裴韬研究员丨《地理流空间分析》

由中国科学院地理科学与资源研究所裴韬研究员领衔撰写的《地理流空间分析》一书最近由科学出版社出版。该书是目前国内外第一部系统论述地理流空间分析理论与方法的专著，其从计算几何的角度，原创性地提出了具有特殊结构的流空间，将地理流分析的一系列操作规范为流空间中的计算，进而对地理流的拓扑分析、时空相关性、时空异质性、时空模式挖掘、空间估计、自相似特征、空间交互、多元分析等进行了严格的数学定义与系统的专业描述，由此构成的地理流理论具有清晰的框架和严密的逻辑。数学分析中针对复数的微积分研究被称为“复分析”。与之类似，该书提出的地理流空间分析，是将流作为特殊的对象进行的空间分析操作，故可以将其视为地理信息科学领域的“复分析”。

内容简介

地理流是不同位置之间地理对象移动或时空关联关系的抽象，承载 了不同位置之间的空间交互信息。地理流是形成与改变地理空间分布的原 因，同时也受到地理空间分布的控制，因此，研究地理流的性质及其空间 模式对于深入理解地理过程的变化特征以及地理现象背后的机制具有重要 意义。本书从流空间的概念出发，以地理学的视角分别阐述了地理流的定 义和内涵、地理流空间概念及其统计特征、地理流的可视化表达、地理流 的几何分析、地理流的空间相关性、地理流的空间异质性、地理流的空间 模式挖掘、地理流的空间插值、地理流的分形、地理流的交互模拟、多元 地理流空间分析等方面的原理和应用。本书是一部系统论述地理流空间分 析原理及方法的专著。地理流的相关理论与方法将成为分析社交行为大数 据中人群活动、社交关系、交通模式、城市功能等的基础理论工具。

读者对象

本书可供地理、城市规划、公共卫生、交通等专业的科研人员参考。

前 言

不同位置之间地理对象的移动可抽象为地理流，而地理流将不同位置连接起来使之产 生联系。 以城市为例，城市内部和城市之间充满着人、物、信息、能量、资金等要素的流 动，而这些流使得城市内部不同区域以及不同城市之间始终处在各种要素的交互与更新之 中。 如果我们将位置和流作为组成地理世界的两类单元，那么地理世界据此可分解为两种 “成分”，一种是地理空间分布，代表地理世界“静”态的“成分”——“形”，另一种 是地理流，代表地理世界中“动”态的“成分”——“流”。 地理世界“静– 动”共存、 “形– 流”互馈的状态反映了地理空间分布与地理流之间互为因果的关系： 一方面，地理 空间分布的异质性会影响地理流的强度，如不同城市间人口数量和距离的差异，会导致人 口迁移量的不同； 另一方面，地理流的存在也不断塑造着地理空间分布，如人口的迁移会 影响城市人口总量的分布。 地理空间分布与地理流之间的这种互为因果的关系，是我们观 察和分析地理现象和地理过程的基础。

传统地理学的研究虽早已关注到地理流，但由于数据源和计算技术的限制，相关的理 论和方法未能得到充分发展。 进入大数据时代以来，由于传感器、网络和定位技术的发展， 不同来源的地理流被记录下来形成多种类型的流大数据，为解析地理世界“形– 流”、“静– 动”的关系提供了重要素材。 然而，与传统地理数据模型不同，地理流不仅包含起点和终 点的位置信息，还包括方向、长度等属性，且起、终点间隐含着不同的地理联系，是一种 兼具特殊性与复杂性的新型地理数据类型。 在地理信息科学的理论中，已有的空间分析与 统计方法更擅长地理空间分布的分析，却难以包容和描述地理流的特殊性与复杂性。 为实 现地理流模式的表达与分析，破解地理空间分布与地理流之间的关系，系统研究并建立地 理流的相关理论成为关键，而这也给地理信息科学提出了严峻的挑战。

针对地理流的研究必须突破传统欧氏空间的框架，构建新的空间概念和分析体系。 尽 管与地理流相关的研究已取得一定进展，但总体上，其分析仍缺少坚实的数学基础和严密 的逻辑体系，尚未形成系统的理论框架。 本书针对地理流空间分析的理论基础，从计算几 何和地理信息科学交叉的角度，突破其关键理论问题，构建地理流空间分析的理论框架。 地理流的相关研究不仅将成为地理信息科学独特的研究领域，还有望逐步发展为新的理论 分支，同时还可应用于人文地理、城市规划以及公共卫生等领域相关问题的研究，为解决 人群移动规律分析、城市交通规划、公共设施选址、传染病疫情防控等问题提供分析工具。

精彩内文展示

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《地理流空间分析》

ISBN 978-7-03-078286-1

本文摘自科学出版社2024年5月出版的《地理流空间分析》一书前言，内容有删节，标题为编者所加。

（本文编辑：杨逢渤）

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