Zaman içindeki eğilim nasıl temsil edilir?


34

Her rasterin hücrelerinin belirli bir zamanda bir değeri temsil ettiği bir zaman serileri serim var.

Her hücre için zaman içinde bu değerdeki pozitif veya negatif eğilimlerin büyüklüğünü vurgulayan bir harita oluşturmak istiyorum.

Biraz saf yaklaşımım, her bir hücreye basit bir doğrusal regresyona (X = zaman ve Y = değer) sığdırmak ve eğim dizisini bir rastere çıkarmaktır (aşağıdaki örnek resimlerde olduğu gibi). Bu, yalnızca önemli sonuçlar vererek filtrelenebilir.

Dört ayrı hücreden zaman serileri

Doğrusal regresyondan eğimler

Bir raster zaman diliminde zaman içindeki eğilimi başka nasıl temsil edebilirim?

Yazılımın özel talimatlarını değil genel tekniklerle ilgileniyorum.

Yanıtlar:


15

Tahmini eğimleri, soruda olduğu gibi çizmek, yapmak için harika bir şey. Önemle filtrelemekten ziyade - veya bununla birlikte - neden her regresyonun verilere ne kadar iyi uyduğunun bir ölçüsünü göstermiyorsunuz? Bunun için regresyonun ortalama kare hatası kolayca yorumlanır ve anlamlıdır.

Örnek olarak, aşağıdaki Rkod 11 rasterlik bir zaman dizisi oluşturur, gerilemeleri gerçekleştirir ve sonuçları üç şekilde görüntüler: alt satırda, tahmini eğimlerin ve ortalama kare hataların ayrı ızgaraları; En üst sırada, bu ızgaraların (gerçek pratikte asla sahip olamayacağınız ancak karşılaştırma için bilgisayar simülasyonu tarafından karşılanacak olan) gerçek temel eğimlerle birlikte üst üste binmesi olarak. Bindirme, bir değişken için renk (tahmin edilen eğim) ve diğerine hafiflik (MSE) kullandığı için, bu özel örnekte yorumlanması kolay değildir, ancak alt sıradaki ayrı haritalar ile birlikte faydalı ve ilginç olabilir.

Haritalar

(Lütfen üst üste binen üst üste binen lejantları dikkate almayın. "Gerçek eğimler" haritasındaki renk şemasının, tahmini eğim haritaları için olanlarla aynı olmadığını unutmayın: rastgele hata, tahmin edilen eğimlerin bir kısmının yayılmasına neden olur Gerçek eğimden daha aşırı aralık, bu , ortalamaya doğru gerileme ile ilgili genel bir olgudur .)

BTW, bu, aynı zamanlar için çok sayıda regresyon yapmanın en etkili yolu değildir: bunun yerine, yansıtma matrisi her bir regresyon için yeniden hesaplamaktan daha hızlı bir şekilde piksellerin her "yığına" uygulanabilir . Ancak bu küçük örneklem için önemli değil.


# Specify the extent in space and time.
#
n.row <- 60; n.col <- 100; n.time <- 11
#
# Generate data.
#
set.seed(17)
sd.err <- outer(1:n.row, 1:n.col, function(x,y) 5 * ((1/2 - y/n.col)^2 + (1/2 - x/n.row)^2))
e <- array(rnorm(n.row * n.col * n.time, sd=sd.err), dim=c(n.row, n.col, n.time))
beta.1 <- outer(1:n.row, 1:n.col, function(x,y) sin((x/n.row)^2 - (y/n.col)^3)*5) / n.time
beta.0 <- outer(1:n.row, 1:n.col, function(x,y) atan2(y, n.col-x))
times <- 1:n.time
y <- array(outer(as.vector(beta.1), times) + as.vector(beta.0), 
       dim=c(n.row, n.col, n.time)) + e
#
# Perform the regressions.
#
regress <- function(y) {
  fit <- lm(y ~ times)
  return(c(fit$coeff[2], summary(fit)$sigma))
}
system.time(b <- apply(y, c(1,2), regress))
#
# Plot the results.
#
library(raster)
plot.raster <- function(x, ...) plot(raster(x, xmx=n.col, ymx=n.row), ...)
par(mfrow=c(2,2))
plot.raster(b[1,,], main="Slopes with errors")
plot.raster(b[2,,], add=TRUE, alpha=.5, col=gray(255:0/256))
plot.raster(beta.1, main="True slopes")
plot.raster(b[1,,], main="Estimated slopes")
plot.raster(b[2,,], main="Mean squared errors", col=gray(255:0/256))

4

Tanımladığınız şey "Tespiti Değiştir". Rasterleri kullanarak değişiklik tespiti için birçok teknik vardır. Muhtemelen en yaygın olanı, üçte birini oluşturmak için bir görüntüyü diğerinden çıkardığınız görüntü farklılığıdır. Yine de, karşılaştırmaya çalıştığınız veri türüne bağlıdır. Görüntünüzden, zaman içinde eğimdeki değişiklikleri karşılaştırıyormuşsunuz gibi görünüyor (bu alan büyük arazi çalışmalarına tabi değilse, bu fazla değişmeyebilir). Bununla birlikte, zaman içindeki arazi sınıfı değişikliklerini karşılaştırıyorsanız, farklı bir yaklaşım kullanabilirsiniz.

Ben rastladım D. Lu ve arkadaşları tarafından bu makalede. farklı değişim tespit yöntemlerini karşılaştırırlar. İşte özet:

Daha iyi karar vermeyi teşvik etmek için Dünya'nın yüzey özelliklerinin zamanında ve doğru bir şekilde değişmesi, insan ve doğal olaylar arasındaki ilişkileri ve etkileşimleri anlamak için son derece önemlidir. Uzaktan algılama verileri, son on yılda değişiklik tespiti için yaygın olarak kullanılan birincil kaynaklardır. Pek çok değişiklik tespit tekniği geliştirilmiştir. Bu makale bu teknikleri özetler ve gözden geçirir. Önceki literatür, görüntü farklılığı, temel bileşen analizi ve sınıflandırma sonrası karşılaştırmanın değişim tespitinde kullanılan en yaygın yöntem olduğunu göstermiştir. Son yıllarda, spektral karışım analizi, yapay sinir ağları ve coğrafi bilgi sisteminin entegrasyonu ve uzaktan algılama verisi değişim tespit uygulamaları için önemli teknikler haline gelmiştir. Farklı değişiklik tespit algoritmalarının kendi yararları vardır ve hiçbir durum tek bir yaklaşım mümkün değildir ve tüm durumlar için uygulanabilir değildir. Uygulamada, farklı algoritmalar genellikle belirli bir uygulama için en iyi değişiklik tespit sonuçlarıyla karşılaştırılır. Değişim saptama tekniklerinin araştırması halen aktif bir konudur ve giderek artan çeşitli ve karmaşık uzaktan algılanan verilerin, uydu ve havadan algılanan algılayıcılardan yakında hazır bulunacak şekilde etkin bir şekilde kullanılması için yeni tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu makale, literatürde bulunan tüm ana değişiklik tespit yaklaşımlarının kapsamlı bir araştırmasıdır. farklı algoritmalar genellikle belirli bir uygulama için en iyi değişiklik tespit sonuçlarıyla karşılaştırılır. Değişim saptama tekniklerinin araştırması halen aktif bir konudur ve giderek artan çeşitli ve karmaşık uzaktan algılanan verilerin, uydu ve havadan algılanan algılayıcılardan yakında hazır bulunacak şekilde etkin bir şekilde kullanılması için yeni tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu makale, literatürde bulunan tüm ana değişiklik tespit yaklaşımlarının kapsamlı bir araştırmasıdır. farklı algoritmalar genellikle belirli bir uygulama için en iyi değişiklik tespit sonuçlarıyla karşılaştırılır. Değişim saptama tekniklerinin araştırması halen aktif bir konudur ve giderek artan çeşitli ve karmaşık uzaktan algılanan verilerin, uydu ve havadan algılanan algılayıcılardan yakında hazır bulunacak şekilde etkin bir şekilde kullanılması için yeni tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu makale, literatürde bulunan tüm ana değişiklik tespit yaklaşımlarının kapsamlı bir araştırmasıdır.


4

USGS Üst Orta Batı Çevre Bilimleri Merkezi tarafından geliştirilen ve Curve Fit adı verilen bir ArcGIS eklentisi var : Tam olarak neyin peşinde olabileceğiniz Piksel Seviyesi Raster Regresyon Aracı . Belgelerden:

Curve Fit, kullanıcının bir dizi raster veri kümesi (coğrafi referanslı görüntüler) üzerinde regresyon analizi yapmasını sağlayan ArcMap CBS uygulamasının bir uzantısıdır. Kullanıcı açıklayıcı bir değişken (X) için bir değerler dizisi girer. İlgili cevap değişkenini (Y) temsil eden bir raster veri kümesi, kullanıcı tarafından girilen her bir X değeri ile eşleştirilir. Curve Fit daha sonra giriş raster veri kümelerinin her pikselinde benzersiz bir matematiksel model hesaplamak için doğrusal veya doğrusal olmayan regresyon tekniklerini kullanır (kullanıcı seçimine bağlı olarak). Eğri Sığdırması parametre tahmini, hatası ve çoklu model çıkarımının raster yüzeylerini çıkarır. Curve Fit, uzaysal modelleyicilere en önemli ölçekte temel istatistiksel işlevleri yerine getirme yeteneği sağlayan açıklayıcı ve öngörücü bir araçtır.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.