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1、空间统计分析实习报告空间统计分析实习报告Spatial statistics tools分析模式工具集中的工具采用推论式统计，以零假设为起点，假设要素与要素相关的值均表现随机分布。然后计算 P 值说明，这种分布属于随机分布的概率。在应用中，返回 Z 得分和 P 值判断是否可以接受或拒绝零假设，同时在不同的工具中，还表示分布是聚集，或分散Average Nearest Neighbor 最邻近分析最邻近分析根据每个要素预期最近要素的平均距离来计算最邻近指数，当指数大于 1，要素有聚 集分布的趋势，对于趋势如何，还要依据 zvalue 和 Pvalue 来判断，小于 1 时 ，趋向 分散分布最近邻
2、指数的表示方法为：平均观测距离 与 预期平均距离 的比率，预期平均距离 是假设随机分布中领域间的平均距离这种方法对面积指值非常敏感（期望平均距离计算中需要面积参与运算） ，如果未指是标准差的倍数， 在 0.5-P 的概率 下接受随机分布 的接受域定面积参数，则使用输入要素周围最小外接矩形的面积（不一定合坐标轴垂直）Spatial Autocorrelation (Morans I) 空间自相关分析空间自相关分析更具要素位置的属性使用 Global Morans I 统计量量测空间自相关性Morans I 是计算所评估属性的均值和方差，然后将每个要素减去均值，得到与 均值 的偏差，将所有相邻要素
3、的偏差相称，得到叉积。统计量的分子便是这些叉积之和。如果相邻要素的值均大于均值，这叉积为正，如果以要素小于均值而一要素大于均 值，则为负如果数据集中的值倾向于在空间上集聚（高值聚集在高值附近，低值聚集在低值附 近） 则指数为正 ，如果高值排斥高值，倾向于低值，则指数为负之后，将计算期望指数值，将之 与其比较，在给定的数据集中的要素个数和全部熟 知的方差下，将计算 Z 得分和 P 值，用来指示次差异是否具有统计学上的显著性Multi-Distance Spatial Cluster Analysis K 函数分析函数分析确定要素（后与之有关连的值）是否显示某一距离范围内统计意义显著的聚类或 离散
4、 基于 Ripleys K 函数的多距离空间聚类分析工具是另外一种分析事件点数据的空 间模式的方法。该方法不同于此工具集中其他方法（空间自相关和热点分析）的特征是可 汇总一定距离范围内的空间相关性（要素聚类或要素扩散） Ripleys K 函数可表明要素质心的空间聚类或空间扩散在邻域大小发生变化时是如 何变化的。 如果特定距离的 k 观测值大于 k 预期值，则与该距离下的随机分布相比，该分布 的聚集程度更高，反之亦可。如果，k 观测值大于 HIConfEnv，则该距离的空间聚类具有统 计学上的显著性，如果 k 观测值小于 LwConFEnv，则该距离的空间离散具有统计学上的显 著性 对于置信区
5、间，点的每个随机分布称为“排列”将一组点随机分布多次，将对每 个距离选择相对预期 k 值向下和向上最大的 k 值，作为置信区间 Anselin Local Morans I 局部局部 Morans I 分析分析给定一组加权要素，使用 局部 Morans I 统计量来识别具有统计显著性的热点，冷点和空 间异常值。Z 得分 和 p 值 是统计显著性的指标，用于逐个要素判断是否拒绝零假设。他们可指示表 面相似性和向异性如果要素 Z 值是一个较高的正数，则表示周围的要素拥有相似值，输出要素 Cotype 字 段会将具有统计显著性的高值聚类表示为 HH，低值聚类表示为 LL如果要素的 z 得分是一个较低
6、的负值，则表示有一个具有统计显著性的空间异常值。输出要素类中的 COType 字段将指明要素是否是高值要素而四周围绕的是低值要素 (HL)， 或者要素是否是低值要素而四周围绕的是高值要素 (LH)。Getis-Ord General G 高低聚类分析高低聚类分析使用 Getis-Ord General G 统计可度量高值或低值的聚类程度 Z 得分越高或越低，聚类程度就越高，如果 z 得分接近零，则表示不存在明显的聚类，为 正表示高值的聚类。为负表示低值的聚类Hot spot Analysis(Getis-Ord Gi*) 热点分析热点分析如果给定一组加权要素，使用 Getis-Ord Gi*
7、统计识别具有统计显著性的热点和冷点 如果要素的 z 得分高且 p 值小，则表示有一个高值的空间聚类。如果 z 得分低并为 负数且 p 值小，则表示有一个低值的空间聚类。z 得分越高（或越低） ，聚类程度就越大。 如果 z 得分接近于零，则表示不存在明显的空间聚类。Adabg00 模式分析模式分析Average Nearest Neighbor 最邻近分析最邻近分析对于点数据，没有明显的边 界，所以默认面积计算（最 小外接矩形）最邻近指数小于 1。聚集分布。 Z 得分为-10.9，对应的 P 值为 0.000000，即这种分布是随机 的情况概率为 0.00000Spatial Autocorre
8、lation (Morans I) 空间自相空间自相关分析关分析指定反距离和固定距离中的 距离参数，默认距离为所有 要素最临近距离的最大值空间关系模型参数说明空间要 素之间的关系，越接近现实， 结果越准确聚集分布Multi-Distance Spatial Cluster Analysis K 函函数分析数分析通过 Calculate Distance Band From Neighbor count 计包含一个近邻点的最大距离，作为 k 函 数的起始距离。 将最近邻距离的期望距离作为间隔在此距离以内，均为集聚，但大 于这距离，分布变为分散 且，聚集具有统计意义上的聚集， 离散并未具有统计意义
9、上的显著 性Anselin Local Morans I 局部局部 Morans I 分析分析Getis-Ord General G 高低聚类分析高低聚类分析保证每个要素都 有相邻要素由 index 和 z 得分决定高值集聚Hot spot Analysis(Getis-Ord Gi*) 热点分析热点分析P 值小，z 得分越大，高值聚集 Z 得分越小，低值聚集Adabg00 模式分析模式分析Adabg00 属性结构有两种属性将会被用于模式分析中（Lation（拉丁人口密度）和 Dentity（人口密度） ） 、为了得到 adsbg 的大概人口分布，首先使用密度分割，分层设色 以 dentity
10、 字段以 latino 字段可以看出，adage 人口分布呈现聚集态 势，四周人口稀少，大多数集中在内部使用模式分析探索人口分布 为了使用 Globle Morans I ，首先计算包含最近要素的最大距离相交人口分布，拉丁人口分布除右下 角外，其余和人口分布大致相识选做 Morans 的 距离参数 18850 相关性分析聚集分布可以看到，adage 的人口有聚集分布的态势 使用局部 Morans I 判断热点，冷点和异常值（聚集类型）使用 G 统计量计算总体聚集程度蓝色和紫色为异常值区域 红色 为高值聚集地区 蓝色为低值聚集地区可以看到，adage 人口呈现聚集分布，且类型为高值聚集接着对 l
11、atino 做相应的操作相较 人口分布，聚集没有人口分布强烈聚集类型和人口分布相同 有异常值为高值聚集，但相较人口分 布，这种高值聚集较小分析分析 Z 得分和得分和 P 值与不同空间组合的关系值与不同空间组合的关系对于同一图层，p 值和 z 得分是一一对应的，当 z 得分的绝对值变大时，对应的 p 值（接受是随机分布的假设）也变小全局 Morans I 和 G 统计量用来指出要素呈现距离分布或离散分布，高值聚集或离散或低值聚集（当 p 值和人口分布的热点不同非常小时，z 为正且越大，聚集分布越明显，反之亦可） （G 统计量：当 p 值非常小时，z 为正且越大，高值聚集明显，为 0，离散分布，为
12、负且越小，低值聚集越明显）局部 Morans I（cluster and outlier 聚集和异常分析）和 G 统计量（hot spot 热点分析）根据每个要素的 z得分和 p 值推出要素分布的相似或相异分布局部 Morans I（cluster and outlier 聚集和异常分析）直接添加 cotype 字段，指出该要素的空间组合情况，如 HH,LL,HL,LH，但 z 得分为正且较大时，说明正自相关，于是，将高值的聚类表示为 hh,低值的聚类表示为 ll，当 Z 得分为负且较大时，说明负相关越强，于是将高值附近的低值围绕极记为 hl，反之 Lh，这就是在全局请款下的异常值HOT SPOT 分析： 如果要素的 z 得分高且 p 值小，则表示有一个高值的空间聚类。如果 z 得分低并为负数且 p 值小，则表示有一个低值的空间聚类。z 得分越高（或越低） ，聚类程度就越大。如果 z 得分接近于零，则表示不存在明显的空间聚类。没有COtype 字段，可以更具自己的需要，设定阈值，和局部 Morans 指数相近
