城市形态对PM_(2.5)浓度影响的空间非平稳性研究

城市空气污染是建设健康城市、实施健康中国战略的重要阻碍,尤其是PM_(2.5)污染物。以我国31个省296个城市为研究对象,基于开源数据,构建了多尺度地理加权回归模型,探究了城市形态对PM_(2.5)浓度的影响。结果表明:①我国的PM_(2.5)浓度值存在空间分异性,且存在空间集聚效应,高发地区集中在华中地区、华北地区、华东地区和西南地区东部;②从影响系数上看,人口密度、第二产业占比、土地利用多样性、分形维数指数、形状指数对PM_(2.5)浓度具正效应,其均值依次为0.329、0.265、0.154、0.119、0.111。GDP、人均GDP、紧凑度指数、道路密度对PM_(2.5)具负效应,其均值依次为-0.25、-0.158、-0.109、-0.09;③从影响格局上看,分形维数、形状指数、紧凑度指数和道路密度在全局是影响PM_(2.5),GDP、人均GDP、第二产业占比、用地多样性与人口密度则在局部上影响着PM_(2.5)浓度;④研究还表明建设紧凑型、规整型的城市,增加道路连通性,优化土地利用结构,适当降低人口密度等城市空间形态有利于缓解PM_(2.5)浓度的上升。

城市物流配送需求的影响因素及空间非平稳性研究

经济全球化背景下,城市间的经济联系日益紧密,物流服务需求愈加旺盛。商业配送和快运业务的蓬勃发展,进一步推动了城市内部物流配送需求的迅速增长,给城市物流空间规划带来了一系列挑战。该文以上海市为研究区域,基于新能源货车轨迹数据提取的活动停留点数据,融合交通基础设施和产业结构等多源数据,采用多尺度地理加权回归模型(MGWR)探索影响城市物流配送需求的关键要素。结果表明:MGWR模型能够反映城市物流配送活动强度影响因素的空间非平稳性和尺度差异;商贸服务企业与物流企业密度以及物流枢纽可达性在影响新能源货车物流配送活动强度方面具有重要作用,物流配送空间规划需充分考虑这些影响因素的空间非平稳性。研究结果可为精细化的城市物流配送空间规划提供理论基础。

生态工程背景下西南喀斯特植被变化主导因素及其空间非平稳性

我国西南喀斯特地区石漠化面积已实现净减少,植被状况具有明显改善。为了更清晰的了解该区植被变化情况及其影响因素的区域差异,采用长时间序列遥感数据,综合运用空间自相关分析、主成分分析(PCA)和地理加权回归(GWR)等研究方法,分析生态工程实施以来滇桂黔喀斯特植被变化及其主要影响因素的空间非平稳性。结果表明:与1982—2000年相比,2001—2011年生长季归一化植被指数(GSN)在整个研究区域都有增加且具有显著的空间集聚性(Ig为0.90),但增加程度在空间上具有差异性(变异系数为43%);影响滇桂黔植被变化的主要因素包括气候因子、土壤质地、人类活动、水分有效性、土壤养分和社会经济条件,且对植被变化的影响程度随地理位置的变化而变化。不同工程地貌类型区内,影响植被变化的主导因素不同,且存在显著的空间差异性,需综合考虑植被变化主导因素的区域差异来调整或改进后续生态工程措施。

地理加权回归分析空间数据的空间非平稳性

空间数据一般具有空间非平稳性的特征,用一般线性回归模型来拟合空间数据,其分析结果不能全面反映空间数据的真实特征.地理加权回归模型是一种相对简单而又有效的探测空间非平稳性的新方法,属于局域空间分析模型.它允许不同的地理空间存在不同的空间关系,其结果是局域而不是全域的参数估计,因此能够探测到空间数据的空间非平稳性.以银行不良贷款原因分析为实例来验证空间数据的空间非平稳性.

合肥市商业地价驱动因素的空间非平稳性分析

基于微观因素的视角,对合肥市商业地价的空间格局、空间异质性进行空间插值和回归分析,研究发现:(1)商业地价空间格局呈现多中心的结构,峰值区集中分布在城市中心,低值区分布在二环线以外的地区;(2)GWR模型能清晰地反映出各因素对地价影响力的空间差异,容积率、交通站点、CBD和公园是研究区商业地价的关键驱动因素;(3)较之外在因素,内在因素对商业地价的边际作用效率较大,其中尤以容积率最为突出;(4)相较于欠发达地区,容积率在高度发达的区域对地价的正向效应更为显著,而交通站点和CBD对地价的作用正好相反。商业开发更愿意为小型公园支付更高的价格。

城市住宅价格影响因素的空间非平稳性分析

应用住宅特征价格法,选取南京市2011年9月份住宅小区均价作为因变量,选取8个影响住宅价格的因素并量化作为自变量,进行地理加权回归(GWR).与传统的OLS估计相比较,GWR模型具有更好的拟合优度,同时得出具有显著性的各因素对住宅价格的影响在空间分布上是有差异的,并揭示了这种差异的特点.

艾比湖流域土壤有机质与土壤因子响应关系的空间非平稳性分析

为了研究新疆艾比湖流域土壤有机质(SOM)与土壤因子响应关系的空间非平稳性,文章应用地理加权回归模型(GWR)分析了2009年艾比湖流域49个样点1—120cm土壤层有机质与土壤酸碱性、电导率和重金属含量之间关系的空间变异特征。研究结果表明:在平均意义下,土壤酸碱性和电导率对SOM含量具有反向影响,而重金属含量的影响是正向的,但是在流域的不同区域以及不同深度土壤层间,各土壤因子对SOM含量的影响空间差异显著、具有非平稳性,流域的东西两端及60—120cm土壤层的非平稳性尤为显著。模型的残差分析结果证实GWR拟合效果较好。

武汉城市化进程对湖泊景观格局的空间非平稳性影响分析

武汉城市化过程中的土地利用变化对其湖泊生态系统产生了一系列负面影响,深入研究并分析其影响的空间非平稳性对优化武汉城市化建设和环境保护规划极具现实意义。本文运用景观生态学理论和地理加权回归建模方法,分别构建城市化测度指标和多种类型景观格局指标,衡量武汉城市化进程对于湖泊特征、景观格局的影响,从而揭示了1996~2013年间武汉城市化进程与湖泊景观格局之间的空间非平稳性关系,结果表明：1武汉城市化进程对其不同地理区域的湖泊景观格局影响存在差异,具体表现为城市化强度越大的地区,其引起并解释湖泊景观格局变化的能力越强;2在武汉市大部分地区（超过其总面积的70%）,尤其集中在中部及其周边地区,城市化与湖泊景观面积、密度、连通度、斑块分维数的变化均存在负相关,且具有呈方向性的梯度变化趋势。3在某些有针对性保护的区域,如北部黄陂区,景观面积、景观连通度、斑块分维数与城市化强度指数呈现出正相关。针对上述特征本研究提出武汉市湖泊防治的对策和建议。

陕西省旅游名镇可达性及其空间非平稳性分析

以陕西省38个旅游名镇为研究对象,分析陕西省旅游名镇的空间分布格局,通过高德地图API计算,并构建可达性指数以比较各旅游名镇可达性.选择高程、坡度、河网密度、路网密度和居民点密度作为可达性水平的影响因子,并利用GWR模型分析主要因子对可达性的影响程度及其空间非平稳性.研究表明:①关中陕南地区旅游名镇多于陕北,最高密度区域位于咸阳市与宝鸡市的交界附近;②陕西省旅游名镇的整体可达性水平不佳,高程和坡度对可达性的影响不显著,河网密度、路网密度和居民点密度对可达性具有显著影响,并且具有空间非平稳性,其中河网密度和居民点密度分别对86.8%和78.9%的旅游名镇可达性具有负向影响,路网密度对97.4%的旅游名镇可达性具有正向影响.

顾及空间非平稳性驱动的城市增长边界划定

城市增长边界划定对国土空间规划中的城市扩展空间管控具有重要意义,目前的划定方法一般仅考虑生态安全因素,未考虑交通等驱动因素对城市扩张的作用,或运用城市增长模型模拟未来城市用地发展,但这类模型中的转换规则大多忽略了城市增长驱动力的空间非平稳性,限制了边界划定效果。该文通过耦合地理加权Logistic回归(GWLR)模型及约束性元胞自动机(CA)模型,构建了一种能够考虑空间异质性驱动机理的GWLR-CA城市增长模型,结合形态学方法并在综合考虑生态环境等空间约束条件下,将该模型应用于南京市城市增长边界划定。结果表明:1)在模型校准时段城市用地增长驱动力分析中,GWLR模型比传统Logistic回归(LR)模型具有更高的拟合优度,说明研究区城市用地扩张驱动力具有显著空间异质性;2)GWLR-CA模型在验证时段的OA、Kappa系数及FOM值分别为97.61%、0.897和0.352,比LR-CA及已有研究的模拟精度高;3)自然发展情景、耕地保护情景及生态控制情景中,生态控制情景更符合研究区实际,在该情景下,2025年城市增长边界范围内面积为795.07 km2,占研究区总面积的16.89%,其新增城市用地范围与研究区未来发展战略一致。研究表明,运用GWLR-CA模型划定的城市增长边界能够兼顾各驱动因素作用的空间非平稳性、规划约束条件以及未来城市发展需求,有利于引导城市空间合理发展。

兼顾多要素空间非平稳性特征的卫星降水数据精度提升方法

卫星降水数据存在的较大时空误差制约了其更深入应用。该文引入多个降水的主要影响因子作为辅助信息,通过半参数地理加权回归(SGWR)+局部薄盘光滑样条插值(PTPS)构建模型,从月、年尺度上实现了两套卫星降水数据(GPM-IMERG和CMORPH-CPA)在四川地区的融合,并通过气象站点的实测数据对不同融合方法的结果进行了验证。研究结果表明:1)融合后降水数据的精度较高且比融合前有较大改善:年、月尺度融合结果的平均绝对误差率分别达8.12%和12.94%;融合结果的数据精度比单一卫星降水产品提升25%以上。2)该融合模型对降水数据精度的提升效果优于没有加入影响因子的同类模型,说明加入影响因子等辅助信息有助于进一步提高融合结果的精度。3)该模型的融合效果在时空上存在差异:干季月份的效果明显优于湿季月份;融合后90%地区的数据精度得到提升,少数区域融合效果不佳,可能是部分时段其中一种卫星降水数据精度较低所致。

基于TD-GNNWR的武汉市房价因子空间非平稳性研究

城市住房价格与其影响因子间的回归关系具有显著的空间非平稳性和复杂的非线性特征。针对传统欧式距离难以有效描述房价建模的空间邻近性、经典地理加权回归(GWR)模型难以拟合复杂非线性特征等问题,本文采用出行时间(TD)作为空间距离度量方法,并引入空间加权神经网络建立了一种基于出行时间的地理神经网络加权回归(TD-GNNWR)方法,进而构建了基于TD-GNNWR的城市房价估算模型。在武汉市2019年二手房数据的建模中,TDGNNWR模型相比GWR模型拟合精度提升16%,且更精确地捕获了局部空间非平稳特征,可以更好地解释影响因子对武汉市房价的作用机制及城市区划导致的空间差异。

城市地价空间非平稳格局与测度技术优化应用探索

研究目的:在明晰城市地价空间非平稳格局形成机制的基础上,探索将空间计量经济学前沿技术首次应用于国内地价研究,改进当前常用的地价估计方法及模型,提升地价空间测度的科学性与准确性,为实现对地价空间格局更科学系统的认知及城市空间资源精细化管理提供参考。研究方法:多尺度地理加权回归—空间自回归模型(MGWR-SAR模型)。研究结果:(1)区位引导地价形成空间依赖性和异质性非平稳并存的特征。(2)目前既有研究中地价空间格局测度的模型方法未同时考虑两类空间属性参数异构的情况,存在无法测度地价空间依赖强度动态变化的缺陷,模型估计的偏差降低了地价空间研究的准确度。(3)实证结果表明,相较于常用的空间计量模型,MGWR-SAR模型在地价空间非平稳格局测度及决定因素研究中的估计效果更佳。研究结论:未来可采用MGWR-SAR模型提高地价空间测度研究的准确性,并且该模型在其他地理要素空间测度上也具有一定适用性,可为其研究提供技术参考。

区域土壤CEC与相关控制因子的空间非平稳关系评估

土壤阳离子交换量(CEC)对土壤的保肥能力具有重要影响。了解土壤CEC的空间分布及相关控制因子的影响有助于区域土壤肥力的精准调控。以往多采用传统的最小二乘(OLS)回归模型探索相关因子对土壤CEC的影响。然而,该类模型是一种总体回归方法,不能反映局部空间区域内相关因子对土壤CEC的影响。采用一种局部空间回归技术——地理加权回归(GWR)探索表层和亚表层土壤中CEC与相关控制因子(土壤黏粒、土壤有机质和土壤pH)之间的空间非平稳关系。结果表明,各控制因子在不同的子区域和深度对土壤CEC的影响均有明显差异;同时,GWR模型有效地揭示了土壤CEC与相关土壤控制因子的空间非平稳关系。所得的空间非平稳关系图可以为更精确地调控区域土壤肥力提供依据。

时空加权回归模型的非平稳性检验

时空数据具有空间非平稳性和时间相关性的特征,单纯考虑空间因素或时间因素,用地理加权回归模型或时间加权回归模型来拟合时空数据,其分析结果不能全面反映时空数据的真实特征.时空加权回归模型通过在线性回归模型中假定回归系数为地理位置和观测时刻的函数,将数据的时空特性纳入到模型中,为探索回归关系的时空平稳性创造了条件.基于加权最小二乘估计理论,给出了时空加权回归模型回归关系的空间平稳性检验和时间相关性检验方法.

中国电信服务省际外溢效应空间面板模型的平稳性分析

文章将针对横截面回归空间平稳性的two-stepLM检验方法拓展到空间面板情形,用以对空间面板的虚假回归和面板模型的空间单位根和空间协整进行检验,该检验的突出优点是具有灵活性和稳健性;能够将空间面板模型中单个变量空间单位根检验和整个模型的非平稳性检验统一起来,最后,文章采用two-stepLM法对我国电信服务外溢性的相关计量模型进行了空间平稳性分析。

建成环境对轨道交通客流非线性影响的空间特征

机器学习模型是研究建成环境对城市轨道交通车站客流影响的非线性方法,但既有的解释工具对该类模型结果空间特征的分析仍不够充分。基于多源位置大数据提出城市轨道交通建成环境的多维度指标及其计算方法,采用极限梯度提升决策树和局部回归分析技术,构建样本的κ指标以分析建成环境对客流非线性影响的空间特征。针对北京地铁的案例研究表明:建成环境对城市轨道交通车站出站客流的非线性影响差异显著,就业密度、公共交通可达性和用地混合度等排序前三的解释变量的重要度高达42.51%。这3个解释变量的κ指标空间分布呈现显著的空间异质性,表明客流对建成环境的依赖关系具有空间非平稳性。上述建成环境对客流非线性影响的空间效应说明:城市轨道交通车站周边用地开发不仅宜采取因地制宜的差异化发展策略,而且还需合理确定不同区域车站资源开发配置的下限值,激活建成环境因素的阈值效应以改善客流效果。

半参数空间自回归变系数模型的统计推断

半参数空间自回归变系数模型因同时考虑了因变量的空间自相关性和回归关系的空间异质性而具有广阔的应用前景。文章针对此模型,基于轮廓拟极大似然估计,提出了常值系数和局部系数的显著性检验方法,以辨识模型中的零值系数,从而更深入地理解回归关系的变化特征;同时,也给出了局部检验可能涉及的多重检验的解决方法。模拟实验验证了所提检验方法的有效性,而基于美国波士顿房屋价格数据的实证分析验证了检验方法的应用效果。

基于地统计模型的林分蓄积量空间异质性研究

基于云南省昭通市大关县天星镇林分二调数据,以林分蓄积量作为因变量,将郁闭度、平均胸径、平均海拔和坡度作为自变量,采用最小二乘法模型(OLS)和地理加权回归模型(GWR),对林分蓄积量的空间效应进行分析。结果表明:1)距离在6 075 m以内,林分蓄积量在总体上呈现出显著的空间自相关性,且随距离的增大自相关性逐渐减小最后趋于稳定;2)随着间隔距离的增加,基台值逐渐减小,块金值逐渐增加,在距离达到6 075 m时趋于稳定;3)平均胸径、郁闭度和平均海拔与林分蓄积量呈现出正相关性,而坡度与林分蓄积量具有负相关性;4)GWR模型的R2(0.73)和预测精度P(0.60)均大于OLS模型R2(0.34)和预测精度P(0.54)。林分蓄积量在空间尺度上具有异质性,且GWR模型能很好地描述林分蓄积量的空间异质性,采用合理的经营方式以促进林木胸径、郁闭度的生长,同时考虑海拔和坡度的影响,从而促进林分蓄积量的增长。

平原丘陵过渡区土壤有机质空间变异及其影响因素

研究土壤有机质(SOM)在平原丘陵过渡区域的空间变异规律及其影响因素对指导农业生产实践具有重要意义。选取平原丘陵过渡区域(江汉平原与鄂西山区)作为研究区,采集500个土壤表层(0~20 cm)样本,利用相关分析和逐步回归分析从14个影响因素中选取与土壤有机质密切相关的7个变量作为解释变量:高程、坡度、坡向、有效铁、容重、砾石度、黏粒含量。利用普通克里格(OK),回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)方法对研究区土壤有机质含量进行预测,并用平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相关系数(r)和不精确度(IP)作为验证指标来检验模型的预测精度。结果表明,GWRK插值结果最优,局部空间回归模型可以更好地表明过渡区域SOM的空间变异规律。且GWR模型的系数空间分布图可以反映环境变量在不同地理位置对SOM的空间非平稳性的影响程度,为探讨SOM在不同地形条件下的主导影响因子提供了依据,同时也为精确模拟过渡地带土壤有机质空间制图提供了重要的参考方法。