二、区域地理因素分析方法

(一)地理相关或统计方法

地理相关法属统计方法的范畴。最早是从审察叠置图开始,通过不同要素图的叠置审察来寻找空间的关系。今日却较少直接用叠置图技术,多改用不同地理要素或因素的空间或时间的信息作统计来寻找空间关系(或时间变化)。过去与今日的操作技术和分析精度虽然大不相同,方法的性质是没有本质的区别。

由于区域地理学中的因果关系多是不确定的,所以地理相关或统计方法在区域地理因素分析中应用很广,无论是定性分析或定量分析均适用。

下面介绍几种叠置图(或类似叠置图统计)的形式和分析目的:

  1. 同地同时的不同要素图叠置或类似叠置统计。用于寻找空间中多种要素相互关系和各空间单位之间的相似性与差异性、空间单位之间的相互关系,也就是寻找空间关系的一种方法。

例如,杨宗干 1992 年在讨论西南区与与华中、华南区的分界线时,指出那里存在着地貌上的山原与丘陵的差异,气候上的印度季风与太平洋季风的差异、干湿季明显与不明显的差异、又是昆明准静止锋的平均位置,植被上是干性类型与湿性类型的差异等(见任美锷等,《中国自然区域及开发整治》,科学出版社,320 页)。这种分析,相当于用地貌(类型或区划)图、季风气候图、气候要素分布图、植被类型图等叠置来找出区域界线的形成因素。又例如,罗辛(N.Rusin)在讨论乌兹别克灌溉条件良好的帕卡塔—阿拉

尔(Pakhta—Aral)绿洲与周围半沙漠地区的气候差别时指出,绿洲上的日平均土壤表面湿度比半沙漠地区低 13—15℃,绿洲地表附近(0.5—2 米)的日平均气温比半沙漠地区低 3—5℃而相对湿度高 25%以上。张家诚等认为是灌溉—绿洲效应(见:张家诚等,《气候变迁及其原因》,科学出版社,1976 年,217 页)。这种分析,也相当于用绿洲与半沙漠景观图、土壤面温度图、近地表层气温和相对湿度图等叠置找出不同景观的气候效应。

  1. 同地同要素的不同时间叠置图或类似叠置统计。用于寻找时间上的变化。

例如,竺可贞(1973 年)、张家诚(1974、 1976 年)等用不同历史即期大象在我国分布的北界逐渐南移的事实,来说明气候逐渐变冷。这种分析方法,也可理解为用不同历史时期我国大象分布图叠置审察而得出。

又例如,1973 年新安江水电厂等单位对新安江水库气候调查,发现库区附近的淳安县在水库建成后夏天不如过去那样热、冬天不如过去那样冷、无霜期平均延长 20 天,库区附近几十公里范围内降水量减少约 100 毫米,而离

库区稍远的高地降水量却增加约 100 毫米,认为是大型水库的湖泊效应。这种分析,也可理解为新安江水库建成(1960 年)前后若干张库区及其附近的气候图叠置审察得出结论。

  1. 不同时间不同要素图叠置或类似叠置统计。如果用在小区域,就成为寻找要素或因素之间关系的方法;如果用于大区域,就成为寻找大区域内部的空间关系和要素间关系的手段。下面 2 个例子,先后分别说明这两种情况:

中国科学院和江西省科委赣南山地利用水土保持综合考察队在赣南剥蚀坡面上进行定位观测,经过一段时间后将观测数据拟合出散流平均剥蚀深度

(H,单位 cm)与坡度(S,单位%)的关系式为 H=1.656S1·34+0.89。这种分析,相当于用多张同地而不同时间的散流剥蚀深度图、坡度图叠置统计分析。

又例如,狄昂照等(1991 年)对港澳地区、日本、新加坡、德国、法国、

意大利、英国、瑞士、挪威、加拿大、美国等 11 个国家和地区 1985—1988

年对华实际投资额(EI)与对华贸易额(EF)的关系研究中指出,这 11 个国

家(地区)每对华投资 1 美元就会产生 7.7 美元的对华贸易,其关系式为 EF

= 12.2+7.7EI。这种分析,也可理解为用 1985—1988 年的 4 张世界各国对

华投资图和 4 张同时的对华贸易图叠置统计分析。

目前常见的多要素聚类作区划、多因子的区域效应统计分析,要素的变化因子分析、周期分析,要素之间的相关分析、空间关系分析等,都分属上述各类思维方式。而有关统计计算方法,在前后有关章节中有介绍。在使用统计方法作因素分析时,值得注意的是:

  1. 预选的因素(自变量)应与研究问题(因变量)相关,而因素之间的相关性要小或无关。

  2. 统计分析的线性模式不一定能反映客观规律,应作必要的数据处理或选择合适的统计模式。

  3. 统计分析的精度不在于统计模式的复杂程度高低,而在于统计模式和预选因素能否满足分析的目的,以及分析的结果是否具有地理意义。所以, 分析之后有必要回过头来检查,甚至作必要的调整。

(二)系统—关联图法

系统图法指运用系统思想分解和解决问题的图解方法,一般具有树枝形状的图形(如区域地理要素聚类枝状图)。关联图法指运用图解方式解决具有因果关系或目的一手段关系的复杂问题的方法,一般用箭头按问题与因素的关系相连接成的图形。由于地理系统是一个复杂的开放系统,所以常用系统图法与关联图法相结合来作因素分析。

系统—关联图法较直观地揭示系统内外的复杂联系,便于发现问题的原因和采取相应的对策,所以在区域地理因素分析中很适用。

下面以 H.里希特(R1chter) 1968 年的区域自然地理综合体(即同质地段的地理综合体)系统模型为例(图 3—6)。该系统包括编号 1—对流边界层中的日射,2—对流边界层中热的平流流入和流出,3—对流边界层中热和能的内部总循环,4—近地面空气层的对流散热⋯⋯等 73 个过程。其中,编

号 1—26 过程属太阳辐射和热循环系统,编号 31—47 过程属水循环系统,编

号 51—73 过程属有机物质、气态可溶性无机物质和碎屑无机物质的循环[注:原文可能少一些编号。各编号说明见索恰瓦《地理系统学说导论》(李世玢译,商务印书馆,1991 年),61—63 页]。

图 3—6 同质地综体(生物地理群落)模型系统—关联图(模型或模式图)的制作程序是:

  1. 明确课题(或研究目的);

  2. 根据课题(或研究目的)进行调查研究、收集资料,并逐一提出与课题(或目的)有关的主要因素列入图上。分析其因果关系或从属关系,并用箭头表示;

  3. 再将同类或相近的要素或因素合并整理,将重要的要素或因素用粗实线突出来;

  4. 审查是否缺漏、矛盾,并作必要的调整。

上述的制作(或模拟)过程,可用逻辑思维作定性分析,也可结合用统计方法模拟。然而,由于区域地理系统的复杂性,要全面用统计方法模拟其

组成要素或影响因素两两之间的关系现在仍有困难。如图 3—6 的模型,并不是所有组成过程的两两关系都经过统计模拟。所以,目前的区域地理系统— 关联图多处于初始阶段。

图 3—7 的模型见 A.P.康斯坦丁诺夫《天气—土壤—冬小麦产量》(刘树泽等译,农业出版社,1982 年)。该模型围绕一个因变量(冬小麦产量), 包含有 12 个主要因子分属 4 组。从图上看,因子之间不独立,互相交错,对产量直接作用的因子不多,以综合作用为主。这种情况不宜直接逐个因子与产量作统计拟合,多元统计分析效果也不好。为此,模型将产量改为相对产量(相对产量=实际产量/平均产量),模型总的相对产量 y 等于各

图 3—7 冬小麦产量与其决定因子关系模式示意图

(据 A·P·K,1978 年)

n

个因子相对产量之和,即y = ∑ y i − (i − 1) 。[注:式中减去( i-1)是为了

n

使总的相对产量在 1 左右。也可改用y = ∑(yi / n) 的形式]。各因子的相对产

量 yi,在平面直角座标系上的相关等值线图(即以 2 个因子为座标、以相对产量为点值的散点图上绘成等值线图)直接读出。做法简单,且有一定的效果。[注:原文在作图时用剩余分析法,因缺原始资料作例,故略]。这里想要说的是,在模拟过程中不一定追求复杂的数理统计方法,关键是要根据实际情况来选择因子和方法,因子数也不是越多越好,只要能说明问题和科学意义成立即可。