用GeoDa探索空间数据工作手册

用GeoDa探索空间数据：工作手册LucAnselinSpatialAnalysisLaboratoryDepartmentofGeographyUniversityofILLinois,Urbana-ChampaignUrbana,IL61801://©2004-2005LucAnselin,AllRightReserved翻译：郑光辉2008年7月27日星期日前言本工作手册包括了一系列最初为ICPSR暑期空间分析课程空间数据分析和空间回归分析而准备的实验数据。它包括一系列的简要指南和经处理过的实例，这些实例作为GeoDaTMUser’sGuideandGeoDaTM0.95iReleaseNotes(Anselin2003a,2004)的补充。这些例子适合于GeoDaTM0.95i版本，这一版本可以从网址免费下载。GeoDa官方参考文献作者是Anselin（2004c）。GeoDaTM是LucAnselin所有的商标。在这本手册中，有些材料中有些是在SAL网站可以下载的早期指南中已经有的。另外，还包括为一些课程而准备的数据，这些课程是在2003年秋季为Illinois大学农业与消费者经济系所开设，包括ACE492SA、空间分析和ACE492SE、空间计量经济学。由于GeoDa版本问题可能会存在一些小的差异。为避免疑问，当最新的文档取代了以前的指南材料时，通常是应该可以查阅到的。这些实例和练习所用的样本数据都是可以从SAL“stuff”网站上下载的。这些数据可以从以下网址下载。这些样本数据主要是为显示本软件的特征。建议读者只将它们作为练习之用。声明：这本手册的发展受益于美国国家科学基金（theU.S.NationalScienceFoundation）通过BCS9978058项目给予空间综合社会科学（CenterforSpatiallyIntegratedSocialScience，CSISS）的支持。最近，又通过与疾病预防与控制中心（theCenterforDiseaseControlandPrevention，CDC）及预防医学教师联合会（AssociationofTeachersofPreventiveMedicine，ATPM）得到资助，award#TS-1125（不懂）。最后，许多GeoDa工作小组的成员们都提出过许多建议或意见，在此表示感谢。特别感谢JuliaKoschinsky，他仔细检查过每一个早期的版本，修改了许多错误之处。1练习1启动GeoDa1.1目标本次练习演示了如何开始使用GeoDa和它的用户界面的基本构成。练习完成之后，您应该掌握：l打开和关闭一个工程l载入一个带有指示器（主关键字）的shape文件l从菜单或工具栏中选择功能有关这些操作的详细信息请参考theUser’sGuide第3–18页和theReleaseNotes第7–8页。1.2打开一个工程双击桌面图标或通过WindowsExplorer（相应目录中）启动GeoDa，就会出现一个欢迎界面。在File菜单中选择OpenProject，或单击OpenProject工具按钮，如图1.1所示（onp.2）。工具栏中只有两项是可用的，第一个是用于打开一个项目，如图所示。另一个项目是关闭项目（参见图1.5（onp.4））图1.1第一个菜单和工具栏打开一个项目之后，熟悉的Windows对话窗口要求输入shape文件的文件名及可用的关键字。关键字是每一记录（observation）的唯一标识，它是一个整数值，如各个县的FIPS码，或人口（tract）数。GeoDa只能读入shape文件打开一个项目（atthispoint），但如果你的数据不是shape文件格式，可以用软件自带的空间数据处理工具来创建（请参考练习4和练习5）。在出现的文件对话框中选择SIDS2作为InputMap，关键字默认为FIPSNO。你也可以键入shape文件的完整路径，或在Windows文件结构中查找，直到出现文件名（对话框中只显示shape文件）。最后点击OK，载入地图，如图1.2。2图1.2选择输入shape文件接着，打开一个地图窗口，显示用于分析的底图，图中显示了NorthCarolina的100个县，如图1.3所示。窗口左侧区域显示了图例。通过向左或向右拖拽两区（图例和地图）之间的分隔线可以改变其大小。图1.3载入SIDS2样本数据后打开的窗口你可以在地图窗口中左击选择颜色（背景，阴影等）属性来改变底图设置，及改变选择工具形状。左击打开一个菜单，如图1.4所示。例如，底图默认为绿色，将其改变为其它颜色，单击ColorMap，从标准Windows颜色面板中选择一种新的颜色。要关闭所有窗口，单击工具按钮中的Closeallwindows（图1.5onp.4），或选择File菜单中的CloseAll。3图1.4地图中的选项（左击）图1.5关闭所有窗口1.3用户界面载入一个shape文件之后，所有的菜单和工具栏都变为可用，详见图1.6。图1.6完整的菜单和工具栏菜单栏由11项组成，4项是标准Windows菜单：File（打开和关闭文件），View（选择要显示的工具栏），Windows（选择或重新排列窗口），和help（还不能使用）。GeoDa特有的有Edit（控制地图窗口和图层），Tools（空间数据处理），Table（数据表格处理），Map（choropleth制图和地图平滑（smoothing）），Explore（统计图表），Space（空间自相关分析），Regress（空间回归）和Options（特殊（specific）应用选项）。你可以单击不同的菜单试一下GeoDa的功能。工具栏由6组按钮组成，从左到右分别是：打开和关闭项目；空间权重计算；编辑功能；探索性数据分析；空间自相关；等级平滑和制图。以探索性工具栏为例，如图1.7所示。图1.7探索工具单击工具栏中按钮与在菜单中选择相应的选项功能是相同的。工具栏可以放置于任何位置，也就是说你可以将它们移动到任何不同位置。选择一个工具栏，（Experimentwiththis）单击左侧分割栏的鼓起处，把它拖到不同的位置。1.4练习首先关闭所有NorthCarolina的数据图。利用St.Louis都市区周边78个县的杀人案数据（stl_hom.shp）打开一个新的项目，FIPSNO作为关键字。试验一些地图选项，如底图颜色（ColorMap）4或窗口背景颜色（ColorBackground）。在操作之前一定要关闭所有窗口（？）。5练习2建立一幅Choropleth图2.1目标本练习演示一些制图及在地图中进行选择的所需的基本操作。在练习之后，你将会学会：l制作一幅简单的Choropleth图l在地图中选择项目l改变选择工具有关这些操作的更详细的信息请参考用户指导的35－38页及42页。2.2四分位图样本集中的SIDS数据来自于NoelCressie’s（1993）的空间数据统计学（Cressie1993,pp.386–389）。它包含了NorthCarolina的100个县两个年代SIDS（婴儿猝死综合症，suddeninfantdeathsyndrome）死亡人数，分别表示为SID74和SID79。另外也有每个州的出生人口数（BIR74，BIR79）和一个子数据集，还有非白种人出生人口数（NWBIR74，NWBIR79）。首先利用练习1中的程序打开sids.shp文件。同前，选择FIPSNOSNO作为关键字。一幅NorthCarolina州各县的绿色底图展现于你的面前，如图1.3所示。唯一的不同就是窗口标题将会是sids，而不是SIDS2。要新建两幅四分位图，比较非白种人在1974年（NWBIR74和SID74）出生人数与SIDS死亡的人数的空间分布。单击底图使其成为当前窗口（在GeoDa中，最后单击的窗口为当前窗口）。在Map菜单中选择Quantile，将会出现一个对话框，以选择制图所用的变量。另外也会出现一个数据表。这个暂时不谈1。你应将其最小化，以防其碍事，但你稍后就会用到它，所以不要关闭2。在变量选择窗口，选NWBIR74，如图2.1所示，然后单击OK。注意选中对话框中的checkbox，使所选变量成为默认选项。如果选中，下次就不会再要求选择变量了。如果你要对同一变量作几种不同类型的分析，这将会比较方便。但是，你本例中，我们要对不同变量进行相同的的分析，所以设置一个默认变量并不明智。如果你不小心选中了默认选项，你可以调用Edit菜单中SelectVariable来取消。1第一次指定函数所需的变量，就会出现这一表格。2通过单击窗口右上角最左边的按钮使其最小化。6图2.1变量选择选择变量之后，第二个对话框将要求输入四分位图的分类数量：暂时保留默认值4（四分位图），点击OK。就会出现一幅四分位图（4类），如图2.2所示。图2.2：非白种人1974年出生人口数（NWBIR74）各县四分位图利用同一底图再建一幅choropleth地图。首先，通过单击Duplicatemap工具按钮再打开一个底图窗口，如图2.3所示。同样地，你也可以从菜单选择EditDuplicateMap。图2.3复制地图工具按钮然后为变量SID74创建一幅四分位图（4类），如图2.4所示）。你注意到每张四分位图中的观测数量有何变化？这贴图有两个问题。第一，这是一幅有关数量的choropleth图，或称为extensive变量，这种变量与大小（如面积或总人口）有关系，经常是不合适的。相反，级别或密度适合制作7choropleth图，称为intensive变量。第二是断点计算问题。对于如SIDS死亡数的分布问题，或多或少服从Poisson分布，低值之间存在许多联系。本例中断点的计算并不可靠，四分位图特别是五分位图是不正确的。注意最低类别显示为0个记录，第二类为38个。你可以从菜单选择EditCopytoClipboard将地图保存于剪切板。这只拷备了地图部分。如果你还希望得到图例的拷备，右击图例区域选择CopyLegendtoClipboard。或者，你也可以从菜单中选择FileExportCapturetoFile，将其保存为.bmp格式的地图（但无图例）。你需要指定一个文件名（如果需要也要指定路径）。如有需要，你可以利用图形转换软件包将bmp格式文件转换为其它格式。2.3在地图中选择和链接观测对象到现在，这些地图还是“静态的”。动态地图的意思是说可以在不同地图之间选择某一地图，并链接所选择的地图。Geoda包括许多形状选择工具，如点、矩形、多边形、圆形、直线。点状及多边形是多边形shape文件的默认选择工具，圆形是点状shape文件的默认选择工具。单击它的位置来选择一个对象（在某一县的位置上单击来选择它），或通过拖动鼠标来选择多个对象（在一个点上单击，拖动这一点到其它地方来创建一个多边形，然后松开。你可以通过shift键与单击来添加或去除被选择对象。地图外任何地方单击即可取消选择。其它的选择形状，可以在地图上右击，在SelectionShape下拉菜单中选择相应选项，如图2.5所示。每一幅地图都有其选择工具，它们彼此间不必相同。图2.5形状选择下拉菜单比如，你选择圆形选择工具（如图2.5），在NWBIR74中单击，扩大圆形边界来选择一些县（见图2.6）。8图2.6圆形选择一旦松开鼠标，圆心在圆形区域内的县即被选中，显示为网状阴影（图2.7）。当多幅地图同时在使用，所有地图中的相同县都会被选中，如图2.7两幅地图中网状阴影所示。这就是所谓的链接，这不仅适用于地图，也适用于打开的表