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NO是常见的大气污染物之一,长期处于高NO暴露环境会对人类健康造成不利影响。近年来,随着我国经济的快速发展,工业生产和交通运输造成的能源消耗进一步增加,我国已成为全球NO污染最严重的地区之一。长江经济带作为我国国家级三大发展战略之一,拥有全国21.4%的土地面积,生产总值超过全国的45%,是我国生态文明建设的先行示范带。二十大报告中提出要推动绿色发展,促进人与自然和谐共生,研究长江经济带近地面NO浓度分布格局,对推动长江经济带绿色、高效发展具有重要的现实意义。传统的近地面NO浓度地基监测,虽然可以准确监测站点周围近地面NO污染状况,但由于监测站点分布有限,难以实现对大空间尺度范围的连续性监测;卫星可以实现大空间尺度的对流层NO遥感监测,但是无法提供与人类健康直接相关的近地面NO浓度。所以将卫星遥感监测面数据与近地面监测点数据进行融合,实现大空间尺度的近地面NO浓度估算,对研究长江经济带NO污染空间格局具有重要的意义。本文基于2019年12月-2020年11月近地面NO浓度数据、OMI-L3级对流层垂直柱浓度、ERA5气象数据,分季节、分区域构建各时空尺度长江经济带近地面NO浓度时空地理加权回归模型（GTWR）,并与普通线性回归模型（OLS）、地理加权回归模型（GWR）、时间加权回归模型（TWR）估算结果进行对比。并依据GTWR模型计算出的时空权重,计算监测点与估算点时空距离,根据时空最邻近监测点的模型解释变量系数估算各未知点近地面NO浓度,并利用IDW插值实现对近地面NO浓度加密估算结果的快速制图。估算结果表明:相较于OLS、GWR、TWR模型,GTWR模型在各尺度均表现出最高的拟合优度（R）与最低的均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分误差（MAPE）,且在各季节与区域上表现出更好的估算性能;分季节估算能有效减少时间异质性对模型的干扰,提高模型估算性能,但受大气层稳定性与太阳辐射影响,模型在冬秋两季表现出高于春夏两季的估算性能;分区域估算能有效减少空间异质性对模型的干扰,提高模型估算性能,受各地监测点数量、分布疏密以及气象差异等多因素综合影响,模型在中游地区表现出高于下游、中游的估算性能。整体上看,长江经济带近地面NO浓度与对流层垂直柱浓度在时空分布上存在高度的相似性。时间分布上均呈现冬季浓度最高,春秋季浓度次之,夏季浓度最低的季节变化趋势;空间分布上均呈现以长三角地区、鄂东部、成渝地区为高浓度区向周围地市逐渐降低的空间格局,但是在部分中低值区域,对流层NO浓度由于空间分辨率受限通常呈现低值聚集,而估算的近地面NO浓度则表现出更多的空间分布细节。局部上看,长江经济带上游地区近地面NO浓度呈现东高西低的分布趋势,总体表现为以成渝地区、攀枝花市为高值中心向周围地区逐渐降低的空间分布格局;中游地区近地面NO浓度呈现以各省省会城市为高值中心向周围地区逐渐降低的空间分布格局;下游地区近地面NO浓度呈现以长江三角洲城市群为高值中心向周围地区逐渐降低的空间分布格局。

关键词：长江经济带近地面NO2 浓度估算时空地理加权回归模型

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基于时空地理加权回归模型的浙江省碳排放时空格局及驱动因素分析

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宁波大学学报（理工版） 2021年第6期34卷 105-113页

作者：李泽坤任丽燕马仁锋刘永强姚丹宁波大学人文地理与城乡规划研究所浙江宁波315211 宁波大学宁波陆海国土空间利用与治理协同创新中心浙江宁波315211 宁波大学东海研究院浙江宁波315211

测算并分析浙江省1995—2015年碳排放量的动态变化特征,通过时空地理加权回归模型分析各影响因素对碳排放总量影响的时空异质性.结果表明:(1)1995—2015年浙江省碳排放总量总体上呈上升趋势,年均增长率为6.69%;能源活动碳排放是浙江省... 详细信息

测算并分析浙江省1995—2015年碳排放量的动态变化特征,通过时空地理加权回归模型分析各影响因素对碳排放总量影响的时空异质性.结果表明:(1)1995—2015年浙江省碳排放总量总体上呈上升趋势,年均增长率为6.69%;能源活动碳排放是浙江省碳排放的主要来源,工业碳排放是能源活动碳排放的主要来源;非能源活动碳排放是浙江省碳排放的次要来源,水泥生产和水稻种植是非能源活动碳排放的主要来源;(2)浙江省碳排放重心大致落在绍兴市西南部,浙江省碳排放重心经历了西北向—西北向—东南向—东向的转移;(3)各主成分因素对碳排放的影响方向和强度具有明显的时空异质性.

关键词：碳排放重心转移时空地理加权回归模型影响因素

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时空地理加权模型回归关系的非平稳性Bootstrap检验

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统计与决策 2014年第9期30卷 8-12页

作者：肖燕婷田铮郭文艳西北工业大学理学院西安710072 西安理工大学理学院西安710054

文章针对时空地理加权回归模型,通过时空加权距离构造权重矩阵,采用地理加权拟合技术得到回归系数的逐点估计。对整个回归关系进行关于时间和空间的全局非平稳性检验,基于估计残差,构造广义似然比统计量,利用Bootstrap方法计算检验的p... 详细信息

文章针对时空地理加权回归模型,通过时空加权距离构造权重矩阵,采用地理加权拟合技术得到回归系数的逐点估计。对整个回归关系进行关于时间和空间的全局非平稳性检验,基于估计残差,构造广义似然比统计量,利用Bootstrap方法计算检验的p值。模拟算例和实际例子均说明该检验方法的有效性。

关键词：时空地理加权回归模型回归关系非平稳性检验 Bootstrap方法

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时空地理加权模型快速算法开发及应用

时空地理加权模型快速算法开发及应用

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作者：孙坤新疆大学

学位级别：硕士

伴随着科技的迅猛发展,金融、气象、地理、生物等领域产生并积累了大量的时空数据集,如何探索数据集潜在的时空特征已成为科研的前沿热点.时空地理加权回归（GTWR）模型应运而生.相较于传统的回归模型,GTWR模型能够深入揭示地理要素的... 详细信息

伴随着科技的迅猛发展,金融、气象、地理、生物等领域产生并积累了大量的时空数据集,如何探索数据集潜在的时空特征已成为科研的前沿热点.时空地理加权回归（GTWR）模型应运而生.相较于传统的回归模型,GTWR模型能够深入揭示地理要素的时空分布规律,能够有效地解决空间数据的时空非平稳性问题.GTWR模型出色的解释性本应让其应用到更加广泛的领域中去,然而传统的网格式搜索二维时空最优窗宽参数的算法具有极高的时间复杂度.在数据爆发式增长、膨胀的现代社会,GTWR模型计算效率低下的缺点逐渐被放大,现有计算GTWR模型的程序包处理大数据耗时极长,这给GTWR模型的应用与推广造成了极大的限制.在模型的参数寻优方面,对传统的网格式搜索做出改进.参考黄金搜索分割算法搜索单峰函数最值的准确性与快速性,设计出二维黄金分割搜索算法用于搜寻GTWR模型时空二维最优窗宽参数.此算法通过不断地缩小最优值所在的网格区间从而获取最优值,不仅能大幅地降低寻优的时间复杂度,还能保证结果的准确性.同时对这一过程使用信息传递接口技术实现并行计算.并行计算的思想是将数据拆分成若干部分同时进行计算.因拟合GTWR模型的方式是逐点拟合,且各个点之间的计算过程相互独立,所以并行计算的结果不会发生任何改变,即可在大幅提高计算速度的同时保证结果与逐点拟合的结果相同.基于Python软件设计编写了GTWR-Python软件包以解决时空数据非参数回归建模的计算与统计推断问题,并使用新的软件包探究上海市房价的时空分布特征,得出拟合GTWR模型的系数估计值并做出可视化分析.使用GTWR-Python包对上海市房价数据拟合GTWR模型的计算时间仅需3分钟,而在同等条件下采用传统计算方式所需的时间将长达近3小时之久,这体现出了GTWR-Python软件包在计算方面的优越性.论文设计的GTWR-Python包引入了窗宽寻优的二维黄金分割算法,解决了传统算法搜索效率低、耗时长的瓶颈,同时运用并行计算技术提升了对大规模时空数据非平稳分析的适应性.模拟实验和实证分析结果均证实GTWR-Python包计算效率显著优于传统计算方式.

关键词：时空地理加权回归模型二维黄金分割搜索算法并行计算 GTWR-Python包上海市房价

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基于时空地理加权回归的共享单车需求影响因素分析

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吉林大学学报（工学版） 2020年第4期50卷 1344-1354页

作者：马新卫季彦婕金雨川金雪东南大学交通学院南京211189

基于南京市多源数据对共享单车出行需求进行了分析。构建了时空地理加权回归模型,揭示了公共自行车使用量、土地利用与社会经济人口因素在时间和空间上对共享单车出行需求的影响。研究表明:时空地理加权回归模型的拟合结果显著优于最小... 详细信息

基于南京市多源数据对共享单车出行需求进行了分析。构建了时空地理加权回归模型,揭示了公共自行车使用量、土地利用与社会经济人口因素在时间和空间上对共享单车出行需求的影响。研究表明:时空地理加权回归模型的拟合结果显著优于最小二乘回归模型与地理加权回归模型;公共自行车的使用会促进共享单车的需求,特别是在早晚高峰时段和郊区;娱乐型兴趣点在中心城区会促进共享单车的需求,在郊区则抑制共享单车的需求;老年人与小汽车用户不倾向使用共享单车,但在良好骑行环境且租赁自行车理念很好普及的区域更容易选择共享单车出行。

关键词：交通运输系统工程共享单车时空差异土地利用出行需求时空地理加权回归模型

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