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)非線性關(guān)系線性化，并完成非線性回歸分析（三）思考與實(shí)踐回歸分析的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理是什么？如何用相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)變量實(shí)現(xiàn)一元線性回歸和多元線性回歸？什么樣的情況可以實(shí)現(xiàn)非線性回歸？（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第五章 地理數(shù)據(jù)的分類評(píng)價(jià)（一）目的與要求掌握聚類分析的基本原理和實(shí)現(xiàn)過程，能對(duì)結(jié)果進(jìn)行合理解釋掌握主成分分析的基本原理和實(shí)現(xiàn)過程，能對(duì)結(jié)果進(jìn)行合理解釋理解這些方法的適用與哪些地理實(shí)踐中的問題（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)聚類分析1.主要內(nèi)容系統(tǒng)聚類分析的基本原理，數(shù)據(jù)預(yù)處理的常用方法，點(diǎn)與類之間距離計(jì)算的方法，不同距離判斷進(jìn)行聚類的基本步驟，聚類譜系圖的繪制和解讀。2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)聚類、標(biāo)準(zhǔn)化處理、點(diǎn)之間的距離計(jì)算方法、類之間的距離計(jì)算方法、聚類譜系圖3.問題與應(yīng)用（能力要求）聚類分析中的距離如何理解？距離的不同聚類的結(jié)果會(huì)如何變化？能尋找合適的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聚類分析。1.主要內(nèi)容和結(jié)果分析基本概念和知識(shí)點(diǎn)相關(guān)系數(shù)矩陣、特征根和特征向量、主成分、主成分載荷、因子得分、主成分系數(shù)、主成分得分問題與應(yīng)用如何決定主成分個(gè)數(shù)的選??？主成分載荷矩陣如何解讀？如何通過主成分載荷和特征根計(jì)算主成分系數(shù)？的分析和解釋。（三）思考與實(shí)踐什么類型的問題適用于系統(tǒng)聚類分析方法？如何實(shí)現(xiàn)？什么類型的問題適用于主成分分析方法？如何實(shí)現(xiàn)？這兩種方法有什么異同？可以聯(lián)合使用嗎？尋找研究實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第六章 地理數(shù)據(jù)的時(shí)間序列分析（一）目的與要求時(shí)間序列分析的基本原理掌握時(shí)間序列分析分析的基本步驟時(shí)間序列分析結(jié)果的正確解讀（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)數(shù)據(jù)系列的平穩(wěn)性檢驗(yàn)1.主要內(nèi)容平穩(wěn)性檢驗(yàn)的必要性和實(shí)現(xiàn)過程2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)平穩(wěn)性檢驗(yàn)、平穩(wěn)數(shù)據(jù)、不平穩(wěn)（隨機(jī)游走）數(shù)據(jù)、單位根檢驗(yàn)驗(yàn)）3.問題與應(yīng)用（能力要求）ADF穩(wěn)性檢驗(yàn)第二節(jié)時(shí)間序列分析的基本原理1.主要內(nèi)容時(shí)間序列的四種主要成分時(shí)間序列分析常用的模型形式2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)長(zhǎng)期趨勢(shì)T、循環(huán)變動(dòng)C、季節(jié)變動(dòng)S、不規(guī)則變動(dòng)I、加法模型、乘法模型3.問題與應(yīng)用時(shí)間序列有哪幾種主要成分，分別代表什么意義？這幾種成分如何構(gòu)成時(shí)間序列模型？第三節(jié)趨勢(shì)擬合的方法1.主要內(nèi)容如何用不同方法實(shí)現(xiàn)時(shí)間序列中的趨勢(shì)擬合，提取出長(zhǎng)期趨勢(shì)與循環(huán)變動(dòng)（TC）2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)平滑法、移動(dòng)平均法、滑動(dòng)平均法、指數(shù)平滑法、趨勢(shì)線法、自回歸模型3.問題與應(yīng)用（能力要求）趨勢(shì)擬合的平滑法包含哪三種常用方法，如何實(shí)現(xiàn)？趨勢(shì)線法如何實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)擬合？自回歸模型如何建立？第四節(jié)季節(jié)變動(dòng)預(yù)測(cè)1.主要內(nèi)容如何從時(shí)間序列中提取出季節(jié)變動(dòng)規(guī)律，并進(jìn)行季節(jié)變動(dòng)的預(yù)測(cè)2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)趨勢(shì)擬合、從乘法模型中分離季節(jié)變動(dòng)指數(shù)、季節(jié)變動(dòng)預(yù)測(cè)3.問題與應(yīng)用（能力要求）如何實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)擬合，提取TC？如何實(shí)現(xiàn)季節(jié)變動(dòng)的預(yù)測(cè)？（三）思考與實(shí)踐如何進(jìn)行時(shí)間序列的趨勢(shì)擬合以及趨勢(shì)預(yù)測(cè)？如何從時(shí)間序列中提取季節(jié)性變動(dòng)的規(guī)律并進(jìn)行季節(jié)性預(yù)測(cè)？尋找我國(guó)某地區(qū)（如廣東省，北京市等）（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第七章 地理數(shù)據(jù)的馬爾可夫預(yù)測(cè)（一）目的與要求掌握馬爾可夫預(yù)測(cè)的基本原理掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣的構(gòu)建方法掌握馬爾可夫不同發(fā)展階段的預(yù)測(cè)和終極狀態(tài)的預(yù)測(cè)方法（二）教學(xué)內(nèi)容1.主要內(nèi)容移概率矩陣2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移、狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率、終極狀態(tài)概率、狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣3.問題與應(yīng)用（能力要求）是否能正確理解馬爾可夫過程相關(guān)的概念，以及馬爾可夫過程的適用范圍？第二節(jié)馬爾可夫預(yù)測(cè)方法1.主要內(nèi)容以預(yù)測(cè)某個(gè)時(shí)刻或者終極狀態(tài)的狀態(tài)概率基本概念和知識(shí)點(diǎn)預(yù)測(cè)問題與應(yīng)用如何構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣？如何構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程？如何求解某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)概率和終極狀態(tài)的概率？（三）思考與實(shí)踐狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣如何構(gòu)建？能否結(jié)合其他地理學(xué)技術(shù)手段構(gòu)建這一矩陣？如何實(shí)現(xiàn)某個(gè)時(shí)刻下的概率預(yù)測(cè)？如何實(shí)現(xiàn)終極狀態(tài)下的概率預(yù)測(cè)？這二者有何異同？如水文學(xué)，自然資源學(xué)，土地管理學(xué)等課程中遇到的實(shí)踐問題相結(jié)合？（四）教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用多媒體教學(xué)方式，并適當(dāng)組織課堂討論。第八章 地理數(shù)據(jù)的決策優(yōu)化（一）目的與要求AHP掌握判斷矩陣的構(gòu)建方法AHP（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)AHP1.主要內(nèi)容AHP2.基本概念和知識(shí)點(diǎn)層次結(jié)構(gòu)模型、判斷矩陣、層次單排序、層次總排序、方根法/和積法、一致性檢驗(yàn)3.問題與應(yīng)用（能力要求）AHPAHP判斷矩陣的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義是什么，如何構(gòu)建？如何進(jìn)行不同層次的單排序和總排序，判據(jù)是什么？為什么