空间分析与R语言系列之空间扫描统计量

空间扫描统计量是1997年由哈佛大学的Kulldorff提出的一种聚集性探测检验方法，因此也叫Kulldor...



R语言是一门用于统计分析和绘图的语言，在空间数据分析方面有着强大的功能。为了让大家更好地掌握R语言在空间分析方面的应用，在接下来的一段时间内，小编会介绍下几个空间分析经典模型的R语言工具包，供大家选择学习。这次介绍的是空间聚集性探测方法中应用较广的空间扫描统计量。

空间扫描统计量是1997年由哈佛大学的Kulldorff提出的一种聚集性探测检验方法，因此也叫Kulldorffand-Nagarwalla方法，目的是运用一系列扫描圆，在研究区域探测出疾病的空间聚集性。

以圆形空间扫描统计量为例，该方法在开始进行探测时，随机选取研究区域内某一点或小范围中心点，以其为圆心生成一系列扫描圆。



这些扫描圆的半径由0到规定的上限按照一定的步长逐步变化。当扫描圆半径达到规定的上限后，该方法便又以区域内另外一个点为圆心，开始新一轮的圆形扫描。对于每一个扫描圆，利用圆内外病例的实际值和期望值计算一个似然比值。病例概率分布情况不同，所用的似然比求解公式也不同。以泊松分布为例：



式中，c表示扫描圆中实际病例数；μ表示扫描圆中期望病例数；C表示整个研究区的病例数。

整个扫描过程直到遍历完研究区域内所有的点后结束。扫描过程结束后，将所有扫描圆的似然比由大到小排序，选择排在前面的若干个作为聚类的备选区域进入MonteCarlo检验。通过检验的扫描圆便是探测到的疾病聚集高发区。

下面通过一个实例来说明在R语言中如何利用空间扫描统计量实现聚集性探测。

数据采用maptools工具包自带的sids数据，包括美国北卡罗来纳州1974年100个地区的经纬度坐标、婴儿猝死综合症病例数据和出生人口数据（Cressie and Chan 1989, and Cressie 1993)。所用R包为RCluster，要求的数据格式包括婴儿猝死综合症病例、预期病例数（各地区风险人口数*卡罗莱纳州病例总数/卡罗莱纳州总风险人口数）、风险人口数和坐标信息。

数据获取代码：

nc_file

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