地理探测器——空间统计分析

地理探测器(一种统计方法)

​ ——探测和利用空间分异性的工具

1. 基本思想

假设研究区分为若干子区域,如果子区域的方差之和小于区域总方差,则存在空间分异性;如果两变量的空间分布趋于一致,则两者存在统计关联性。

基于的假设: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得空间分布应该具有相似性

2. 解决的问题

空间分层异质性:指层内方差小于层间方差的地理现象,例如地理分区、气 候带、土地利用图、地貌图、生物区系、区际经济差异、城乡差异以及主体功能区等等。

3. 用途

该统计量可以用于度量空间分异性、探测解释因子、分析变量之间得交互关系。

4. 优势

a) 可以探测数值型数据和探测定性数据:

擅长分析类型量,对于顺序量、比值量或间隔值进行适当的离散化即可。

b) 探测两因子交互作用于因变量:

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。

5. 地理探测器原理

探测和利用空间分异性得工具。包括四个探测器

(1) 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得空间分异。q = 1-**SSW/SST SSW:内层方差之和,SST:全区总方差。q取值[0-1],值越大说明Y**的空间分异性越明显

(2) 交互作用探测:识别不同风险因子Xs之间得交互作用,即评估因子X1X2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。

(3) 风险区探测:用于判断两个子区域间得属性均值是否有显著的差别,以t统计量来衡量。

(4) 生态探测:用于比较两因子X1X2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:

6. 地理探测器软件

Geodetector:用Excel编制的地理探测出器软件

(1) 下载地址:http://www.geodetector.org/(已下载)

(2) 使用步骤:

a) 数据的收集与整理

b) 将样本(Y**,X**)读入地理探测器软件,然后运行。结果主要有四个部分,分别是:

i. 俩区域因变量均值是否有显著差异

ii. 自变量X对因变量的解释力

iii. 不同自变量对因变量的影响是否有显著的差异

iv. 自变量对因变量影响的交互作用。

需要注意的是对于面数据和点数据的不同处理方式。

7. 应用案例

(1) 新生儿神经畸形空间变异的环境因子识别

(2) 美国陆表切割度空间变异的主导因素探测

(3) 中国县域城市化空间变异的驱动力

(4) 土壤抗生素残留空间变异的因子分析

地理探测器目前已有十分广阔的应用领域以及不同大小的研究区域。

8. 总结

空间自相关性和空间分异性是空间数据的两大特性和两大信息资源。地理数据中的类型量广泛存在,他体现了地理对象的空间分异性,具体变现为层内方差小于层间方差。空间探测器可用于以下:

(1) 度量给定数据的空间分异性

(2) 寻找变量最大的空格键分异

(3) 寻找因变量的解释变量

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