时空扫描统计量

1、时空扫描统计量-空间统计1.1时空扫描统计量空间自相关分析具有一定的局限性，其没有纳入时间因素故而不能判断地理 空间上聚集区域随时间变化的趋势。而时空扫描很好的解决了这一难题，不仅能 够揭示地理空间上聚集区域随时间变化的规律，同时还能得出聚集区域的相对危 险度，更加精确的对空间聚集区域位置进行了定位。风险人口时间间隔中心点（坐标）图错误!文档中没有指定样式的文字。-1时空扫描原理示意图时空聚集性分析同时考虑了时间和空间两个因素，主要采用移动窗口法 （moving windows），如图 错误!文档中没有指定样式的文字。-1所示，在地理空 间上创建扫描窗口（圆柱体），圆柱体的底面对应研究的地理区

2、域，圆柱体的高 对应扫描时间间隔，圆柱体的半径对应扫描的风险人口。扫描窗口的大小和位置 在地理空间上不断的变化，其过程为：随机选取地理空间上任一地理位置作为扫 描窗口的底面中心，相应的地理区域（扫描窗口的底面积）不断变化，对应时间 间隔（扫描窗口的高）也不断变化，直到达到预先规定的上限为止。然后对每一 个扫描窗口，根据实际属性值（如发病数）和人口数可计算出预期属性值（发病 数），然后利用扫描窗口内外的实际值和预期值构造对数似然比（log likelihood ratio, LLR）检验统计量，最终选取LLR值最大的窗口为高聚集窗口。针对每个扫描窗口，在泊松分布假设前提下，有：uz =m I n

3、G （式错误!文档中没有指定样式的文字。-1）* G，其中七表示随机假设下时空窗口 Z中的理论事件数；mz表示时空窗口 Z中 的总案例数；mG表示研究区域内的总案例数；nG表示研究时空范围内的总事件 数。接下来，根据窗口内外的理论与实际事件数构造对数似然比（log likelihood ratio LLR）统计量来描述窗口内事件异常聚集的程度，表达为：Lmi片r哉LLR =-z =（式错误!文档中没有指定样式的文字。-2）L（nG0 匕UG ）其中七表示时空窗口 Z中的是事件数，nG是研究区域总事件数，uz是时空窗口 Z中的理论事件数，七是研究区域总的理论事件数，气=Z七。LLR是单调递 减的

4、，P值是根据蒙特卡罗假设检验得出。当LLR取最大值且PV0.05时，可以 认为该区域存在聚集特征。【案例44】使用广东某疾病数据（Guangdong_case_popu.xls，包含病例和人口数据）和 地理坐标数据（Guangdong_geo.xls）数据，以广东省区县地理位置为基本单元、 40%风险人口为半径、月为时间间隔，运用SaTscan软件对广东省某疾病进行回 顾性时空扫描统计，计算RR值和时空聚类的LLR值。部分数据分别展示如表 错误!文档中没有指定样式的文字。-1表错误!文档中没有指定样式的文字。-2 所示：表 错误!文档中没有指定样式的文字。-1广东某疾病数据（部分数据）quxi

5、ancasepoputime4401036793026Jan-094401031793026Feb-0944010336793026Mar-09440103208793026Apr-09440103180793026May-09440103222793026Jun-09440103142793026Jul-0944010362793026Aug-0944010385793026Sep-0944010395793026Oct-09表 错误!文档中没有指定样式的文字。-2广东地理坐标数据（部分数据）quxianlonlat440781112.7122.03440785112.2822.244409

6、81110.9722.03440983111.1222.43441223112.4323.67441224112.1723.97441225111.7123.56441226111.9823.27441402116.1224.28441421116.1924.36注意：数据集中的行需要按地点-时间的顺序规范排列。如果某地某个时间 段没有发生事件，则不能略去相应的行，而要将该行对应的事件数记为0。步骤1：打开文件打开SaTScan，单击【File】-【New Session】，弹出对话框，如图 错误!文 档中没有指定样式的文字。-2所示，图中显示有三个界面，分别为:Input、Analysis、

7、 Output oOutputAdvanced Case File：口OutputAdvanced Case File：口-Time Frecision Hone Si1 YearMonth Day Generi cControl File：CBernonlli Model)uStudy ZeriodStart Date：Year Month DayYear Month Day200011End Date： 200012 | 71Fopulation File：(Foieeotl Model.)uZoordinates File：CoordinateEu。Cartesi anGrid File

8、：(optional) Lat/LongM图错误!文档中没有指定样式的文字。-2时空扫描界面步骤2： Input界面在Input界面中，有多个文件选项，分别为：Case File、Population File、 Coordinate File。（1）Case File，操作步骤如图错误!文档中没有指定样式的文字。-3（a。）所 示：盛 Import File WizardSlease File:L： M am t VD at a . 3Sp it i al smp *r al Giisiig darkg_ be e_p o pu. c sv|. . . |The expected fomia

9、t C . If the selected file iw not S2TS cn fiomiatted (whitespace delimited) or field zre not in the expected order, select e Next button to specify how to read this file.Ok.lear ImjortHext 、注：这里应该注意，SaTScan同OpenGeoDa 一样，都不能识别中文路径， 因此所有操作都应该在英文路径下，否则就会出错。Sampl ing of F ila Cent ents :Hlee 土 mil sase-

10、j &tise-至czzi440102. -6. 92O2J440103j lj 9302 2MEH244Q1Q3j 3fij 7 33G2-6J 2g3344Q1O3J 201 79302SJ 2-005T444010S. 130. 7930.26, 2009-5440102. -222. 793Q-2G. 2-OOEH-G44。皿 1组凹耶第海4 7丁I gnor e Ei rst 0row e 匣 f irst row i s ccilumn namSlllllllllllllllllllllllll mi mi mi mi mi mi mi mi Fi eld Sep：ai_ator

11、Comma B j Sem i col onflii te spac e _ O + Jierijr oup Indi e at oi_ DoiibLe QuotasSiiLgle Quotes-. PreviousHext )D i spl ay S aTSc artibles For : :di e cret e Po i eeor model: SaTS csltl Vari ableSoirrce File VariableLoeati on IDuiLasgignedNumber of CagesuiLasgignedDite/Time (optional)uiLasgignedCo

12、vri a+el (optional)IlTL&EEigTLedCovri a+e2 (optional)IlTL&EEigTLedCovri a+e3 (optional)IlTL&EEigTLedi9 A .rtM 4 K 4 A llf K 4 r , T1. gkl 1rrr. a L L i rv. . JGenerated 11 #One C o urit #qwt 1 3Tlc aseP&P71I imelocati onl14：4QLO36793026200-1locati on214：4QL03179302620(ra-Zlocati on314：4QL03367930262

13、00-3locati on4144010320873026200S-4locati on5144010318073026200S-5locati on6144010322273026200S-&locati on?144010314273026200S-7-rM | Lnp#=Colmiri is not actually de fined ltl file but caii b& used as SjaTScan vsari able：:-. PreviousIT ext 摩 Import File WizardD i spl ay S aTSc arti ibles For : di e

14、cret e Po i eeor model：:-. Pr evi oueIT ex t /Loeati on IDquKi anNiunber of CagesesiE色Date/Time (optional)KimeCovri a+el (optional)iiTLasEigTiedCovri a+e2 (optional)iiTLasEigTiedCovri a+e3 (optional)iiTLasEigTiedi9 A4 K 4 A ll i K 4 r , T1. gkl 144W. IH L L 1 ,T.且 jSaTScan V=ari ableSoinree File Vmr

15、iwhleGenerated Z1 #One C o urit #qwc i artc azeP&P71t imelocati onl14：4QLO3G793036axra-ilocati on214：4QL031793036axra-zlocati on314：4QL0336793036200-3locati on4144010320873026200S-4locati on5144010318073026200S-5locati on6144010322273026200S-&locati on?144010314273026200S-7-r，| LHPr常=Colmin is not a

16、ctually de fined ltl file but can be used as SjaTScan vai_i able.9 Save imported input file as：C : ampl eIr ainYl. SSpsti oTempcralXCg-ses. cas11 Save these settiTigs arid direetly from file suic whn rurirLirig th里 stlsIveleL ancel：. P r evi ousL ancel图错误!文档中没有指定样式的文字。-3 Case File（2）Population File,

17、之前的操作步骤同（1）中的操作，不同之处在于数据及变量的选择，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-4（a、b）所示：-lear ImportIText -lear ImportIText Population File:匚：VEw&ffipl&JData 4. 3SpitiaTemp&Fal .Gnsikgdaiks_iase_popu. csvThe expected format -of the population file is: 2岫&7如jg Cvyanae . If the selected file is not SaTScjn formatted (whitespace d

18、elimited) or fields are not in die eapcct-ed order, select e Next button to specify h.ow to read this file.Displ ay 5aTScart Variables For : diecrete Poi eeor modelSaTS csltl Vsri ableSouree File Vai- i =abl eLoeati on IDQTLKi 9ILDite/Time (optionalJtimeFojnLa.tioiihopiCovri a+el (optional)IlTL&EEig

19、TLedCovri a+e2 (optional)IlTL&EEigTLedCovri a+e3 (optional)IlTL&EEigTLed|9 A VFtmv q K 4 A llf K 4 r , T1. gkl 1 i rv. . JGenerated II #qwciancasepoputimelocati onl44010Q67930262009-1locati on24010317930262009-2locati on340103367930262009-3T-locati on44401332087930262OO9-4locati on544013318079302620

20、09-5locati on64401332227930262OO9-6locati on?4401331427930262009-7locati onS440133627930262009-8Ti C, 35 . nrij LnL苧=Colmm is not actually de fined ltl file but cart be used as SaTSrar，vsari ablePreviousIT ext /图错误!文档中没有指定样式的文字。-4 Population File（3）Coordinates File，之前的操作步骤同（1）中的操作，不同之处在于数据及变量的选择，如图错

21、误!文档中没有指定样式的文字。-5（a、b）所示：Coordinates File:The expected format of 1he coordinaites file, using Cartesian coor-dirutes is: X-Ccerdina . If the sekctwi file is not SaTS c-an fbrmattd (whitespace delimit m fields are not in th.e expected order, select the Neoct button co specify liow to red this Sle.-le

22、ar ImportIText -lear ImportIText Generated 11 #qwci an1 on1 atlocati onl4407B1112.7122. 03locati on2440785112.2822. 2locati on3440961110.9722. 03Tlocation4440963111.1222. 43locati on5441223112. 4323. 67locati on6441224112.1723. 97locati on?441225111.7123. 56locati onS441226111.9323. 27Ti C, d cn 旬L

23、ai_ t L ai_ t e e 1 siluax n aT esSaTS csltl Vri ableSource File Var i =abl eLoeati on IDQTLKi 9TLIIonTQ.atZ1 (optional)IlTL&EEigTLfidZ2 (optional)IlTL&EEigTLfidZ3 (optional)IlTL&EEigTLfid审 iifk 4 r m a*1 ID ispl ay SaTSc &tl ITai-i. iblee For :图错误!文档中没有指定样式的文字。 -5 Coordinate FileStudy Period 改为 200

24、9.1.12009.12.31, Time Precision 改为 Month, 如图错误!文档中没有指定样式的文字。-6所示：Input Analysi s OutputCase File：Time FrecisionC：，iixample，,LTraii，ii.4. 3Sp at i oT emp or al C as e s. cas J HoneYearZontrol File：(Bernoulli Model)O MonthDayu GenericStudy TeriodStart Date：Year Month DayYear Month Day20091TEnd Date： 2

25、00912JFopulation File：(Foieeotl Model.)C:arnjl e Tr ai rt4. 3 Sp at i oT emp or al opul at i on. pop|. . . |CoordirLteE File：-CoordinatesC : x ampl e r ai nki. 3Sp at i oT emp or al C o or di nt e s. geo.通 Cartesi an Lat/LongGrid File：(option：al)uAdvanced 图 错误!文档中没有指定样式的文字。-6 Study Period&Time Preci

26、sion步骤3： Analysis界面Type of Analysis: Space-Time (时空分析)Probability Model: Poisson（3）Time Aggregation: Month（4）点击右下角的 Advanced，出现 Advanced Analysis Features,将 Maximum Spatial Cluster Size设置为40（默认为50%），即40%的风险人口。如图 错误!文 档中没有指定样式的文字。-7 （a、b）所示：Rat我Input Analysis OutputProbability ModelScan For Areas Wit

27、h：Discrete Sc art Stati sties:3 High RatesPin-ely SpatialBernoulliPurely TemporalHigh or Low RatesMui + i nom i alOrdinalUni ts: TearExponent i alHormalPizrely TemporalC ont i nuous Sc art Statistics：MonthEAdvanced Rat我Input Analysis OutputProbability ModelScan For Areas With：Discrete Sc art Stati s

28、ties:3 High RatesPin-ely SpatialBernoulliPurely TemporalHigh or Low RatesMui + i nom i alOrdinalUni ts: TearExponent i alHormalPizrely TemporalC ont i nuous Sc art Statistics：MonthEAdvanced j Sp at i al Var i ati on in Temporal TrendsTime AggregationSpace_Time FermutationType o Ari：ilysi s Foi ssonR

29、etrospective ArL：alys es :Foi EEon L I匚 Isotonic 5pati al 5cajt Statistic舞 Adumn 匚ed Anask Features匚 Inrlade Purely lefijioral ClnEters (Spatisil Size = 100%)patisi kindSlipSet IeftultETemporal Witido#Spajee arid Tin 匚 Isotonic 5pati al 5cajt Statistic舞 Adumn 匚ed Anask Features匚 Inrlade Purely lefij

30、ioral ClnEters (Spatisil Size = 100%)patisi kindSlipSet IeftultETemporal Witido#Spajee arid Tin e Adjustn&jLtsBorder Atilys i sPot er Eval iiatioLLMaxiiTiuri Snatial Cluster SizeilliptietTaErCaripGctac 5 e F 皿dAy： | MedlUlTl50.0jercent dE th.* popula.tiori d.:finti in tki nax cirdt Ei: file (C= 50K-

31、)ie bl circle with 3 1 0CarteEian. imiIs radius4G。par cent of the populatioii at ri sk (= 葛 default = 50%)图错误!文档中没有指定样式的文字。-7 Analysis界面步骤4： Output界面（图错误!文档中没有指定样式的文字。-8）图错误!文档中没有指定样式的文字。-8 Output界面步骤5：运行结果最后点击页面上方的三角标志（如图错误!文档中没有指定样式的文字。-9）运行结果，得到两个聚类结果，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-10：图错误!文档中没有指定样式的文字。-9运行结果的标志ZLUEFERE EE TEC TED *1. Log atian 皿 includEd. z 44030644珊脆44-0304j 44150L44O3O3j4401440