本文探讨了正在发展中的计算机实验人文地理学的基本理论建构,并提出将其作为地理学的一种方法论进行发展。首先对实验人文地理学的概念范畴、实验原则、技术路线进行界定,其中实验原则包括价值诱导原则、响应博弈原则、实验可控原则、结论统计原则、地理逼近原则、实验封装原则等。然后基于实验人文地理学的研究框架,以城市居民居住区位选择为例,展开实证研究,其初步结论为:① 在居住区位选择过程中,城市居住空间结构的差异并未对被试者的选择产生显著影响;② 在两种典型城市空间结构下,被试者均表现出对居住区周边交通和学校因素最为关注;③ 房价因素对被试者居住区位选择的影响并不明显,并没有引发被试者向某一特定区域集聚的现象。案例研究证实了在GIS 和计算机技术构建的地理结构环境中,以实验内容为前制度框架,通过可控制的实验环境,可以有效地模拟人类决策行为,进而研究人地关系。

为了探究郑州—洛阳地区史前人类聚落遗址空间分布规律,在GIS 支持下,主要使用高程分析、坡度坡向分析和缓冲区分析等空间数据分析方法,分别获取4个史前文化时期聚落遗址分布与高程、坡度、坡向、离水距离4种环境因子的关系。在此基础上构造适宜性指数评价系统,建立聚落遗址指数模型,将模型结果与遗址具体分布情况进行比较,阐述遗址分布的特征和原因,并据此解读史前人地关系演变。研究结果表明:① 史前人类遗址选址对上述4 因子具有强烈的选择倾向:地势较低的地区更有利于人类生活、交通和农作物种植;坡度较小的平原地带受地表径流势能作用相对较小,有利于建造房屋和抵御自然灾害;阳坡(朝南)不仅可在一定程度上抵挡风寒,也适宜植被和作物生长,有利于人类获得更多的生产、生活资料;而河流湖泊则可为人类提供充足的水源。② 在4个史前文化时期中,裴李岗时期的人类生存能力较弱,对环境依赖性较强,为谋求生存,必须尽可能占据环境最优区域;在仰韶前期和仰韶后期,人类适应和改造自然的能力逐步提高,不仅能够选择条件较优的居住点,还开始扩展新的生存领域;龙山时期人类按自由意志活动的能力进一步增强,体现在遗址数量大幅增长,并开始出现社会分化现象,部分人群凭借某种特权得以优先占据条件最好的区域。

利用2002-2009 年1 km分辨率的MODIS NDVI数据,通过提取春季NDVI上升最快的日期和秋季NDVI下降最快的日期,对比分析了北京地区城市与乡村植物物候的差异。从空间格局和时间演变两个角度,分别对比分析了核心城区、边缘城区和乡村3 个区域的生长季开始日(SOG)、结束日(EOG)以及总日数(TD)3 个物候指标。结果表明,城区的SOG早于乡村,其中核心城区最早,比乡村提前约20 天;城区的EOG晚于乡村,其中核心城区最晚,比乡村推迟约15 天;由此导致城区的TD多于乡村,其中核心城区最多,大约比乡村多35 天。2002-2009 年,城区的SOG呈现推迟的趋势,EOG呈现提前的趋势,而乡村的SOG呈现提前的趋势,EOG呈现推迟的趋势;由此导致城区TD呈现减少的趋势,乡村则呈现增加的趋势。上述结果量化了北京地区城市与乡村植物物候的差异,揭示了城市环境对植物物候的影响,为研究人类活动的生态环境效应提供了实证。