浅谈地理学第一定律
一、地理学第一定律内容
地理学第一定律,即地理事物或属性在空间分布上互为相关,存在集聚(clustering)、随机(random)、规则(Regularity)分布。地理学第一定律来源于Waldo Tobler的观点 “任何事物都相关,只是相近的事物关联更紧密”。
空间信息之间存在特殊关系。一个空间单元内的信息与其周围单元信息有相似性,空间单元之间具有的连通性,属性各阶矩的空间非均匀性或非静态性。空间分布模式主要有点模式、线模式、面模式和体模式, 其中最早被提出和研究的是点模式。点模式分析的理论最早由Ripley(1977)提出,并不断得到完善。 目前应用领域最广的面模式——空间自相关。空间因素表现在“空间自相关”与“空间异质”两个概念上,空间自相关是认为“邻近地区的影响的大小,空间异质性指空间位置差异造成的观察行为不恒定现象。例如在某个区域之中,存在著不同的次区域,各区域间误差的变异不相等。举例说明:犯罪率与教育程度的关系,不同地区 (文教区、贫困区)可能不一样,此即空间异质现象。基本上,人的行为表现受到所处环境或周遭环境的影响非常明显,空间分析学者尝试结合日益成熟的电脑科技GIS、空间计量方法、以及大型资料库,目的在精确地界定空间因素的重要性及影响力:到底是哪一种“空间因素”产生影响?影响有多大?如何建立模型?解释自变数与因变数间的关系。
二、TFL之争
Tobler第一定律提出以后,在地理学界引起了巨大的反响。考虑到1970年正是计算机和遥感刚进入地理学,使之从传统的文科转为理科这场的前夜,这么巨大的反响是不
奇怪的。但是真玩起编程来马上就面临怎么定量描述距离的问题。Tobler自己“狡猾”地说,他当年用“远近”这对词,是有意含糊其词,因为地理学家们在不同的场合,已经定义了太多的“距离”,他一口气举出了14种,还加了一个“等”字。
尽管TFL不仅在地理学朝定量化的发展起到了指导性、方向性的作用,而且在与地理有关的其他学科(如考古学,社会学等)也得到了应用,但其“远近”概念的含糊性要求具体问题具体分析,这就局限了其更广泛的应用。因此,近来不少学者(包括Tobler自己)都倾向于用“邻近度”来定量描述远近。元。“空间邻近度”的提出就是一种在承认两个相对匀质的地理单元都有边界的前提下,定量描述二者之间远近的一种尝试。对于两个地理单元来说,其空间邻近度有不同的计算方案,但均牵涉到两个量:二者之间公共边界的长度;两个单元中心之间的距离。一般说来,空间邻近度正比于公共边界长,反比于中心距。
李小文等人提出了时空邻近度的概念,即:地理空间任意两匀质区域(含点)之间的时空邻近度,对给定的“流”,正比于二者之间的总流量,反比于从一端到达另一端的平均时间。时空邻近度的概念比较好地解释了当代人们切身感受到的“小世界”和“地球村”,同时又能定量比较TFL中的远近。但也许读者会因为总流量的概念完全抛弃了“公共边界”而感到不适应。
三、TFL之争与地理学理论建设
TFL之争关联着地理学理论建设中的三个焦点:研究维度、尺度及转换和时间地理学,而且三者互涉,为地理学中的三个核心概念:维度、尺度、地域的关系体系的建构提供了可能。维度是地理学理论首要的因素,并以此形成研究过程中必须作出的尺度选择及其转换研究(包括时间和空间),伴随地理信息处理及其对结果的影响形成复杂的地域等级系统,地域性、等级概念、空间(及其要素)的相互依赖性、空间结构等构成了地理学特殊的视
角,并且由于尺度交互作用,地理系统尺度具有明显的梯级等级关系、包含等级关系、嵌套等级关系等复杂等级关系。这些关系形成本级地域、次级地域、背景地域三个层次,并且三者之间均存在相互影响。如结合TFL的内涵进行分析,则这些关系的一个测度即“邻近度”,这是“邻近度”使得在空间和时间维度上尺度及其转换具有本体论和方的意义,地域等级间的关系才可能成立。
参考文献:
[1] 孙俊,潘玉君,和瑞芳,刘海琴,常楠静,刘树芬,李会仙. 地理学第一定律之争及其对地理学理论建设的启示[J]. 地理研究,2012,31(10):1749-1763.
[2] 李小文,曹春香,常超一. 地理学第一定律与时空邻近度的提出[J]. 自然杂志,2006,29(2):69-71.