Примеры использования инструментов набора Пространственная статистика
В эпидемиологии, криминалистике, демографии, планировании работы экстренных служб, транспортном анализе, археологии, биологии, розничной торговле и многих других областях, использующих ГИС, постоянно возрастает потребность в усовершенствованных инструментах пространственного анализа. Пространственная статистика помогает решать этот круг задач.
Пространственная статистика позволяет вам
- Суммировать ключевые характеристики распределения
- Идентифицировать статистически значимые пространственные кластеры (горячие точки, холодные точки) и пространственные выбросы
- Оценить общую картину кластеризации или дисперсии
- Разделить объекты на группы по схожести
- Моделировать пространственные отношения
|
Вопросы |
Инструменты |
Примеры |
|---|---|---|
|
Где находится центр? |
Где находится центр размещения населения и как он меняется с течением времени? |
|
|
Какой объект наиболее доступен? |
Где следует расположить новый центр поддержки? |
|
|
Какое направление или ориентация являются доминирующими? |
Каково основное направление ветра зимой? Как ориентированы линии разломов в этом регионе? |
|
|
Насколько разбросаны, компактно расположены или интегрированы пространственные объекты? |
Стандартное расстояние или Направленное распределение (эллипс стандартного отклонения) |
Какие банды контролируют наиболее обширную территорию? Какой болезнетворный штамм имеет самое широкое распространение? В какой экстент интегрированы виды животных, на основе мест их обитания? |
|
Имеются ли тренды направления? |
Какова ориентация полей наносной породы? Где сконцентрирована наносная порода? |
|
Вопросы |
Инструменты |
Примеры |
|---|---|---|
|
Где находятся "горячие точки"? Где находятся "холодные точки"? Какова интенсивность кластеризации? |
Где проходят наиболее четкие границы между богатыми и бедными областями? В каких областях присутствуют самое высокое биологическое разнообразие и качество среды обитания? |
|
|
Где находятся выбросы? |
Анализ кластеров и выбросов(Anselin Локальный индекс Морана I) |
Где в Лос-Анджелесе встречаются аномалии в структуре затрат? |
|
Как распределить ресурсы наиболее эффективным способом? |
Где можно встретить неожиданно высокий уровень заболевания диабетом? Где пожары на кухне составляют высокую долю среди прочих бытовых пожаров? Имеют ли преступления, совершенные днем, такую же пространственную структуру, что и те же преступления, совершенные ночью? |
|
|
Какие места наиболее удалены от проблемных центров? |
Где следует расположить центры эвакуации? |
|
Какие объекты наиболее похожи? Как выглядит пространственный набор данных участков? | Какие преступления в базе данных больше всего похоже на совершенное преступление? Существуют ли наглядные пространственные режимы для отображения результатов тестов? Какие регионы связаны с высокими результатов тестов, а какие — с низкими? Какие проявления заболеваний входят в одну вспышку на основе пространственных и временных характеристик, а также симптомов? |
|
Вопросы |
Инструменты |
Примеры |
|---|---|---|
|
Различаются ли пространственные характеристики? |
Какие типы преступлений наиболее сконцентрированы в пространстве? Какие виды растений имеют набольший разброс в изучаемой области? |
|
|
Меняется ли пространственная закономерность во времени? |
Происходит ли пространственная сегрегация богатых и бедных? Имеются ли неожиданные всплески в приобретении лекарств? Является ли заболевание географически изолированным, или оно распространяется на близлежащие территории? Эффективны ли меры по сдерживанию распространения? |
|
|
Имеют ли пространственные процессы схожие черты? |
Многовариантный пространственный кластерный анализ (Ripley's K Function) |
Отражает ли пространственное распределение заболеваемости пространственную локализацию людей, подверженных риску? Отличается ли структурная закономерность ограбления магазинов от закономерности, наблюдающейся при постройке новых? |
|
Пространственные данные коррелированны? |
Испытывают ли невязки регрессионного анализа статистически значимую пространственную автокорреляцию? |
|
На каком расстоянии пространственная кластеризация наиболее очевидна? | Какое расстояние лучше всего отражает соответствующий масштаб для анализа? |
|
Вопросы |
Инструменты |
Примеры |
|---|---|---|
|
Имеется ли корреляция? Насколько сильна взаимосвязь? Какие переменные являются наиболее согласованными предикторами? Являются ли отношения постоянными в пределах изучаемой области? |
Метод наименьших квадратов (МНК), Исследовательская регрессия (Exploratory Regression) и Географически взвешенная регрессия (Geographically Weighted Regression). |
Имеется ли связь между уровнем образования и доходом? Является ли взаимосвязь постоянной в пределах изучаемой области? Имеется ли положительная взаимосвязь между вандализмом и взломами? Какие комбинации потенциальных независимых переменных дают правильные модели регрессии? Возрастает ли заболеваемость при приближении к водным объектам? |
|
Какие факторы могут оказать влияние на конкретный результат? Где еще может быть схожий отклик на воздействие? |
Метод наименьших квадратов (МНК), Исследовательская регрессия (Exploratory Regression) и Географически взвешенная регрессия (Geographically Weighted Regression). |
Какие ключевые переменные объясняют высокую частоту лесных пожаров? Какие демографические характеристики влияют на высокую степень использования общественного транспорта? Какие среды обитания следует защитить, чтобы провести реинтродукцию исчезающих видов животных? |
|
Где меры смягчения воздействия будут наиболее эффективны? |
Где дети постоянно показывают высокие результаты тестов? Какие особенности могут быть с этим связаны? Где каждая из характеристик имеет наибольшее значение? Какие факторы связаны с превышением обычного уровня числа дорожных происшествий? Какие факторы являются наиболее четкими прогностическими параметрами для каждого местоположения с высокой степенью дорожных происшествий? |
|
|
Как может измениться закономерность? Что необходимо сделать для подготовки? |
Где находятся "горячие точки" экстренных вызовов? Какие переменные эффективно предсказывают количество звонков? С учетом тенденции, какие ресурсы необходимы для реагирования на экстренные вызовы? |
|
|
Почему данное местоположение является "горячей точкой"? Почему данное местоположение является "холодной точкой"? |
Анализ горячих точек(Getis-Ord Gi*), |
Почему в некоторых районах наблюдается повышенная заболеваемость раком? Почему в некоторых районах уровень грамотности ниже? Есть ли в США места, где постоянно наблюдается высокая смертность среди молодежи? Почему? |
ГИС предлагает большое количество разнообразных подходов к анализу пространственных данных. Иногда достаточно использовать визуальный анализ: создайте соответствующую карту и увидите все необходимое для принятия решения. Однако, в другом случае, бывает затруднительно принять решение только на основании карты. Картографы при создании карты могут выбирать, какие объекты включаются в карту, какие символы им присваиваются, какая используется схема классификации, как выглядят надписи и т. д. Все эти картографические элементы помогают понять содержание карты и определить границы анализируемой проблемы, но они также могут изменить характеристики информации и повлиять на ее восприятие и интерпретацию. Пространственная статистика позволяет уменьшить субъективизм и получить более точное представление о пространственных закономерностях, трендах, процессах и отношениях. Если анализ очень сложен, или, если принятое в результате анализа решение имеет критическое значение, важно исследовать данные и суть проблемы с различных точек зрения. Пространственная статистика предлагает большое количество инструментов, которые эффективно дополняют визуальные, картографические и традиционные (непространственные) статистические подходы к анализу пространственных данных.
Дополнительные ресурсы
- Энди Митчелл (Mitchell, Andy). The ESRI Guide to GIS Analysis, Volume 2. Esri Press, 2005.
- Текущий список бесплатных онлайн-семинаров, учебных пособий, видеороликов, презентаций и статей Esri Virtual Campus см. на странице Ресурсы о пространственной статистике.