频发顶刊!广义线性模型(GLM)详解及地学案例演示

文摘   2024-10-16 09:01   重庆  

|本文共723字,阅读约需3分钟

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广义线性模型

广义线性模型(Generalized Linear Model, GLM)是传统线性回归模型的扩展,允许因变量 Y 的概率分布属于指数分布族,这包括正态分布、二项分布、泊松分布等。这种模型非常适用于处理因变量的分布不是正态分布或者误差项的方差与均值有关联的情况。
计算原理:在GLM中,我们不直接对 Y 进行建模,而是对 𝑌的均值 𝜇的函数(通过链接函数)进行建模。这允许 𝜇 与预测变量之间有一个非线性关系,而 𝜂与预测变量保持线性关系。通过选择合适的链接函数,GLM可以适应数据的特定特征,如异方差性或非正态分布等。

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方法优势

(1)灵活性:GLM允许响应变量的分布选择,可以根据数据的性质选择最适合的分布和链接函数。

(2)解释性:尽管涉及非线性链接,模型的解释仍然保持直观,因为变量的影响是通过线性预测子来建模的。
(3)广泛适用:GLM可用于多种类型的数据分析,如计数数据(使用泊松回归)、二分类数据(使用逻辑回归)、时间至事件数据等。

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案例演示

采用进行广义线性模型(GLM)分析,目标是分析人口密度、降雨量和NDVI对植被覆盖的影响

import pandas as pdimport statsmodels.api as smimport statsmodels.formula.api as smf
uploaded_df = pd.read_csv('/home/mw/input/data8952/GLMdata.csv')
# 显示上传数据的前几行以及概览uploaded_df.head(), uploaded_df.describe()
# 定义并拟合广义线性模型uploaded_glm_model = smf.glm('Vegetation_Cover ~ Population_Density + Precipitation + NDVI',                             data=uploaded_df,                             family=sm.families.Gaussian()).fit()
# 输出新模型的摘要uploaded_glm_model.summary()

结果分析:

Intercept(截距):系数 7.0803,标准误 7.070,z值 1.001,P值 0.317。截距在统计上不显著。

Population Density(人口密度):系数 0.0497,标准误 0.005,z值 10.796,P值< 0.001,人口密度的影响在统计上非常显著。

Precipitation(降雨量):系数 0.1180,标准误 0.033,z值 3.543,P值 0.0004。降雨量对植被覆盖的正向影响也在统计上显著。

NDVI(归一化植被指数):系数 21.1909,标准误 3.375,z值6.279,P值< 0.001。NDVI的效应在统计上显著,且影响力很大。

分析和讨论:

模型效果: Pseudo R-squared为0.401,表明模型能够解释大约40%的植被覆盖变异性。

变量影响: 除了截距外,所有变量的系数都在统计上非常显著,表明这些变量对植被覆盖有显著的影响。人口密度、降雨量和NDVI的正向关系与理论预期一致。

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完整代码

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