Generar matriz de ponderaciones espaciales (Estadística espacial)
Resumen
Construye un archivo de matriz de ponderaciones espaciales (SWM) para representar las relaciones espaciales entre entidades en un dataset.
Más información acerca de cómo funciona Generar matriz de ponderaciones espaciales
Ilustración
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Relaciones espaciales basadas en una contigüidad de polígonos, Caso de la Reina: bordes o nodos compartidos. |
Uso
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La salida de esta herramienta es un archivo de matriz de ponderaciones espaciales (SWM). Las herramientas, como Hot_Spot_Analysis, que requieren que especifique una Conceptualización de relaciones espaciales aceptará un archivo de matriz de ponderaciones espaciales; seleccione GET_SPATIAL_WEIGHTS_FROM_FILE para el parámetro Conceptualización de relaciones espaciales y para el parámetro Archivo de matriz de ponderaciones, especifique la ruta completa al archivo de ponderaciones espaciales que crea mediante esta herramienta.
Esta herramienta también informa las características del archivo de matriz de ponderaciones espaciales resultante: número de entidades, conectividad, número mínimo, máximo y promedio de vecinos. Se puede acceder a este resumen desde la ventana Resultados y se puede visualizar al hacer clic con el botón derecho en la entrada Mensajes de la ventana Resultados y seleccionar Ver. Al utilizar este resumen, garantizar que todas las entidades tengan como mínimo 1 vecino. En general, especialmente con grandes datasets, un mínimo de 8 vecinos y un valor bajo para la conectividad de la entidad es deseable.
Para los análisis de espacio/tiempo, seleccione la opción SPACE_TIME_WINDOW para el parámetro Conceptualización de relaciones espaciales. Define el espacio especificando un valor Distancia de umbral; define el tiempo especificando un campo de fecha/hora y un valor de Tipo fecha/hora (como HORAS o DÍAS) y un valor de intervalo de Fecha/hora. El valor del intervalo de Fecha/hora es un entero. Por ejemplo, si introduce 1000 pies, seleccione HORAS y proporcione un Valor de intervalo de fecha/hora de 3, las entidades dentro de 1,000 pies y que ocurren dentro de 3 horas de cada una se consideran vecinos.
El archivo de matriz de ponderaciones espaciales (*. swm) fue diseñado para permitirle generar, almacenar, reutilizar y compartir la conceptualización de las relaciones entre un conjunto de entidades. Para mejorar el rendimiento, el archivo se crea en un formato de archivo binario. Las relaciones de entidades se almacenan como una matriz dispersa, de manera que solo las relaciones distintas de cero se escriben en el archivo SWM . En general, las herramientas funcionarán bien incluso cuando el archivo SWM contiene más de 15 millones de relaciones distintas de cero. Si se detecta un error de memoria cuando se utiliza el archivo SWM; sin embargo, debe revisar cómo definir las relaciones de entidades. Como regla general, debe intentar obtener una matriz de ponderaciones espaciales donde cada entidad tenga al menos 1 vecino, la mayoría tienen aproximadamente 8 vecinos y ninguna entidad tiene más de aproximadamente 1,000 vecinos.
Cuando la Clase de entidad de entrada no está proyectada (es decir, cuando las coordenadas se especifican en grados, minutos y segundos) o cuando el sistema de coordenadas de salida está establecido en un Sistema de coordenadas geográficas, las distancias se calculan mediante mediciones de cuerda. Las mediciones de distancia de cuerda se utilizan porque se pueden calcular rápidamente y proporcionar muy buenas estimaciones de verdaderas distancias geodésicas, al menos para los puntos separados unos treinta grados entre sí. Las distancias de cuerda se basan en una esfera en lugar de la verdadera forma de elipsoide oblato de la Tierra. Dados dos puntos en la superficie de la Tierra, la distancia de cuerda entre ellos es la longitud de una línea, que atraviesa la Tierra tridimensional, para conectar estos dos puntos. Las distancias de cuerda se informan en metros.
Precaución:Asegúrese de proyectar los datos si su área de estudio se extiende más allá de los 30 grados. Las distancias de cuerda no son una buena estimación de las distancias geodésicas más allá de 30 grados.
Cuando se utilizan distancias de cuerda en el análisis, el parámetro Distancia de umbral, si se especifica, debe proporcionarse en metros.
Antes de ArcGIS 10.2.1 se mostraba un mensaje de advertencia si los parámetros y la configuración del entorno seleccionados tendrían como resultados unos cálculos realizados mediante Coordenadas geográficas (grados, minutos, segundos). Esta advertencia le aconsejaba que proyectara sus datos en un Sistema de Coordenadas Proyectadas para que los cálculos de la distancia fueran precisos. Sin embargo, a partir de la versión 10.2.1, esta herramienta también calcula las distancias de cuerda cuando se precisan cálculos de Sistema de Coordenadas Proyectadas.
Precaución:Debido a este cambio, hay pocas posibilidades de que deba modificar los modelos que incorporan esta herramienta si sus modelos fueron creados con anterioridad a ArcGIS 10.2.1 e incluían valores de parámetros del Sistema de Coordenadas Proyectadas codificados. Si, por ejemplo, un parámetro de distancia se establece en 0,0025 grados, deberá convertir ese valor fijo de grados a metros y volver a guardar el modelo.
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Los centroides de entidad se utilizan en los cálculos de distancia para las entidades de línea y polígono. Para multipuntos, polilíneas o polígonos con varias partes, el centroide se calcula utilizando el centro medio ponderado de todas las partes de entidad. La ponderación para las entidades de punto es 1, para las entidades de línea es longitud y para las entidades de polígono es área.
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El campo Id. único se vincula a las relaciones de entidad que derivan de la ejecución de esta herramienta. Por lo tanto, los valores de Id. único deben ser únicos para cada entidad y por lo general deben estar en un campo permanente que se mantiene con la clase de entidad. Si no tiene un campo de Id. único, puede crear uno al agregar un nuevo campo de entero (Agregar campo) a la tabla de clase de entidad y calcular los valores de campo para que sean iguales a los del campo FID u OBJECTID (Calcular campo). Puesto que los valores del campo FID/OID pueden cambiar cuando copie o edite una clase de entidad, no puede usar estos campos directamente para el parámetro Id. único.
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El parámetro Cantidad de vecinos puede invalidar el parámetro Distancia de umbral para las Conceptualizaciones de relaciones espaciales de distancia Inversa o Fija. Si especifica una distancia de umbral de 10 millas y de 3 para la cantidad de vecinos, todas las entidades recibirán un mínimo de 3 vecinos aún cuando se deba incrementar el umbral para buscarlos. La distancia de umbral solo se incrementa en los casos en los que no se alcanza la cantidad mínima de vecinos.
La opción CONVERT_TABLE para el parámetro Conceptualización de relaciones espaciales se puede utilizar para convertir un archivo Matriz de ponderaciones espaciales ASCII en un archivo de matriz de ponderaciones espaciales con formato SWM. En primer lugar, deberá introducir los pesos de ASCII en una tabla formateada (con Excel, por ejemplo).
Precaución:Si la tabla incluye los pesos para el auto potencial, estos se omitirán del archivo de salida SWM y se utilizará el valor del auto potencial predeterminado en el análisis. El valor del auto potencial predeterminado para la herramienta Hot_Spot_Analysis es de uno, pero este valor se puede sobrescribir si se especifica un valor para el Campo auto potencial; para las demás herramientas, el valor del auto potencial predeterminado es cero.
Para las entidades de polígono, casi siempre deseará elegir ROW para el parámetro Estandarización de filas. La estandarización de filas reduce el sesgo cuando la cantidad de vecinos que posee cada entidad es una función del esquema de agregación o proceso de muestreo, en lugar de reflejar la distribución espacial real de la variable que está analizando.
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El tema de ayuda Modelado de relaciones espaciales ofrece información adicional sobre los parámetros de esta herramienta.
Las herramientas que puede utilizar una geometría entidad de proyecto de archivo de matriz de ponderaciones espaciales para el sistema de coordenadas de salida antes del análisis y todos los cálculos matemáticos se basan en el sistema de coordenadas de salida. Por consiguiente, si la configuración del sistema de coordenadas de salida no coincide con la referencia espacial de la clase de entidad de entrada, asegúrese de que, para todos los análisis que utilizan el archivo de matriz de ponderaciones espaciales, que el sistema de coordenadas de salida coincide con la configuración que se utiliza cuando el archivo de matriz de ponderaciones espaciales se creó, o proyectar la clase de entidad de entrada para hacer coincidir la referencia espacial asociada con el archivo de matriz de ponderaciones espaciales.
Precaución:Al utilizar shapefiles tenga en cuenta que no pueden almacenar valores nulos. Las herramientas u otros procedimientos que crean shapefiles a partir de entradas sin shapefiles pueden almacenar o interpretar valores nulos como cero. En algunos casos, los nulos se almacenan como valores negativos muy grandes en shapefiles. Esto puede ocasionar resultados inesperados. Consulte Consideraciones de geoprocesamiento para la salida del shapefile para obtener más información.
Sintaxis
| Parámetro | Explicación | Tipo de datos |
Input_Feature_Class |
La clase de entidad para la cual se evaluarán las relaciones espaciales de las entidades. | Feature Class |
Unique_ID_Field |
Un campo entero que contiene un valor diferente para cada entidad en la Clase de entidad de entrada. | Field |
Output_Spatial_Weights_Matrix_File |
La ruta de acceso completa para el archivo de matriz de ponderaciones espaciales (SWM) que desea crear. | File |
Conceptualization_of_Spatial_Relationships |
Especifica cómo se conceptualizan las relaciones espaciales entre las entidades.
Nota: los métodos de Contigüidad de polígono solo están disponibles con una licencia ArcGIS for Desktop Advanced. | String |
Distance_Method (Opcional) |
Especifica cómo se calculan las distancias desde cada entidad hasta las entidades vecinas.
| String |
Exponent (Opcional) |
Parámetro para calcular la distancia inversa. Los valores típicos son 1 o 2. | Double |
Threshold_Distance (Opcional) |
Especifica una distancia de valor límite para las conceptualizaciones de relaciones espaciales de distancia Inversa y Fija. Introduzca este valor utilizando las unidades que se especifican en el sistema de coordenadas de salida del entorno. Define el tamaño de la ventana Espacio para la conceptualización de la ventana de tiempo espacial de las relaciones espaciales. Un valor de cero indica que no se aplica ninguna distancia de umbral. Cuando este parámetro queda en blanco, se calcula un valor de umbral predeterminado basado en la extensión de la clase de entidad de salida y la cantidad de entidades. | Double |
Number_of_Neighbors (Opcional) |
Un entero que refleja la cantidad mínima o la cantidad exacta de vecinos. Para los Vecinos más próximos K, cada entidad tendrá exactamente esta cantidad de vecinos especificada. Para la Distancia inversa o la Distancia fija cada entidad tendrá como mínimo esta cantidad de vecinos (si es necesario, la distancia de umbral se extenderá temporalmente para garantizar que haya esta cantidad de vecinos). Cuando existen polígonos de isla y se selecciona una de las Conceptualizaciones de relaciones espaciales de Contigüidad, esta cantidad especificada de polígonos más cercanos se asociará con esos polígonos de isla. | Long |
Row_Standardization (Opcional) |
Se recomienda la estandarización de filas siempre que la distribución de entidades esté potencialmente influenciada debido al diseño de muestreo o a un esquema de agregación impuesto.
| Boolean |
Input_Table (Opcional) |
Una tabla que contiene pesos numéricos que relacionan a cada entidad con las demás entidades en la clase de entidad de entrada. Los campos requeridos son: Id. único de la Clase de entidad de entrada, NID (Id. de vecino) y PESO. | Table |
Date_Time_Field (Opcional) |
Un campo de fecha con una marca de tiempo para cada entidad. | Field |
Date_Time_Interval_Type (Opcional) |
Las unidades que se utilizan para medir el tiempo.
| String |
Date_Time_Interval_Value (Opcional) |
Un entero que refleja la cantidad de unidades de tiempo que comprende la ventana de tiempo. Por ejemplo, si selecciona HORAS para el tipo de intervalo fecha/hora y 3 para el valor del intervalo de fecha/hora, la ventana de tiempo será de 3 horas; las entidades dentro de la ventana espacial especificada y dentro de la ventana de tiempo especificada serán vecinos. | Long |
Ejemplo de código
La siguiente secuencia de comandos de la ventana de Python muestra cómo utilizar la herramienta GenerateSpatialWeightsMatrix.
import arcpy
arcpy.env.workspace = "C:/data"
arcpy.GenerateSpatialWeightsMatrix_stats("911Count.shp", "MYID","euclidean6Neighs.swm","K_NEAREST_NEIGHBORS","#", "#", "#", 6,"NO_STANDARDIZATION")
La siguiente secuencia de comandos de Python independiente muestra cómo utilizar la herramienta GenerateSpatialWeightsMatrix.
# 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()
Entornos
- Sistema de coordenadas de salida
La geometría de la entidad se proyecta al Sistema de coordenadas de salida antes del análisis. Por lo tanto, los valores introducidos para el parámetro Distancia de umbral deben coincidir con los que se especificaron en el Sistema de coordenadas de salida. Todos los cálculos matemáticos se basan en la referencia espacial del Sistema de coordenadas de salida. Cuando el entorno del Sistema de coordenadas de salida se basa en grados, minutos y segundos, las distancias geodésicas se calculan en metros mediante la distancia de cuerda.