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地理探测器的空间分层模型选择理论

批准号:
42071375
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
王劲峰
学科分类:
地理信息学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王劲峰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
空间分异是自然和社会经济规律在地理空间上的客观存在,是自亚里士多德以来人类认识和探究自然规律的窗口。地理探测器是探测空间分异性,揭示其背后驱动因子的一套新的统计学方法。2010年提出了地理探测器模型和2016年推导出了其概率密度函数以来,目前已经被24个国家和地区的学者使用,运用于56个广泛学科,发表了800多篇学术论文,包括多篇国际顶刊。地理探测器可处理类型量,但对于数值量,需要空间分层(stratification)。目前的分层方法一般基于学科习惯、等间距、K-means和q最大等方式,尚缺少严格的空间统计学依据。本申请拟对已有的几百种分类模型和算法从各自的假设条件、机理和数据要求进行解析,研建一棵分类算法的“演化树”,作为地理探测器备选分层模型集合;建立不同分层方式q统计差的概率密度函数,支撑最优分层模型选择;借鉴AIC理论推导最优分层数目,以上三点形成地理探测器的分层模型选择理论。
英文摘要
Spatial stratified heterogeneity (SSH) origins from the laws of nature and socioeconomics and appears on geospace. It is also the window for human to recognize, describe and explore the nature laws since Aristotle (384-322BC) time. Geodetector is a novel statistic to measure and explore the driving forces of SSH. Since the publications of the estimator in 2010 and its probability density function (pdf) in 2016, scholars from 24 countries and regions have been applying Geodetector to publish more than 800 research articles in 56 scientific disciplines, some in Nature and Lancet series. Geodetector handles categorical variables; quantitative variables should be stratified, usually by customs in disciplines, equalized interval partition, K-means and the q maximum. Actually, there are hundreds of algorithms for classification, zonation and clustering, but there is no rule of thumb yet for choice of the methods of stratification. This proposal will anatomize the existing methods, then construct a tree like structure to link the methods according to the evolution and mutation of their principles. The evolution tree of the stratification methods will be ready for model choice; another job is to derive the pdf of the q difference between two stratifications; and the third is to derive a criterion for the optimal number of strata, referring to AIC theory. The three points constitute the stratification model choice theory for Geodetector.
空间分异性(spatial stratified heterogeneity)是人类认识自然的地图表达,成为人类探究自然与社会机制的地理空间窗口。地理探测器是探测空间分异性及其归因的一套新的空间统计学方法,自提出其统计量及其概率密度函数以来,已被全球多个国家和地区广泛应用。地理探测器适合于分析类型量,而当变量是数值量时,需要对其进行分层(stratification)。由于空间数据的多样性,研究目标不同,先验知识各异,样本条件差别,分层方案不尽相同。目前常用的空间分层方法有:按专业习惯分层,等间距,K-means,q最大等各种分类算法。这些分层方法选择尚缺少严格的空间统计学理论依据。为了弥补上述不足,本项目通过对现有分层模型的总结,建立了空间分层模型选择理论,综述了分层算法、选择准则和分层数目的机理、差异和内在关联特征,构建了分层算法的系统发生树,形成空间分异统计理论,并研建了可应用的地理探测器与分层相关工具软件,此外研究成果在环境污染、人体健康和公共卫生等领域得到应用。
空间分异信息传递及地学建模效应
基于“三位一体”空间抽样理论研究及其二联查找表研建
小样本空间制图
广义陆表总体与分布模型建立
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