从多边形到连续测量多样性？

首先; 我试图找到一个类似的问题，但没有成功。也许是因为我对GIS还是很陌生，我真的不知道自己到底在寻找什么。如果有人指出我存在类似问题，我很乐意删除该帖子。

我需要为给定国家/地区创建人口连续性的“连续”或栅格（在小网格中）变量。我有一个shapefile，显示了族裔在多边形中的分布（图1），我要寻找的结果是每个行政单位（非盟，在这种情况下，是360个尼日利亚选区）。

图1.尼日利亚的人口组多边形

我想出的解决方案是获取每个AU中每个多边形的面积百分比，然后从中计算出异质性指数。但是问题是由于行政单位的分配，我会留下很多信息。如图所示。在图2中，正方形“ a”，“ b”和“ c”将具有相同的“偏析指数”，但很明显，它们与“热点”的位置不同。

图2。

因此，尽管我可以提出另一种解决方案，即创建一个栅格地图，并计算到最近边界的距离，但是再次共享一个边界与在地图的中央部分（这是几个小组一起生活）并不相同。

找到这个问题之后，我猜想多边形可以使用其质心转换为点，然后应用相同的方法。但事实是，我对此并不陌生，而这个问题并未得到明确回答。我该怎么做？

使用另一个示例，我想创建类似以下内容（此网站的图片）：

给定一些具有不同定性特征的点的分布，从我可以估计每个行政单位的“平均异质性”的位置获取多样性的度量。

我该怎么办？我使用R和QGIS，所以我不介意在哪个平台上创建解决方案。

我真的会给SpatiaLite一个解决方案！最方便的是，您可以在QGIS中使用QSpatiaLite插件。

只需为gridcell设置一个合理大小的多边形网格即可。然后将网格与种族的多边形相交，并计算每个相交的面积。使用结果表，您可以使用相交区域（即每个网格单元中的族裔区域）作为“丰度度量”（即生态学家如何命名）来计算索引！

假设您的族裔层称为“ EthnicGroups”，字段为“ group”，多边形网格名为“ Grid”，字段为“ ID”，则此SQL查询将适用：

SELECT 
  g.ID AS gID, 
  e.group AS egr,
  AREA(INTERSECTION(e.geometry, g.geometry)) AS egr_area
FROM Grid AS g JOIN EthnicGroups AS e 
ON INTERSECTS(g.Geometry, e.Geometry)
ORDER BY gID, egr_area ASC

为了使用特殊公式计算多样性指标，我将使用R，折叠这些“丰度”，为每个网格单元产生一个值，最后可以将其重新加入网格几何中！

要获得每个AU的平均多样性，可以使用加入网格的多样性指数。再次使用SpatialLite通过应用均值函数将AU多边形内的值分组。

有趣的是，我最近写了一篇有关此问题的博客文章，这可能会给您一个想法：http : //thebiobucket.blogspot.co.at/2014/12/usecase-find-dominant-species-and.html

就我而言，我建议在这方面跳过“连续性”的概念，因为多样性仅相对于其所基于的空间单位有意义。因此，我认为所有使用除索引所依赖的空间单位以外的其他单位进行平均或内插的方法和幻想技术都不会增加任何有价值的东西，而会使结果模糊！

这是一张显示两栖动物（而不是种族）多样性的地图，为此我使用了完全相同的方法：

ps：如果您想在给定的搜索半径范围内获得多样性，则可能需要关注 此链接！

在QGIS中，您可以在多边形顶部生成点网格。您将在Vector-> Research tools（矢量->研究工具）下找到此函数（我认为这是英语，我的QGIS版本是另一种语言。）在点网格间距方面，您必须找到一些合理的粒度。

然后，在“矢量”菜单下，使用点（作为目标）和种族多边形作为源，按位置（在“数据管理”下找到）执行“联接属性”。

现在，您已经有了一个点网格，其中每个点都有种族属性。

这是有点棘手的地方。如果将属性重新编码为数值（例如，使用QGIS处理工具箱中的“创建等效数值字段”工具），则可以使用这些点生成栅格。然后，可以在“栅格”->“分析”下使用“创建网格”。在这里您可以尝试使用滑动平均或最近邻分析，然后可以使用区域统计（在处理工具箱以及栅格菜单中有很多选项）。

诀窍是如何在获取异质性索引的同时，忽略通过将属性重新编码为数值索引而创建的任意值，但是您可能会在这里有所了解。不太确定如何解决这个问题，而不必花太多时间去做我现在想做的事情:)

另一个想法是将点网格加载到Spatialite数据库（或PostGIS，但这是运行的较大操作。）然后，您可以使用数据库中的SQL和空间函数来测试从每个点到指定点的半径范围内的所有点。给它一个局部方差索引，然后根据该值生成一个栅格。我最近对此做了一些工作。

希望这能给您一些想法！如果您想进一步讨论，请随时使用评论。

在提出实施问题之前，您的问题中有许多假设需要解决。您提供的示例是基于给定植物物种的品种样本的生物多样性分析。我查看了用于生成此栅格的软件的手册，但没有迹象表明它适合于或已应用于人类。人类文化区的质心（您建议用于分析）在任何方面都不类似于植物集合的样本（即实际观察）。

人类亚组的接近度（沿任何维度划分，此处的维度是种族）可以表示为多样性度量或隔离度量。一种广泛使用的多样性度量是Herfindahl指数，它在0到1之间变化，当一个区域有许多小群时较小，而当一个区域有许多大群时较大。它是在一个人口或区域内计算的，不参考该人口或区域外的任何事物。这是有问题的，因为您对跨管理边界的空间交互感兴趣。

一种广泛使用的隔离度量是不相似指数，该指数在 0到1之间变化，当子区域具有与较大区域相同的人口分布时较小，而当子区域仅是一组或另一组时则较大。通常在一个人口统计信息可用于许多子区域的区域内进行计算（例如，您可以根据大城市区域内所有人口普查区域的人口统计数据计算大城市区域的黑白差异指数）。Wong（2002）建立了本地模型通过基于相邻（即，连续）子区域而不是整个区域的总体计算每个子区域的不相似指数来进行隔离。该措施的局限性在于它一次只能用于两个小组。但是，在我自己的研究中，通过在邻居的每个区域内使用两个人口最多的组来使用它。

您已指示要计算每个管理单位（AU）的多样性。但是您还说您需要创建一个连续的多样性栅格。对我来说尚不清楚，是您实际上是否想要一个连续的分集栅格，还是您认为需要它来计算非盟分集。如果您实际上确实想要连续分集，我建议您看一下O'Sullivan＆Wong（2007），它使用核密度估计器将连续分集可视化。这具有考虑跨行政边界的人口交互作用的效果，这表示您想要的。

OTOH，如果您确实希望按管理部门进行多元化，则可以使用Herfindahl索引或本地差异索引来实现。但这需要有关每个非盟内人口统计特征的信息。我认为您使用种族区域地图的原因是因为您没有非盟的种族人口数据。但是，如果您知道每个非盟的人口，并且将其与种族区域网格相交，则可以将非盟的人口分配到各个种族区域。迄今为止提出的关于此问题和其他答案的重要假设是，他们假设整个非盟或民族地区的人口密度都是恒定的。这种假设似乎初步 难以置信，但是您比我更了解数据，并且可能对此假设感到满意。

根据对目标的理解，我认为我的方法如下：

1. 对子单元内的种群进行建模，其中子单元可以是AU与种族区域的交集，也可以是矢量或栅格网格。如果有足够的时间，我想同时尝试一下。
2. 计算每个AU的Herfindahl指数，但是，根据Wong（2002），我将基于每个AU的邻域而不是仅基于AU内的人口来计算Herfindahl指数。如果有足够的时间，我将同时研究基于连续性和基于距离的邻域。

当然，这都不涉及技术实施，但是如果您对此有任何反馈，我们可以继续进行。

PS：我链接到的学术论文已收录。如果OP无法访问大学图书馆，请随时通过电子邮件与我联系，我们将为您提供。