《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：48學(xué) 分：3適用對象: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、課程簡介2050年代的計(jì)量運(yùn)動。早在2080年代中期，該門課程就被教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會列為我國綜合性大學(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、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，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。培養(yǎng)學(xué)生用定量的觀點(diǎn)認(rèn)識和研究地理（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)際動手能力。同時，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；計(jì)量地理學(xué)在國際和國內(nèi)的發(fā)展；計(jì)量運(yùn)動后地理學(xué)的重要發(fā)展方向與過程。2．基本概念和知識點(diǎn)計(jì)量運(yùn)動的流派和代表人物；計(jì)量運(yùn)動的評價(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？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，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)的研究內(nèi)容及方法主要內(nèi)容計(jì)量地理學(xué)的主要研究內(nèi)容；常見的計(jì)量地理學(xué)研究方法簡介。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；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要素之間相關(guān)程度測定的基本方法掌握多個要素之間相關(guān)程度測定的基本方法（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)兩要素之間相關(guān)程度的測定1.主要內(nèi)容和顯著性檢驗(yàn)2.基本概念和知識點(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）的測定？對測定結(jié)果如何評價(jià)？第二節(jié)多要素之間相關(guān)程度的測定1.主要內(nèi)容多個（二個以上）要素之間相關(guān)程度測定的基本方法和顯著性檢驗(yàn)2.基本概念和知識點(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)用的測定？對測定結(jié)果如何評價(jià)？（三）思考與實(shí)踐相關(guān)分析適合在何種情況下使用？兩個要素之間相關(guān)關(guān)系如何測定？多個要素之間的相關(guān)關(guān)系如何測定？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)的時間序列分析（一）目的與要求時間序列分析的基本原理掌握時間序列分析分析的基本步驟時間序列分析結(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)時間序列分析的基本原理1.主要內(nèi)容時間序列的四種主要成分時間序列分析常用的模型形式2.基本概念和知識點(diǎn)長期趨勢T、循環(huán)變動C、季節(jié)變動S、不規(guī)則變動I、加法模型、乘法模型3.問題與應(yīng)用時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)成時間序列模型？第三節(jié)趨勢擬合的方法1.主要內(nèi)容如何用不同方法實(shí)現(xiàn)時間序列中的趨勢擬合，提取出長期趨勢與循環(huán)變動（TC）2.基本概念和知識點(diǎn)平滑法、移動平均法、滑動平均法、指數(shù)平滑法、趨勢線法、自回歸模型3.問題與應(yīng)用（能力要求）趨勢擬合的平滑法包含哪三種常用方法，如何實(shí)現(xiàn)？趨勢線法如何實(shí)現(xiàn)趨勢擬合？自回歸模型如何建立？第四節(jié)季節(jié)變動預(yù)測1.主要內(nèi)容如何從時間序列中提取出季節(jié)變動規(guī)律，并進(jìn)行季節(jié)變動的預(yù)測2.基本概念和知識點(diǎn)趨勢擬合、從乘法模型中分離季節(jié)變動指數(shù)、季節(jié)變動預(yù)測3.問題與應(yīng)用（能力要求）如何實(shí)現(xiàn)趨勢擬合，提取TC？如何實(shí)現(xiàn)季節(jié)變動的預(yù)測？（三）思考與實(shí)踐如何進(jìn)行時間序列的趨勢擬合以及趨勢預(yù)測？如何從時間序列中提取季節(jié)性變動的規(guī)律并進(jìn)行季節(jié)性預(yù)測？尋找我國某地區(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（一）目的與要求掌握馬爾可夫預(yù)測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)測和終極狀態(tài)的預(yù)測方法（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)測方法1.主要內(nèi)容以預(yù)測某個時刻或者終極狀態(tài)的狀態(tài)概率基本概念和知識點(diǎn)預(yù)測問題與應(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？如何求解某個時刻的狀態(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)某個時刻下的概率預(yù)測？如何實(shí)現(xiàn)終極狀態(tài)下的概率預(yù)測？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