空間數據分析經典軟件與應用案例 畢碩本編 9787030758927 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
《空間數據分析經典軟體與應用案例》介紹了空間數據分析課程涉及的4種空間數據分析軟體：CrimeStat、GeoDa、WinBUGS和SaTScan，主要對以上空間數據分析經典軟體進行說明，對其涉及的原理進行簡要闡述，重點介紹這些經典軟體的各個功能菜單，利用較多的小例子介紹各個功能菜單的用法，使讀者能夠很快上手學習使用。同時，結合實際案例介紹這些軟體的具體應用。

目錄

目錄
叢書序
前言
第1章 空間數據分析經典軟體簡介 1
1 1 空間數據分析軟體的必要性 1
1 2 空間數據分析軟體包的分類 1
1 3 主要的空間數據分析軟體簡介 1
1 3 1 CrimeStat 1
1 3 2 GeoDa 2
1 3 3 WinBUGS和GeoBUGS 2
1 3 4 SaTScan 3
第2章 CrimeStat空間聚類分析軟體簡介與應用 4
2 1 CrimeStat軟體簡介 4
2 2 相關演算法 4
2 2 1 k中心點聚類演算法 4
2 2 2 *近鄰分析 5
2 2 3 K*近鄰演算法 5
2 2 4 CURE演算法 5
2 2 5 CLARA演算法 6
2 2 6 CLARANS演算法 6
2 2 7 STING掃描資料庫 6
2 3 文件輸入輸出格式 7
2 4 CrimeStat軟體操作界面 7
2 4 1 Data Setup數據設置選項卡 8
2 4 2 Spatial Description空間描述 12
2 4 3 Hot Spot Analysis（熱點分析） 15
2 4 4 Spatial Modeling Ⅰ（空間建模1） 17
2 4 5 Spatial Modeling Ⅱ（空間建模2） 21
2 4 6 Crime Travel Demand（犯罪旅行需求建模） 24
2 4 7 Options選項 28
2 5 CrimeStat軟體應用案例 28
2 5 1 案例一：A地區住宅盜竊問題（距離分析） 28
2 5 2 案例二：A地區入室盜竊問題（空間分佈） 30
2 5 3 案例三：B地區汽車盜竊案的熱點範圍 32
2 5 4 案例四：2007年A地區汽車盜竊案（核密度估計） 34
2 5 5 案例五：A地區失蹤人數和人口密度的相對風險（雙重核密度估計） 35
2 5 6 案例六：搶劫犯罪的警力調整（空間時間移動平均值） 36
2 5 7 案例七：Journey to Crime犯罪歷程分析 38
2 6 小結 42
2 7 附件1：相關概念 42
2 8 附件2：相關公式與演算法 44
2 8 1 平均中心 44
2 8 2 *小距離中心 44
2 8 3 標準差橢圓 44
2 8 4 Moran』s Ⅰ 45
2 8 5 *鄰近指數 46
2 8 6 線性*鄰近指數 46
2 8 7 多距離空間聚類分析 46
2 8 8 K均值聚類 47
2 8 9 核密度插值 47
2 8 10 犯罪旅行分析 48
第3章 GeoDa空間統計分析軟體簡介與應用 49
3 1 GeoDa軟體簡介 49
3 1 1 背景 49
3 1 2 GeoDa軟體的特點 49
3 1 3 發展趨勢 50
3 2 GeoDa功能界面 50
3 2 1 GeoDa的窗口組成 50
3 2 2 File空間數據操作 51
3 2 3 Table數據表格處理 52
3 2 4 Map製圖 52
3 2 5 Explore探索性數據分析（EDA） 53
3 2 6 Cluster聚類分析 54
3 2 7 Space空間（自相關分析） 54
3 2 8 Methods方法 55
3 3 File空間數據文件處理 56
3 3 1 文件基本操作 56
3 3 2 創建點文件案例 58
3 4 Tool工具菜單 59
3 5 Map地圖編製 60
3 5 1 分位數地圖 60
3 5 2 箱形圖 64
3 5 3 百分位地圖 67
3 5 4 標準差地圖 69
3 5 5 動畫地圖 70
3 5 6 在地圖中選擇和鏈接觀測對象 72
3 5 7 基本的比率製圖 73
3 6 Methods（空間自回歸） 75
3 6 1 空間自回歸模型 75
3 6 2 Methods 空間回歸操作 75
3 7 Table 數據表格處理 80
3 7 1 表格的排序 80
3 7 2 表的查詢 80
3 7 3 表的簡單計算 82
3 7 4 數據文件的處理 84
3 7 5 編輯變數屬性 99
3 8 空間關聯性探索原理 100
3 8 1 空間權重矩陣 100
3 8 2 探索性空間數據分析 102
3 8 3 Moran』sⅠ指數製圖案例 103
3 9 Explore 中的統計圖表 107
3 9 1 直方圖 107
3 9 2 散點圖 114
3 9 3 箱形圖 120
3 9 4 平行坐標圖 127
3 9 5 條件圖 129
3 9 6 統計地圖 130
3 10 案例數據介紹與圖表操作概要 131
3 11 GeoDa軟體應用案例 133
3 11 1 利用GeoDa實現面數據空間綜合分析 133
3 11 2 建立權重矩陣 133
3 11 3 全局的空間關聯性分析 135
3 11 4 基於單變數的空間自相關分析 136
3 11 5 局部空間關聯性分析 137
3 12 小結 139
第4章 WinBUGS軟體簡介與應用 140
4 1 WinBUGS軟體簡介 140
4 2 WinBUGS基本功能 140
4 2 1 文件菜單 143
4 2 2 工具菜單 143
4 2 3 編輯菜單 143
4 2 4 屬性菜單 143
4 2 5 模型菜單 143
4 2 6 推理菜單 144
4 2 7 文本菜單 145
4 2 8 窗口菜單 145
4 2 9 地圖菜單 146
4 3 WinBUGS操作簡介 147
4 3 1 WinBUGS操作流程 147
4 3 2 撰寫程序的三個部分 147
4 4 WinBUGS軟體應用案例 147
4 4 1 種子實驗案例與分析 147
4 4 2 某地區唇癌疾病分析 152
4 4 3 慢性阻塞性肺病案例分析 153
4 5 小結 158
第5章 SaTScan軟體簡介與應用 159
5 1 SaTScan軟體簡介 159
5 1 1 SaTScan：空間掃描軟體 159
5 1 2 SaTScan功能 159
5 1 3 SaTScan軟體的原理與方法 159
5 1 4 國內外研究進展 160
5 1 5 SaTScan使用的模型 161
5 1 6 SaTScan數據輸入與結果輸出 161
5 1 7 窗口組成 161
5 1 8 基本界面及功能 162
5 1 9 軟體分析的結果 172
5 2 各類分析模型介紹 173
5 2 1 離散泊松模型 173
5 2 2 伯努利模型 177
5 2 3 時空置換模型 181
5 2 4 等級模型 184
5 2 5 多分類模型 186
5 2 6 指數模型 186
5 2 7 正態模型 186
5 2 8 連續泊松模型 187
5 3 SaTScan軟體應用案例 188
5 3 1 運行軟體界面 188
5 3 2 數據輸入選項卡 189
5 3 3 數據輸入信息的設置 192
5 3 4 分析功能參數的設置 192
5 3 5 輸出選項卡的設置 193
5 3 6 分析功能的運行 195
5 3 7 空間聚類結果 195
5 3 8 可視化結果 196
主要參考文獻 197

精彩書摘
第1章空間數據分析經典軟體簡介
1 1空間數據分析軟體的必要性
由於空間信息分析理論較為複雜，對於一般科研人員而言掌握難度大、耗費精力多。為此，世界各地的學者和研究機構及一些軟體開發商已經研製了眾多的空間分析軟體包，這些軟體包有些關注于某一類型的空間數據的分析，對空間數據分析在特定領域（如犯罪分析、公共衛生研究）的應用起到了極大的推動作用；有些則試圖發展儘可能全面的空間分析功能，對空間分析理論和方法的研究和實踐具有重要意義。
1 2空間數據分析軟體包的分類
空間分析理論來源於地理學和地質學。因為地理學和地質學研究對象不同，所涉及的數據特點和分析方法不同，所以兩大流派在軟體功能、結構、風格上也有所不同。
源於地質學的空間分析軟體包一般以地統計數據為主要研究對象，其空間分析方法以克里金（Kriging）法為代表，相關的軟體也比較成熟，如GISLab等。
地理學者所關注的空間現象主要包括點數據和多邊形數據，他們研發的空間信息分析軟體包多以空間相關性和空間異質性為理論核心。
1 3主要的空間數據分析軟體簡介
1 3 1 CrimeStat CrimeStat軟體是在美國國家司法研究所等機構的資助下，由NedLevine博士主持開發的一款用於特定領域的軟體。CrimeStat軟體包括五個部分：數據設置、空間描述、空間模型、犯罪旅行需求和選項設置。CrimeStat軟體輸入項為事件發生的地點，在數據設置中可以指定主要文件、次要文件和參照文件等。
1 CrimeStat空間分析的類別
（1）空間描述，用於描述點的空間分佈特徵，主要指標包括平均中心、*近距離中心、標準偏移橢圓、Moran』s I、Moran相關圖、平均方向等。
（2）距離統計描述，用於識別點空間分佈是否具有聚集性，如*鄰近分析、線性*鄰近分析、Ripley的K函數和距離矩陣演算等。
（3）熱點分析，用於尋找點集中分布區域，包括層次鄰近分析、風險修正的層次鄰近分析、犯罪統計時間分析（statistical temporal analysis of crime，STAC）、k均值和局域Moran』sI統計等統計分析形式。
（4）單變數核密度估計，通常生成密度表面或事件發生頻率的等值線。
（5）雙變數核密度估計，通常為事件發生頻率與基準水平的比較。
（6）時空分析，分析點時空分佈規律，包括計算Knox係數、Mantel係數，時空移動平均數和關聯旅程分析等。
（7）犯罪旅程分析，包括定標、估計和繪製犯罪軌跡圖。
2 犯罪旅行需求
犯罪旅行需求是CrimeStat軟體獨有的專業特色功能，是旅行需求理論在犯罪分析中的應用。
（1）旅行發生器，包含獨立的旅行發生和旅行吸引力模型。
（2）旅行分佈，用於計算觀測的旅行分佈、模擬旅行分佈、比較觀測的與預報的旅行距離的分佈。
（3）模式劃分，根據不同的起源-目的地組合，劃分為五種不同旅行模式。
（4）網路分配，估計可能的旅行線路，包括網路段的總容量，這個網路可以使用除距離之外的旅行時間、旅行速度或旅行花費來模擬。
1 3 2 GeoDa GeoDa軟體是設計實現柵格數據探索性空間數據分析（exploratory spatial data analysis，ESDA）的軟體工具集合體。它向用戶提供一個友好的可視化界面，用以描述空間數據分析，如自相關性統計和異常值指示等。它基於動態鏈接窗口技術，利用多張地圖和統計圖表來實現交互操作。GeoDa主要支持的數據格式是ArcView的shape文件。當將文件導入軟體后，用戶可以利用菜單里的9個菜單項進行各種分析。GeoDa軟體菜單欄的每項菜單都具有特定功能，其中*重要的菜單項在工具條內都有相應的圖標與菜單欄。如Space菜單用來進行度量數據空間自相關性等探索性空間數據分析，包括Moran散點圖及Moran』sI推斷、二元散點圖及Moran』sI推斷、發生率的Moran散點圖、局域Moran』sI顯著性地圖。
1 3 3 WinBUGS和GeoBUGSWinBUGS是在BUGS基礎上開發的面向對象互動式的Windows軟體版本，BUGS軟體*初於1989年由位於英國劍橋的生物統計學研究所研製。WinBUGS可以方便地利用許多常用和複雜模型（如層次模型、交叉設計模型、空間和事件作為隨機效應的一般線性混合模型、潛變數模型、脆弱模型、因變數的測量誤差、協變數、截尾數據