R语言实现地理探测器详细教程及结果解读(二)——栅格数据

R语言实现地理探测器详细教程及结果解读(一)——EXCEL离散数据http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5MDI4MDkwOQ==&mid=2247483835&idx=1&sn=6edad662789e2d39929b4254b6763d38&chksm=fdc1e019cab6690f08ec993531ca707d76a76ba3fc2971b82c45b2d68bc1f7813be006960d7c&scene=21#wechat_redirect上一篇介绍了用R语言使用EXCEL离散数据进行地理探测器分析的方法,本篇主要介绍使用栅格数据进行地理探测器分析。

1.GD和raster包的下载和导入

install.packages("GD")##下载GD包install.packages("raster")##下载raster包library(GD)##载入GD包library(raster)##载入raster包

2.数据处理

在R中使用栅格数据进行地理探测器分析时,要求所有栅格数据的行列号必须保持一致,因此需要用研究区进行掩膜/裁剪工作,可以使用ArcGIS、R、python进行。本文使用了ArcGIS,【Spatial Analyst 工具】-【提取分析】-【按掩膜提取】-【右键】-【批处理】建议将所有栅格图像保存在一个文件夹内。

 

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在r中对裁剪之后的图像进行行列号的统一工作。首先选择一张tif图像作为参考图像。

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### 使用 R 语言进行地理探测器分析以确定最优空间尺度 #### 背景介绍 地理探测器是一种用于探索空间分异特征及其背后驱动因素的空间统计方法。该工具能够帮助识别影响某一现象的主要因子以及这些因子之间的交互作用。对于农业研究而言,这种方法可以用来评估不同尺度下氮肥施用量对作物产量的影响[^3]。 #### 安装必要的包 为了执行地理探测器分析,在 R 中需要安装并加载特定的软件包: ```r install.packages("sp") install.packages("rgdal") install.packages("geoDetector") library(sp) library(rgdal) library(geoDetector) ``` #### 数据准备 假设有一个包含地理位置信息(经纬度坐标)、目标变量(如农作物产量)以及其他潜在解释变量(比如土壤湿度、温度等)的数据框 `data` 。还需要准备好栅格数据来表示不同的空间单元大小。 ```r # 加载样本数据集 (这里仅作示意用途) load(url('http://example.com/sample_data.RData')) # 替换为实际链接 # 将数据转换成SpatialPointsDataFrame对象以便于处理 coordinates(data) <- ~lon+lat proj4string(data) <- CRS("+init=epsg:4326") # WGS84投影系统 ``` #### 执行地理探测器算法 接下来定义函数来进行单个因子检测,并计算q值——衡量各因子重要性的指标之一;同时也可以考虑两两组合后的联合效应。 ```r singleFactorDetection <- function(factorName){ result <- geoDetect( formula = as.formula(paste0("yield ~ ", factorName)), data=data, grid_size=c(5e3), # 设置初始网格尺寸为5km*5km nperm=999 # 进行蒙特卡洛模拟次数 ) return(result$q_value) } factors <- colnames(data)[!colnames(data)%in%c("yield","lon","lat")] results <- sapply(factors,singleFactorDetection) print(results) ``` 上述代码片段展示了如何针对每一个可能的因素单独运行一次地理探测器测试,并输出对应的 q 值列表。这一步骤有助于初步筛选出那些具有显著影响力的自变量。 #### 寻找最佳空间分辨率 通过调整参数中的 `grid_size` 参数,可以在多个候选方案之间比较其表现效果从而找到最适合当前应用场景下的划分粒度。通常情况下,较小的单位能提供更精细的结果但是也会增加运算复杂度和时间成本。 ```r optimalGridSizeSearch <- function(){ gridSizeOptions <- Inf; bestResolution<-NA; for(i in gridSizeOptions){ tempResult <- geoDetect(formula=yield~nitrogenUse,data=data, grid_size=i,nperm=999)$q_value if(tempResult<optimalQValue){ optimalQValue=tempResult bestResolution=i } } cat(sprintf("\nOptimal Grid Size Found:%d meters\n",bestResolution)) } ``` 此部分实现了自动化搜索过程,遍历一系列预设好的选项直至发现使得总体模型拟合程度达到最高的那个具体数值为止。
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