Классификация на основе леса и регрессия (Инструменты GeoAnalytics Server)

Краткая информация

Создает модели и строит прогнозы при помощи адаптации метода контролируемого машинного обучения произвольного леса, разработанного Лео Брейманом и Адел Катлер. Прогнозы могут быть выполнены для обеих категориальных перемененных (классификация) и непрерывных переменных (регрессия). Описательные переменные могут иметь вид полей в атрибутивной таблице обучающих объектов. В дополнение к проверке производительности модели на основании обучающих данных, по объектам можно выполнять прогнозы.

Прежние версии:

Расширение ArcGIS GeoAnalytics Server устаревает в ArcGIS Enterprise. Финальный релиз of GeoAnalytics Server был включен в состав ArcGIS Enterprise 11.3. Этот инструмент геообработки доступен в ArcGIS Enterprise 11.3 и более ранних версиях.

Использование

• Данный инструмент создает сотни деревьев, называемых множеством деревьев решений, чтобы построить модель, которую можно использовать для прогнозирования. Каждое из деревьев решений создается при помощи произвольно получаемых частей исходных (обучающих) данных. Каждое дерево строит собственный прогноз и становится предложением для итогового результата. Алгоритм модели леса рассматривает предложения от всех деревьев решений, чтобы спрогнозировать или классифицировать результат неизвестной выборки. Это важно, поскольку отдельные деревья могут иметь проблемы с чрезмерно близкой подгонкой модели; но объединение нескольких деревьев в лес для прогнозирования решает проблему чрезмерно близкой подгонки, связанную с одним деревом.

• Этот инструмент можно использовать в двух режимах. Режим Обучение можно использовать для оценки производительности разных моделей при изучении различных независимых переменных и настроек инструментов. Как только найдена хорошая модель, можно использовать режим Обучение и прогноз.

• Этот инструмент не поддерживает входные значения, содержащие только дату, и поля, содержащие только время.

• Он является инструментом, управляемым данными, и наилучшим образом работает с большими наборами данных. Для наилучшего результата обучение инструмента должно происходить хотя бы на нескольких сотнях объектов. Инструмент не подходит для очень маленьких наборов данных.

• Входными обучающими объектами могут быть таблицы, точечные, линейные или полигональные объекты. Инструмент не работает с составными объектами.

• Пространственные объекты, имеющие одно или более значений null или пустые строковые значения в полях прогноза или в описательных полях, будут исключены из результатов. Вы можете изменить значения с помощью инструмента Вычислить поле при необходимости.

• Этот инструмент производит разнообразные выходные данные, в зависимости от следующих режимов работы:

  • Обучение производит следующие два:

    • Output trained features—Cодержит все Входные обучающие объекты, использованные в создаваемой модели, а также все описательные переменные модели. Также они содержат прогнозы для всех объектов, использованных для обучения модели, что может быть полезно при оценке эффективности созданной модели.

    • Tool summary messages—Cообщения, которые помогают понять производительность созданной модели. В сообщения входит информация о характеристиках модели, значимости переменных и диагностика проверки.

  • Обучение и прогноз производит следующие три:

    • Output trained features—Cодержит все Входные обучающие объекты, использованные в создаваемой модели, а также все описательные переменные модели. Также они содержат прогнозы для всех объектов, использованных для обучения модели, что может быть полезно при оценке эффективности созданной модели.

    • Output predicted features—Слой прогнозируемых результатов. Прогнозы применяются к слою (используйте опцию Входные объекты прогнозирования), используя модель, сгенерированную из обучающего слоя.

    • Tool summary messages—Cообщения, которые помогают понять производительность созданной модели. В сообщения входит информация о характеристиках модели, значимости переменных и диагностика проверки.

• Можно использовать параметр Создать таблицу значимости переменных, чтобы создать таблицу для отображения диаграммы значимости переменных для оценки. Верхние 20 значений значимости переменных также показываются в окне сообщений.

• Описательные переменные могут поступать из полей и должны содержать разнообразные значения. Если независимая переменная является Категориальной, следует включить опцию Категориальная (переменные строкового типа будут отмечены автоматически). Категориальные независимые переменные ограничены 60 уникальными значениями, хотя меньшее количество категорий улучшит производительность модели. Для данного размера данных, чем больше категорий содержит переменная, тем больше вероятность того, что она будет доминировать в модели и приведет к менее эффективным результатам прогнозирования.

• При сопоставлении описательных переменных, Поле обучения и Поле прогноза должны быть одного типа (поле типа double в Поле обучения должно сопоставляться с полем типа double в Поле прогноза, например).

• Модели на основе леса не выполняют экстраполяцию, они могут только классифицировать или прогнозировать значения, на которых обучалась модель. Обучение модели с помощью обучающих объектов и описательных переменных, которые находятся в пределах диапазона целевых объектов и переменных. Инструмент не сработает, если в независимых переменных прогнозирования, не представленных в обучающих объектах, существуют категории.

• Значение по умолчанию для параметра Число деревьев равно 100. Увеличение числа деревьев в модели леса приведет к более точному прогнозированию модели, но модель будет дольше вычисляться.

• Поддерживается один слой для обучения и один слой для прогноза. Чтобы совместить несколько наборов данных в один, используйте инструменты Построить сетку нескольких переменных и Обогатить из сетки нескольких переменных для получения входных данных.

• Этот инструмент геообработки работает на ArcGIS GeoAnalytics Server. Анализ выполняется на GeoAnalytics Server, а результаты сохраняются в ресурсах ArcGIS Enterprise.

• При запуске инструментов GeoAnalytics Server анализ выполняется на GeoAnalytics Server. Для оптимальной производительности предоставьте данные GeoAnalytics Server через векторные слои, размещенные на вашем портале ArcGIS Enterprise, или через общие ресурсы файлов больших данных. Данные, которые не находятся локально на GeoAnalytics Server, будут перемещены на GeoAnalytics Server перед началом анализа. Это означает, что выполнение инструмента займет больше времени, и в некоторых случаях перемещение данных из ArcGIS Pro на GeoAnalytics Server может завершиться с ошибкой. Порог сбоя зависит от скорости сети, а также от размера и сложности данных. Рекомендуется всегда публиковать данные или создавать файловое хранилище больших данных.

  Более подробно о публикации локаторов на портале

  [Узнайте больше о создании совместного файла больших данных через Server Manager

Параметры

• Dialog
• Python

Подпись	Объяснение	Тип данных
Тип прогнозирования	Задает режим выполнения инструмента. Инструмент может быть запущен для обучения модели только для оценки производительности, прогнозирования объектов или создания поверхности , Только обучение–Модель будет обучена, но прогнозы созданы не будут. Используйте эту опцию для оценки точности модели перед созданием прогнозов. Эта опция создаст выходную диагностику модели в окне сообщений и диаграмму значимости переменных. Используется по умолчанию Обучение и прогноз–Для объектов будут созданы прогнозы или классификация. Независимые переменные должны быть представлены и для обучающих объектов, и для прогнозируемых объектов. Выходными данными этой опции будут класс объектов, диагностика модели в окне сообщений, дополнительная таблица значимости переменных.	String
Входные обучающие объекты	Слой, содержащий параметр Переменная для прогнозирования и независимые переменные обучения из полей.	Record Set
Имя выходных объектов (Дополнительный)	Имя выходного векторного слоя.	String
Переменная для прогнозирования (Дополнительный)	Переменная из параметра Входные обучающие объекты, содержащая значения, используемые для обучения модели. Это поле содержит известные (обучающие) значения переменной, которые будут использованы для прогнозирования в неизвестных местоположениях.	Field
Рассматривать переменную как Категориальную (Дополнительный)	Указывает, будет ли параметр Переменная для прогнозирования категориальной переменной. Отмечено–Параметр Переменная для прогнозирования является категориальной переменной, и инструмент будет выполнять классификацию. Не отмечено–Значение параметра Переменная для прогнозирования является непрерывной, и инструмент будет выполнять регрессию. Используется по умолчанию.	Boolean
Независимые переменные (Дополнительный)	Список полей, представляющих независимые переменные, которые помогут прогнозировать значения или категории Переменных для прогнозирования. Включите опцию Категориальная для любых переменных, которые представляют классы или категории (например, почвенно-растительный покров – его наличие или отсутствие). Столбцы таблицы значений: Variable–A list of fields representing the explanatory variables that help predict the value of the variable to predict. Categorical–Specifies whether the variable is categorical. Categorical–The explanatory field is a categorical variable. Numeric–The explanatory field is a continuous variable.	Value Table
Создать таблицу значимости переменных (Дополнительный)	Определяет, будет ли выходная таблица содержать информацию, описывающую значимость каждой независимой переменной, использованной в модели. Отмечено–Выходная таблица будет содержать информацию о каждой независимой переменной. Не отмечено–Выходная таблица не будет содержать информацию о каждой независимой переменной. Используется по умолчанию.	Boolean
Входные объекты прогнозирования (Дополнительный)	Векторный слой, представляющий местоположения, где будет выполняться прогнозирование. Этот векторный слой также должен содержать любые независимые переменные, представленные в виде полей, которые соответствуют используемым в обучающих данных.	Record Set
Сопоставить независимые переменные (Дополнительный)	Список Независимых переменных, заданных во Входных обучающих объектах, справа и соответствующие поля из Входных объектов прогнозирования слева. Столбцы таблицы значений: Training Field–A list of variables that correspond to the training variables that will be made to make predictions. Prediction Field–The list of variables from the input training features that were used to train the model.	Value Table
Число деревьев (Дополнительный)	Число деревьев для создания модели леса. Увеличение числа деревьев приведет к более точному прогнозированию модели, но модель будет дольше вычисляться. По умолчанию число деревьев равно 100.	Long
Минимальный размер листа (Дополнительный)	Минимальное число наблюдений, необходимых для сохранения листа (т.е. конечного объекта на дереве, без дальнейшего разбиения). Минимум по умолчанию для регрессии составляет 5, а для классификации – 1. Для очень больших данных увеличение этого числа увеличит время работы инструмента.	Long
Максимальная глубина дерева (Дополнительный)	Максимальное число разбиений, которые будут сделаны вниз по дереву . При большей максимальной глубине будет создано больше разбиений, что может увеличить вероятность чрезмерной подгонки модели. Значение по умолчанию управляется данными и зависит от числа созданных деревьев и количества включенных переменных.	Long
Данные, доступные для одного дерева (%) (Дополнительный)	Процент Входных обучающих объектов, используемых для каждого дерева решений. По умолчанию это 100 процентов от данных. Выборка для каждого дерева берется произвольно из двух третей указанных данных. Каждое дерево решений в лесу создается с с использованием случайной выборки или поднабора (примерно две трети) доступных обучающих данных. Понижение процента входных данных для каждого дерева решений увеличит скорость инструмента при работе с очень большими наборами данных.	Long
Число произвольно выбранных переменных (Дополнительный)	Число независимых переменных, используемых для создания каждого дерева решений. Каждое из деревьев решений в лесу создается с использованием случайного поднабора заданных независимых переменных. Увеличение числа переменных, используемых для создания каждого дерева решений, увеличит вероятность чрезмерной подгонки модели, особенно, если имеется одна или больше доминирующая переменная. Обычно используется квадратный корень от общего числа описательных переменных, если Переменная для прогнозирования является числовой, или разделите общее число описательных переменных на 3, если Переменная для прогнозирования является категорийной.	Long
Обучающие данные, исключенные из проверки (%) (Дополнительный)	Процент (от 10 до 50) от Входных обучающих объектов, чтобы сохранить их как тестовый набор данных для проверки. Обучение модели будет происходить без этого произвольного поднабора данных, и значения наблюдений для этих объектов будут сравниваться с прогнозируемыми значениями. Значение по умолчанию – 10 процентов.	Long
Хранилище данных (Дополнительный)	Задает хранилище ArcGIS Data Store, в котором будут храниться выходные данные. Все результаты, находящиеся в хранилище пространственно-временных больших данных, будут храниться в системе WGS84. Результаты в реляционном хранилище данных сохраняют свои систему координат. Хранилище пространственно-временных больших данных–Результаты будут храниться в хранилище больших пространственно-временных данных. Используется по умолчанию. Реляционное хранилище данных–Результаты будут храниться в хранилище реляционных данных.	String

Производные выходные данные

Подпись	Объяснение	Тип данных
Выходные обученные объекты	Выходные данные содержат входные переменные, используемые для обучения, а также наблюдаемую переменную для параметра прогнозирования и сопровождающие прогнозы, которые можно использовать для дальнейшей оценки производительности модели.	Record Set
Переменная таблицы важности	Таблица будет содержать информацию, описывающую значимость каждой независимой переменной, использованной при создании модели.	Record Set
Выходные объекты прогнозирования	Слой, который получит прогнозы из модели.	Record Set

Параметры среды

Выходная система координат, Экстент, Текущая рабочая область

Особые случаи

Выходная система координат

The coordinate system that will be used for analysis. Analysis will be completed in the input coordinate system unless specified by this parameter. For GeoAnalytics Tools, final results will be stored in the spatiotemporal data store in WGS84.

Информация о лицензировании

• Basic: Требуется ArcGIS GeoAnalytics Server
  Доступно с ArcGIS Enterprise 10.7
• Standard: Требуется ArcGIS GeoAnalytics Server
  Доступно с ArcGIS Enterprise 10.7
• Advanced: Требуется ArcGIS GeoAnalytics Server
  Доступно с ArcGIS Enterprise 10.7

Связанные разделы

• Обзор группы инструментов Анализ структурных закономерностей
• Поиск инструмента геообработки