Hot-Spot-Analyse (Getis-Ord Gi*) (Spatial Statistics Tools)

Zusammenfassung

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

• Dieses Werkzeug identifiziert statistisch signifikante räumliche Cluster mit hohen Werten (Hot-Spots) und mit niedrigen Werten (Cold-Spots). Mit diesem Werkzeug wird eine Ausgabe-Feature-Class mit einem Z-Wert-, p-Wert- und Konfidenzniveau-Bin-Feld (Gi_Bin) für jedes Feature in den Eingabe-Features erstellt.

• Die Z-Werte und p-Werte sind Werte von statistischer Bedeutung, die Sie verwenden können, um zu ermitteln, 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. Die Z-Wert- und p-Wert-Felder spiegeln keine FDR-Korrektur (False Discovery Rate) wider.

• Das Gi_Bin-Feld identifiziert statistisch signifikante Hot- und Cold-Spots, unabhängig davon, ob die FDR-Korrektur angewendet wird. Features in +/-3-Bins geben die statistische Signifikanz mit einem Konfidenzniveau von 99 Prozent an, Features in +/-2-Bins geben ein Konfidenzniveau von 95 Prozent an, Features in +/-1-Bins spiegeln ein Konfidenzniveau von 90 Prozent wider und die Cluster-Bildung für Features in Bin 0 ist statistisch nicht signifikant. Ohne FDR-Korrektur basiert die statistische Signifikanz auf den p-Wert- und Z-Wert-Feldern. Wenn Sie den Parameter FDR-Korrektur anwenden (False Discovery Rate) aktivieren, werden die kritischen p-Werte, die das Konfidenzniveau bestimmen, reduziert, um Mehrfachtests und räumliche Abhängigkeit einzubeziehen.

• Ein hoher Z-Wert und ein kleiner p-Wert für ein Feature deutet auf ein räumliches Clustering von hohen Werten hin. Ein niedriger negativer Z-Wert und ein kleiner p-Wert deuten auf ein räumliches Clustering von niedrigen Werten hin. Je größer (oder kleiner) der Z-Wert, desto höher die Intensität der Cluster-Bildung. Ein Z-Wert nahe 0 gibt an, dass anscheinend keine räumliche Cluster-Bildung zu verzeichnen ist.

• Das Z-Ergebnis basiert auf der Berechnung per Zufalls-NULL-Hypothese. Weitere Informationen zu Z-Werten finden Sie unter Was ist ein Z-Wert? Was ist ein p-Wert?

• Wenn die Eingabe-Features nicht projiziert werden (d. h., wenn Koordinaten in Grad, Minuten und Sekunden angegeben werden) oder als Ausgabe-Koordinatensystem ein geographisches Koordinatensystem festgelegt wurde, werden Entfernungen mit Sehnenmesswerten berechnet. Sehnenentfernungsmesswerte werden verwendet, weil sie schnell berechnet werden können und ausgezeichnete Schätzungen von echten geodätischen Entfernungen zulassen, zumindest für Punkte innerhalb von 30 Grad voneinander. Sehnenentfernungen basieren auf einem abgeplatteten Sphäroid. Im Fall von zwei beliebigen Punkten auf der Erdoberfläche ist die Sehnenentfernung zwischen diesen die Länge einer Linie, die durch die dreidimensionale Erde führt, um diese beiden Punkte zu verbinden. Sehnenentfernungen werden in Metern angegeben.

  Achtung:

  Achten Sie darauf, die Daten zu projizieren, wenn sich das Untersuchungsgebiet über 30 Grad hinaus erstreckt. Sehnenentfernungen erlauben keine sichere Schätzung von geodätischen Entfernungen über 30 Grad hinaus.

• Wenn in der Analyse Sehnenentfernungen verwendet werden, sollte der Parameterwert Entfernungsband oder Entfernungsschwellenwert (falls angegeben) in Metern angegeben werden.

• 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".

• 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 oder das Werkzeug Optimierte Hot-Spot-Analyse verwenden.

  Hinweis:

  Ereignisdaten sind Punkte, die Ereignisse (Verbrechen, Verkehrsunfälle) oder Objekte (Bäume, Geschäfte) darstellen, wobei der Fokus auf der An- oder Abwesenheit und nicht auf einem bestimmten, mit einem Punkt verknüpften gemessenen Attribut liegt.

• Mit dem Werkzeug Optimierte Hot-Spot-Analyse werden die Daten evaluiert, um automatisch Parametereinstellungen zum Optimieren der Hot-Spot-Ergebnisse auszuwählen. Es fasst Ereignisdaten zusammen, wählt ein geeignetes Analysemaß aus und passt die Ergebnisse für Mehrfachtests und räumliche Abhängigkeit an. Die ausgewählten Parameteroptionen werden als Meldungen geschrieben, die Sie bei der Optimierung der Parameterauswahl unterstützen können, wenn Sie dieses Werkzeug verwenden. Dieses Werkzeug ermöglicht Ihnen eine optimale Kontrolle und Flexibilität der Parametereinstellungen.

• Die Option, die Sie für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen angeben, 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 werden unter Empfehlungen für die Auswahl einer Konzeptualisierung räumlicher Beziehungen beschrieben. Nachfolgend finden Sie weitere Tipps:

  • Die Option Festes Entfernungsband ist der Standardwert. Mit dem Parameterwert Entfernungsband oder Entfernungsschwellenwert wird sichergestellt, dass jedes Feature mindestens einen Nachbarn hat. Das ist wichtig, jedoch ist dieser Standardwert häufig nicht die am besten geeignete Entfernung für die Analyse. Zusätzliche Strategien, mit deren Hilfe Sie einen geeigneten Maßstab (ein Entfernungsband) für die Analyse ermitteln können, werden unter Empfehlungen für die Auswahl eines Wertes für ein festes Entfernungsband beschrieben.

  • Wird bei Verwendung der Optionen Inverse Entfernung und Inverse Entfernung im Quadrat für den Parameter Entfernungsband oder Entfernungsschwellenwert der Wert 0 angegeben, werden alle Features als Nachbarn aller anderen Features betrachtet. Wenn dieser Parameter leer bleibt, wird die Standardentfernung angewendet.

    Gewichtungen für Entfernungen von weniger als 1 werden instabil, wenn Sie umgekehrt werden. Demzufolge wird der Gewichtung für Features, deren Entfernung weniger als 1 Entfernungseinheit beträgt, ein Wert von 1 zugewiesen.

    Bei den Optionen für die inverse Entfernung (Inverse Entfernung, Inverse Entfernung im Quadrat und Indifferenzzone) wird allen lagegleichen Punkten eine Gewichtung von 1 zugewiesen, um eine Nulldivision zu vermeiden. Damit wird sichergestellt, dass keine Features aus der Analyse ausgeschlossen werden.

• Zusätzliche Optionen für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen, einschließlich Raum-Zeit-Beziehungen, sind über das Werkzeug Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen verfügbar. Um diese zusätzlichen Optionen zu nutzen, konstruieren Sie vor der Analyse eine Datei mit räumlicher Gewichtungsmatrix. Wählen Sie Räumliche Gewichtungen aus Datei abrufen für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen aus, und geben Sie für den Parameter Gewichtungsmatrix-Datei den Pfad zur erstellten Datei mit räumlicher Gewichtung an.

• Weitere Informationen zur Raum-Zeit-Cluster-Analyse finden Sie in der Dokumentation zur Raum-Zeit-Analyse.

• Zum Definieren der Eingabe-Feature-Class können Karten-Layer verwendet werden. Beim Verwenden eines Layers mit einer Auswahl sind nur die ausgewählten Features in der Analyse enthalten.

• Wenn Sie eine Gewichtungsmatrix-Datei mit einer .swm-Erweiterung bereitstellen, wird eine Datei mit räumlicher Gewichtungsmatrix erwartet, die mit dem Werkzeug Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen oder Räumliche Gewichtung des Netzwerks generieren erstellt wird; andernfalls wird eine Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format erwartet. Das Verhalten des Werkzeugs variiert in Abhängigkeit davon, welche Art von Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix Sie verwenden:

  • Datei 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 0, es sei denn, Sie geben den Parameterwert Eigenpotenzialfeld an oder Sie beziehen Eigenpotenzialgewichtungen explizit ein.

    • Asymmetrische Beziehungen werden berücksichtigt, sodass ein Feature ein benachbartes Feature aufweisen kann, das keinen Nachbar hat. Dies bedeutet, dass das benachbarte Feature in die Berechnung der lokalen mittleren Abweichung des ursprünglichen Features einbezogen, das benachbarte Feature jedoch nicht in die Berechnungen für die globale mittlere Abweichung einbezogen wird.

    • Wenn die Gewichtungen reihenstandardisiert sind, sind die Ergebnisse für Analysen von Auswahlsätzen mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlerhaft. Um die Analyse für einen Auswahlsatz auszuführen, konvertieren Sie die ASCII-Datei mit den räumlichen Gewichtungen in eine .swm-Datei, indem Sie die ASCII-Daten in eine Tabelle einlesen und die Option Tabelle konvertieren für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen mit dem Werkzeug Räumliche Gewichtungsmatrix erstellen verwenden.

  • SWM-formatierte Matrixdatei für räumliche Gewichtung

    • Wenn die Gewichtungen reihenstandardisiert sind, werden sie für die Auswahlsätze erneut reihenstandardisiert; ansonsten werden die Gewichtungen unverändert verwendet.

    • Die Standardgewichtung für Eigenpotenzial ist 0, es sei denn, Sie geben den Parameterwert Eigenpotenzialfeld an.

• Das Ausführen einer Analyse mit einer Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format erfordert mehr Arbeitsspeicher. Ziehen Sie bei Analysen für mehr als 5.000 Features die Konvertierung Ihrer Datei mit der räumlichen Gewichtungsmatrix im ASCII-Format in eine SWM-formatierte Datei in Betracht. 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 Tabelle konvertieren für den Parameter Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen aus. Die Ausgabe ist eine SWM-formatierte Datei mit räumlicher Gewichtungsmatrix.

• Die Ausgabe-Feature-Class dieses Werkzeugs wird dem Inhaltsverzeichnis automatisch mit Standard-Rendering für das Gi_Bin-Feld hinzugefügt. Das Hot-to-Cold-Rendering wird durch eine Layer-Datei in <ArcGIS Pro>\\Resources\\ArcToolBox\\Templates\\Layers definiert. Sie können das Standard-Rendering nach Bedarf erneut anwenden, indem Sie die Layer-Symbolisierung erneut anwenden.

• Die Ausgabe des Werkzeugs enthält ein Histogramm, in dem der Wert des Eingabefeldes aufgezeichnet wird. Darauf können Sie über "Ausgabe-Feature-Class" im Bereich Inhalt zugreifen.

• Weitere Informationen zu den Parametern dieses Werkzeugs finden Sie im Hilfethema Modellierung von räumlichen Beziehungen.

  Achtung:

  Denken Sie beim Verwenden von Shapefiles daran, dass diese keine NULL-Werte speichern können. Werkzeuge oder andere Verfahren zur Erstellung von Shapefiles aus Nicht-Shapefile-Eingaben speichern oder interpretieren NULL-Werte möglicherweise als Wert 0. In manchen Fällen werden NULL-Werte in Shapefiles als sehr große negative Werte gespeichert. Dies kann zu unerwarteten Ergebnissen führen. Weitere Informationen finden Sie unter Überlegungen zur Geoverarbeitung für die Shapefile-Ausgabe.

  Legacy:

  Die Reihen-Standardisierung hat keine Auswirkungen auf dieses Werkzeug: Ergebnisse dieses Werkzeugs sind mit oder ohne Reihen-Standardisierung identisch. Der Parameter Standardisierung ist deaktiviert. Er wird nur aus Gründen der Abwärtskompatibilität beibehalten.

• Wenn dieses Werkzeug in Python verwendet wird, stellt das von dem Werkzeug zurückgegebene Objekt result die folgenden Ausgaben bereit:

  Indexposition	Beschreibung	Datentyp
  0	Ausgabe-Feature-Class	Feature-Class
  1	Name des Ergebnisfeldes (GiZScore)	Feld
  2	Name des Wahrscheinlichkeitsfeldes (GiPValue)	Feld
  3	Name des Quellen-ID-Feldes (SOURCE_ID)	Feld

Parameter

• Dialog
• Python

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Eingabe-Feature-Class	Die Feature-Class, für die die Hot-Spot-Analyse durchgeführt wird.	Feature Layer
Eingabefeld	Das numerische Feld (z. B. Anzahl von Opfern, Kriminalitätsrate, Testergebnisse usw.), das ausgewertet werden soll.	Field
Ausgabe-Feature-Class	Die Ausgabe-Feature-Class mit den Z- und p-Werten.	Feature Class
Konzeptualisierung von räumlichen Beziehungen	Gibt an, wie räumliche Beziehungen zwischen Features definiert werden sollen. Inverse Entfernung—Nahe gelegene benachbarte Features haben einen größeren Einfluss auf die Berechnungen für ein Ziel-Feature als Features, die weiter weg liegen. Inverse Entfernung im Quadrat—Dies entspricht Inverse Entfernung, aber aufgrund einer stärkeren Neigung fällt der Einfluss schneller ab. Nur die Nachbarn in direkter Nähe eines Ziel-Features haben dann merklichen Einfluss auf die Berechnungen für dieses Feature. Festes Entfernungsband—Jedes Feature wird im Kontext benachbarter Features analysiert. Benachbarte Features innerhalb der angegebenen kritischen Entfernung (Entfernungsband oder Entfernungsschwellenwert) erhalten eine Gewichtung von 1 und beeinflussen die Berechnungen für das Ziel-Feature. Benachbarte Features außerhalb der kritischen Entfernung erhalten eine Gewichtung von 0 und haben keinen Einfluss auf die Berechnungen eines Ziel-Features. Indifferenzzone—Features innerhalb der angegebenen kritischen Entfernung (Entfernungsband oder Entfernungsschwellenwert) eines Ziel-Features erhalten eine Gewichtung von 1 und beeinflussen die Berechnungen für dieses Feature. Sobald die kritische Entfernung überschritten wird, nimmt die Gewichtung (und somit der Einfluss eines benachbarten Features auf die Berechnung von Ziel-Features) mit der Entfernung ab. Nächste Nachbarn (K)—Die nächstgelegenen k Features werden in die Analyse einbezogen; k ist dabei ein festgelegter numerischer Parameter. Nur Kontiguitätskanten—Nur benachbarte Polygon-Features mit einer gemeinsamen Grenze oder mit einer Überlappung beeinflussen Berechnungen für das Ziel-Polygon-Feature. Kontiguitätsecken und -kanten—Polygon-Features mit einer gemeinsamen Grenze, einem gemeinsamen Knoten oder mit einer Überlappung beeinflussen Berechnungen für das Zielpolygon-Feature. Räumliche Gewichtungen aus Datei abrufen—Räumliche Beziehungen werden durch eine Datei mit räumlichen Gewichtungen definiert. Der Pfad zur Datei mit räumlichen Gewichtungen wird durch den Parameter Gewichtungsmatrix-Datei angegeben.	String
Entfernungsmethode	Gibt an, wie Entfernungen von den einzelnen Features zu benachbarten Features berechnet werden. Euklidisch—Es wird die geradlinige Entfernung zwischen zwei Punkten (die als Luftlinie gemessene Entfernung) verwendet. Manhattan—Die Entfernung zwischen zwei Punkten, die entlang von rechtwinkligen Achsen gemessen werden (Gebäudeblock). Für die Berechnung werden die (absoluten) Differenzen zwischen den X- und Y-Koordinaten verwendet.	String
Standardisierung	Die Reihen-Standardisierung hat keine Auswirkungen auf dieses Werkzeug: Ergebnisse dieses Werkzeugs sind mit oder ohne Reihen-Standardisierung identisch. Dieser Parameter ist deaktiviert. Er wird nur aus Gründen der Abwärtskompatibilität beibehalten. Keine—Es wird keine Standardisierung räumlicher Gewichtungen angewendet. Zeile—Es wird keine Standardisierung räumlicher Gewichtungen angewendet.	String
Entfernungsband oder Entfernungsschwellenwert (Optional)	Der Entfernungsgrenzwert für Optionen mit inverser Entfernung und Optionen mit fester Entfernung. 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 angegebene Entfernungswert sollte dem Ausgabekoordinatensystem entsprechen. Bei Konzeptualisierungen von räumlichen Beziehungen mit inverser Entfernung gibt der Wert 0 an, dass kein Entfernungsschwellenwert angewendet wird. Wenn dieser Parameter leer gelassen wird, wird ein Standardschwellenwert berechnet und angewendet. Der 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" (Nur benachbarte Kanten oder Benachbarte Kanten/Ecken) oder Räumliche Gewichtungen aus Datei abrufen angegeben werden.	Double
Eigenpotenzialfeld (Optional)	Das Feld, das das Eigenpotenzial darstellt, also die Entfernung oder Gewichtung zwischen einem Feature und sich selbst.	Field
Gewichtungsmatrix-Datei (Optional)	Der Pfad zu einer Datei mit Gewichtungen, die räumliche und potenziell zeitliche Beziehungen unter Features definieren.	File
FDR-Korrektur anwenden (False Discovery Rate) (Optional)	Gibt an, ob die statistische Signifikanz auf Basis der FDR-Korrektur bewertet wird. Aktiviert—Die statistische Signifikanz basiert auf der FDR-Korrektur. Deaktiviert—Die statistische Signifikanz basiert nicht auf der FDR-Korrektur, sondern auf den p-Wert- und Z-Wert-Feldern. Dies ist die Standardeinstellung.	Boolean
Anzahl der Nachbarn (Optional)	Eine ganze Zahl, mit der die Anzahl der Nachbarn angegeben wird, die in die Analyse einbezogen werden.	Long

Abgeleitete Ausgabe

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Ergebnisfeld	Der Name des Ergebnisfeldes (GiZScore).	Field
Wahrscheinlichkeitsfeld	Der Name des Wahrscheinlichkeitsfeldes (GiPValue).	Field
Source_ID	Der Name des Quellen-ID-Feldes (SOURCE_ID).	Field

Umgebungen

Ausgabe-Koordinatensystem, Geographische Transformationen, Aktueller Workspace, Scratch-Workspace, Vollständig qualifizierte Feldnamen beibehalten, Ausgabe hat M-Werte, M-Auflösung, M-Toleranz, Ausgabe hat Z-Werte, Standard-Ausgabe-Z-Werte, Z-Auflösung, Z-Toleranz, XY-Auflösung, XY-Toleranz

Sonderfälle

Ausgabe-Koordinatensystem

Feature geometry is projected to the output coordinate system prior to analysis, so values entered for the Distance Band or Threshold Distance parameter should match those specified in the output coordinate system. All mathematical computations are based on the spatial reference of the output coordinate system. When the output coordinate system is based on degrees, minutes, and seconds, geodesic distances are estimated using chordal distances in meters.

Lizenzierungsinformationen

• Basic: Ja
• Standard: Ja
• Advanced: Ja

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