地理探测器原理介绍
空間分異性是地理現象的基本特點之一,地理探測器是探測地理要素空間分異性,以及揭示其驅動因子的一種方法,由王勁峰等人提出。
地理探測器是探測和利用空間分異性的工具,其主要包括4部分:分異及因子探測、交互作用探測、風險區探測、生態探測。根據地理探測器的原理及應用領域,本文使用第一種探測器來分析地形地貌對河網發育的影響及二者間的關聯性。
(1)分異及因子探測器: 探測研究對象Y的空間分異性,以及探測各個因子X在多大程度上解釋了Y的空間分異性。其解釋程度用q值來度量,表達式為:
式中,h=1,2,?,L為變量Y或因子X的分層,即分類或分區;N_h和N分別為層h和全區的單元數;σ_h2和σ2分別是層h和全區的Y值的方差;SSW和SST分別為層內方差之和與全區總方差。q的取值范圍為[0,1],q值越大說明Y的空間分異性越明顯;如果分層是由變量X生成的, q值越大則說明自變量X對屬性Y的解釋力越強,反之則越弱。在極端情況下,當q值為1時,表明變量X能夠完全控制Y的空間分布;當q值為0時,則表明變量X與Y沒有任何關系,q值表示變量X解釋了100×q%的Y。
q值的一個變換滿足非中心F分布:
式中,λ為非中心參數,Y ?_h為層h的均值。根據式2.20可以用來檢驗q值是否顯著。
(2)交互作用探測: 識別不同風險因子Xs之間的交互作用,即評估因子X1和X2共同作用時是否會增加或減弱對因變量 Y 的解釋力,或這些因子對Y的影響是相互獨立的。評估的方法是首先分別計算兩種因子 X1 和 X2 對 Y 的q 值 : q(X1) 和 q(X2),并且計算它們交互(疊加變量 X1 和 X2 兩個圖層相切所形成的新的多邊形分布,圖2)時的q值: q(X1 ∩ X2) ,并對q(X1)、q(X2)與q(X1 ∩ X2)進行比較。
(3)風險區探測: 用于判斷兩個子區域間的屬性均值是否有顯著的差別,用t統計量來檢驗:
(4)生態探測: 用于比較兩因子X1和X2對屬性Y的空間分布的影響是否有顯著的差異,以F統計量來衡量:
具體內容見文獻:王勁峰,徐成東.地理探測器:原理與展望[J].地理學報,2017,72(01):116-134.
配套的還有用于地理探測器的軟件包,是在excel中使用,可以點擊鏈接直接下載使用,里面附有示例數據:地理探測器軟件包
總結
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