地理学理论研究和科学分析的一般方法探讨
地理学的研究方法与技巧
地理学的研究方法与技巧地理学是研究地球表面和地球上人类活动的学科，它涉及到广阔的领域，包括地球的构造、地形、水文、气候、人口分布等等。
为了深入探索地理学的奥秘，研究者们一直在不断发展和创新研究方法和技巧。
本文将讨论地理学的研究方法与技巧，并探讨它们在地理学研究中的应用。
一、问卷调查问卷调查是地理学研究中常用的方法之一，它通过设计调查问卷并对目标群体进行调查以收集数据。
在地理学中，问卷调查可以用于获取人们对于地理现象、景观和环境的态度和意见。
比如，针对城市居民的问卷调查可以了解他们对于城市发展、城市环境质量等方面的看法，有助于指导城市规划和管理。
二、实地考察实地考察是地理学研究中非常重要的一个环节。
它通过研究者亲自前往调查地点来收集必要的数据和信息。
实地考察可以帮助研究者直接观察和了解实际情况，纠正或验证资料的准确性。
例如，一位研究气候变化的地理学家可能会亲临极地或高山地区考察冰川变化情况，以获取准确的数据和实地观察。
三、遥感技术遥感技术是地理学中一种非常重要的数据获取和分析方法，它利用航空器、卫星等遥感平台获取地球表面信息，并通过对这些信息进行解译和分析，研究地理现象和变化。
遥感技术可以帮助研究者观测地球表面的特征，例如植被覆盖、土地利用、水文状况等，提供了大范围、高分辨率的数据，以支持地理学的研究。
四、数理统计方法数理统计方法在地理学研究中也得到了广泛应用。
研究者通过对收集的数据进行统计分析，以寻找地理现象和变化之间的规律性和关联性。
数理统计方法可以帮助研究者对大量数据进行整理、分类和分析，从中提取出有意义的结果。
例如，采用多元回归分析可以研究城市人口增长与土地利用之间的关系，进而为城市规划提供科学依据。
五、模拟实验模拟实验是地理学研究中的一种重要方法，它通过构建逼真的地理模型，模拟地理现象和过程，以研究其规律和影响因素。
模拟实验可以帮助研究者理解复杂的地理系统，并预测未来的变化趋势。
例如，在研究气候变化时，可以通过气候模型模拟不同的温室气体排放情景，分析气候变化对全球范围内的影响。
结构主义人文地理学的方法论
结构主义人文地理学的方法论一、引言结构主义人文地理学是人文地理学中的一个重要分支，它以结构主义的理论框架为基础，探讨地理现象与人类行为之间的内在结构和关系。
本文将以结构主义人文地理学的方法论为主题，探讨其核心概念、研究方法和学科价值。
二、核心概念1. 结构主义：结构主义是一种社会科学理论，强调社会现象的内在结构和规律。
在人文地理学中，结构主义强调地理现象与人类行为之间的结构性联系，认为地理空间是一种具有内在结构的社会实践空间。
2. 人文地理学：人文地理学是研究人类活动与地理环境相互作用的学科，关注地理环境对人类行为和社会组织的影响。
在结构主义人文地理学中，人文地理学的重点是地理现象中的结构和关系。
三、研究方法1. 结构分析：结构主义人文地理学采用结构分析方法，通过研究地理现象中的结构和规律，揭示地理空间的内在结构和意义。
研究者通过对地理现象中的元素、关系和过程进行分析，揭示出地理空间的结构性特征和内在规律。
2. 符号分析：符号分析是结构主义人文地理学的另一个重要方法。
它强调地理现象中的符号和象征意义，通过解读符号和象征的内在结构和意义，揭示地理空间中的文化、权力和身份等方面的结构性关系。
3. 比较方法：结构主义人文地理学采用比较方法，通过对不同地域、不同文化和不同历史时期的地理现象进行比较分析，揭示地理空间中的共性和差异，寻找地理现象中的结构性联系和规律性变化。
四、学科价值1. 理论贡献：结构主义人文地理学为人文地理学提供了一种新的理论框架和方法论，丰富了人文地理学的理论体系，拓展了研究视野。
通过深入研究地理现象中的结构和关系，揭示地理空间的内在规律和意义，为人文地理学的理论建设提供了重要的思路和方法。
2. 实践指导：结构主义人文地理学的研究成果可以为实践工作提供指导。
通过对地理现象中的结构和关系进行深入分析，揭示地理空间中的社会、经济和文化问题的本质和发展趋势，为实践工作提供科学依据和决策支持。
现代自然地理学理论第四章地理学的基本研究方法
检验数学模型是否可靠的一种简单有效的方法是假设检验。 通常有：
U-检验：在大样本（n＞30）且符合正态分布的情况下，检验 随机变量的数学期望是否等于某一已知值的一种假设检验方法。
供对某个问题解决的多种可行方案。如果系统分析者向决 策者提供了唯一的可行方案，经常会由决策者无法接受， 而又无其它选择，结果，使系统分析工作无效。 （3）定量和定性方法相结合 系统分析离不开数学模型，但是，所研究系统的要素目前 并不是都能数量化的。因此，把系统分析理解为纯数量研 究方法，就曲解了系统分析的本质，也就大大限制了系统 分析方法的应用范围。 （4）系统综合——不是多种学科的简单叠加 系统分析不仅要求它的具体工作能达到它所涉及学科的科 学标准，而且经常提出在许多学科中尚未涉及的领域，或 需要涉及到几个学科的边缘地带。
农村经济发展的座谈法调查：收入来源、收入状况、产业 结构、关心的问题、存在的问题、发展方向等。
土地利用的访问法、考察法调查：
▲土地名称——群众命名 ▲土地利用现状----群众经验总结 ▲利用中的问题-----群众经验总结
第二节 数学方法：3个问题：数学与定量化、地
理与数学、数学建模
一、数学方法与定量化 数学是研究空间形式和数量关系的科学。其特点是具有很
研究的深入需要定量，定量需要应用数学 方法。从最简单的排序、求平均到建立各 种数学模型等都离不开数学方法。在现代 科学研究及其成果的推广中，信息系统的 建立与运用，是科学研究现代化的一个重 要标志。
地理学研究方法心得(优秀4篇)
地理学研究方法心得(优秀4篇)地理学研究方法心得篇2我是一名热衷于地理学研究的学者。
在探索地理世界的过程中，我体验过困惑与释然，惊喜与振奋。
今天，我想与大家分享一些地理学研究方法的心得。
首先，我要说的是选择适当的研究方法是地理学研究的关键。
我曾发现，不同的研究方法可以提供独特的视角和解答。
例如，空间分析工具能让我们理解地理现象在空间上的分布和变化，而对比研究则能帮助我们发现地理现象之间的关联。
因此，选择合适的研究方法可以使我们的研究更为深入和全面。
其次，数据收集和处理也是地理学研究的重要环节。
数据收集要充分考虑到研究的主题和目标，而数据处理则需要运用适当的统计方法。
在这个过程中，我学会了如何有效地利用地理信息系统软件进行数据的收集、分析和可视化。
这让我能够更清晰地呈现地理现象，从而更好地理解它们。
此外，我发现实地调查是地理学研究中不可或缺的一部分。
通过实地调查，我能够直接观察和感受到地理现象，从而在理论研究中添加更真实、更生动的实例。
同时，我也学会了如何有效地利用网络资源，如地理数据库、地图和遥感数据等，这些资源为我的研究提供了丰富的数据****。
最后，我想说的是，在地理学研究中，我们不仅要关注地理现象本身，还要考虑与之相关的社会、经济、文化和环境等因素。
这就需要我们具备广博的知识和深入的思考能力。
我通过研究过程中的不断学习和反思，逐渐提高了自己的研究水平。
总的来说，地理学研究方法的学习和运用是一个不断深入的过程。
在这个过程中，我深感研究的乐趣和挑战，也更加珍惜每一次的收获和成长。
我希望通过分享我的心得，能够为更多的地理学研究者提供一些启示和帮助。
地理学研究方法心得篇3研究方法心得：地理学的数据挖掘与实证研究*旨在分享我在地理学研究过程中，对于数据挖掘和实证研究方法的一些心得和体会。
地理学作为一门跨学科的学科，研究方法既包括理论分析，也包括实证研究。
数据挖掘和实证研究正是地理学研究中常用的方法。
地理信息技术专业地理信息科学深入了解地理信息技术专业地理信息科学的理论和方法
地理信息技术专业地理信息科学深入了解地理信息技术专业地理信息科学的理论和方法地理信息技术专业地理信息科学的理论和方法地理信息技术是应用地理学、计算机科学和信息技术相结合的一门学科，旨在获取、存储、管理、分析和可视化地理信息。
地理信息科学是地理学与信息科学的交叉学科，研究地理信息的获取、处理、应用和传播的原理和方法。
在地理信息技术专业中，掌握地理信息科学的理论和方法对于开展地理信息相关工作至关重要。
一、地理信息科学的基本概念和原理地理信息科学是一门涵盖地理学、数学、计算机科学、地图学等多学科知识的交叉学科。
它以地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）为核心工具，通过采集、整理、存储和分析地理数据，并将其可视化为地图，以便于研究人员和决策者进行地理问题的分析和决策。
地理信息科学的基本原理包括数据采集、空间数据模型、数据库管理、空间分析和地图制作等。
1. 数据采集：地理信息科学通过各种技术手段获取地理数据，如遥感、卫星影像、GPS定位等。
这些数据能够提供地理信息的基础，是地理信息科学研究的重要数据来源。
2. 空间数据模型：地理信息科学使用空间数据模型来描述和组织地理现象的位置和属性。
常见的空间数据模型包括点、线、面等，用来表示不同尺度的地理要素。
3. 数据库管理：地理信息科学需要将获取的地理数据存储在数据库中，以便于查询和管理。
地理信息系统能够对大量的地理数据进行集成和管理，提高数据的可访问性和利用价值。
4. 空间分析：地理信息科学利用空间分析技术对地理数据进行统计、分析和建模，以揭示地理现象之间的关系。
例如，通过空间插值方法可以构建地理现象的分布模型，通过缓冲区分析可以研究地理现象的空间接触关系等。
5. 地图制作：地理信息科学利用地图制作技术将地理数据可视化为地图，以便于人们理解和使用地理信息。
地图制作需要考虑地图的符号化、色彩搭配、比例尺选择等方面的技术要求。
人文地理学哲学方法论
人文地理学哲学方法论人文地理学的发展主要与四个哲学方法论流派有尖，即经验主义、实证主义、人本主义和结构主义。
其中经验主义是人文地理学最古老的方法论，也是传统地理学的主流。
实证主义、人本主义和结构主义方法论是在20世纪60年代以后引入地理学的，是当代人文地理学的重要方法论。
一、经验主义方法论大多数学科都起源于经验主义者的实践，人文地理学也不例外。
纵观人文地理学的发展历程，从古典地理学发展时期包罗万象的“科学之母”地位，到近代科学知识的分化发展，地理学者们一直就在寻求尖于地球表面更多有用的知识和地理学的基本规律。
由于研究对象的复杂性和研究内容的庞杂是地理学带有强烈的综合性和区域性的特点，使其往往局限于对复杂现象的定性描述，建立的只是半科学、半文学的知识体系。
归纳法是经验主义的方法论基础。
人文地理学研究的基本途径是通过调查，收集各地区的基础资料，进行整理、归纳，采用地理学的研究思路进行表述，进而解释各地区的差异，揭示地理要素之间的相互作用尖系。
经验注意方法的特征，一方面观察是重点，通过调查及实地研究，进行经验判断与评论，得出结论。
人文地理学的区域研究最为典型，由于每个地方都具有独特性，因而区域研究的哲学基础是例外论的，区域分异论的代表人物哈特向就认为地理学解决独特事件。
另一方面，强调综合和归纳的作用。
人文地理学家常常从观察人文现象的某个方面开始，通过分析研究资料，以求发现具有普遍意义的模式。
但是由于归纳是从个别推论一般，从已知推论未知，从过去推论未来，从科学发展的内在逻辑上看，它存在着局限性和片面性，把一个个有矢的肯定和否定的经验事实都搜集起来，很难提出假设，发展理论。
实证主义方法论当代科学哲学中，第一个比较完备的形态或学派叫辑经验主义，它形成于20世纪二三十年代，面且至今仍是科学发展的重要方法论，是西方科学哲学中长期占据统治地位的哲学派别。
逻辑实证主义认为，科学的两大支柱是观察和逻辑（或理性），换言之对任何事物合乎科学的理解必须有意义并且同实际观察相符，两者缺一不可。
地理科学的基本概念与方法
地理科学的基本概念与方法地理科学是研究地球表层空间格局、地理环境、自然资源及其利用与管理等问题的一门学科。
它借鉴了自然科学和社会科学的方法，采用多学科综合的研究方法，旨在全面而系统地分析和解释地球表层的现象、过程和规律。
本文将介绍地理科学的基本概念与方法。
一、地理科学的基本概念地理科学研究的对象主要包括地球的地表特征、地球表层上的人类活动与物质运移等内容。
地理科学的基本概念涵盖了地理的多个领域，如地形、气候、土壤、水资源、自然灾害等。
这些领域的相互关系构成了地理科学的研究范畴。
1. 地球表层特征地球表层的特征是地理科学研究的重要内容之一。
包括地球的地貌、地势、地形等方面的特征。
地貌主要指地球表面的形态特征，如山脉、平原、高原等；地势是指地球表层的上升和下降情况；地形则是指地球表面的凹凸起伏情况。
2. 区域差异区域差异是地理科学研究的另一个重要概念。
地理科学通过对不同地区的特点进行比较，揭示出不同地区的差异性。
这些差异主要表现在气候、植被、土壤、水资源等方面，反映了地理环境的多样性。
3. 人类活动与空间分布地理科学还关注人类活动在地球上的空间分布情况。
人类活动是地理科学的一个重要研究对象，包括人类定居和经济活动。
地理科学通过研究人类活动的分布规律，揭示出不同地区的社会经济发展水平和资源利用情况。
二、地理科学的研究方法地理科学采用了多种研究方法，包括实地考察、实验室分析、数学模型等。
这些方法有助于地理学家对地球表层进行系统观察和定量分析，推断地理现象的成因与发展规律。
1. 实地考察实地考察是地理科学研究的基础和核心方法之一。
通过实地考察，地理学家可以直接观察到地球表层的现象和过程，收集到实地数据。
实地考察可以帮助地理学家建立起对地球表层的真实认识。
2. 实验室分析实验室分析是地理科学的另一个重要方法。
地理学家利用实验室设备对采集到的样本进行分析，以获取更详细的信息。
例如，通过实验室分析可了解土壤的成分和性质，帮助研究土壤的分布规律。
地理学的研究方法与技巧
地理学的研究方法与技巧地理学作为一门综合性学科，涉及广泛的领域，包括自然地理和人文地理两大方向。
在地理学的研究中，使用科学的方法和技巧是十分重要的，能够帮助地理学家更准确地了解地球上的自然和人文现象。
本文将介绍一些地理学的研究方法和技巧。
一、实地考察法实地考察法是地理学研究中最重要的方法之一。
它要求地理学家亲自到目标地区进行实地考察，通过观察、测量、采样等方式收集数据。
实地考察能够提供第一手的观察资料，帮助研究者全面了解目标地区的地貌、气候、生物群落等信息。
例如，地理学家在研究某个地区的农业发展时，可以实地考察该地区的土地利用情况、气候条件等，以便分析并提出相应的建议。
二、统计分析法地理学的研究往往需要大量的数据支持，因此统计分析法在地理学中被广泛应用。
通过收集数据并进行统计分析，可以揭示地理现象之间的关系，帮助地理学家进行模型建立和问题解决。
例如，在研究城市人口的分布规律时，地理学家可以收集不同城市的人口数据，并运用统计分析方法，比如人口密度分析、人口增长率计算等，来分析城市人口的分布特点和变化趋势。
三、遥感技术随着科技的发展，地理学的研究方法也在不断改进。
遥感技术是一种通过卫星或飞机等载体获取地球表面信息的方法。
遥感技术可以获取大面积、连续的地表数据，在地理学研究中有着广泛的应用。
例如，通过遥感技术可以获取全球的气候数据、地表覆盖情况等信息，帮助地理学家研究气候变化、环境演变等问题。
四、模拟实验法模拟实验法是地理学研究中常用的方法之一。
通过在实验室或模拟环境中进行实验，可以模拟特定地理现象的发生和变化过程，从而进行科学分析。
例如，在研究河流流域的水文和水力过程时，可以通过建立水槽模型进行实验，探索河流的水流速度、冲蚀作用等因素对地貌的影响。
五、地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）是地理学研究中的一项重要技术。
GIS通过整合、管理和分析地理数据，可以帮助地理学家更好地理解和解释地理现象。
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收稿日期:2008-06-19;修订日期:2008-10-14基金项目:国家科技部科技基础工作专项重点资助项目“地理研究方法”的综合集成部分(项目批准号:2007FY140800)。
作者简介:陈彦光(1965-),男,河南罗山人。
副教授,博士。
从事地理分形和空间复杂性研究,重点研究自组织城市网络。
chenyg@pku .edu .cn地理学理论研究和科学分析的一般方法探讨陈彦光(北京大学城市与环境学院,北京100871)摘要:根据近年来地理学家和物理学家对城市发展和演化分析的有关成果,总结出地理理论研究方法的一般模式:第一步,根据观测数据建立经验模型;第二步,构造假设、建立理论方程并且求解,求解的结果要与经验模型及其参数一致;第三步,基于第二步的假设条件进行计算机模拟实验,模拟结果要与观测的结果一致。
第一步用到的方法从地理学“计量运动”时期开始发展,至今已经比较成熟;第二步用到的方法发展多年,但进展较慢;第三步用到的方法目前正在快速发展,但没有与第二步的方法有机结合。
强调的方法在于,将地理学的经验建模、理论解析和模拟实验有机结合起来,形成一个完整的、不同步骤相辅相成的研究程序。
这一套方法在一定条件下可以推广到地理应用研究领域,推广之后的第二步可以大为简化,但第三步则会更加复杂。
关 键 词:地理研究方法,经验模型,理论演绎,计算机模拟,城市研究中图分类号:K90 文献标识码:A 文章编号:1000-0690(2009)03-0316-071 引 言近代科学方法有两个基本构成:一是世界图景的数学处理,二是经验和实验[1]。
因此之故,传统科学形成两个互补的分支:理论试图建设各种数学模型;实验和经验观察工作则是测试理论,检验模型的解释能力和预言效果[2]。
长期以来,在人们的心目中,标准科学研究主要就是两种方法:数学处理和系统受控实验。
对这两种方法的应用水平决定一门学科的总体地位[3]。
随着计算机模拟技术的发展,模拟实验在科学研究中的地位日渐突出。
因此,有人指出,如今有三种科学研究方法,即数学理论、实验室实验和计算机建模———计算机建模包括模拟实验[4]。
有些思想家认为计算机模拟的兴起造就了第三类科学事业。
当然,并非所有的科学家都将计算机模拟视为全新的研究工具,有人认为计算机模拟只不过是实验室实验的一种技术延伸[5]。
长期以来,地理学研究在整个科学殿堂中显得有些例外。
一方面,由于地理现象的非线性和非欧几何性质,传统的数学方法应用受到局限;另一方面,由于地理系统的复杂性和不可控性,系统实验方法很难有效利用[3]。
地理学家应用较多的是观测、经验和常规的统计分析等等[6,7],基础理论建设迄未取得长足的进步。
幸运地是,本世纪前后,地理学遇到了前所未有的发展契机:分形几何学、仿生数学(神经网络、遗传算法、元胞自动机等)以及有关的非线性数学为我们提高了全新的数学描述工具,计算机图形学、地理信息系统(GI S )和计算数学为我们开展计算机模拟实验提供了新的手段,从而弥补了地理系统特别是人文地理系统不可实验性的不足。
可以想见,地理学的研究方法正处于一种变革的境地。
然而,在地理学研究手段逐步改进的同时,也出现了一些令人忧虑的问题。
重要的一点就是数学处理和模拟实验分析方法缺乏有机联系,致使理论研究得不到相应模拟实验技术的支撑,而模拟实验分析又缺乏理论思想的规范。
近年来,作者注意到,在地理学家研究某种地理现象的同时,物理学家也在开展相应的研究工作[8～11]。
比较而言,物理学家的研究工作不像地理学家的研究那样重视经验,但在逻辑上却显得更加严谨。
本文将以城市研究为例,综合地理研究和物理研究的有关文献资料,提出地理学理论研究的“三步分析法”,这一套方法在一定的条件下可以推广到地理应用的研究领域。
第29卷第3期2009年06月 地 理 科 学SC I E NTI A GE OGRAPH I C A SI N I C A Vol.29 No.3June,20092 地理研究中的数学处理和模拟实验2.1 地理数学方法和模拟实验科学研究的一般思路乃是:首先描述事物是如何运转的,然后再设法理解这是为什么[12]。
科学描述分为定性描述和定量描述。
传统的地理学主要是一种区域描述性的科学———记录地球上某地有某物[13],就像历史记录某时发生某事一样。
后来地理学家不满足于简单地方志式记录和例外的研究方法,掀起了地理学的“计量”运动,从此计数思想和定量分析深入人心[14]。
计量运动不仅仅是一种地理学研究方法的革命,其初衷是要改变地理学有“地”无“理”的局面。
然而,矫枉过正,走向另一个极端,计量地理学家的很多研究变为有“理”无“地”的地理学[13]。
定性地理学与定量地理学的地理观念长期对立,直到上个世纪90年代才出现转机[14,15]。
今天,对于绝大多数地理学家而言,定性描述抑或定量分析已经不再成为一个问题———定性地理学家越来越重视定量手段的运用,定量地理学家也越来越重视研究成果中人文意义的挖掘和地图表现手段的展示[14]。
问题是如何将定性分析和定量研究有效结合,集成一体,以及如何采用更为有效的数学描述方法和定量分析手段。
有人指出,最近十多年来,计量地理学的发展具有三个明显的特征:局部化、可视化和计算化[16-18]。
相对于上个世纪的地理计量分析,如今的地理学定量研究至少具有两大变化:一是因为计算机技术的发展而使得数据处理能力提高和精度加强,二是科学理论的发展而使得地理系统的性质变得更为明确,从而理论建设的困难程度相对降低。
当我们对地理事物进行适当描述———定性的或者定量的、文字的或者数学的、形象的或者抽象的———之后,就要设法理解其运行机理。
简而言之,在刻画地理系统的行为特征之后,就应该进一步揭示其支配规则和因果关系。
在不能开展系统受控实验的情况下,计算机模拟是寻找地理系统演化机制的分析手段之一。
计算机模拟实验在西方地理研究中的地位日益显得突出和重要。
模拟实验过程,本质上是一种计算过程。
一般的计算机模拟思路大致如下:(1)规划一个地理系统———例如一个城市所在的区域;(2)构建系统的行为规则,写出相应的数学表达即方程式;(3)将方程输入电脑,然后输入描述系统目前状况的所有数据;(4)通过相应的程序让电脑借助方程式计算出各个时段的系统状况———当我们将时段向前推移的时候,电脑模拟结果就可以作为所谓的预测分析依据了。
其实,模拟实验和数学分析都是从数学模型出发,最后的目标也完全一致,可谓是殊途同归。
有人将科学的研究过程阐述如下:首先借助一个简单的数学模型描述自然界中的一类现象,然后分析这个模型———说明其“为什么”。
分析的途径又有两种:一是借助纸和笔对模型开展数学分析,二是利用计算机对模型进行数值模拟实验。
无论数学分析还是数值模拟,目的都是为了阐明这个简单模型的推论或者预言[5]。
那么,这两种方法哪一种更为可取呢?一般认为二者各有优长:数值模拟简单、快速、直观,而数学分析则方便、简洁、优美。
但是,作为一种方法,计算机模拟和数学分析并没有根本性的区别。
因此,科学研究中的计算模式不能代表除了实验模式和理论模式之外的第三种模式[5]。
地理学家很少重视纯粹的数值模拟,由于长期的职业习惯形成的具象思维,他们更偏爱模拟过程的地理图像表达,因此一般以GI S如A rc I nf o或者Map I nf o以及遥感(RS)分析软件为模拟实验平台。
不过,无论是数值模拟,还是形象模拟,二者也不存在本质的区别。
现以M.Batty的城市生长和形态演变模拟的电介质击穿模型(D ielectric B reakdown Model,DBM)为例进行说明,大致步骤如下[19]。
①一步以2维栅格为基础,确定一个空间范围作为计算域;②以栅格上的粒子凝聚过程代表城市生长的格局,并采用Lap lace方程描述城市形态的空间演变;③将非线性很强的偏微分方程离散化,转化为代数方程组;④借助适当的数值求解方法寻找答案,据此可以获得所界定的计算区域内场(field)分布的详细信息;⑤利用计算机图形学技术将求解过程和结果直观地展示出来;⑥参照现实中的城市演化过程,应用分形几何学的方法对模拟结果进行分维分析。
2.2 计算机模拟实验方法的局限计算机模拟实验技术在地理学中的应用可以追溯到数十年前。
以区域和城市系统的模拟实验为例,上个世纪80年代P.A llen借助耗散结构理论模拟中心地模型的对称破缺过程就是一7133期 陈彦光:地理学理论研究和科学分析的一般方法探讨 例[20,21]。
此后,Batty和Longley等基于分形思想,借助受限扩散凝聚(D iffusi on2L i m ited Aggregati on, DLA)模型和DBM模型模拟城市生长和形态,取得了一些很有意义的研究成果[22]。
在城市演化模拟中,最重要的方向之一是元胞自动机(Cellular Au2 t o mata,CA)模拟分析———CA被认为可能代表二十一世纪地理学的新范式[23]。
实际上,分形模拟中的DLA和DBM模型本质上是最简单的CA模型[24]。
分形模型和CA模拟如今已经有效地结合起来了[25]。
目前看来,CA在地理学中不是一种简单的方法,而是一种模型家族和方法体系。
在CA 模型的基础上,人们不仅发展了地理自动机系统(Geographic Aut omata Syste m,G AS),而且发展了广义的元胞空间(cellular s pace)模型和多重智能体系统(Multi2agent Syste m,MAS)[26-30]。
国外在有关领域的成果不断出现,国内学者也有非常突出的研究工作[29]。
在应用研究如城市和区域规划研究中,CAS、MAS与地理计算(Geo2Computati on, GC)逐步交融起来[30～32]。
当然,上述研究工作通常需要GI S技术和遥感(RS)数据的支持。
世界上没有完美的事物,没有万能的工具。
有特长则必有特短。
计算机模拟可以弥补地理系统不可实验性的某些不足,但模拟实验有其自身难以克服的缺陷。
这些缺点集中表现在如下方面。
第一是揭示概念的功能局限:“复杂系统的模拟具有很大的应用价值。
……然而,模拟对我们在概念这一更高层次上理解系统行为规律并无助益。
”[33]美国圣菲研究所(Santa Fe I nstitute,SF I)的科学家在计算机模拟方面大多是顶级高手,他们对各种自然现象和社会系统进行了广泛的模拟研究,其模拟能力之强令人惊叹。
“然而,在那里,透过海量的数据和图像,洞悉所得的概念却相对贫乏……”[34]。
城市模拟实验开展多年,有关学者也不得不承认一个现实:“城市CA模型的缺陷之一就是,在一些案例中,揭示的理论相对而言非常有限。