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。

（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：

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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