1、n 地理科学研究的基本方法地理科学研究的基本方法n 地理研究的基本过程地理研究的基本过程n 地理科学问题的构成地理科学问题的构成n 地理研究维度地理研究维度n 地理科学研究维度地理科学研究维度 n 地理科学认识问题的基本形式地理科学认识问题的基本形式 运用概念、判断、推理等方式对客观对象作出的运用概念、判断、推理等方式对客观对象作出的一种间接的、概括的反映过程，是地理科学认识一种间接的、概括的反映过程，是地理科学认识的一种普遍的、基本的形式。的一种普遍的、基本的形式。n 地理学具体研究中三种最基本的方法地理学具体研究中三种最基本的方法 归纳（主导）、演绎、类比归纳（主导）、演绎、类比 类比类比
2、 n 传统的经验归纳模式传统的经验归纳模式n 波普尔的猜测反驳模式波普尔的猜测反驳模式 （四步：问题四步：问题试探性理论试探性理论验证和纠错验证和纠错新问新问题）题）n 库恩的范式更替模式库恩的范式更替模式 （神秘的灵感、想象的直觉，科学难题的解决往神秘的灵感、想象的直觉，科学难题的解决往往在于年轻人）往在于年轻人）n 传统的经验归纳模式传统的经验归纳模式（1 1）科学选题科学选题（需要性、可能性、可行性、发展性、优势性原则）需要性、可能性、可行性、发展性、优势性原则）（2 2）积累知识与搜集资料积累知识与搜集资料（理论、方法、类似案例）（理论、方法、类似案例）（3 3）观察、实验观察、实验（
3、科学观察、比较、定量实验）（科学观察、比较、定量实验）（4 4）抽象、概括、判断、推理（定律、定理）抽象、概括、判断、推理（定律、定理）（5 5）提出假说理论（直接验证）提出假说理论（直接验证）举举例：土地利用例：土地利用VsVs河流水河流水质质资料收集数据整理遥感影像预处理影像分类建立不同半径缓冲区建立回归模型分析总结规律水质数据选择实例实例1 1：区域土地覆被格局对河流水质影响分析：区域土地覆被格局对河流水质影响分析Landsat 7 TM卫星影像 利用湖南省环保局19962000年水质监测数据、环境质量报告书和环境统计资料,选取湘江超标严重和危害较大的10种主要的污染物监测数据:总大肠菌
4、群、高锰酸盐指数、挥发酚、石油类、总磷、氨氮、总汞、总镉、总铅和总砷。BODTPN-NH4N-NO2PbHg石油类大肠菌群建筑用地0.07750.100740.07640.03950.51290.06670.16520.3618林地0.10130.42090.14430.53940.18460.05320.39380.6892耕地0.15870.32190.50570.2540.35980.00060.1090.679裸地0.51280.2340.26770.49210.02150.00270.25190.1913建筑用地与Pb污染指数之间的关系 裸地地与BOD污染指数之间的关系 实例实例2
5、2：区域发展策略与空气污染危害：区域发展策略与空气污染危害课题所需主要数据（及来源）：课题所需主要数据（及来源）：（1）长株潭20012010年SO2、PM10、PM2.5重要污染源普查数据（湖南省环保厅）；（2）长株潭20012010年地表和探空气象数据（湖南省气象局）；（3）长株潭2005年DEM数据（美国地质调查局）；（4）长株潭2010年SO2、PM10、PM2.5观测数据（湖南省环保厅）；（5）长株潭2010年医院呼吸疾病死亡数据（湖南省卫生厅）；（6）长株潭20012010年人口统计数据（湖南省统计局）；（7）长株潭20012010年经济统计数据（湖南省统计局）；（8）长株潭200
6、12010年道路交通数据（湖南省基础地理信息中心）；（9）长株潭20012010年土地利用类型数据（湖南省基础地理信息中心）；(10)长株潭20012010年夜间灯光遥感数据（美国国家地理数据中心）。续观点续观点：个人理解：科学问题的明确是科学研究的起点和个人理解：科学问题的明确是科学研究的起点和 终极目标。终极目标。如何提出和把握科学问题呢？如何提出和把握科学问题呢？&LBW&LBW 可能的认识对象可能的认识对象 现实的认现实的认 识对象识对象已 知已 知领领 域域科学问题出处科学问题出处（）学科原则：地球陆地表层（空间）系统地球陆地表层（空间）系统（空间）系统化原则（空间）系统化原则（）（
7、）学科原则：人地关系地域系统化原则人地关系地域系统化原则（）赤道多雨带赤道多雨带1530S少雨带少雨带高纬、极地少雨带中纬度多雨带中纬度多雨带1530 N少雨带少雨带区域特点区域特点区域特点区域特点时序特点时序特点Classified 1993 land use land cover of the Lower Rio Grande Region using a MLC classifierClassified 2002 land use land cover of the Lower Rio Grande Region using a MLC classifier时序特点时序特点 Year 2
8、025 Temperature Changes Year 2095 Temperature Changes SRES A1B Scenario:Atmospheric CO2 concentrations reach 720 ppm in the year 2100 in a world characterized by low population growth,very high GDP growth,very high energy use,low land-use changes,medium resource availability,and rapid introduction o
9、f new and efficient technologies.Source:EOS WEBSTER.Available at http:/eos-webster.sr.unh.edu/climate_visualizations.jspSRES:Special Report on Emissions Scenarios of IPCC时序特点时序特点多因素作用多因素作用Source:CCSM Brochure.Available at http:/www.ucar.edu/communications/CCSM/overview.html多因素作用多因素作用可调控的可调控的Galvesto
10、n IslandIH-45可调控的可调控的1342可调控的可调控的分布实况分布实况分布规律分布规律作用机制作用机制作用机制作用机制LevelsTypeArea Percentage(%)Mean(g/m3)SD1Industrial emission sources based-5.22%-0.02490.0121On-road vehicle emission sources based-17.29%-0.09370.0770Industrial&vehicle emission sources combined based-11.89%-0.09930.16502Industrial em
11、ission sources based-84.86%0.04700.0354On-road vehicle emission sources based-68.70%0.10320.0611Industrial&vehicle emission sources combined based-64.43%0.11390.07053Industrial emission sources based-6.47%0.66980.2417On-road vehicle emission sources based-14.01%0.41410.1516Industrial&vehicle emissio
12、n sources combined based-20.28%0.40290.1565图图V-4 点点/线复合污染源输入下线复合污染源输入下研究区研究区1997年年SO2年均暴露浓年均暴露浓度空间差异度空间差异(单位：gm-3)图图 V-5 点污染源输入下研究点污染源输入下研究区区1997年年SO2年均暴露浓度空年均暴露浓度空间差异间差异(单位：gm-3)图图V-6 线污染源输入下研究线污染源输入下研究区区1997年年SO2年均暴露浓度空年均暴露浓度空间差异间差异(单位：gm-3)分布实况分布实况(Source:TWDB,Water for Texas 2005)分布实况分布实况分布规律分布规
13、律调控机制调控机制Classified 1993 land use land cover of the Lower Rio Grande RegionClassified 2002 land use land cover of the Lower Rio Grande Regiona,耕地分布在？耕地分布在？b,变化较大的地区变化较大的地区在？在？c,变化的最大值和变化的最大值和最小值是？最小值是？Classified 1993 land use land cover of the Lower Rio Grande RegionClassified 2002 land use land cov
14、er of the Lower Rio Grande Regiona,建设规划用地增建设规划用地增加的好坏？加的好坏？b,土地利用格局变土地利用格局变化对生态环境保护化对生态环境保护的好坏？的好坏？Year 2025 Temperature Changes Year 2095 Temperature Changes Source:EOS WEBSTER.Available at http:/eos-webster.sr.unh.edu/climate_visualizations.jsp全球变暖好还是坏？全球变暖好还是坏？我们该怎么办？我们该怎么办？（1 1）空间秩序的内涵空间秩序的内涵 地理
15、学发展过程中（尽管有区域、学派、分支学科地理学发展过程中（尽管有区域、学派、分支学科差别），但共同关注地理事物（本质特征：差别），但共同关注地理事物（本质特征：地理位置、地理位置、地理要素、地域结构地理要素、地域结构之间的关系，并从优化的角度思之间的关系，并从优化的角度思考人地共生问题。考人地共生问题。任务：任务：对本质特征的认识和研究，对研究结果的表达对本质特征的认识和研究，对研究结果的表达理解：理解：n A A、地理位置；地理位置；n B B、地理要素相互关系；地理要素相互关系；n C C、地域结构相互关系地域结构相互关系 （1 1）空间秩序的内涵空间秩序的内涵A A、地理位置：既有地理位
16、置和未来地理位置的重组地理位置：既有地理位置和未来地理位置的重组实例：交通地理位置重组对经济地理位置的改变实例：交通地理位置重组对经济地理位置的改变常德 （1 1）空间秩序的内涵空间秩序的内涵B B、要素结构：诸多地理要素的优化组合要素结构：诸多地理要素的优化组合 （1 1）空间秩序的内涵空间秩序的内涵C C、区域结构：某地区和其有关的地域之间的联系区域结构：某地区和其有关的地域之间的联系益阳常德 （2 2）空间秩序的层次空间秩序的层次出发点：出发点：A A、理论认知和理论认知和B B、现实重构现实重构三个层次：三个层次：a a、分布实况空间层次；分布实况空间层次；b b、分布格局的空间层次；
17、、分布格局的空间层次；c c、分布规律的空间层次、分布规律的空间层次 （2 2）空间秩序的层次空间秩序的层次A A、理论认知角度的空间秩序层次关系理论认知角度的空间秩序层次关系归纳的逻辑顺序：归纳的逻辑顺序：分布实况（最低）分布实况（最低）分布规律（最高）分布规律（最高）规律探索过程（实例说明）赤道多雨带赤道多雨带1530S少雨带少雨带高纬、极地少雨带中纬度多雨带中纬度多雨带1530 N少雨带少雨带纬度地带性规律纬度地带性规律经度地带性规律经度地带性规律垂直地带规律性垂直地带规律性垂直地带性规律垂直地带性规律 （2 2）空间秩序的层次空间秩序的层次B B、现实重构角度的空间秩序层次关系现实重构
18、角度的空间秩序层次关系 演绎的逻辑顺序：演绎的逻辑顺序：理论功能（最低）理论功能（最低）现实功能（最高）现实功能（最高）规律到分布实况的应用过程（实例说明）分布规律分布规律分布格局分布格局工厂分布再规划工厂分布再规划 （3 3）空间秩序的语言空间秩序的语言A A、文学语言文学语言（普适性最高，用在最初探索阶段）（普适性最高，用在最初探索阶段）B B、地图语言地图语言（应用性好）（应用性好）C C、数学语言数学语言（最高级）（最高级）（提问：解释？）（两个实例说明）800800里洞庭里洞庭地上湖地上湖“洞庭河洞庭河”50年代：年代：4500KM2现在：枯水期现在：枯水期645KM2每年淤积每年淤
19、积 1.7亿亿M3文学语言文学语言地图语言地图语言数学语言数学语言 （4 4）空间秩序的型式含义空间秩序的型式含义定义：定义：某种空间语言某种空间语言在在某个空间秩序层次某个空间秩序层次上认识上认识和表达的空间秩序。和表达的空间秩序。有多少种型式呢？有多少种型式呢？（4 4）空间秩序的型式含义空间秩序的型式含义项项 目目文学语言文学语言地图语言地图语言数学语言数学语言空间秩序的基本层次分布实况分布实况IIIIII分布格局分布格局IVVVI分布规律分布规律VIIVIIIIX 地理实践地理实践理论认识 （5 5）空间秩序的路径空间秩序的路径A A、演绎的逻辑路径演绎的逻辑路径B B、归纳的逻辑路径
20、归纳的逻辑路径C C、类比的逻辑路径类比的逻辑路径 （5 5）空间秩序的路径空间秩序的路径A A、演绎的逻辑路径演绎的逻辑路径定义：一般和规律定义：一般和规律 具体和特殊具体和特殊 实例实例1 1：植被恢复植被恢复实例实例2 2：点轴开发模式点轴开发模式 （5 5）空间秩序的路径空间秩序的路径B B、归纳的逻辑路径归纳的逻辑路径定义：具体和特殊定义：具体和特殊 一般和规律一般和规律 实例实例1 1：因果论角度：因果论角度实例实例1 1：因果论角度因果论角度实例实例1 1：因果论角度因果论角度实例实例1 1：因果论角度因果论角度实例实例1 1：因果论角度因果论角度 （5 5）空间秩序的路径空间秩
21、序的路径C C、类比的逻辑路径类比的逻辑路径定义：由事物或现象之间的相关性推导定义：由事物或现象之间的相关性推导 (Source:TWDB,Water for Texas 2005)空间秩序的路径空间秩序的路径*如何探索“中国西南地区各省内的各县干中国西南地区各省内的各县干旱灾害的空间秩序旱灾害的空间秩序分布规律分布规律”这个典型的地理学科的科学问题？什么逻辑路径？什么逻辑路径？分哪几步开展这个工作？分哪几步开展这个工作假如现在有中国西南地区的云南、四川、云南、四川、重庆、贵州、广西重庆、贵州、广西等的农田旱灾资料。云南的各县区的干旱灾害的分布格局四川的各县区的干旱灾害的分布格局重庆的各县区的
22、干旱灾害的分布格局贵州的各县区的干旱灾害的分布格局广西的各县区的干旱灾害的分布格局B B、归纳的逻辑路径归纳的逻辑路径定义：具体和特殊定义：具体和特殊 一般和规律一般和规律 中国西南地区各省中国西南地区各省内的各县区干旱灾内的各县区干旱灾害的害的“分布规律分布规律”层次的空间秩序层次的空间秩序解题过程第一步，通过有关统计年鉴，系统收集云南省各县区的干旱灾害面积总量。第二步，收集云南省的包括市州和县区行政区划单位的电子地图。解题过程干旱面积干旱面积云南2000 公顷四川3030 公顷贵州第三步，云南省各县区干旱灾害面积在“分布实分布实况况”层次上的空间秩序的研究层次上的空间秩序的研究将收集到的云
23、南省各县区的干旱灾害面积通过GIS软件表达在电子地图上。解题过程解题过程第四步，云南省各县区干旱灾害面积在“分布格分布格局局”层次上的空间秩序的研究层次上的空间秩序的研究将收集到的云南省各县区的干旱灾害面积按照一定的原则和实际情况进行聚类分析，将云南省各个县区的干旱灾害面积的数据分成若干类。文学语言？数学语言？A A：必然性和重要性：必然性和重要性：指导实践的需要指导实践的需要 B B：时间序列任务：时间序列任务：了解历史和预测未来（地理事物）了解历史和预测未来（地理事物）（1 1）时间序列的时间序列的含义含义；（2 2）层次层次；（3 3）语言语言；（4 4）路径路径；（5 5）典型事例典型
24、事例。（1 1）时间序列的时间序列的含义含义地理事物的大小数量、要素结构和地域结构变化的具体的过程具体的过程和变化趋势变化趋势。包括两个时期：（）“从过去到现在从过去到现在”的这个“历史时期历史时期中的具体的过程和变化趋势”；（）“从现在到未来从现在到未来”的某个“未来时期未来时期中的具体的过程和变化趋势”。（2 2）时间序列的时间序列的层次层次（3 3）时间序列的时间序列的语言语言地图语言地图语言数学语言数学语言文学语言文学语言（4 4）时间序列的时间序列的路径路径A A、归纳的逻辑路径归纳的逻辑路径对于尚不知道某类地理事物的发展变化规律的情况下，可以在对若干地理事物的发展变化的“具体过程”
25、之时间序列进行研究的基础上，逐渐归纳抽象出“变化趋势”之时间序列，再归纳抽象出“变化规律”之时间序列。50年代：年代：4500KM2现在：枯水期现在：枯水期645KM2每年淤积每年淤积 1.7亿亿M3过程过程 2过程过程 1过程过程 3过程过程 4过程过程 5变化趋势变化趋势变化规律变化规律（4 4）时间序列的时间序列的路径路径B B、演绎的逻辑路径演绎的逻辑路径 对于已经知道多类地理事物的“变化规律”之时间序列，现在要回答在这些类地理事物的变化规律的共同支配下的今后的变化趋势这样的问题（1）50年代至今：年淤积年代至今：年淤积 1.7亿亿M3；（2）径流量年增加径流量年增加200 M3；（3
26、）湖泊年清淤湖泊年清淤10万万M3未来变化趋势呢？（4 4）时间序列的时间序列的路径路径C C、类比的逻辑路径类比的逻辑路径 对于已经知道某类地理事物的“变化规律”之时间序列，现在要回答另一类地理事物的变化规律（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例A A：关于地理事物的大小数量的时间序列的研究 指标和数量多：指标和数量多：a.a.自然地理属性：气温、降水；自然地理属性：气温、降水；b.b.经济地理属性：总量经济地理属性：总量GDPGDP、人均人均GDPGDP；c.c.人口地理属性人口地理属性:人口数量、女性人口数量；人口数量、女性人口数量；d.d.城市地理属性：城市建筑用地、绿地面积；
27、城市地理属性：城市建筑用地、绿地面积；e.e.社会地理属性：区域现代化指数；社会地理属性：区域现代化指数；f.f.资源地理属性：森林面积；地下水储量；资源地理属性：森林面积；地下水储量；（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例A A：关于地理事物的大小数量的时间序列的研究（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例A A：关于地理事物的大小数量的时间序列的研究（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例A A：关于地理事物的大小数量的时间序列的研究（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例B B：关于地理事物的要素结构的时间序列的研究（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例B B：关于地理事物的要素结构的时间序列的研究（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例C C：关于地理事物的地域结构的时间序列的研究（5 5）时间序列的时间序列的典型事例典型事例C C：关于地理事物的地域结构的时间序列的研究时间序列研究时间序列研究*如何探索“湖南省城市用地占土地总面积湖南省城市用地占土地总面积比重的时间序列比重的时间序列自自20002000年来的演化趋年来的演化趋势及空间差异势及空间差异”这个典型的地理学科的科学问题？Reference:P132P132
