Пошаговая пространственная автокорреляция (Пространственная статистика)
Резюме
Измеряет пространственную автокорреляцию для серии расстояний и при необходимости создает линейный график этих расстояний и соответствующих z-оценок. z-оценки отражают интенсивность пространственной кластеризации, а статистически значимые и увеличивающиеся пиковые z-оценки обозначают расстояния, на которых пространственные процессы, обеспечивающие пространственную кластеризацию, наиболее выражены. Эти пиковые расстояния часто нужно использовать в инструментах с параметром Диапазон расстояний (Distance Band) или Радиус расстояний (Distance Radius).
Рисунок
Использование
Этот инструмент помогает выбрать нужное значение параметра Порог расстояния (Distance Threshold) или Радиус (Radius) для инструментов с этими параметрами, такие как Анализ горячих точек (Hot Spot Analysis) и Плотность точек (Point Density).
Инструмент Пошаговая пространственная автокорреляция (Incremental Spatial Autocorrelation) измеряет пространственную автокорреляцию для последовательности приращений расстояния и для каждого приращения показывает соответствующие индекс Морана, Ожидаемый индекс, Дисперсию, z-оценку и p-значение. Эти значения можно просмотреть в окне Результаты (Results), если щелкнуть правой кнопкой запись Сообщение (Messages) и выбрать пункт Просмотреть (View). Инструмент также передает в качестве производных выходных данных первую пиковую z-оценку и максимальную пиковую z-оценку для применения в моделях и скриптах (см. пример скрипта ниже).
-
Если присутствует несколько статистически значимых пиков, на каждом из этих расстояний имеется выраженная кластеризация. Выберите пиковое расстояние, которое лучше всего соответствует масштабу нужного анализа. Часто это первый обнаруженный статистически значимый пик.
Входное поле (Input Field) должно содержать разные значения. Для математических расчетов, выполняемых в рамках этих статистических операций, требуется, чтобы исходные переменные были разными. Например, анализ не будет выполняться, если все входящие значения равны 1. Если вы хотите использовать данный инструмент для анализа пространственных закономерностей случайных данных, попробуйте агрегировать ваши случайные данные.
-
В расчетах, основанных на Евклидовом или Манхэттенском расстояниях, необходимо использовать данные, спроецированные на плоскость, для точного измерения расстояний.
-
Для линейных или полигональных объектов, центроиды используются при расчете расстояний. Для мультиточек, полилиний или полигонов, состоящих их нескольких частей, центроид вычисляется с использованием средневзвешенного центра всех частей объекта. При определении весов точечные объекты имеют равный вес (1). Для линейных объектов это длина сегмента. Для полигональных – площадь.
-
Слои карты можно использовать для определения Входного класса объектов (Input Feature Class). Если в слое есть выборка, только выбранные объекты будут включены в анализ.
Для полигональных объектов практически всегда необходимо выбирать значение Строка (Row) для параметра Нормализация ряда (Row Standardization). Нормализация ряда (Row Standardization) нивелирует отклонение в ситуациях, когда количество соседей каждого объекта является функцией агрегирования или выборки, нежели отражением реального пространственного распределения анализируемой переменной.
Если значение параметра Начальное расстояние (Beginning Distance) не указано, расстоянием по умолчанию является расстояние, на котором у каждого объекта в наборе данных есть хотя бы один соседний объект. Это может быть не самое лучшее начальное расстояние, если набор данных содержит выбросы.
Если не указано значение параметра Приращение расстояния (Increment Distance), используется среднее расстояние до ближайшего соседа.
Во время работы инструмента может обнаружиться нехватка памяти. Так обычно получается, когда вы выбираете параметры Начальное расстояние (Beginning Distance) и/или Приращение расстояния (Increment Distance), что приводит к тому, что у объектов очень много соседей. Обычно не нужно создавать пространственные отношения, в которых у каждого объекта несколько тысяч соседей. Используйте меньшее значение для параметра Приращение расстояния (Increment Distance) и временно удалите пространственные выбросы, чтобы можно было начать с меньших значений параметра Начальное расстояние (Beginning Distance).
Расстояния всегда должны основываться на параметре среды Выходная система координат (Output Coordinate System). Значение по умолчанию для параметра Выходная система координат (Output Coordinate System) равно Как у входных данных (Same as Input). Входные объекты проецируются в выходную систему координат до выполнения анализа.
Дополнительная выходная таблица будет содержать значение расстояния на каждой итерации, значение индекса Морана I, ожидаемое значение индекса Морана I, дисперсию, z-оценку и p-значение. Пиком будет увеличение z-оценки, за которым следует уменьшение z-оценки. Например, если инструмент найдет следующую последовательность z-оценок для расстояний 50, 100 и 150 метров (2,95, 3,68, 3,12), пиком будет 100 метров.
Дополнительный выходной файл отчета создается в формате PDF, доступ к нему можно получить в окне Результаты (Results), дважды щелкнув имя файла.
Этот инструмент при необходимости создает PDF-файл отчета со сводным представлением результатов. PDF-файл не отображается автоматически в окне каталога. Если требуется показать PDF-файлы в окне каталога, откройте приложение ArcCatalog, выберите опцию меню Настройка (Customize), щелкните Опции ArcCatalog (ArcCatalog Options) и выберите вкладку Типы файлов (File Types). Нажмите кнопку Новый тип (New Type) и укажите PDF, как показано ниже, для параметра Расширение файла (File Extension).
На компьютерах с языковыми пакетами ArcGIS для китайского или японского языков, в PDF-файле выходного отчета может отсутствовать текст или элементы форматирования. Эти проблемы можно исправить, изменив настройки шрифта.
Если пиковые z-оценки не указаны, первая пиковая z-оценка и максимальная пиковая z-оценка дают пустое значение.
Синтаксис
Параметр | Объяснение | Тип данных |
Input_Features |
Класс объектов, для которого будет рассчитываться пространственная автокорреляция для последовательности расстояний. | Feature Layer |
Input_Field |
Числовое поле, используемое в оценке пространственной автокорреляции. | Field |
Number_of_Distance_Bands |
Количество раз, чтобы увеличить размер соседства и проанализировать набор данных для выявления пространственной автокорреляции. Начальная точка и размер приращения указываются в качестве параметров Начальное расстояние (Beginning Distance) и Приращение расстояние (Distance Increment). | Long |
Beginning_Distance (дополнительно) |
Расстояние, на котором необходимо начать анализ пространственной автокорреляции и расстояние, от которого необходимо начать приращение. Значение этого параметра должно измеряться в единицах параметра среды Выходная система координат (Output Coordinate System). | Double |
Distance_Increment (дополнительно) |
Расстояние, на которое необходимо увеличивать при каждой последующей итерации. Расстояние, используемое в этом анализе, начинается от значения параметра Начальное расстояние (Beginning Distance) и увеличивается на количество, указанное в параметре Приращение расстояния (Distance Increment). Значение этого параметра должно измеряться в единицах параметра среды Выходная система координат (Output Coordinate System). | Double |
Distance_Method (дополнительно) |
Определяет, как рассчитываются расстояния от одного объекта до соседнего объекта.
| String |
Row_Standardization (дополнительно) |
| Boolean |
Output_Table (дополнительно) |
Таблица, создаваемая с каждым диапазоном расстояний и связанным результатом z-оценки. | Table |
Output_Report_File (дополнительно) |
Создаваемый PDF-файл, содержащий линейный график со сводными результатами. | File |
Пример кода
Следующий скрипт, представленный в окне Python, демонстрирует применение инструмента IncrementalSpatialAutocorrelation.
import arcpy, os
import arcpy.stats as SS
arcpy.env.workspace = r"C:\ISA"
SS.IncrementalSpatialAutocorrelation("911CallsCount.shp", "ICOUNT", "20", "", "", "EUCLIDEAN",
"ROW_STANDARDIZATION", "outTable.dbf", "outReport.pdf")
Следующий автономный скрипт на языке Python демонстрирует применение инструмента IncrementalSpatialAutocorrelation.
# Hot Spot Analysis of 911 calls in a metropolitan area
# using the Incremental Spatial Autocorrelation and Hot Spot Analysis Tool
# Import system modules
import arcpy, os
import arcpy.stats as SS
# Set geoprocessor object property to overwrite existing output, by default
arcpy.gp.overwriteOutput = True
# Local variables
workspace = r"C:\ISA"
try:
# Set the current workspace (to avoid having to specify the full path to the feature classes each time)
arcpy.env.workspace = workspace
# Copy the input feature class and integrate the points to snap together at 30 feet
# Process: Copy Features and Integrate
cf = arcpy.CopyFeatures_management("911Calls.shp", "911Copied.shp","#", 0, 0, 0)
integrate = arcpy.Integrate_management("911Copied.shp #", "30 Feet")
# Use Collect Events to count the number of calls at each location
# Process: Collect Events
ce = SS.CollectEvents("911Copied.shp", "911Count.shp")
# Use Incremental Spatial Autocorrelation to get the peak distance
# Process: Incremental Spatial Autocorrelation
isa = SS.IncrementalSpatialAutocorrelation(ce, "ICOUNT", "20", "", "", "EUCLIDEAN",
"ROW_STANDARDIZATION", "outTable.dbf", "outReport.pdf")
# Hot Spot Analysis of 911 Calls
# Process: Hot Spot Analysis (Getis-Ord Gi*)
distance = isa.getOutput(2)
hs = SS.HotSpots(ce, "ICOUNT", "911HotSpots.shp", "Fixed Distance Band",
"Euclidean Distance", "None", distance, "", "")
except:
# If an error occurred when running the tool, print out the error message.
print arcpy.GetMessages()
Параметры среды
- Выходная система координат (Output Coordinate System)
До начала анализа геометрия пространственных объектов проецируется в Выходную систему координат (Output Coordinate System). Во всех математических вычислениях учитывается пространственная привязка Выходной системы координат (Output Coordinate System).