全局回归只给出一个斜率,例如“步行至车站每增加一分钟,价格下降 x%”,并假定它在所有位置完全相同。**地理加权回归(GWR)**取消了“所有位置”这一假设。它在每个地点分别估计一个距离加权回归,返回由局部系数组成的表面,即每个位置都有一个 β:
y_i = β₀(u_i, v_i) + Σ_k β_k(u_i, v_i)·x_ki + ε_i
其中 (u_i, v_i) 是坐标。靠近位置 i 的观测通过核函数获得更高权重;带宽决定权重随距离衰减的速度,通常表现为由 AICc 或交叉验证最小化所选的最近邻数量。较小带宽产生噪声更大但更局部的表面;较大带宽则使结果平滑并趋近全局模型。
那么,单个局部系数究竟是什么?β_k(u_i, v_i) 表示在其他变量保持不变时,x_k 在位置 i 邻域内的估计边际效应,即该地典型样本对相应属性的隐含局部估值。读取系数表面时:
- 一组相邻位置上的取值强且稳定,意味着该属性在当地受到明显重视或惩罚。
- 某一区域内接近零,意味着该属性未被资本化;可能因为供给充足,也可能因为买方并不重视。
- 系数在空间上出现符号反转,既可能具有理论意义,也应触发进一步核查:它是真实的局部外部性,还是数据造成的伪象?
允许系数变化通常会显著改善相对全局模型的拟合,这本身可以支持关系具有空间异质性而非常数。但同时存在三个陷阱:
- 描述,而非因果。 局部系数概括的是局部数据模式。空间排序与未观测且随空间变化的因素会直接进入系数表面。它描绘关系在何处不同,却不能说明为何不同,更不是因果估计。
- 局部共线性。 相邻观测往往在所有变量上同时相似,因此局部估计可能远比全局估计不稳定;全局层面轻微的共线性,在局部可能十分严重。
- 把系数当作普通数据。 研究者常想把系数表面带入第二阶段,再用其他变量解释局部系数。但估计系数携带第一阶段不确定性;若把它们视为固定数据,第二阶段标准误会向下偏误。若确有必要,应传播不确定性(例如以方差倒数加权),并避免使用朴素标准误。
经典 GWR 对所有变量使用同一个带宽。若不同过程作用于不同空间尺度,**多尺度 GWR(MGWR)**允许每个协变量拥有独立带宽;当单一带宽明显过于粗糙时,这是自然的下一步。
一句话概括:局部系数诚实回答的是“这项关系在这里呈现为何种样貌”,却无法诚实回答任何包含“因果”二字的问题。