[GIS原理] 10

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南師國(guó)家精品課程《地理信息系統(tǒng)》——主講人：韋玉春老師

文章目錄

【描述性統(tǒng)計(jì)】有一個(gè)群體，用均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、眾數(shù)，這叫描述性統(tǒng)計(jì)

【推斷性統(tǒng)計(jì)】有一個(gè)大的區(qū)域，在這區(qū)域里采了幾個(gè)樣，對(duì)這幾個(gè)樣本用描述性統(tǒng)計(jì)。然后用這個(gè)數(shù)據(jù)推斷這個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)。推斷性統(tǒng)計(jì)基于概率論

【怎么往外推斷呢？】數(shù)學(xué)分布（正態(tài)、二項(xiàng)分布），這個(gè)數(shù)服從什么分布，在某個(gè)概率下，這個(gè)分布是成立的–>進(jìn)行向外推斷

1 空間統(tǒng)計(jì)描述 1.1 描述性統(tǒng)計(jì)

【描述性統(tǒng)計(jì)】

對(duì)空間對(duì)象分布狀況的統(tǒng)計(jì)對(duì)具有空間坐標(biāo)的屬性的統(tǒng)計(jì)

【舉例】有多少

長(zhǎng)三角地區(qū)城市分布具有聚集性？江蘇省人均GDP是多少？

【基本統(tǒng)計(jì)量】

【正態(tài)分布】統(tǒng)計(jì)學(xué)中所有的東西，在大量的情況下，假設(shè)的都是正態(tài)分布

【規(guī)則！】如果你的數(shù)據(jù)不是正態(tài)分布，那么你的數(shù)據(jù)描述就要用另外一套指標(biāo)

【舉例】平均成績(jī)是80分，你默認(rèn)的假設(shè)是全班成績(jī)是服從正態(tài)分布的–>如果全部成績(jī)放在一起的分布不是正態(tài)的，那么這個(gè)平均成績(jī)就是有偏差的，不合適的

1.2 探索性數(shù)據(jù)分析

【探索性數(shù)據(jù)分析】首先是尋找數(shù)據(jù)的模式和特點(diǎn)，再根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇合適的模型。揭示數(shù)據(jù)中存在的模式

是空間推斷性統(tǒng)計(jì)，探究“怎么分布的？”的問(wèn)題

【解釋】拿到數(shù)據(jù)后，要想清楚，你要做什么，你要怎么做，為什么而做？探索性數(shù)據(jù)分析：天天看數(shù)據(jù)，找數(shù)據(jù)的規(guī)律，找想法，找個(gè)研究方向

【探索性數(shù)據(jù)分析的重要性】認(rèn)為，“在認(rèn)識(shí)到你看來(lái)多好的測(cè)量了它以前，重要的是理解你能做什么”

【動(dòng)手前的三個(gè)問(wèn)題】

科學(xué)問(wèn)題是怎么產(chǎn)生的：你拿到數(shù)據(jù)后要干嘛呢？解決的是什么問(wèn)題？問(wèn)題不一樣，統(tǒng)計(jì)方法不一樣。如何引導(dǎo)產(chǎn)生新的調(diào)查設(shè)計(jì)方案：你這個(gè)調(diào)查方案是怎么產(chǎn)生的，調(diào)查方案怎么選擇如何繼續(xù)進(jìn)行分析：做完之后，將來(lái)怎么做呢？

【步驟】數(shù)據(jù)->數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)分布->概率論->推斷

1.2.1 直方圖

【直方圖】

對(duì)樣本數(shù)據(jù)按一定的分級(jí)方案（等間隔分級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)差等）進(jìn)行分級(jí)，統(tǒng)計(jì)記錄落入各個(gè)級(jí)別中的個(gè)數(shù)或占總樣本數(shù)的百分比，然后用條帶圖或柱狀圖表現(xiàn)出來(lái)。直方圖可以直觀(guān)反映采樣數(shù)據(jù)分布特征、總體規(guī)律，可以用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分布和尋找數(shù)據(jù)離群值

【特點(diǎn)】

適用于空間對(duì)象為點(diǎn)和面的屬性數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單易用缺乏空間信息 1.2.2 Q-Q圖

【Q-Q圖】用來(lái)輔助判斷樣本數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布

【做法】做數(shù)據(jù)的四分位數(shù)（四分之一劃分）：25%、50%、75%，即是Q-Q圖

【解釋】數(shù)據(jù)上怎么分布的？Q是的首字母，表示四分位數(shù)圖

【拓展】假如數(shù)據(jù)不是正態(tài)分布的

平均數(shù)：那么平均數(shù)去失去了作用中位數(shù)：這時(shí)候，中位數(shù)就能更好的描述數(shù)據(jù)四分位數(shù)：25%、50%（中位數(shù)）、75%

2 空間自相關(guān)分析

【空間自相關(guān)】空間中相近的樣點(diǎn)具有某種相似性，相距較遠(yuǎn)的樣點(diǎn)往往不相似

【作用】解釋和尋找存在的空間聚集性或“焦點(diǎn)”

【舉例】把小偷的點(diǎn)標(biāo)在地圖上，用空間自相關(guān)來(lái)分析，找哪里是賊窩

【舉例】葉子的分布：沒(méi)有風(fēng)吹，距離越近，葉子是越厚的。風(fēng)一吹，越遠(yuǎn)葉子越薄

【變異】越近空間越相似–>反過(guò)來(lái)說(shuō)：越近空間變異越少，越遠(yuǎn)空間的變異越大

2.1 類(lèi)型 全局（全程）自相關(guān)局部自相關(guān)：相關(guān)的范圍

2.2 自相關(guān)的解釋 正自相關(guān)：屬性值的差異隨距離變小越相似負(fù)自相關(guān)：反向相關(guān)，屬性值的差異隨距離變小越不相似0：屬性值的差異與距離沒(méi)有關(guān)系 2.3 自相關(guān)性測(cè)度

自相關(guān)的定量判定，三個(gè)統(tǒng)計(jì)量

’參數(shù) 2.3.1 權(quán)重矩陣

【解決的問(wèn)題】數(shù)據(jù)的關(guān)系，怎么引入到計(jì)算里呢？空間權(quán)重矩陣（w矩陣）

【空間權(quán)重矩陣】是空間自相關(guān)分析的基礎(chǔ)

空間數(shù)據(jù)中隱含的拓?fù)湫畔⑻峁┝丝臻g鄰近的基本度量，這通常可通過(guò)二元對(duì)稱(chēng)的空間權(quán)重矩陣W來(lái)表達(dá)

【怎么做的？】約定：相鄰定義為1，不相鄰定義為0 --> 產(chǎn)生了一個(gè)0、1表

【注意】所有相關(guān)的度量都需要經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，不以值的高低斷英雄，而在置信區(qū)間和顯著性（要做一個(gè)概率檢驗(yàn)、顯著性檢驗(yàn)）

【自相關(guān)的取值范圍】[-1,1]

【例子】I=0.001，這個(gè)關(guān)系是強(qiáng)還是弱呢？不知道，必須做檢驗(yàn)。根據(jù)檢驗(yàn)之后才知道

【原因】I的大小和樣本數(shù)是有關(guān)系的

數(shù)據(jù)量少，只有兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，I=0.1那相關(guān)性肯定是很弱的數(shù)據(jù)量有一個(gè)億，I=0.1那相關(guān)性就已經(jīng)是很強(qiáng)的了 2.3.2 ’sI

【’sI】包括全程和局部?jī)蓚€(gè)參數(shù)，用來(lái)分析空間的相關(guān)性

【解釋】w=1即是任意一個(gè)數(shù)對(duì)于均值的偏差，和方差的公式很像，只是加了一個(gè)w（距離比較近才計(jì)算，比較遠(yuǎn)w=0就不計(jì)算了）

【意義】I值越大，表明正的空間相關(guān)性越強(qiáng)

正相關(guān)：如果是正的而且顯著，表明具有正的空間相關(guān)性。 即在一定范圍內(nèi)各位置的值是相關(guān)的負(fù)相關(guān)：如果是負(fù)值而且顯著的，則具有負(fù)的空間相關(guān)性，數(shù)據(jù)之間反相關(guān)隨機(jī)：接近于0則表明數(shù)據(jù)的空間分布是隨機(jī)的，沒(méi)有空間相關(guān)性 2.3.3 參數(shù)

【應(yīng)用場(chǎng)景】進(jìn)行局部自相關(guān)分析

【意義】C值大于0，表明正的值四周為高值環(huán)繞，小于0,則為低值環(huán)繞，0則為無(wú)聚集特征。

2.3.4 G統(tǒng)計(jì)量

【應(yīng)用場(chǎng)景】局部自相關(guān)分析

【意義】較高的G值表明位置周?chē)禽^高的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)具有聚集性

【結(jié)論】模擬表明 (Ord 和 1994)，在xi 周?chē)淮嬖诳臻g聚集的原假設(shè)的條件下，G的分布接近與正態(tài)。對(duì)于不同的觀(guān)察值N，在不同的顯著性概率下G值各不相同。

【例如】在90%的概率下，N=40對(duì)應(yīng)的G值為2.7913

2.4 應(yīng)用問(wèn)題

什么情況下要用空間自相關(guān)，用空間自相關(guān)用來(lái)研究什么問(wèn)題

【問(wèn)題】常識(shí)是否需要證明？

你已經(jīng)知道你的研究對(duì)象就是聚集的，你還用空間自相關(guān)去做，這就沒(méi)有必要了

【例子】

螞蟻在空間上是不是空間自相關(guān)的？所以不能用空間自相關(guān)來(lái)研究螞蟻，螞蟻就是一窩一窩的研究蝗蟲(chóng)在空間上是不是空間自相關(guān)？可以的，原先沒(méi)有這個(gè)概念