Вопрос об интерпрет. результата Hot Spot Analysis (ArcGIS)

[Natalia Novoselova]

Возникло затруднение с пониманием смысла инструмента Hot Spot Analysis (Getis-Ord Gi*) (Spatial Statistics - Mapping Clasters).
Может быть, кто-то мог бы направить мысль в верном направлении?

Итогом работы инструмента получается такая картинка.



Хелп описывает это так, что понятно не очень. Что же именно явлется пятном холода и пятном тепла (если я вообще правильно понимаю, что дает этот инструмент)
http://resources.arcgis.com/ru/help/mai ... 0010000000


Наверное, о смысле результата говорится в этой фразе «Высокая z-оценка и низкое р-значение для объекта свидетельствует о пространственной кластеризации высоких значений. Низкая негативная z-оценка и низкое р-значение для объекта свидетельствуют о пространственной кластеризации низких значений. Чем выше (или ниже) z-оценка, чем сильнее интенсивность кластеризации. Z-оценка около ноля не указывает ни на какое очевидное объединение в кластеры»

Но мне не понятно. В атр. таблице итоговой темы выдается 2 параметра: GIZScore (это то, что выносится в легенду – стандартное отклонение) и GiPValue (параметр p – вероятность, в легенду не выносится).

Легенда дается в Std.Dev. Как видно по рисунку, все максимумы значения станд. отклонения окрашены красным, все минимумы – синим. Окраска была автоматической. Только на ее основе, предполагаю, что пятно тепла – это максимум Std.Dev., пятно холода – минимум Std.Dev. Ну а как быть с парамером вероятности (GiPValue), которое не выносится в легенду?

Как всё же понимать этот результат?

[Иван Стрельников]

Давайте я попробую. Если сильно ошибусь поправьте.
Для начала, z-тест, в данном случае -- это тест на равенство средних двух выборок. Если Вы с ним не знакомы, почитайте, а пока воспринимайте, как тест Стьюдента (постановка гипотез и цель одинаковая). Нулевая гипотеза -- средние равны, альтернативные -- одно из них больше или меньше.

Теперь о сути анализа. Если упростить его до нельзя, то он будет выглядеть как-то так: у Вас есть некоторая площадь на которой (предположим) равномерно распределены точки замера показателя (температура, осадки, влажность и т.д.). Далее Вы откладываете некоторый радиус вокруг одной из точек. В него попадают несколько соседних наблюдений. Вы ставите вопрос, можно ли считать, что среднее значение внутри кружечка больше или меньше чем среднее значение для всей площади наблюдений. Естественно, вы проводите тест сравнения средних двух выборок (одна из них вся площадь, а вторая -- значения только внутри радиуса). Вы проводите z-тест и получаете z-статистику и р-значение. В реальности, используются не кружечки а все точки, но с весами, зависящими от расстояния до выбранной точки. Суть остается приблизительно та же -- проверить, можно ли считать, что среднее значение данной точки и ее соседей меньше или больше среднего всех наблюдений.
На результирующей схеме отображены найденные различия в единицах стандартного отклонения всей совокупности наблюдений (это более правильно чем просто указать различия между средними в абсолютных значениях). Если сильно хотите, то для себя можете перевести в абсолютные значения -- умножьте все значения на стандартное отклонение всех ячеек.

Что делать с р-значениями? Я вижу два варианта. Если есть хоть какие-то p<0.05, то можете в-лоб сравнивать полученную карту с картой распределения птиц. Все равно Вы не оцениваете принадлежность исходной выборки к нормальному закону распределения и т.д. Второй вариант, использовать только р-значения. Т.е. у Вас будет карта из 3-х классов (1-значимо больше, 2-значимо меньше, 3-различия не значимы). Потом Вы можете поставить гипотезу вида: действительно ли среднее количество птиц над ячейками первого класса больше аналогичного параметра над ячейками второго класса. Для этого, опять же, применить тест для сравнения средних.

Не уверен, что так понятнее, но я пытался)))

[Natalia Novoselova]

Спасибо большое!
Так стало понятнее. Плоховато у меня еще со "статистическим мышлением", но буду пробовать разбираться.

Я вышла на этот инструмент с целью проверить гипотезу – влияния температуры поверхности ( точнее - максимальных в ближ. окружении по силе термиков, то есть - пятен тепла или же пятен наибольшего градиента температуры) на распределение птиц Black vultures в планирующем полете.
Из вашего описания и хелпа вижу, что данный инструмент дает результат, который лучше, как кажется, не сочетать (числовым образом) с другими числовыми данными. По той причине, что он сам уже исходит из стат. обработки, то есть определенной интерпретации данных (искажения первичных данных).
Хотя прельщала идея, выделить через него «пятна тепла» и провести стат. анализ с моими данными.

Но попробую все же спросить об этом.

Путем сложной обработки данных (которую вы видели) и при исп. инструмента Slope, а также моего способа расчета градиента температуры по пикселям (viewtopic.php?f=16&t=16330#p111141)
Получила, как мне кажется пока, подтверждение этой гипотезы, то есть высокое значение коэф. кор. между числом птиц и возрастанием градиента температуры. Это первчный анализ, и нужно еще над ним думать. Но вот такая картинка (это результат Slope Tool по растру температуры):



А при аналогичном подходе с инстр Hot Spot Analyses получилась такая картинка.



Я не могу понять ее. Есть ли в ней что-то (выводящее на связь с тепловым пятном), или лучше не включать вообще это, что-то неадекватное?. Нет ли каких-то идей по этому поводу (в контексте вашего объяснения работы инструмента Hot Spot Analyses)?

[Иван Стрельников]

На втором графике, вообще что-то не то. Вы сравнение, видимо, с легендой проводите. Вам же нужно получить таблицу со значениями результата хотспот анализа (в каждой ячейке). Посчитать сколько птиц замечено над каждой из этих ячеек, а потом уже сравнивать соответствующие показатели.
По поводу того, что лучше, Ваш метод или хотспт, то мне кажется, что хотспот. Сами представьте, предположим у Вас есть поле и на нем два явных пятна одно горячее, одно холодное. Пятна эти однородные и достаточно большие. Ваш метод выделит только кромку этих пятен, так как во внутренней их части, значения соседних ячеек будут одинаковыми. А это не совсем то, что нужно. Хотспот анализ вполне нормально обнаружит оба пятна целиком. Если, конечно, Вас интересуют именно пятна (агрегация), а не локальная гетерогенность. А говорить, что он плох, так как является результатом статистического анализа, так нахождение среднего арифметического это тоже статистическая обработка.

[bzborisov]

Интересная тема! То есть по термальному каналу можно определить лучшие места для планирующих хищников? А ссылки на работы похожие есть? А насчет ХотСпотов, по идее должно работать у Вас, по ходу, где то маленькая техническая ошибка. Например точки обнаружения хищников, по идее они должны иметь какие то непрерывные значения, а не бинарные, в принципе этой цифрой может выступать частота встреч. Если у Вас точки это точки встречи каждой особи то данный инструмент Вам не подходит

[Natalia Novoselova]

Интересная тема! То есть по термальному каналу можно определить лучшие места для планирующих хищников? А ссылки на работы похожие есть?

Я пробовала искать (по Black vultures, thermals) - не нашла. Было бы очень полезно, если бы удалось найти похожие работы. Еще раз буду пробовать рыть литературу. Если вдруг вы что-то найдете - буду очень признательна.
Просто только что подошла к подтверждению (вроде как) этой рабочей гипотезы относительно этого вида. Про который в лит-ре сказано, что он сильно зависит от термиков, но численно, статистикой - не подтверждалось (только как наблюдение, результат эксперимента).
Потому и поиск в лит-ре еще не проводила прицельный.

А насчет ХотСпотов, по идее должно работать у Вас, по ходу, где то маленькая техническая ошибка. Например точки обнаружения хищников, по идее они должны иметь какие то непрерывные значения, а не бинарные, в принципе этой цифрой может выступать частота встреч. Если у Вас точки это точки встречи каждой особи то данный инструмент Вам не подходит

Этот инструмент имеет потенциал, но он мне все еще не понятен. Если будет время (конкр. сейчас готовлюсь к полевому курсу, скоро уезжать), попробую еще раз в нем разобраться и вынести на форум результат.

[bzborisov]

2Наталья Новоселова. Очень интересно, спасибо Вам за наводку . Подарю тему одному нашему аспиранту, он как раз по крупным хищникам работу пишет. А по делу:
1) Вы так и не сказали, какие у Вас данные по хищникам, я думаю они у Вас в виде точек наблюдения каждого животного, в этом случае инструмент ХотСпот не работает, ему нужны точки имеющими числовые данные, например частота встреч или количество встреч в данной точке.
2) Мне кажется Вам нужно попробовать использовать MaxEnt, здесь на ГисЛабе есть статья, перевод которой сделал Максим Дубинин. Эта программа как раз работает с точками нахождения вида и вы туда в виде Аски-файла можете запихать свои термики. Если, что могу помочь советом
3) Надо еще поработать с набором данных, не знаю как у Вас в Бразилии но у н ас нет тропических обезьян . Для условий Якутии я думаю нужно будет создавать следующие слои:
- открытые участки в которых в виде цифр надо будет закодировать их тип, так как я думаю, что степные участки будут иметь больший вес, чем сфагновые болота
- термальный слой
Сложение этих слоев должно дать участки наиболее подходящие для планирующих хищников и путем полевых работ эта модель должна будет подтвердиться или же будет опровергнута. В принципе все можно сделать по Landsat и на ArcGIS 10. А дальше данные можно загнать в MaxEnt и рассчитать ареал каждого хищника для Якутии. Вуаля диссер готов Аспирант по хъищникам очень хороший парень: умный, работящий, если ему дать это..... конфетка будет, правда он в ГИС-ах никак, но я могу в этом помочь. Меня то интересует только конечный ареал хищников, а все остальное можно и подарить.

Еще раз спасибо за идею!!! Я Ваш должник

[Natalia Novoselova]

Спасибо вам за советы! А ссылку на эту статью в переводе Максима Дубинина не подскажите? Или еще каких-то деталей по этому софту, попробую поизучать.

Еще раз спасибо за идею!!! Я Ваш должник

Всегда рада, когда мои идеи приносят кому-то пользу.

[bzborisov]

Вот ссылка, если, что спрашивайте, могу дать консультацию по тому, что там не описано или помогу объяснить попроще
http://gis-lab.info/qa/maxent.html