【空间分析】地理探测器法原理及应用

地理探测器法(geographical detector method, GDM)

地理探测器既可以检验单变量的空间分异性（stratified heterogeneity）；也可以通过检验两个变量空间分布的耦合性（coupling），来探测两变量之间可能的因果关系。

1 ✨简介

地理探测器法是一种通过分析层内方差和层间方差的差异来量化研究对象空间异质性的统计方法。

1.1 原理

地理探测器的核心思想是基于这样的假设：如果某个自变量对某个因变量有重要影响，那么自变量和因变量的空间分布应该具有相似性。地理分异既可以用分类算法来表达，例如环境遥感分类；也可以根据经验确定，例如胡焕庸线。
地理探测器擅长分析类型量，而对于顺序量、比值量或间隔量，只要进行适当的离散化，也可以利用地理探测器对其进行统计分析。因此，地理探测器既可以探测数值型数据，也可以探测定性数据，这正是地理探测器的一大优势。地理探测器的另一个独特优势是探测两因子交互作用于因变量。交互作用一般的识别方法是在回归模型中增加两因子的乘积项，检验其统计显著性。然而，两因子交互作用不一定就是相乘关系。地理探测器通过分别计算和比较各单因子q值及两因子叠加后的 q 值，可以判断两因子是否存在交互作用，以及交互作用的强弱、方向、线性还是非线性等。两因子叠加既包括相乘关系，也包括其他关系，只要有关系，就能检验出来。

地理探测器包括分异及因子探测、交互探测、生态探测、风险探测4个探测器。

• 分异及因子探测：探测Y的空间分异性；以及探测某因子X多大程度上解释了属性Y的空间分异，用q值度量。
• 交互作用探测：识别不同风险因子Xs之间的交互作用，即评估因子X1和X2共同作用时是否会增加或减弱对因变量 Y 的解释力，或这些因子对 Y 的影响是相互独立的。
• 风险区探测：用于判断两个子区域间的属性均值是否有显著的差别，用t统计量来检验。
• 生态探测：用于比较两因子X1和X2对属性Y的空间分布的影响是否有显著的差异，以F统计量来衡量。

2 ✨案例

2.1

2.2

参考

1.论文-J2022-A comparison study on the role of urbanization in altering the short-duration and long-duration intense rainfall-Science of The Total Environment
2.空间分析工具之地理探测器