(通用)克里金模型和空间自回归模型有什么区别?

机器算法验证 自相关 空间的 插值 点过程 地质统计学
2022-04-10 22:11:42

作为社会/调查统计中缺失观察的课程的一部分,我正在尝试探索预测点模式或多边形数据的现有方法。

一方面,地质统计学(更多在克里金方面)和空间统计/计量经济学(更多在回归方面)中使用的所有不同术语和形式化让我感到非常困惑。

到目前为止,我了解空间自回归克里金

  • 寻求空间预测,
  • 依赖于方差-协方差(或变异函数)矩阵——换句话说,它们依赖于空间自相关,
  • 并且,就通用克里金法而言,假设一个潜在趋势加上随机残差。

然而,克里金法似乎主要用于具有连续区域的点模式,而空间自回归涉及将现象聚合成多边形。


所以这是我的问题:

  • 底层的空间结构是两者之间的唯一区别吗?
  • 通用克里金法和空间自回归是否存在等效的数学模型公式?
  • 区域间通用克里金法是否与使用空间误差自回归的预测模型完全相同?
1个回答

简短的答案:

1)正如您所说,两者之间的区别仅在于空间结构。

2)很多人都在努力寻找两者之间的等效数学公式,尤其是在贝叶斯框架中。例如参见 Lindgren 的论文 Rue 的工作http://www.math.ntnu.no/inla/r-inla.org/papers/spde-jrssb-revised.pdf

3)我不明白怎么做。如果使用空间自回归模型,对于区域中的每个点,您预测相同的值,而使用克里金法,整个区域的平均值相同但过程的值不同,您为每个点预测不同的值

长答案:

显然,由于这两个过程是由空间相互作用/结构的类型定义的,因此它们是截然不同的。在空间自回归模型中,两个空间点Y1Y2如果它们在某种意义上是接近的,则它们是依赖的。作为一个例子,我们可以考虑两种状态,状态发生了什么Y2可能取决于发生的事情Y1仅当它们共享边界时。通常,要指定空间自回归模型,您还必须指定邻近矩阵(或邻域)。从计算的角度来看,空间自回归模型很方便,因为观测值之间的协方差矩阵是一个稀疏矩阵,如果我们需要它的反演,这可以有效地完成。另一方面,使用这种模型,我们无法预测某些未观察到的位置上的过程值,因为我们无法估计它们之间的相关性。这种模型(自动模型)应该只用于空间离散的过程,即它的实现只能在特定的位置上观察到,但它们也可以用于连续的过程。

在克里金模型中,我们假设依赖关系是连续的,在Y1Y2相关性通常取决于观测值之间的距离,如果它们接近,则相关性更高。使用此模型,我们能够对新位置进行预测,因为我们知道新位置上的过程与观察到的过程之间的相关值(取决于距离)。另一方面,在这种情况下,协方差矩阵不是稀疏的,除非您使用在一定距离后变为零的相关函数,否则它的求逆是计算密集型的。

由于空间自回归模型(或一般的自动模型)的计算优势,有些人开始考虑用离散过程近似连续过程的可能性,我上面链接的 Lindgren 的论文是最好的结果之一这个领域。

如果您需要一些解释自回归模型和克里金法的书,我建议您对空间数据进行分层建模和分析(http://www.amazon.com/Hierarchical-Modeling-Monographs-Statistics-Probability/dp/158488410X