现代地理学中的数学方法(3)
现代地理学中的数学方法 (9)
果d等于所研究空间任意两点间的最大距离，则全域
和局域两个模型将相等，反之则相反。 若 趋于无穷大，任意两点的权重将趋于1，则 被估计的参数变成一致时，GWR就等于以OLS估计 的经典线性回归；反之，当带宽变得很小时，参数 估计将更加依赖于邻近的观测值。
三、应用实例：研发与创新的空间计量模型
为检验研发与创新的空间效应，建立双对数线性的 知识生产函数模型如下：
型最好。
二、地理加权回归模型
当用横截面数据建立计量经济模型时，由于这种 数据在空间上表现出的复杂性、自相关性和变异性，
使得解释变量对被解释变量的影响在不同区域之间可
能是不同的。 假定区域之间的经济行为在空间上具有异质性的 差异可能更加符合现实，空间变系数回归模型中的地 理加权回归模型（GWR）是一种解决这种问题的有 效方法。
ˆ ˆ ˆ ，极大对数似然函数 ， ˆ 0 L
2 2 ˆ ˆX ˆ ˆ ˆWy ˆ ˆ LogL n / 2ln2 n / 2ln ln I W 1 / 2 y Wy X y
如果SLM模型设定正确，那么解释变量在重复抽样过程
5.274 2
4.606 2 3.555 6 3.687 0 2.669 1 4.076 3 3.675 1 3.464 4 4.529 7 4.117 3 3.760 8 3.481 5
40.245 4
39.411 0 39.331 9 37.633 9 45.371 4 41.098 4 43.579 1 48.486 9 31.271 9 34.583 4 29.165 1 32.013 0
模型实证分析所用的数据样本，包括了中国大陆
《现代地理学中的数学方法》第3章 1 2相关分析方法 回归分析方法
第五章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
• 二、地理相关程度的度量方法 • 计量地理学中用不同的指标来度量不同类型的地理相关的程度。 • （一）简单直线相关程度的度量 • 一般情况下，当两个地理要素间为直线相关时，需要分析其相关程度和
相关方向。所谓相关程度指两者关系的密切程度，而相关方向可分为正 相关与负相关。前者指两个要素间呈同方向变化，而后者相反。这两者 可用一个共同的指标度量，就是相关系数。 • 1. 一般常用的相关系数(r)计算公式 • 其中，
第五章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
• （三）多要素相关与相关矩阵 • 对于多个地理要素，则可计算出各要素两两之间的相关系数，并构成相
关矩阵。 • 例3：现给出世界上自然植被的生产量与水热资源的原始地理数据（表5
－3），利用相关系数公式得到其相关矩阵，形式如下所示：
第五章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
– 地理回归分析的主要内容包括：
• 1. 由一组地理数据确定这些要素间的定量数学表达式，即回归模型； • 2. 利用回归模型，根据自变量的值来预测或控制因变量的取值。
第五章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
• 二、一元地理回归模型的建立
– 一元地理回归是要解决两个要素间的定量关系。由于两个要素之间 的数量关系类型的差别，一元地理回归包括线性回归模型和非线性 回归模型分述如下：
第五章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
• 3. 一元线性地理回归模型的效果检验 • 当一元线性地理回归模型求出来以后，它的效果如何，它所揭示的地理
规律性强不强，用它来进行地理预测精度如何？所有这些问题都需要进 一步作出分析。 • （1）回归模型估计的误差 • 由线性回归模型所得到的y的估计值往往与实测值y不完全一致，它们之 间的误差称为估计误差，以标准差的形式表示为 • 在实际地理问题中，只要比较S与允许的偏差即可。
现代地理学中的数学方法 (31)
数据在m维空间中构成第二个点，记为 X 2 。依此可
以构造一系列相点：
X1 X 2 X 3 X 4 ... ( x1 , x 2 , ..., x m ) ( x 2 , x3 , ..., x m 1 ) ( x3 , x 4 , ..., x m 2 ) ( x 4 , x5 , ..., x m 3 ) ...
C (r ) lim
N
i 1
N
n N
2 i 2
i 1
N
n lim N N
2 i 2
P
i 1
N
2
i
(13.1.30)
中的概率。
Pi 表示在用尺度r测量时第i个点被选
四、应用实例：气温过程的复杂性分析
目的：揭示新疆地区非线性气候过程的自相似结构特
征。
数据： 51 个气象台站 1951—2012 年期间气温时间序列。
分形的类型有自然分形、时间分形、社会分形、
经济分形、思维分形等。
一、分形的概念
分形：指其组成部分以某种方式与整体相似的几
何形态(Shape)，或者是指在很宽的尺度范围内， 无特征尺度却有自相似性和自仿射性的一种现象。 突出特点：无特征尺度。 特征尺度：指某一事物在空间，或时间方 面具有特定的数量级，而特定的量级就要用恰当 的尺子去量测。
ln r
设(13.1.10)式中的
2 ( r r r ) n , N) i j i (i 1, 2, .... j 1 i j N
(13.1.29)
ni2 表示在第i个点与所有其它N-1个 式中：
点的距离中，尺度小于的点对数。
把 (13.1.29) 式代入 (13.1.10) 式，并取极限得：
现代地理学中的数学方法 (1)
2 13
r12 r13 r23
2 23
(1 r )(1 r ) r 13 r 12 r 23 (1 r )(1 r )
2 12 2 23
（4.1.5）
r 13.2
（4.1.6）
r23.1
r23 r12 r13 (1 r )(1 r )
2 12 2 13
又如:根据甘肃省53个气象台站的多年平 均数据（见教材表4.1.2），可以利用公式 （4.1.1）对降水量（p）和纬度（y）之间的 相关系数以及蒸发量（v）和纬度（y）之间的 相关系数进行计算，结果如下
( p p)( y y )
i 1 i i 53
rpy
( p p) ( y y )
rtp
(t
i 1 12 i 1
12
i
t )( pi p )
2 2 ( p p ) i i 1 12
(ti t )
300.91 250.55 1 508.34
300 .91 0.489 5 15.83 38 .84
(2)计算结果表明，伦敦市的月平均气 温（ t ）与降水量 (p) 之间呈负相关，即异 向相关。
利用公式计算一级偏向关系数，如表4.1.6所示： 表4.1.6
r12· 3 0.821 r13· 2 0.808 r14· 2 0.647 r14ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3 0.895
一级偏相关系数
r23· 1 -0.863 r24· 1 0.956 r24· 3 0.945 r24· 1 r34· 2 -0.875 0.371
一、两要素之间的相关分析
相关系数的计算与检验
计量地理学——精选推荐
计量地理学名词解释1.统计分组：根据研究目的，按照一定的分组标志将地理数据分成若干组。
2.间隔尺度数据：是以有量纲的数据形式表示测度对象在某种单位（量纲）下的绝对量。
3.定性数据：表示地理现象或要素只有性质上的差异，而没有数量上的变化。
4.属性数据：主要用于描述地理实体、地理要素、地理现象、地理事件、地理过程的有关属性特征的数据。
5.计量地理学：是把数学和电子计算机技术应用于地理学的一门综合性学科。
6.众数：众数就是一个地理观测（或调查）系列中出现频数最多的那个数。
7.中位数：将各个数据从小到大排列，居于中间位置的那个数就是中位数。
8.计量革命：20世纪50年代末期，一些地理学者开展地理学定量化研究，建立定量模式。
这种定量化研究之热潮，就是所谓的计量运动。
9.空间数据：主要用于描述地理实体、地理要素、地理现象、地理事件及地理过程产生、存在和发展的地理位置、区域范围及空间联系的数据。
10.多样化指数：研究一个国家、地区或城市综合发展的评定指数。
11.峰度系数：测量地理数据在均值附近的集中程度。
12.计算地理学：以向量或并行处理器为基础的超级计算机为工具，对“整个”“大容量”资料所表征的地理问题实施高性能计算，探索构筑新的地理学理论应用模型。
13.集中化指数：是一个描述地理数据分布的集中化程度的指数。
14.偏度系数：测度地理数据分布的不对称性情况，刻画了以平均值为中心的偏向情况。
15.变异系数：是标准差与平均数的比值，表示地理数据的相对变化（波动）程度。
16.锡尔系数：用于对经济发展、收入分配等均衡（不均衡）状况进行定量化的描述。
17.基尼系数：就是通过两组数据的对比分析，纵、横坐标均以累计百分比表示，从而作出洛伦兹曲线，然后再计算得出的集中化指数。
18.方差：从平均概况衡量一组地理数据与平均值的离散程度。
19.洛伦兹曲线：使用累计频率曲线研究工业化的集中化程度的曲线。
20.复相关系数：表示几个要素与某一个要素之间的复相关程度的指标。
演示法
演示法定义1：教师陈示实物、教具，进行示范性实验，或通过现代化教学手段，使学生获取知识的教学方法。
演示法常配有讲授法、谈话法一起使用，它对提高学生的学习兴趣发展观察能力和抽象思维能力，减少学习中的困难有重要作用。
定义2：演示法就是指教师使用一些直观教具或实物进行演示实验，配合谈话2．使学生都能清晰地感知到演示的对象；3．在演示的过程中,教师要引导学生进行观察,把学生的注意力集中于对象的主要特征、主要方面或事物的发展过程；4．要重视陈示的适时性；5．结合演示进行讲解和谈话，使演示的事物与书本知识的学习密切结合。
特点：直观性强，没有一定的教学模式。
演示法按教具的类别分：???????????①图片、图画、挂图的演示；???????????②教具、实物模型的演示；???????????③幻灯、录音、录像、教学电影的演示；???????????④实验演示。
教师应根据讲授内容的不同性质或特点进行演示法方式的选择。
（1（2要求1234123123、演示前需要一定的费用和精力做准备。
三、应用程序一般来说，演示法在课堂教学中运用的基本步骤分为：（一）演示准备。
准备内容包括两方面：一是手段准备，二是心理准备。
手段准备主要是针对教学目的和内容确定教学手段，制订演示计划，准备相关材料。
心理准备是对教学的预期目标把握以及学生身心特征的了解。
（二）展示媒体。
依照演示程序呈现媒体，这一环节要注意媒体的摆放位置，确保每名学生都能观察到，同时还要向学生介绍所使用媒体的特点或结构组成。
例如：实验演示在展示的同时要向学生介绍使用药品的种类、仪器，以及如何配置和安装操作等。
（三）提出主题。
提出主题是为了引起学生的注意，让他们明确学习目标，从而激发学生的学习动机。
因此，教师要注意营造一定的演示氛围，凸显出演示主题的重要性。
（五）指导观察。
方法。
深能体现地理事物的景观和分布特点；有的具有立体感和动感，画面多、容量大，能激发学生学习地理的兴趣；有的能再现地理事象发展变化的过程，揭示地理原理、成因，因而在地理教学过程中具有独特的作用。
地理学中的数学方法
研究生考试卷应用层次分析法对影响地表变形因素的权重进行分析摘要：造成采煤沉陷的因素有多种，各个因素之间的相互作用影响使得地表变形。
本文运用层次分析方法对地表沉陷影响因素定量分析，量化每一个因素对地表沉陷的影响权重，对预矿山预防工程设计具有积极的指导作用。
关键词：层次分析、判断矩阵、沉陷1. 层次分析方法的原理层次分析方法是一种定性与定量相结合的决策分析方法。
它将决策者对复杂系统的决策过程模型化、数量化的过程[1]。
运用这种方法，决策者通过将复杂的问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，通过建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序、层次总排序、一致性检验等过程，就可以得出不同要素重要性程度的权重。
1.1建立层次结构模型层次分析方法中首要过程是建立层次结构模型，在这一步骤中，要求将问题中所包含的所有要素按照目标性质进行分层，一般按照目标层、中间层和最低层进行金字塔排列。
图1层次结构模型1.2构造判断矩阵构造判断矩阵是层次分析方法中关键的步骤。
判断矩阵表示矩阵中各数字化因素对上一层的某个要素而言，评定该层中因素相对重要性的情况[2]。
一般采用九级标度法。
ij k i j1.3层次单排序层次单排序的目的是对于上层次中某要素而言，确定本层次与之有联系的各元素重要性次序的权重值。
层次单排序主要任务是计算判断矩阵的最大特征根及其对max λ应的特征向量，用的特征向max λ量为该因素相对于上层次要素的重要性进行排序。
1.4一致性检验衡量判断矩阵质量的标准是矩阵中的判断是否具有一致性。
为了检验判断矩阵的一致性，需要计算它的一致性指标max 1nCI n λ-=-……………………………（1-1）在上式中，当0CI =，判断矩阵具有完全一致性；反之，CI 越大，则判断矩阵的一致性就越差。
计量复习资料详解
第一章一、现代地理学发展史上的计量运动⑴、计量运动的萌芽:舍弗尔等人对区域学派的批评与否定，拉开了现代地理学发展史上的计量运动的帷幕。
计量运动主要是由美国地理学家发起的，形成了3大学派：①艾奥瓦的经济派。
代表人物是舍弗尔、麦卡尔蒂。
受杜能、廖什、克里斯塔勒等区位论学者影响很深，极力倡导建立地理学法则，着重探讨经济区位现象间相互内在联系及其组合类型。
②威斯康星的统计派。
代表人物是威弗尔、罗宾逊、东坎和仇佐里，以经典著作《统计地理学》为代表作，主要特征是发展和应用统计分析方法。
③普林斯顿的社会物理学派。
代表人物是司徒瓦特(J.Q. Stewart)。
该派把物理学原理应用于社会现象的研究之中，发展了理论地理学中的引力模型、位势模型、空间相互作用模式。
⑵、计量运动的飞速发展:加里森(W. L. Garrison) 及其领导的华盛顿小组首次把地理学的理论和方法建立在定量的基础上，编写了第一本《计量地理学》教材，率先在华盛顿大学举办了地理计量方法研讨班，培养了大批现代地理学名家。
美国区域科学协会组织了大量的学术活动，编辑出版了《区域科学年鉴》，成为美国计量运动的源地之一。
瑞典学者哈格斯特朗积极组织瑞典和美国的地理学家交流学术思想，大大促进了计量运动向全世界的扩散。
⑶、计量运动中涌现的著名学派、组织和学术刊物:英国以乔莱（R.J. Chorley）、哈格特(P. Haggett)和哈威(D. Harvey)等为代表的剑桥学派；1964年国际地理学联合会(IGU)设立的地理计量学方法委员会；1967年英国地理学会设立的地理教学采用模型和计量技术委员会；1968年日本成立的计量地理学研究委员会，1973年又改称理论、计量地理学委员会；1963年英国出版的《地理学计量资料杂志》和1969年美国出版的《地理分析——国际理论地理学》杂志。
二、地理计量化的表现：⑴、古代地理学和近代地理学中的数学方法限于定量地描述、记载和解释。