Hot-Spot-Analyse (Getis-Ord Gi*) (Räumliche Statistiken)
Zusammenfassung
Dieses Werkzeug identifiziert in einem Satz gewichteter Features mithilfe der Getis-Ord Gi*-Statistik statistisch signifikante Hot Spots und Cold Spots.
Weitere Informationen zur Funktionsweise der Hot-Spot-Analyse (Getis-Ord Gi*)
Abbildung
Verwendung
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Dieses Werkzeug identifiziert statistisch signifikante räumliche Cluster mit hohen Werten (Hot Spots) und mit niedrigen Werten (Cold Spots). Es erstellt eine neue Ausgabe-Feature-Class mit einem Z-Ergebnis und p-Wert für jedes Feature in der Eingabe-Feature-Class. Darüber hinaus werden die Z-Ergebnis- und p-Wert-Feldnamen als abgeleitete Ausgabewerte für die mögliche Verwendung in Modellen und Skripts zurückgegeben.
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Die Z-Ergebnisse und p-Werte sind Werte von statistischer Bedeutung, die Aufschluss darüber geben, ob Sie die Nullhypothese auf Feature-Ebene ablehnen können oder nicht. Genau genommen, geben Sie an, ob die beobachtete räumliche Cluster-Bildung von hohen oder niedrigen Werten auffälliger ist als bei einer zufälligen Verteilung der gleichen Werte.
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Ein hohes Z-Ergebnis und ein kleiner p-Wert für ein Feature deutet auf ein räumliches Clustering von hohen Werten hin. Ein niedriges negatives Z-Ergebnis und ein kleiner p-Wert deutet auf ein räumliches Clustering von niedrigen Werten hin. Je größer (oder kleiner) das Z-Ergebnis, desto höher die Intensität der Cluster-Bildung. Ein Z-Ergebnis nahe Null gibt an, dass anscheinend keine räumliche Cluster-Bildung zu verzeichnen ist.
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Das Z-Ergebnis basiert auf der Berechnung per Zufallsnullhypothese. Weitere Informationen zu Z-Ergebnissen finden Sie unter Was ist ein Z-Ergebnis? Was ist ein p-Wert?
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Für Berechnungen, die auf der euklidischen Entfernung oder der Manhattan-Distanz basieren, sind zur genauen Messung von Entfernungen projizierte Daten erforderlich.
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Für Linien- und Polygon-Features werden bei Entfernungsberechnungen Feature-Schwerpunkte verwendet. Für Multipoints, Polylinien oder Polygone mit mehreren Teilen wird der Schwerpunkt mithilfe des gewichteten arithmetischen Mittelpunkts aller Feature-Teile berechnet. Die Gewichtung für Punkt-Features ist 1, für Linien-Features "Länge" und für Polygon-Features "Fläche".
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Das Eingabefeld sollte eine Vielzahl von Werten aufweisen. Für diese Statistikberechnung ist es erforderlich, dass nicht alle Variablen den gleichen Wert aufweisen; eine Berechnung ist z. B. nicht möglich, wenn alle Eingabewerte 1 lauten. Wenn Sie mit diesem Werkzeug das räumliche Muster von Ereignisdaten analysieren möchten, können Sie dazu die Ereignisdaten zusammenfassen.
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Ihre Auswahl für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen sollte inhärente Beziehungen unter den Features, die analysiert werden, widerspiegeln. Je realistischer Sie modellieren können, wie Features im Raum interagieren, desto genauer werden die Ergebnisse. Empfehlungen. Weitere Tipps:
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FIXED_DISTANCE_BAND
Der Standardwert für den Parameter Entfernungsband oder Schwellenwertentfernung stellt sicher, dass jedes Feature mindestens über einen Nachbarn verfügt. Dies ist wichtig. Häufig ist dieser Standardwert jedoch nicht die am besten geeignete Entfernung für die Analyse.
Klicken Sie hier, um weitere Informationen zum Parameter Entfernungsband oder Schwellenwertentfernung zu erhalten.
- INVERSE_DISTANCE oder INVERSE_DISTANCE_SQUARED
Wenn für den Parameter Entfernungsband oder Schwellenwertentfernung der Wert 0 eingegeben wird, werden alle Features als Nachbarn aller anderen Features angesehen. Falls der Parameter leer gelassen wird, wird die standardmäßige Schwellenwertentfernung angewendet.
Gewichtungen für Entfernungen mit einem Wert von unter 1 sind instabil. Die Gewichtung für Features, die durch weniger als eine Entfernungseinheit (z. B. häufig bei Projektionen mit geographischen Koordinatensystemen) getrennt sind, ist 1.
Vorsicht:Die Analyse von Features mit einer Projektion per geographischem Koordinatensystem ist nicht zu empfehlen, wenn Sie eine Methoden der räumlichen Konzeptualisierung mit inverser Entfernung auswählen (INVERSE_DISTANCE, INVERSE_DISTANCE_SQUARED oder ZONE_OF_INDIFFERENCE).
Bei diesen Optionen mit inverser Entfernung erhalten zwei lagegleiche Punkte jeweils eine Gewichtung von 1, um das Dividieren durch 0 zu vermeiden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Features nicht von der Analyse ausgeschlossen werden.
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FIXED_DISTANCE_BAND
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Zusätzliche Optionen für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen sind bei Verwendung der Werkzeuge Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen oder Räumliche Gewichtung des Netzwerkes generieren verfügbar. Um diese zusätzlichen Optionen zu nutzen, verwenden Sie eines dieser Werkzeuge zum Konstruieren der Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix vor der Analyse. Wählen Sie GET_SPATIAL_WEIGHTS_FROM_FILE als Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen aus, und geben Sie für den Parameter Gewichtungsmatrix-Datei den Pfad zur erstellten Datei mit der räumlichen Gewichtung an.
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Sie können Karten-Layer verwenden, um die Eingabe-Feature-Class zu definieren. Beim Verwenden eines Layers mit einer Auswahl sind nur die ausgewählten Features in der Analyse enthalten.
Wenn Sie eine Gewichtungsmatrix-Datei mit einer SWM- bzw. .swm-Erweiterung bereitstellen, wird von diesem Werkzeug eine Datei mit räumlicher Gewichtungsmatrix erwartet, die mit den Werkzeugen Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen oder Räumliche Gewichtung des Netzwerks generieren erstellt wird; andernfalls wird von diesem Werkzeug eine ASCII-formatierte Datei mit räumlicher Gewichtungsmatrix erwartet. Das Verhalten variiert in Abhängigkeit davon, welche Art von Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix Sie verwenden:
- Dateien mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format:
- Gewichtungen werden unverändert verwendet. Fehlende Feature-zu-Feature-Beziehungen werden als Nullen behandelt.
- Die Standardgewichtung für Eigenpotenzial ist Null, es sei denn Sie geben den Wert Eigenpotenzialfeld an, oder Sie beziehen Eigenpotenzialgewichtungen explizit ein.
- Wenn die Gewichtungen zeilenstandardisiert sind, sind die Ergebnisse für Analysen von Auswahlsätzen mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlerhaft. Wenn Sie die Analyse für einen Auswahlsatz ausführen müssen, konvertieren Sie die ASCII-Datei mit den räumlichen Gewichtungen in eine SWM-Datei, indem Sie die ASCII-Datei in eine Tabelle einlesen und dann die Option CONVERT_TABLE mit dem Werkzeug Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen verwenden.
- SWM-formatierte Matrixdatei für räumliche Gewichtung:
- Wenn die Gewichtungen zeilenstandardisiert sind, werden Sie für die Auswahlsätze erneut zeilenstandardisiert; ansonsten werden die Gewichtungen unverändert verwendet.
- Die Standardgewichtung für Eigenpotenzial ist 1, es sei denn Sie geben den Wert Eigenpotenzialfeld an.
- Dateien mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format:
Das Ausführen der Analyse mit einer Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format erfordert mehr Arbeitsspeicher. Für Analysen von mehr als ca. 5.000 Features sollten Sie erwägen, die Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format in eine Datei im SWM-Format zu konvertieren. Fügen Sie als Erstes die ASCII-Gewichtungen in eine formatierte Tabelle ein (z. B. eine Excel-Tabelle). Führen Sie als Nächstes das Werkzeug Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen mit der Option CONVERT_TABLE für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen aus. Die Ausgabe ist eine Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im SWM-Format.
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Bei Ausführung dieses Werkzeugs in ArcMap wird dem Inhaltsverzeichnis automatisch die Ausgabe-Feature-Class mit Standard-Rendering für das Z-Ergebnis-Feld hinzugefügt. Das Hot-to-Cold-Rendering wird durch eine Layer-Datei in <ArcGIS>/Desktop10.x/ArcToolbox/Templates/Layers definiert. Sie können das Standard-Rendering nach Bedarf erneut anwenden, indem Sie die Vorlagen-Layer-Symbologie importieren.
The Output Feature Class includes a SOURCE_ID field which allows you to Join it to the Input Feature Class, if needed.
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Das Hilfethema Modellierungen räumlicher Beziehungen enthält weitere Informationen zu den Parametern dieses Werkzeugs.
Denken Sie beim Verwenden von Shapefiles daran, dass diese keine Nullwerte speichern können. Werkzeuge oder andere Verfahren, die Shapefiles aus Nicht-Shapefile-Eingaben erstellen, speichern bzw. interpretieren Nullwerte ggf. als Wert 0. Dies kann zu unerwarteten Ergebnissen führen. Weitere Informationen finden Sie unter Überlegungen zur Geoverarbeitung für die Shapefile-Ausgabe.
Prior to ArcGIS 10.0, the output feature class was a duplicate of the input feature class with the z-score and p-value results fields added. After ArcGIS 10.0, the output feature class only includes the z-score and p-value fields as well as the fields input for the analysis. To join other input fields to the output feature class, use the SOURCE_ID field to join the fields using tools in the Joins toolset.
Syntax
Parameter | Erläuterung | Datentyp |
Input_Feature_Class |
Die Feature-Class, für die Hot Spot-Analyse durchgeführt wird. | Feature Layer |
Input_Field |
Das Zahlenfeld (Anzahl von Opfern, Straftaten, Aufträge usw.), das ausgewertet werden soll. | Field |
Output_Feature_Class |
Die Ausgabe-Feature-Class zum Empfangen der Z-Ergebnisse und p-Werte. | Feature Class |
Conceptualization_of_Spatial_Relationships |
Gibt an, wie räumliche Beziehungen zwischen Features konzeptualisiert werden.
| String |
Distance_Method |
Gibt an, wie Entfernungen von den einzelnen Features zu benachbarten Features berechnet werden.
| String |
Standardization |
Eine Zeilenstandardisierung wird immer dann empfohlen, wenn die Verteilung der Features aufgrund einer Referenzpunkterfassung oder eines auferlegten Zusammenfassungsschemas möglicherweise verzerrt ist.
| String |
Distance_Band_or_Threshold_Distance |
Gibt einen Entfernungsgrenzwert für Optionen mit inverser Entfernung und Optionen mit fester Entfernung an. Features außerhalb des angegebenen Grenzwerts für ein Ziel-Feature werden in Analysen für dieses Feature ignoriert. Mit der Indifferenzzone wird jedoch der Einfluss von Features außerhalb der angegebenen Entfernung in Abhängigkeit der Entfernung reduziert, während die Features innerhalb des Entfernungsschwellenwerts gleichmäßig berücksichtigt werden. Der eingegebene Wert sollte dem Wert des Ausgabe-Koordinatensystems entsprechen. Bei Konzeptualisierungen von räumlichen Beziehungen mit inverser Entfernung gibt der Wert 0 an, dass keine Schwellenwertentfernung angewendet wird. Wenn dieser Parameter leer gelassen wird, wird ein Standardschwellenwert berechnet und angewendet. Dieser Standardwert ist die euklidische Entfernung, bei der sichergestellt wird, dass jedes Feature mindestens einen Nachbarn hat. Dieser Parameter hat keine Auswirkung, wenn räumliche Konzeptualisierungen vom Typ "Polygonnachbarschaft" oder "Abrufen von räumlichen Gewichtungen aus Datei" ausgewählt werden. | Double |
Self_Potential_Field (optional) |
Das Eigenpotenzialfeld – Die Entfernung oder Gewichtung zwischen einem Feature und sich selbst. | Field |
Weights_Matrix_File (optional) |
Der Pfad zu einer Datei mit räumlichen Gewichtungen, die räumliche Beziehungen zwischen Features definieren. | File |
Codebeispiel
Mit dem folgenden Skript im Python-Fenster wird veranschaulicht, wie Sie das Werkzeug "HotSpotAnalysis" verwenden.
import arcpy arcpy.env.workspace = "C:/data" arcpy.HotSpots_stats("911Count.shp", "ICOUNT", "911HotSpots.shp","GET_SPATIAL_WEIGHTS_FROM_FILE","EUCLIDEAN_DISTANCE", "NONE","#", "#", "euclidean6Neighs.swm")
Das folgende eigenständige Python-Skript veranschaulicht, wie Sie das Werkzeug "HotSpotAnalysis" verwenden.
# Analyze the spatial distribution of 911 calls in a metropolitan area # using the Hot-Spot Analysis Tool (Local Gi*) # Import system modules import arcpy # Set geoprocessor object property to overwrite existing output, by default arcpy.gp.overwriteOutput = True # Local variables... workspace = "C:/Data" 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 500 feet # Process: Copy Features and Integrate cf = arcpy.CopyFeatures_management("911Calls.shp", "911Copied.shp", "#", 0, 0, 0) integrate = arcpy.Integrate_management("911Copied.shp #", "500 Feet") # Use Collect Events to count the number of calls at each location # Process: Collect Events ce = arcpy.CollectEvents_stats("911Copied.shp", "911Count.shp", "Count", "#") # Add a unique ID field to the count feature class # Process: Add Field and Calculate Field af = arcpy.AddField_management("911Count.shp", "MyID", "LONG", "#", "#", "#", "#", "NON_NULLABLE", "NON_REQUIRED", "#", "911Count.shp") cf = arcpy.CalculateField_management("911Count.shp", "MyID", "[FID]", "VB") # Create Spatial Weights Matrix for Calculations # Process: Generate Spatial Weights Matrix... swm = arcpy.GenerateSpatialWeightsMatrix_stats("911Count.shp", "MYID", "euclidean6Neighs.swm", "K_NEAREST_NEIGHBORS", "#", "#", "#", 6, "NO_STANDARDIZATION") # Hot Spot Analysis of 911 Calls # Process: Hot Spot Analysis (Getis-Ord Gi*) hs = arcpy.HotSpots_stats("911Count.shp", "ICOUNT", "911HotSpots.shp", "GET_SPATIAL_WEIGHTS_FROM_FILE", "EUCLIDEAN_DISTANCE", "NONE", "#", "#", "euclidean6Neighs.swm") except: # If an error occurred when running the tool, print out the error message. print arcpy.GetMessages()
Umgebungen
- Ausgabe-Koordinatensystem
Die Feature-Geometrie wird vor der Analyse in das Ausgabe-Koordinatensystem projiziert, sodass die Werte für den Parameter "Entfernungsband" oder "Entfernungsschwellenwert" zu jenen passen, die im Ausgabe-Koordinatensystem angegeben sind. Alle mathematischen Berechnungen basieren auf dem Raumbezug des Ausgabe-Koordinatensystems.