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Box-Cox、反正弦和对数变换

需具备 Geostatistical Analyst 许可方可使用。

Geostatistical Analyst 中的某些方法要求数据呈正态分布。 如果数据偏斜(分布不均衡),则可能需要将数据变换为正态分布。 借助直方图,可以探索不同变换对数据集分布的影响。 如果您构建的插值模型使用某种克里金法,并选择变换数据作为步骤之一,则预测值将在插值表面中变换回原始比例。

Geostatistical Analyst 允许使用多种变换,包括 Box-Cox(也称为幂变换)、反正弦和对数变换。 假设您观测到数据 Z(s),并应用某种变换 Y(s) = t(Z(s))。 通常,您需要找到使 Y(s) 呈正态分布的变换。 通常,该变换还会使数据在研究区域内具有恒定方差。

了解有关变换和趋势的详细信息

Box-Cox 变换

Box-Cox 变换为

\(Y(s) = \frac{Z(s)^{\lambda} - 1}{\lambda}\)

(λ≠0)。

例如,假设您的数据由某种现象的计数组成。 对于此类数据,方差通常与均值相关。 也就是说,如果您在研究区域的一部分有较小的计数,则该局部区域的变异性将小于计数较大区域的变异性。 在这种情况下,平方根变换可能有助于使整个研究区域内的方差更恒定,并且通常也会使数据呈现正态分布。 平方根变换是 Box-Cox 变换在 λ = ½ 时的特例。

对数变换

对数变换实际上是 Box-Cox 变换在 λ = 0 时的特例;变换如下:

\(Y(s) = ln(Z(s)),\)

其中 Z(s) > 0,ln 为自然对数。

对数变换常用于数据呈正偏分布(如下所示)且存在少数极大值的情况。 如果这些大值位于研究区域中,对数变换有助于使方差更加恒定并会归一化数据。 关于术语,当克里金法应用对数变换时,该预测方法称为对数正态克里金法;而对于所有其他 λ 值,相关的克里金法称为跨高斯克里金法。

正偏分布

反正弦变换

反正弦变换如下:

\(Y(s) = sin^{-1}(Z(s))\)

其中 Z(s) 介于 0 和 1 之间。

反正弦变换可用于表示比例或百分比的数据。 通常,当数据为比例时,方差在 0 和 1 附近最小,在 0.5 附近最大。 反正弦变换有助于使整个研究区域内的方差更恒定,并且通常也会使数据呈现正态分布。