基于混合地理加权回归与克里格的区域降水量空间插值方法

基于四川省区域范围内144个气象站点的实测降水数据,在综合考虑空间位置、地形等影响因素的基础上,采用改进的回归克里格模型,即混合地理加权回归克里格模型(MGWRK)对四川省年降水量的空间分布进行空间插值,并与普通克里格(OK)、全局回归克里格(GRK)和地理加权回归克里格(GWRK)等模型的插值效果进行对比分析。结果表明:(1)应用逐步回归法筛选确定的用于回归分析的影响因子组合为经度、纬度和坡度,可有效消除解释变量间的多重共线性,为后续的空间插值奠定基础;(2)同一回归变量在地理加权回归(GWR)与全局回归(GR)两种回归模型中的AICc(修正的赤池信息量准则,Corrected Akaike Information Criterion)值之差(ΔAICc)可用于定量判定各回归变量的空间非平稳性类型,据此将变量坡度设为全局变量,经度和纬度设为局部变量进行处理。在此基础上,通过MGWRK模型对四川省年降水量进行空间插值;(3)MGWRK插值模型综合考虑了空间位置、地形等多个影响因素及其与降水相互关系的空间非平稳性特征,相对于传统的OK和GRK法具有更高的插值精度。

基于协同克里格插值和地理加权回归模型的土壤属性空间预测比较

选取宜昌市红花套镇作为研究区域,研究土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、碱解氮与土壤属性指标变量之间的关系,选择与预测变量之间具有较高相关性的变量作为辅助变量用以提高预测精度,本文试图将地理加权回归模型应用于土壤属性空间模拟中,以此与协同克里格插值的预测结果进行对照,从而比较它们的预测精度以提出更适合土壤属性预测的模型。结果表明:协同克里格插值和地理加权回归模型对土壤属性的空间模拟均有较高的预测精度,在辅助变量较多的情况下地理加权回归模型具有比协同克里格插值更为简单的算法,并且比较预测值相对误差的范围跨度和标准差以及均方根误差等方面,地理加权回归模型在土壤属性指标预测方面具有更高的预测精度,也具有更大的优势。

一类变系数空间滞后的混合地理加权回归模型

为解决因变量空间滞后存在的局域性问题,对现有常系数空间滞后的混合地理加权回归模型作了具有更广泛形式的拓展,提出一类变系数空间滞后的混合地理加权回归(MGWR-VSLR)模型。MGWR-VSLR模型实现了空间相关性与空间异质性融合,涵盖了绝大多数地理加权回归的模型形式,基于重构参数化方法和似然比检验分别给出模型的系数估计方法与显著性检验以及选取变系数的判别检验。在蒙特卡罗模拟与实际应用中,MGWR-VSLR模型均表现出优异的因变量拟合与预测能力。MGWR-VSLR模型的提出为定量化研究空间效应问题设定适宜的模型形式提供了支撑依据。

基于^(137)Cs本底值计算模型和地理加权回归克里格对^(137)Cs本底值空间分布的预测

^(137)Cs示踪技术是土壤侵蚀研究的一种重要方法,目前已得到广泛应用。准确的^(137)Cs本底值是运用该技术开展研究的基础。为了获取区域高空间分辨率^(137)Cs本底值数据,作者基于147个气象站点的实测数据和Walling&He的^(137)Cs本底值计算模型,运用主成分分析(PCA)和地理加权回归克里格(GWRK)相结合的方法,预测四川省^(137)Cs本底值的空间分布。结果表明:1)应用PCA法可在保留大部分原始信息的同时,有效地消除变量间的多重共线性,为后续的回归分析与空间插值奠定基础;2)GWRK插值法综合考虑了降水、空间位置等多个影响因素及其对^(137)Cs本底值影响的空间非平稳性,相对于传统的普通克里格和全局回归克里格插值法具有更高的预测精度,且较准确地表达局部区域^(137)Cs本底值空间分布的细节信息;3)以实测数据为基础、基于GIS技术的空间插值方法是获取区域高分辨率^(137)Cs本底值空间数据的可行途径。本研究有效地揭示^(137)Cs本底值的空间分布规律及不同因素对其影响,为运用^(137)Cs示踪技术开展土壤侵蚀研究、水土流失治理等工作提供基础数据和技术支持。

异方差混合地理加权回归模型的正交投影估计

文章针对误差项存在空间异方差的混合地理加权回归模型,提出了一种新的估计方法。该方法将正交投影、局部线性估计和广义最小二乘估计的思想相结合,能够单独对模型中的常数系数、系数函数和方差函数进行估计。通过数值模拟对所提方法的性能进行验证。模拟结果表明,所提方法比现有的再加权估计方法更具优势。最后,基于城镇居民文化消费水平及其影响因素的实证分析验证了所提方法的实用性。

混合地理加权回归模型算法研究

以迭代算法为基础,推导出混合地理加权回归模型的常系数(全局参数)和变系数(局域参数)的计算方法,并以上海市住宅小区楼盘销售平均价格为例进行验证。结果表明,混合地理加权回归模型的计算量略大于地理加权回归模型,但对样本数据的拟合更好,局域参数估计更稳健。

混合时空地理加权回归及参数的两步估计

针对全局平稳特征和时空非平稳特征同时存在的现象,提出了混合时空地理加权回归方法(Mixed Geographically and Temporally Weighted Regression,MGTWR),给出了MGTWR的数学定义和回归参数的两步估计。同时,介绍了调整型带宽选择机制下的权重计算方法和基于Akaike信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)的参数优化方法。采用复杂程度不同的模拟数据来测试方法的性能。结果表明,MGTWR和GTWR的R2大于0.8,能模拟全局平稳特征和时空非平稳特征的现象,但MGTWR显著优于GTWR。MGWR因无法探测时间平稳特征,模拟效果最差。此外,数据复杂程度影响MGTWR,GTWR和MGWR的性能,数据越简单模拟效果越好。

混合地理加权回归模型的两种估计

混合地理加权回归模型系数特征是部分回归系数为未知常数,而其它回归系数为地理位置的未知函数.基于这一系数特征,给出反馈和两步估计两种简单有效的方法,对模型中的因变量做了估计.

基于混合地理加权回归模型的我国人均GDP分析

混合地理加权回归模型是在解释变量中同时包含了全局变量和局域变量,应用混合地理加权回归模型分析了我国2006年人均GDP空间特征,揭示了空间的非平稳关系.结果表明,(1)人口密度、就业率和人均国内生产总值呈正相关;(2)工业化程度、人均固定资产投资额、人均第一产业生产额、城市化水平和人均电力消耗量具有空间非平稳性.

混合地理加权回归模型的理论及其应用

采用两步估计法,将混合地理加权回归模型(MGWR)的参数部分分为常参数(全局常参数)和变参数(局域参数)来探测空间的非平稳性,选取国内31个省(市、自治区)SO_2排放量为例,进一步验证变量对SO_2排放量的影响。结果表明:混合地理加权回归模型的两步估计法能真实有效地描述出SO_2排放量的影响主导因素。

基于分位数的混合地理加权回归模型的商品住宅价格空间分析——以哈尔滨市为例

首先,本文提出改进的GWR回归算法,将传统的GWR模型中的全局系数进行分位数回归计算,并对局部系数进行求解。选取哈尔滨市6个城区中1345个小区的二手房住宅价格的地理数据,从统计角度将本模型与传统的OLS和GWR模型进行比较,表明本算法可以深刻揭示商品住宅价格与影响因素之间的复杂关系,并在传统影响因素的基础上增加进户年份这一变量。其次,对商品住宅价格利用Arc Gis的地统计分析工具进行拟合,图示显示相邻区域的实际联系会形成虚拟空间的关联。研究表明,每增加或减少一个单位各要素点对住宅价格的影响大小依次为D(Distance)-公园、D-购物中心、D-地铁、D-河流、D-快速路、D-中学、D-三甲医院、D-高等学校、进户年份。

基于混合地理加权回归的城市轨道交通站点客流预测研究

变化较快的建设环境和精细化的城市管理要求城市轨道交通客流量预测方法对影响因素反映更迅速,精度更高。为弥补现有研究模型存在的不足,构建混合地理加权回归(MGWR)模型,以求获得更好的预测效果。在对客流量影响因素进行类型划分的基础上,选取解释变量并以郑州市轨道交通1号线和2号线部分站点作为研究对象,分别建立基于最小二乘法的多元回归模型(OLS)和MGWR模型。建模结果显示,MGWR模型的预测精度和可解释性优于OLS模型,可较为直接地反映各解释变量和轨道交通站点客流量之间的关系。同时MGWR模型的建模结果显示,郑州市轨道交通和公交运营处于竞争状态,建议在线路规划等方面进行改进。

混合地理加权回归模型的拟合及相关性检验

利用两步估计方法对混合地理加权回归模型进行拟合,运用Moran's检验方法探索误差项的空间相关性。

基于混合地理加权回归的复杂地形降水量插值

新疆玛纳斯流域地形复杂,气象站点分布较少且水文资料短缺,研究以新疆玛纳斯流域2015年3月月平均降水量为例,采用回归克里格、地理加权回归克里格、混合地理加权回归克里格方法,利用高程、坡度、坡向3种地形因子以及归一化植被指数等4种因素作为反映降水量空间分布特征的影响因子,建立与降水量间的3种回归模型并用实际验证的方法验证了空间插值精度。结果表明:三者模型精度值分别为1.102、0.743、0.518,其中混合地理加权回归克里格精度最高,最后采用混合地理加权回归克里格对研究区2015年全年月平均降水量进行插值预测,从而探测降水量的空间分布特征。

基于地理加权回归模型的亚热带地区乔木林生物量估算

基于浙江省碳汇样地调查数据,以乔木林生物量(含地上和地下生物量)为因变量,将筛选的与因变量相关性较高的因子作为解释变量,采用地理加权回归和协同克里格方法对乔木林生物量进行估算,对比分析两种估测方法的精度。结果表明:基于地理加权回归方法构建的乔木林生物量估算模型(R2adj=0.820 4,RMSE=23.021 5 t/hm2)精度优于协同克里格方法(R2adj=0.726 3,RMSE=28.054 9 t/hm2),同时使用地理加权回归方法的乔木林生物量预测值的变异系数(Cv=0.618 9)高于协同克里格法(Cv=0.585 4),由此可知地理加权回归方法因考虑了待估变量的局部变异,比协同克里格方法具有更好的拟合结果,预测精度较高。

基于GIS和地理加权回归的砂田土壤阳离子交换量空间预测

土壤阳离子交换量(CEC)反映土壤保水保肥能力,研究CEC空间分布可为土壤改良和田间施肥提供理论依据。本文以宁夏香山地区砂田淡灰钙土为研究对象,在土壤CEC和理化性质相关分析基础上以普通克里格(OK)为对照,探索回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)在CEC空间插值上的应用,并对三者的插值精度及制图效果进行评价。描述统计表明研究区土壤CEC含量均值为10.145cmol/kg,CEC与有机质含量呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关;地统计分析表明CEC实测值、OLS残差和GWR残差块金系数分别为8.50%、6.36%和7.02%,比值均小于25%,具有强烈空间自相关;对验证点进行插值精度分析,RK和GWRK的相对模型改进值(RI)分别为40.49%、41.50%,插值精度GWRK>RK>OK;从成图效果看,GWRK中辅助变量参与了局部回归,成图效果更加精细,揭示了更多空间变化细节。本研究结论可为土壤CEC空间预测研究提供可靠的方法借鉴。

一类混合地理加权随机前沿模型的估计

为了刻画生产单元之间的空间效应,本文提出了一类混合地理加权随机前沿模型.基于两步估计方法和似然方法给出了模型的估计,并讨论了各生产单元技术效率的估计问题.

混合地理加权似乎不相关模型的估计

地理加权似乎不相关模型作为一类半参数时空数据模型,可以有效的同时刻画空间和时间非平稳性。文章主要研究该模型的一类推广形式,即混合地理加权似乎不相关模型的估计问题,基于局部加权最小二乘法提出了两类估计方法,最后通过模拟考察了所提方法的有效性。

基于多光谱和地理加权回归模型的石嘴山城市土壤有机碳空间分布研究

城市土壤有机碳(SOC)分布受城市建设、工业发展等人为因素的影响表现出明显的空间差异。为揭示石嘴山市SOC受城市化、工业化等人类活动的影响,分别利用普通克里格法(OK)、多元线性回归克里格法(RK)、遥感反演方法(RS)和遥感-地理加权回归克里格法(RGWRK)预测石嘴山市SOC空间分布。结果表明:石嘴山市SOC含量在1.31~66.92 g·kg^-1之间变化,其平均值为17.61 g·kg^-1。石嘴山市不同功能区SOC含量存在显著差异(p<0.05),具体表现为工业区>医疗区>商业区>道路>住宅区>公园>农田>科教区;SOC含量变异系数为66.27%,呈中等程度变异;其最佳拟合模型为高斯模型,C0/(C0+C)为0.02,属于强空间自相关。SOC与遥感影像波段DN值的差值(B1-B7、B3-B7、B4-B7)和地形因子(高程、坡度、起伏度)之间存在着极显著的相关性(p<0.01);通过对4种方法的结果进行对比可知以各波段DN值差值与地形因子为输入量,利用RGWRK预测的SOC精度最高,相比OK精度提高了10.05%,相比RK精度提高了8.79%,相比RS精度提高了8.92%;研究区SOC含量呈北高南低的趋势,工业区SOC含量是郊区农田SOC含量的1.92倍,表明城区SOC含量有富集的趋势。

复杂地形地区月平均气温(混合)地理加权回归克里格插值

以地形地貌特征复杂、观测站点分布稀疏不均匀的四川省为研究区,引入地形因子(坡度和坡向)和植被指数,采用顾及空间关系非平稳性的(混合)地理加权回归克里格模型((mixed)geographically weighted regression Kriging,(m)GWRK)进行月尺度平均气温插值方法及精度分析研究。针对不同季节和不同地区,将(m)GWRK插值结果与基于全局回归的回归克里格(regression Kriging,RK)插值结果进行对比。结果表明,RK、GWRK、mGWRK回归关系的决定系数R2分别为0.795、0.922、0.911,均方根误差分别为0.83℃、0.64℃、0.55℃,表明GWRK、mGWRK对目标变量的解释能力以及插值精度都优于RK;GWRK、mGWRK相对于RK对月平均气温插值的改进具有季节与地区差异,冬半年的改进大于夏半年,在地形地貌变化大的地区改进大于地形地貌变化小的地区。