Войти
A Граничная задача в анализе - это явление, при котором географические закономерности различаются по форме и расположению границ которые нарисованы для административных или измерительных целей. Проблема с границами возникает из-за потери соседей в анализах, которые зависят от значений соседей. В то время как географические явления измеряются и анализируются в пределах определенной единицы, идентичные пространственные данные могут казаться рассредоточенными или сгруппированными в зависимости от границы, расположенной вокруг данных. При анализе с точечными данными дисперсия оценивается как зависящая от границы. При анализе площадных данных статистику следует интерпретировать на основе границ.
В пространственный анализ, четыре основные проблемы мешают точной оценке статистического параметра: граничная задача, проблема масштаба, проблема шаблона (или пространственная автокорреляция ) и проблема изменяемых площадных единиц.. Проблема с границами возникает из-за потери соседей в анализах, которые зависят от значений соседей. В то время как географические явления измеряются и анализируются в пределах определенной единицы, идентичные пространственные данные могут казаться рассредоточенными или сгруппированными в зависимости от границы, расположенной вокруг данных. При анализе с точечными данными дисперсия оценивается как зависящая от границы. При анализе данных по площади статистику следует интерпретировать на основе границ.
В географических исследованиях по отношению к границам принимаются во внимание два типа территорий: территория, окруженная фиксированными естественными границами (например, береговыми линиями или ручьями), за пределами которой нет соседей, или территория включены в более крупный регион, определяемый произвольными искусственными границами (например, граница загрязнения воздуха в исследованиях моделирования или граница города при миграции населения). На территории, изолированной урочищами, пространственный процесс на границах прекращается. Напротив, если изучаемая область очерчена искусственными границами, процесс продолжается за пределами области.
Если пространственный процесс в области происходит за пределами области исследования или имеет взаимодействие с соседями за пределами искусственных границ, наиболее распространенным подходом является пренебрежение влиянием границ и предположение, что процесс происходит во внутренней области.. Однако такой подход приводит к серьезной проблеме неправильного определения модели.
То есть для измерения или административных целей проводятся географические границы, но сами по себе границы могут вызывать различные пространственные модели в географических явлениях. Сообщалось, что различие в способах проведения границы существенно влияет на идентификацию пространственного распределения и оценку статистических параметров пространственного процесса. Различие в значительной степени основано на том факте, что пространственные процессы, как правило, неограниченны или нечетко ограничены, но процессы выражаются в данных, наложенных в пределах границ для целей анализа. Хотя граничная проблема обсуждалась в связи с искусственными и произвольными границами, влияние границ также происходит в соответствии с естественными границами, если не учитывать, что свойства участков на урочище, таких как ручьи, вероятно, будут отличаться от свойств на участках. в пределах границы.
Граничная проблема возникает не только в отношении горизонтальных границ, но также и в отношении вертикально проведенных границ в соответствии с высотами или глубинами (Pineda 1993). Например, биоразнообразие, такое как плотность видов растений и животных, высоко у поверхности, поэтому, если одинаково разделенная высота или глубина используется в качестве пространственной единицы, с большей вероятностью будет обнаружено меньшее количество видов растений и животных в качестве высота или глубина увеличивается.
При проведении границы вокруг области исследования возникают два типа проблем в измерении и анализе. Первый - это краевой эффект. Этот эффект возникает из-за незнания взаимозависимостей, возникающих за пределами ограниченной области. Гриффит, Гриффит и Амрайн выделили проблемы в соответствии с краевым эффектом. Типичный пример - трансграничное влияние, такое как трансграничные рабочие места, услуги и другие ресурсы, расположенные в соседнем муниципалитете.
Второй - эффект формы, возникающий в результате искусственной формы, очерченной границей. Чтобы проиллюстрировать эффект искусственной формы, анализ точечного рисунка имеет тенденцию обеспечивать более высокие уровни кластеризации для идентичного точечного рисунка в более вытянутом блоке. Точно так же форма может влиять на взаимодействие и поток между пространственными объектами. Например, форма может повлиять на измерение потоков происхождения-назначения, поскольку они часто регистрируются, когда они пересекают искусственную границу. Из-за эффекта, установленного границей, информация о форме и площади используется для оценки пройденных расстояний по результатам обследований или для определения местоположения счетчиков трафика, станций обследования путешествий или систем мониторинга движения. С той же точки зрения Теобальд (2001; извлечено из) утверждал, что при оценке разрастания городов следует учитывать взаимозависимость и взаимодействие с близлежащими сельскими районами.
В пространственном анализе граничная проблема обсуждалась вместе с проблемой модифицируемых площадных единиц (MAUP), поскольку MAUP ассоциируется с произвольной географической единицей, а единица измерения определяется границей. Для административных целей данные для индикаторов политики обычно агрегируются в рамках более крупных единиц (или счетных единиц), таких как участки переписи, школьные округа, муниципалитеты и округа. Искусственные единицы служат целям налогообложения и предоставления услуг. Например, муниципалитеты могут эффективно реагировать на потребности населения в своих юрисдикциях. Однако в таких пространственно агрегированных единицах пространственные вариации подробных социальных переменных невозможно идентифицировать. Проблема отмечается при измерении средней степени переменной и ее неравномерного распределения в пространстве.
Несколько стратегий решения проблем географических границ при измерении и анализе Были предложены. Чтобы определить эффективность стратегий, Гриффит рассмотрел традиционные методы, которые были разработаны для смягчения краевых эффектов: игнорирование эффектов, создание торического картирования, построение эмпирической зоны масла, построение зоны искусственного масла, экстраполяция в буферную зону, использование поправочного коэффициента и т. д. Первый метод (т. е. игнорирование краевых эффектов) предполагает наличие бесконечной поверхности, на которой краевые эффекты не возникают. Фактически, этот подход использовался традиционными географическими теориями (например, теория центрального места ). Его главный недостаток заключается в том, что эмпирические явления происходят в пределах конечной области, поэтому бесконечная и однородная поверхность нереалистична. Остальные пять подходов схожи в том, что они пытались произвести несмещенную оценку параметра, то есть предоставить среду, с помощью которой устраняются краевые эффекты. (Он назвал эти оперативные решения в отличие от статистических решений, которые будут обсуждаться ниже.) В частности, методы нацелены на сбор данных за пределами изучаемой области и подходят для более крупной модели, то есть картографирования на территории или за ее пределами. ограничивая область исследования. Однако с помощью анализа моделирования Гриффит и Амрайн определили неадекватность такой техники преодоления границ. Более того, этот метод может вызвать проблемы, связанные со статистикой больших территорий, то есть экологическую ошибку. Расширяя границу изучаемой области, можно не учитывать микромасштабные вариации внутри границы.
В качестве альтернативы рабочим решениям Гриффит исследовал три метода коррекции (т. Е. Статистические решения) для устранения смещения, обусловленного границами, из вывода. Они (1) основаны на обобщенной теории наименьших квадратов, (2) используют фиктивные переменные и структуру регрессии (как способ создания буферной зоны), и (3) рассматривают граничную проблему как недостающую проблема ценностей. Однако эти методы требуют довольно строгих допущений относительно интересующего процесса. Например, решение в соответствии с обобщенной теорией наименьших квадратов использует моделирование временных рядов, для которого требуется произвольная матрица преобразования, чтобы соответствовать разнонаправленным зависимостям и множественным граничным единицам, обнаруженным в географических данных. Мартин также утверждал, что некоторые из допущений, лежащих в основе статистических методов, нереалистичны или неоправданно строги. Более того, Гриффит (1985) сам также определил неполноценность этих методов с помощью анализа моделирования.
Как это особенно применимо при использовании технологий ГИС, возможное решение для устранения как краевых эффектов, так и эффектов формы заключается в переоценке пространственного или процесс при повторных случайных реализациях границы. Это решение обеспечивает экспериментальное распределение, которое можно подвергнуть статистическим испытаниям. Таким образом, эта стратегия исследует чувствительность результата оценки в соответствии с изменениями в допущениях о границах. С помощью инструментов ГИС можно систематически изменять границы. Затем инструменты проводят измерение и анализ пространственного процесса в таких дифференцированных границах. Соответственно, такой анализ чувствительности позволяет оценить надежность и устойчивость локальных мер, определенных в искусственных границах. Между тем, изменения в допущениях о границах касаются не только изменения или наклона углов границы, но также различения пограничных и внутренних областей при обследовании и рассмотрения возможности того, что изолированные точки сбора данных вблизи границы могут показывать большие размеры. отклонения.
