Assessing Activity Pattern Similarity with Multidimensional Sequence Alignment Based on a Multiobjective Optimization Evolutionary Algorithm

Due to the complexity and multidimensional characteristics of human activities, assessing the similarity of human activity patterns and classifying individuals with similar patterns remains highly challenging. This article presents a new and unique methodology for evaluating the similarity among individual activity patterns. It conceptualizes multidimensional sequence alignment as a multiobjective optimization problem and solves this problem with an evolutionary algorithm (EA). The study utilizes sequence alignment to code multiple facets of human activities into multidimensional sequences and to treat similarity assessment as a multiobjective optimization problem that aims to minimize the alignment cost for all dimensions simultaneously. A multiobjective optimization evolutionary algorithm is used to generate a diverse set of optimal or near‐optimal alignment solutions. Evolutionary operators are specifically designed for this problem, and a local search method is also incorporated to improve the search ability of the algorithm. We demonstrate the effectiveness of our method by comparing it with a popular existing method called ClustalG using a set of 50 sequences. The results indicate that our method outperforms the existing method for most of our selected cases. The multiobjective EA presented in this article provides an effective approach for assessing activity pattern similarity and a foundation for identifying distinctive groups of individuals with similar activity patterns. Debido a la complejidad y el carácter multidimensional de las actividades humanas, la evaluación de la similitud de los patrones de la actividad humana y la clasificación de individuos con patrones similares sigue siendo una tarea muy difícil. Este artículo presenta una metodología novedosa y única para evaluar la similitud entre los patrones de actividad individual. Se conceptualiza el método de alineación de secuencias multidimensionales (Multidimensional Sequence Alignment‐MDSA) como un problema de optimización multiobjetivo y se resuelve mediante un algoritmo evolutivo (evolutionary algorithm‐EA). El estudio utiliza la alineación de secuencias para codificar múltiples facetas de las actividades humanas en secuencias multidimensionales y para tratar la evaluación de similitud como un problema de optimización multiobjetivo que tiene como objetivo reducir al mínimo el coste de alineación para todas las dimensiones simultáneamente . Los autores utilizan algoritmo evolutivo de optimización multiobjetivo (multiobjective optimization evolutionary algorithm‐MOEA) para generar un conjunto diverso de soluciones de alineación óptimas o casi óptimas. Los operadores evolutivos del algoritmo están diseñados específicamente para este problema, al cual se le incorpora un método de búsqueda local para mejorar su desempeño. Los autores demuestran la eficacia del método propuesto mediante su comparación al método existente ClustalG haciendo uso de un conjunto de 50 secuencias. Los resultados indican que el método propuesto supera a los métodos existentes para la mayoría de casos seleccionados. La EA multiobjetivo presentado en este artículo proporciona un método eficaz para evaluar similitudes del patrón de actividad y constituye un componente fundamental para la identificación de grupos distintivos de personas con patrones de actividad similares. 由于人类活动的复杂性和多维度特性,人类活动模式的相似性评估和基于相似模式的个体分类仍具有较高的挑战性。本文提出了一种新型的、独特的方法来评估个体活动模式的相似性。该研究利用序列比对将人类活动的多个方面编码成多维序列,并将活动模式相似性评估作为一个多目标优化问题,其目的是使所有维度的比对成本同时最低。多目标最优进化算法被用于生成一组不同的最优或接近最优的比对解决方案。为此特别设计了进化算子,并集成一种局部搜索方法提高了算法的整体搜索能力。为验证该方法的有效性,本文以50对序列作为实验,并与常用的ClustalG方法进行了对比。研究结果表明,该方法在多数选取案例中性能优于ClustalG方法。因此,本文提出的多目标进化（EA）算法为个体活动模式相似性评估提供了一种有效方法,也为具有相似活动模式个体中特定群体识别奠定了基础。     

Assessing Quality of Spatial Models Using the Structural Similarity Index and Posterior Predictive Checks

Model assessment is one of the most important aspects of statistical analysis. In geographical analysis, models represent spatial processes, where variability in mapped output results from uncertainty in parameter estimates. Slight spatial misalignments can cause inflated error scores when comparing maps of observed and predicted variables using traditional error metrics at the level of individual spatial units. We conceptualize spatial model assessment as a continuous value map comparison problem and employ methods from image analysis to score model outputs. The structural similarity index, a measure that attempts to replicate the human visual system using a local region approach, is used as an exploratory map comparison statistic. The measure is implemented within a Bayesian spatial modeling framework as a discrepancy measure in a posterior predictive check of model fit. Results are reported for simulation studies representing a variety of spatial processes in a spatial and space–time context. A case study of rainfall mapping in Sri Lanka demonstrates the proposed methodology applied to assessment of Bayesian kriging interpolations. Both simulation studies as well as the case study demonstrate that the approach reveals hidden spatial structure not uncovered by traditional methods. The spatially sensitive assessment methodology provides a diagnostic tool to support spatial modeling and analysis. La evaluación de modelos es uno de los aspectos más importantes de análisis estadístico. En el análisis geográfico, los modelos representan procesos espaciales en los que la variabilidad en los outputs es el resultado de la incertidumbre en los parámetros estimados. Leves desajustes espaciales pueden inflar los valores de error en la comparación entre los mapas de las observaciones y los mapas de las predicciones de las variables si es que se usan medidas tradicionales de medición de error al nivel de unidades espaciales individuales. Los autores conceptualizan la evaluación de modelos espaciales como un problema de comparación mapas de valor continuo y emplea métodos de análisis de imágenes para cuantificar los resultados del modelo. Se utiliza el índice de similitud estructural (SSIM), una medida que intenta replicar el sistema visual humano utilizando un enfoque de región local, como técnica de exploratoria comparación estadística de mapas. El índice es implementado dentro de un marco de modelización espacial bayesiano como medida de discrepancia en la comprobación posterior de predicción del desempeño del modelo. Los resultados se presentan para varios casos de simulación que representan una serie de procesos espaciales en un contexto espacio‐temporal y espacial. Un estudio de caso de mapeo de lluvias en Sri Lanka sirve como demostración de la metodología propuesta y su aplicación a la evaluación de las interpolaciones tipo krigeage (kriging) bayesianas. Tanto los estudios de simulación, así como el estudio de caso demuestran que el enfoque propuesto revela la estructura espacial oculta no evidenciada por métodos tradicionales. La metodología de evaluación espacialmente sensible que se presenta en este artículo proporciona una herramienta de diagnóstico para apoyar la elaboración de modelos y análisis espacial. 模型评估是统计分析中最为重要的内容之一。在地理分析中用模型表达空间过程,参数估计的不确定性会导致地图输出结果的可变性。当采用传统误差指标度量,在个体空间单位水平上进行观测和预测变量的地图比较时,微小的空间错位就可能导致误差的倍增。为此,本文通过将空间模型评估指标概念化为一个连续值图比较问题,并利用图像分析方法来评定模型输出。一种尝试以局域方法仿制人类视觉系统的度量指标——结构相似指数(SSIM),被用作为探索性地图的比较统计量。在贝叶斯空间模型框架下实现其量算,并将其作为一个偏差度量应用于模型拟合的后预测校验。仿真研究的结果显示出空间及时空环境下多类空间过程。以斯里兰卡降雨过程图为案例,展示了上述方法对贝叶斯克里格插值的准确性评估。仿真研究与实证结果均证明本文提出的方法可揭示以往传统方法掩盖的空间结构特征,空间敏感性评价为本研究的空间建模和分析提供了一个诊断工具。     

Geographically Weighted Quantile Regression (GWQR): An Application to U.S. Mortality Data

In recent years, techniques have been developed to explore spatial nonstationarity and to model the entire distribution of a regressand. The former is mainly addressed by geographically weighted regression (GWR), and the latter by quantile regression (QR). However, little attention has been paid to combining these analytical techniques. The goal of this article is to fill this gap by introducing geographically weighted quantile regression (GWQR). This study briefly reviews GWR and QR, respectively, and then outlines their synergy and a new approach, GWQR. The estimations of GWQR parameters and their standard errors, the cross‐validation bandwidth selection criterion, and the nonstationarity test are discussed. We apply GWQR to U.S. county data as an example, with mortality as the dependent variable and five social determinants as explanatory covariates. Maps summarize analytic results at the 5, 25, 50, 75, and 95 percentiles. We found that the associations between mortality and determinants vary not only spatially, but also simultaneously across the distribution of mortality. These new findings provide insights into the mortality literature, and are relevant to public policy and health promotion. Our GWQR approach bridges two important statistical approaches, and facilitates spatial quantile‐based statistical analyses. En los últimos años se han desarrollado diversas técnicas para explorar tanto la heterocedasticidad (o no estacionariedad) espacial, así como para modelar toda la distribución de una variable dependiente. El primer tema ha sido abordado principalmente por la regresión ponderada geográficamente (Geographically Weighted Regression ‐GWR), y el segundo por la regresión por cuantiles (Quantile Regression‐QR). La combinación de ambas técnicas analíticas, sin embargo, ha recibido mucho menos atención. El objetivo de este artículo es llenar dicho vacío mediante la propuesta de una regresión geográficamente ponderada por cuantiles (Geographically Weighted Quantile Regression‐ GWQR). Los autores resumen brevemente las técnicas GWR y QR respectivamente, y luego esbozan sus propiedades sinérgicas. Luego presentan la nueva técnica propuesta: GWQR. Los autores abordan los temas de las estimaciones de los parámetros GWQR y sus errores estándar, el criterio de selección del ancho de banda de la validación cruzada (cross‐validation bandwidth), y la prueba heterocedasticidad espacial. Como ejemplo se aplica GWQR a datos de la tasa de mortalidad como variable dependiente y cinco determinantes sociales como variables independientes para los condados de los Estados Unidos. Los patrones espaciales se presentan en mapas con los resultados del análisis para los percentiles 5, 25, 50, 75, y 95. Los resultados muestran que las asociaciones entre la mortalidad y sus factores determinantes no sólo varían espacialmente, sino también de forma simultánea a través de la distribución de la tasa de mortalidad. Estos nuevos hallazgos coinciden con la literatura de los estudios de mortalidad, y son relevantes para aplicaciones de política pública y promoción de la salud. El enfoque GWQR representa un puente conceptual y metodológico entre dos enfoques estadísticos importantes a la vez que hace más factible el análisis estadístico espacial por cuantiles. 近年来,可用于探讨空间非平稳性和模拟回归变数分布的技术得到发展。前者主要用地理加权回归方法（GWR）处理,后者采用分位数回归（QR）处理。然而对这些分析技术的结合使用却很少关注。本文试图通过提出地理加权分位数回归（GWQR）来填补这一空白。在分别简要回顾了GWR和QR方法的基础上,基于两个方法的协同应用提出了GWQR新方法,进而讨论了GWQR的参数估计、标准误差、带宽选择标准的交叉验证和非平稳性检验。本文将死亡率作为因变量及五个社会因子作为解释变量,进行了美国县域单元的案例研究,绘制了0.05、0.25、0.5、0.75和0.95不同百分位点的分析结果图。研究发现,死亡人数不仅与解释变量的空间分布相关,同时也与其地理分布相关。这些新发现不仅可促进对死亡率相关成果的深入分析,同时也与公共政策和健康促进有关。GWQR方法架构了QR和GWR两种重要统计方法之间的纽带,也促进了基于分位数的空间统计分析方法的发展。     

The p‐Compact‐regions Problem

The p‐compact‐regions problem involves the search for an aggregation of n atomic spatial units into p‐compact, contiguous regions. This article reports our efforts in designing a heuristic framework—MERGE (memory‐based randomized greedy and edge reassignment)—to solve this problem through phases of dealing, randomized greedy, and edge reassignment. This MERGE heuristic is able to memorize (ME of MERGE) the potential best moves toward an optimal solution at each phase of the procedure such that the search efficiency can be greatly improved. A dealing phase grows seeded regions into a viable size. A randomized greedy (RG of MERGE) approach completes the regions' growth and generates a feasible set of p‐regions. The edge‐reassigning local search (E of MERGE) fine‐tunes the results toward better objectives. In addition, a normalized moment of inertia (NMI) is introduced as the method of choice in computing the compactness of each region. We discuss in detail how MERGE works and how this new compactness measure can be seamlessly integrated into different phases of the proposed regionalization procedure. The performance of MERGE is evaluated through the use of both a small and a large p‐compact‐regions problem motivated by modeling the regional economy of Southern California. We expect this work to contribute to the regionalization theory and practice literature. Theoretically, we formulate a new model for the family of p‐compact‐regions problems. The novel NMI introduced in the model provides an accurate, robust, and efficient measure of compactness, which is a key objective for p‐compact‐regions problems. Practically, we developed the MERGE heuristic, proven to be effective and efficient in solving this nonlinear optimization problem to near optimality. El problema de regiones compactas tipo p (p‐compact regions) consiste en la búsqueda de la agregación de n unidades espaciales atómicas que produzca regiones contiguas de tipo p‐compacto. Este artículo reporta los esfuerzos de los autores en el diseño de un marco heurístico MERGE (memory‐based randomized greedy and edge‐reassignment) el cual resuelve este problema a través de las fases de la negociación (dealing), codicia aleatorizada (randomized greedy), y la reasignación de bordes (edge reassignment). El heurístico MERGE es capaz de memorizar ( ME de MERGE) los mejo)res desplazamientos posibles hacia una solución óptima en cada fase del procedimiento de tal manera que la eficiencia de la búsqueda puede ser mejorada en gran medida. La fase de negociación crea regiones “sembradas” aleatoriamente y las hace crecer en diferentes tamaños . El componente de codicia aleatorio (RG de MERGE) completa la fase de crecimiento de las regiones y genera un conjunto factible de regiones tipo p. La reasignación de bordes se realiza vía una búsqueda local (E de MERGE) que afina los resultados con el fin the alcanzar los objetivos. Además, el enfoque propuesto aquí utiliza el momento de inercia normalizado (normalized momento of inertia‐NMI) como método para el cálculo de la compacidad de cada región. El artículo discute en detalle el funcionamiento de MERGE y cómo esta nueva medida compacidad puede integrarse perfectamente en las diferentes fases del procedimiento de regionalización propuesto. Para ilustrar y evaluar el desempeño de MERGE, el metodo es aplicado a dos problemas de p‐compact regions, uno grande y uno pequeño, basados en el modelado de la economía regional del sur de California. Los autores esperan que este trabajo contribuya a la literatura teórica y práctica de la regionalización. En términos teóricos, se formula un nuevo modelo de la familia de problemas de p‐compact regions. El NMI equipa al modelo con una novedosa forma de obtener una medida exacta, robusta y eficiente de compacidad, que es un objetivo clave para los problemas región compacta tipo p. En términos prácticos, se desarrolla MERGE, un procedimiento heurístico que ha demostrado ser eficaz y eficiente en la solución de este problema de optimización no lineal de manera casi óptima. p紧凑区域问题包含寻找一种聚集方法,将n个不可分割的空间单元集合成p紧凑的邻近区域。本文阐述了一种启发式架构MERGE(基于记忆的随机贪婪和边界再赋值算法),通过处理、随机贪婪和边界再分配这几个阶段解决p紧凑问题。MERGE启发式框架能存储 处理过程每个阶段中,向一个最优解的潜在最佳移动方式,从而可极大地提升搜索效率。一个处理阶段可将种子区域生长到可行大小。而一个随机贪婪阶段能完成区域增长并生成p区域的可行集。在边界再分配的局部搜索阶段对结果进行微调以达到更好的目标。此外,引入标准化的惯性矩作为每个区域紧凑度计算的选择方法。本文详细讨论了MERGE的工作原理,以及这种新的紧凑度测算方法如何能无缝地整合到所提出的区域化流程的不同阶段。通过在南部加州区域经济建模中一小一大两个p紧凑区域问题的应用,对MERGE的性能进行评估,期望该工作能够对区域化理论和实践作出贡献。理论上,提出了可解决p紧凑区域这类问题的新模型。在模型中引入新颖的标准化惯性矩这一精确的、鲁棒的和有效的紧凑度度量方法,是解决p紧凑区域问题的关键目标;实践上,本文发展了MERGE启发式框架,并证明了它在解决这种非线性优化问题近优性的有效性和高效性。     

Modeling Net Ecosystem Carbon Dioxide Exchange Using Temporal Neural Networks after Wavelet Denoising

Eddy covariance (EC) time‐series data obtained from flux towers are noisy due to both stochastic atmospheric turbulence and deterministic processes, and no standard data‐denoising protocols exist for them. The potential of six temporal artificial neural networks (ANNs) augmented with and without three orthogonal wavelet functions was tested for predicting net ecosystem exchange of carbon dioxide (CO₂) based on a long‐term EC data set for a temperate peatland. Multiple comparisons were made of (1) temporal ANNs with and without discrete wavelet transform (DWT) denoising; (2) denoising with the orthogonal wavelet families of Daubechies, Coiflet, and Symmlet; (3) different decomposition levels; (4) time‐delay neural network, time‐lag recurrent network, and recurrent neural network; (5) online learning versus batch learning algorithms; and (6) diel, diurnal, and nocturnal periods. The coefficient of determination, root mean square error, and mean absolute error performance metrics were used for multiple comparisons based on training, cross‐validation, and independent validation of the temporal ANNs as a function of 24 explanatory variables contained in an EC data set. Integration of the temporal ANNs and DWT denoising provided more accurate and precise estimates of net ecosystem CO₂ exchange. Los datos de series de tiempo de covarianza tipo Eddy (EC) obtenidos de torres de flujo (flux‐towers) contienen ruido debido tanto a la turbulencia atmosférica estocástica como a los procesos determinísticos modelados. A pesar de esto, no existen protocolos estandarizados para la eliminación de ruido en este tipo de datos. El estudio presente pone a prueba el potencial de seis redes neuronales artificiales temporales (ANN) a las que se les añade con (y remueve) tres funciones de transformada de ondícula (wavelets) ortogonales con el fin de predecir el intercambio neto ecosistémico (NEE) de dióxido de carbono (CO2) usando un conjunto de datos EC de largo plazo correspondientes a una turbera ubicada en zona templada. Se realizaron múltiples comparaciones de (1) las ANN temporales con y sin transformación wavelet discreta (DWT) para la remoción del ruido; (2) la eliminación de ruido usando las familias de wavelets ortogonales de tipo Daubechies, Coiflet y Symmlet; (3) diferentes niveles de descomposición; (4) redes neuronales con retraso temporal (time‐delay) (TDNN ), con retardo (lag) de red recurrente (TLRN), y la red neuronal recurrente (RNN); (5) con aprendizaje en línea versus algoritmos de aprendizaje en lote (batch); y, (6) para ciclos circadianos, diurnos, y nocturnos. Para comparar los rendimientos de cada método se calcularon el coeficiente de determinación, el error cuadrático medio (RMSE), y la media de error absoluto (MAE), provenientes de los datos de validación cruzada, calibración y validación independiente de los ANN temporales y en función de 24 variables explicativas de los datos EC. Los autores concluyen que la integración de los ANN temporales con la remoción de ruido tipo wavelet proporciona estimaciones más exactas y precisas del intercambio neto ecosistémico de CO2. 受随机大气湍流和确定性过程扰动的影响,利用涡度相关法从通量塔中测定的时间序列数据是高噪音的,目前仍缺乏标准的数据去噪方案。本文基于一个温带泥炭地长期观测的EC数据集,测试了六个潜在的时态人工神经网络(ANNs),以及其在包含或者不包含三个正交的小波函数增强的条件下对二氧化碳（CO2）的净生态系统交换（NEE）的预测能力。比较试验分为以下几组：(1)使用或不使用离散小波变换（DWT）去噪的时态ANNs;(2)采用Daubechies, Coiflet和 Symmlet正交小波族去噪;(3)不同的小波分解层级;(4)时间延滞神经网络（TDNN）、时间滞后递归网络（TLRN）和递归神经网络(RNN);(5)在线学习与批量学习算法;(6)昼夜、白天和夜间三种周期。将时态ANNs作为EC数据集中24个解释变量的函数,运用决定系数、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)指标对其训练、交叉验证和独立验证过程进行多重比较测试。结果显示,集成时态ANNs和DWT去噪可以提供更为准确的净生态系统CO2交换量的估计。     

A Hierarchical Flow Capturing Location Problem with Demand Attraction Based on Facility Size,and Its Lagrangian Relaxation Solution Method

This article presents a hierarchical flow capturing location problem (HFCLP) and proposes an effective Lagrangian heuristic solution method. The original flow capturing location problem (FCLP) aims to locate a given number of facilities on a network to maximize the total flow that can be serviced at facilities along their preplanned routes, such as daily commute to work. We extend the original model to allow a decision maker to select the size of facilities among m different size alternatives. Larger facilities are assumed to be more attractive and, therefore, can attract more customers, but they cost more to construct than smaller ones. Customers deviate from their preplanned routes to access a facility's service when the size of the facility is sufficiently large. The degree of deviation from the original path is measured by the additional distance customers have to go to access facilities, and the acceptable deviation distance becomes larger as the size of a facility increases. This article presents a new problem in which the number of facilities of each size and their locations are simultaneously determined so as to capture as much flow as possible within the total budget available for locating all facilities. We present an integer programming formulation of the problem and devise a Lagrangian relaxation solution method. The proposed algorithm is tested using road networks with 300 and 500 nodes. The results show that the method produces high‐quality solutions in a fairly short time. Este artículo presenta un problema de localización de captura de flujo jerárquico (hierarchical flow capturing location problem‐HFCLP) y propone un método heurístico eficiente de tipo Lagrange (lagrangian). En su formulación original el HFLCP tiene como objetivo localizar un número determinado de instalaciones en una red con el fin de maximizar el flujo total que puede ser atendido por las instalaciones existentes a lo largo de rutas preestablecidas, como en el caso por ejemplo, de los desplazamientos diarios del lugar de residencia al de trabajo. Los autores amplían el modelo original para permitir que el tomador de decisiones seleccione el tamaño de las instalaciones entre “m” alternativas. Se asume que las instalaciones más grandes son más atractivas que las más pequeñas y, por lo tanto, pueden atraer a más clientes, pero a la vez, son también más costosas de construir. Los clientes se desvían de su ruta preestablecida para acceder al servicio de una instalación cuando el tamaño de la instalación es lo suficientemente grande. El grado de desviación de las rutas se mide por la distancia adicional que los clientes viajan para acceder a las instalaciones. La distancia de desviación aceptable se hace más grande en relación al tamaño de la instalación. En este artículo se presenta un nuevo modelo para el HFLCP en el que el número de las instalaciones de cada tamaño y su ubicación son determinadas simultáneamente con el fin de capturar la mayor cantidad de flujo dentro del presupuesto total disponible para la localización de todas las instalaciones. Los autores presentan una formulación de programación entera (integer programming) del HFCLP e implementan un método que relaja la solución lagrangiana. El algoritmo propuesto es evaluado utilizando redes viales con 300 y 500 nodos. Los resultados muestran que el nuevo método produce soluciones de alta calidad y en tiempos de computación relativamente cortos. 本文介绍了一种分层的截流选址问题 (HFCLP),提出了一个有效的拉格朗日启发式解决方法。最初的截流选址问题(FCLP)目标是在网络上布局给定数量的设施使总流量最大,使按预定路线的行进流可以获得最大的服务,如每日的工作通勤。本文对原始模型进行扩展,让决策者可在不同的设施规模选择方案中进行规模选择。假设更大规模设施具有更大的吸引力,因此也能够吸引更多的客户,但同时也需要更多的建造成本。当设施规模足够大时,消费者会选择偏离预定路径而进入该设施的服务范围。对原始路径的偏离程度可通过用户进入该设施所增加的额外距离度量。可接受的偏差距离随着设施规模增大而增大。本文提出了在总预算确定条件下,同步确定不同规模设施数量及其位置以实现截取最大流量的新问题,并给出了该问题的整数规划方法,设计了拉格朗日松弛解法。通过300和500个节点的网络测试,结果显示该算法可在相当短时间内获得高质量的解决方案。     

Incorporating Spatial Dynamics and Temporal Dependency in Land Use Change Models

This article formulates an empirical discrete land use model within a spatially explicit economic structural framework for land use change decisions. The underlying framework goes beyond mechanistically fitting models for the spatial process of land use change to more closely link landowner decision behavior to land use patterns. At the same time, the article explicitly considers spatial spillover effects in the decisions of landowners of proximately located parcels. These spillover or peer influences may be due to strategic or collaborative partnerships between landowners, and can be associated with variables observable to the analyst (such as accessibility to city centers and market places) and variables unobservable to the analyst (such as perhaps soil quality and neighborhood attitudes/politics). In addition to spatial spillover effects, heterogeneity is also likely to exist in the decision‐making process of different landowners because of differential responsiveness to various signals relevant to decision making. This leads to correlation in land uses across time that is stationary for the same spatial unit. The article accommodates these technical considerations by formulating a random coefficients spatial lag discrete choice model using a fine resolution for the spatial unit of analysis. Time‐varying random effects are also considered to capture the effects of time‐varying unobserved factors (for instance, unobserved landowner attitudes regarding specific land uses may shift over time). The model is estimated using Bhat's maximum approximate composite marginal likelihood inference approach. The analysis is undertaken using the City of Austin parcel‐level land use database for multiple years (1995, 2000, 2003, and 2006). The estimation results indicate that proximity to highways and other roadways, distance from floodplains, parcel location in the context of existing development, and distance from schools are important determinants of land use. As importantly, the results provide very strong evidence of temporal dependency and spatial dynamics in land use decisions. There is also a suggestion that major highways may not only physically partition regions, but may also act as social barriers for didactic interactions among individuals. Este artículo presenta un modelo empírico discreto de uso de tierra dentro de un marco económico estructural espacialmente explícito para la toma de decisiones de cambio de uso de suelo. El marco utilizado por los autores va más allá del ajuste mecánico de modelos al proceso espacial de cambio de uso de suelo pues vincula más estrechamente el comportamiento y decisión del terrateniente a los patrones de uso observados. Al mismo tiempo, el estudio considera explícitamente los efectos espaciales de difusión en las decisiones de los propietarios de las parcelas cercanas. Esta difusión (spillover) o influencia de los pares puede deberse a alianzas estratégicas o de colaboración entre los terratenientes. También pueden estar asociadodos a variables observables (como la accesibilidad a los centros de las ciudades y plazas de mercado), así como a las variables no observables (por ejemplo, la calidad del suelo y las actitudes o tendencias políticas de los residentes). Además de los efectos de spillover, también es probable que exista heterogeneidad en el proceso de toma de decisiones de los diversos terratenientes, debido a su diferente capacidad de respuesta a las distintas señales que influencian la toma de decisiones. Esto conduce a que exista correlación en los usos del suelo a través del tiempo que es estacionaria para la misma unidad espacial. En el estudio todas las consideraciones técnicas mencionadas son tomadas en cuenta mediante la formulación de un modelo de elección discreta con rezago espacial con coeficientes aleatorios (random coefficients spatial lag discrete choice model) usando unidades espaciales de alta resolución. Para capturar los efectos de los factores no observados que varían temporalmente los autores utilizan efectos aleatorios (random effects) (por ejemplo, las actitudes de los terratenientes con respecto a usos específicos de tierras pueden cambiar con el tiempo). El modelo propuesto es estimado utilizando el enfoque inferencial de similitudes marginales de aproximaciones máximas compuestas de Bhat (2011) (maximum approximate composite marginal likelihood ‐MACML). El análisis se lleva a cabo usando una base de datos de a nivel de parcela base de uso de la tierra de la ciudad de Austin, Texas para varios años (1995, 2000, 2003 y 2006). Los resultados de la estimación indican que la proximidad a las autopistas y otras carreteras, la distancia de las llanuras de inundación, la ubicación de parcela en el contexto del desarrollo urbano existente, y la distancia a las escuelas, son factores importantes para el uso de suelo. Adicionalmente, los resultados proporcionan evidencia muy clara de la dependencia temporal y la dinámica espacial en las decisiones de uso de suelo. El estudio también sugiere que las carreteras principales dividen las regiones no sólo físicamente, sino que también pueden actuar como barreras sociales para las interacciones entre los individuos. 本文提出了土地利用变化决策下空间经济结构框架的一种经验离散土地利用模型。土地利用变化的空间过程与土地所有者决策行为更为紧密连接的土地利用模式,使得潜在的框架超出已有拟合模型。同时,本文明确认为毗邻地块区位在地主决策中具有空间溢出效应。这种溢出或对等效应可能源于与地主有战略上或合作伙伴的关系,并且这种效应分为分析中可测的变量关联（如城市中心和市场区的可达性）和不可测的变量关联（如可能为土地质量和邻居态度/政策）两种。除空间溢出效应,异质性也可能存在于不同地主决策制定的过程中,因为多种信号的不同响应与决策制定相关。这种异质性导致了土地利用在相同空间单元时间演化过程中的相关性是平稳的。本文在理解这些含义的基础上对此采纳的技术考虑是,通过利用随机高分辨率的空间滞后离散选择模型来分析空间单元。随时间变化的随机效应也被考虑用来捕获不可测的时变因子效应（如不可测的关于特殊土地利用的地主态度可能随时间改变）。本文的模型通过Bhat’s（2011）提出的近似最大联合边缘似然推断方法（MACML）进行估计。分析数据来源于奥斯汀市土地利用关于地块尺度多年的数据库（1995,2000,2003,2006）。估计结果表明,与高速公路和其它道路的近邻性,与洪泛平原的距离,现状开发条件下的地块区位,以及跟学校的距离对于土地利用模式的确定是非常重要的决定因素。同样重要的是,该结果为空间动力学与时间依赖性的土地利用决策提供了非常强的证据。本结果也显示主要高速公路不仅是区域分割的物质表征,而且在个体之间的交流中扮演着社会障碍的角色。     

Food Inflation in the European Union: Distribution Analysis and Spatial Effects

In the European Union (EU), homogenous inflation forces are expected to prevail because of increased economic integration, especially after the creation of a single currency area. This expectation is directly related to the issue of inflation convergence, which has gained increasing attention by both academics and policy makers in Europe. Although the examination of core inflation is of great importance for macroeconomic policy, the role of disaggregate inflation indices, and especially food inflation, has also been emphasized in the literature. However, the issue of food inflation convergence has been largely ignored to date in empirical studies. This study explores the evolving distribution of food inflation rates in the EU‐25 member states using distribution dynamics analysis and covering the period from January 1997 to March 2011. This analysis assumes that each country represents an independent observation, providing unique information that can be used to estimate the transition dynamics of inflation. We show that spatial autocorrelation prevails inside the EU‐25, and, therefore, the independency assumption is violated. To ensure spatial independence, the Getis spatial filter is implemented prior to a distribution dynamics analysis. The results of this analysis confirm the existence of convergence trends, which are even clearer after the spatial filtering procedure, indicating, on the one hand, the influence of spatial effects on food inflation and, on the other hand, the effectiveness of the Getis spatial filtering technique. En la Unión Europea (UE), se espera que las fuerzas de inflación homogéneas prevalezcan debido a la mayor integración económica, sobre todo después de la creación de la zona de moneda única. Esta expectativa se relaciona directamente con el tema de la convergencia de la inflación, que ha ganado cada vez más atención por parte de los investigadores académicos y los decisores políticos europeos. Aunque el análisis de la inflación subyacente es de gran importancia para la política macroeconómica, el papel de los índices de inflación a niveles desagregados, sobre todo en el caso de la inflación de alimentos, ha sido un tema enfatizado por la literatura especializada. Sin embargo, la cuestión de la convergencia de la inflación de alimentos carece hasta la fecha de estudios empíricos. El artículo presente estudia la evolución de la distribución de las tasas de inflación de alimentos en los estados miembros de la UE‐25, utilizando el método de análisis de la dinámica de distribución (distribution dynamic analysis) y abarca el período comprendido entre enero de 1997 a marzo de 2011. Este análisis supone que cada país representa una observación independiente que proporciona información única que se puede utilizada para estimar la dinámica de transición inflacionaria. El presente estudio demuestra que la autocorrelación espacial prevalece dentro de los estados UE‐ 25, y por lo tanto la hipótesis de independencia estadística de las observaciones es violada. Para garantizar la independencia espacial, el método de filtrado espacial Getis (Getis Spatial Filter) es implementado antes de proceder con el análisis de la dinámica de distribución. Los resultados del análisis confirman la existencia de las tendencias de convergencia, que son aún más claras después de la aplicación del filtrado espacial. Estos resultados evidencian por un lado, la influencia de los efectos espaciales en la inflación de alimentos, y por otro lado, la eficacia de la técnica de filtrado espacial de Getis. 在欧盟中,由于区域经济一体化进程的推进,同质商品的通货膨胀盛行,特别是单一货币区域建立后,该趋势更为明显。这种演化态势和通货膨胀的收敛问题直接相关,已经引起了欧洲学术界和政策制定者的关注。虽然核心通胀的检测对宏观经济政策十分重要,但是分解通胀指数的作用,尤其是本文所强调的食品通胀也有文献中提及。然而,食品通胀的收敛问题却在实证研究中很大程度上被忽视。本文利用分布动力学方法对欧盟25国1997年1月至2011年3月的食品通胀率的演化分布进行分析。假设每个国家代表一个独立的观察个体并提供唯一的信息,可用于估计通胀的转变动态,研究发现空间自相关在欧盟25国中普遍存在,因此独立假设不成立。为了保证空间独立性,在进行分布动力学分析之前,先使用Getis空间滤波技术进行处理。分析结果证实了收敛趋势的存在,且该趋势在空间滤波程序处理后更为明显。它一方面显示出食品通胀空间效应的影响,另一方面表现出Getis空间滤波技术的有效性。     

Weighted‐Average Least Squares Applied to Spatial Econometric Models: A Monte Carlo Investigation

Recently, model averaging techniques have been employed widely in empirical investigations as an alternative to the conventional model selection procedure, a procedure criticized because it disregards a major component of uncertainty, namely, uncertainty regarding the model itself, and, thus, it leads to the underestimation of uncertainty regarding the quantities of interest. Bayesian model averaging (BMA) is one of the most popular model averaging techniques. Some studies indicate that BMA has cumbersome aspects. One of the major practical issues of using BMA is its substantial computational burden, which obstructs the process of obtaining exact estimates. A simulation method, such as Markov chain Monte Carlo (MCMC), is required to resolve this problem. Weighted‐average least squares (WALS) estimation has been proposed as an alternative to BMA. The computational burden of WALS estimation is negligible; therefore, it does not require the MCMC method. Furthermore, WALS estimation has theoretical advantages over BMA estimation. This article presents two contributions to the WALS literature. First, it applies WALS to spatial lag/error models in order to consider spatial dependence. Second, it extends WALS in order to consider explicitly the problem of multicollinearity by employing the technique of principal component regression. The small sample properties of the estimators of the proposed models are examined using Monte Carlo experiments; the results of these experiments suggest that the standard WALS may produce biased estimates when the underlying data‐generating process is a spatial lag process. Results also indicate that when the correlation among the regressors is high, the standard WALS estimators may suffer from large variances and root mean squared errors. Both of these problems are significantly mitigated by using the proposed models. Las técnicas de promediado de modelos (model averaging) vienen siendo empleadas con creciente frecuencia en las investigaciones empíricas como una alternativa a los procedimientos convencionales de selección de modelos estadísticos. Dichos procedimientos convencionales han sido criticados por no tomar en cuenta un componente clave de la incertidumbre: la incertidumbre del modelo en sí, y por lo tanto, conducen a la subestimación de la incertidumbre en la cuantificación de las valores estimados. El promediado bayesiano de modelos (Bayesian Model Averaging‐BMA) es una de las técnicas de promediado más usadas. Algunos estudios indican que BMA tiene aspectos engorrosos: uno de los principales aspectos prácticos a considerar en su uso es su pesada carga computacional, la cual obstruye el proceso de obtención de estimaciones exactas. Esta limitación hace necesario el uso de métodos de simulación, como el de la cadena de Markov de Monte Carlo (Markov Chain Monte Carlo‐MCMC). La estimación de mínimos cuadrados usando un promediado ponderado (Weighted‐Average Least Squares‐WALS) ha sido propuesta como alternativa a BMA. La carga computacional de la estimación WALS es mínima y por lo tanto no requiere del uso de MCMC. Más aun, la estimación WALS posee ventajas teóricas sobre BMA. Este artículo presenta dos contribuciones a la literatura especializada de WALS. En primer lugar, aplica WALS a modelos espaciales tipo lag/error con el fin de incorporar la dependencia espacial. En segundo lugar, modifica el método WALS, a fin de considerar explícitamente el problema de la multicolinealidad entre variables mediante el empleo de la técnica de regresión de componentes principales (Principal Component Regression‐PCR). Luego los autores utilizan experimentos Monte Carlo para examinar las propiedades de tipo “muestra pequeña” (small simple) de los estimadores de los modelos propuestos. Los resultados de los experimentos sugieren que el método WALS estándar puede producir estimaciones sesgadas cuando el proceso generador de datos subyacente (Data Generating Process‐DGP) es un proceso de retardo espacial (Spatial Lag Process‐SLP). Los resultados también indican que cuando la correlación entre las variables es alta, los estimadores estándar de WALS pueden padecer de varianzas y errores cuadráticos medios (root mean squared errors‐RMSEs) atípicamente grandes. Ambos problemas son mitigados significativamente mediante el uso de los modelos propuestos en el presente artículo. 近来,模型平均技术作为与传统模型选择流程可替换的方法,在经验调查中得到广泛应用。传统的模型选择流程忽视了模型本身的不确定性,进而低估了感兴趣样本数量的不确定性而受到批评。贝叶斯模型平均技术(BMA)是最为流行的模型平均技术之一。但已有研究表明,BMA在某些方面较为繁琐复杂,一个最主要的问题是其巨大的计算负荷阻碍模型了精确估计的过程,因此需要利用马尔可夫‐蒙特卡洛(MCMC) 之类的模拟方法进行解决。加权平均最小二乘(WALS)估计可作为BMA的可替换方法,其优点在于计算负荷可以忽略不计,因此不需要采用MCMC方法解决计算负荷问题。此外,WALS估计相比于BMA估计在理论上有一定的优势。本文针对WALS的贡献有两点：将WALS应用于空间滞后/空间误差模型以考虑空间依赖性,并利用主成分回归(PCR)拓展WALS以明确考虑多重共线性问题。本文利用蒙特卡洛实验对所提模型估计的小样本特征进行测试,结果显示当潜在数据生成过程(DGP)是一个空间滞后过程时,标准WALS可能产生有偏估计;此外,当回归量的相关性较高时,标准WALS估计量可能有较大的方差和根均方差(RMSEs).而本文提出的加权平均最小二乘估计模型能很好地缓解这两个问题。     

A New Spatial Optimization Perspective on the Delineation of Metropolitan and Micropolitan Statistical Areas

The current method for delineating U.S. metropolitan and micropolitan statistical areas (collectively referred to as core‐based statistical areas—CBSAs) is to cluster counties based on the strength of commuting interactions between outlying areas and urban cores. The social and economic integration of a metropolitan or a micropolitan statistical area is operationalized using what we believe is an outdated, monocentric perspective on functional spatial structure: one that fixates solely on inward and reverse commuting. We propose a new spatial optimization model for delineating CBSAs that can better account for polycentric urban structure by considering all intercounty commuting linkages. Our model seeks to find the boundaries that maximize the containment of entire webs of intra‐CBSA intercounty commuting. We apply the proposed method to delineate alternative sets of metropolitan and micropolitan statistical areas for comparison with the federal government's currently defined (2010 Office of Management and Budget [OMB] standards) official CBSAs. El método actual para delimitar áreas estadísticas micropolitanas y metropolitana en los Estados Unidos (denomidado genéricamente áreas estadísticos nucleares o core‐statistical areas‐ CBSA) consiste en agrupar condados en base a la fuerza de las interacciones de los desplazamientos residencia‐trabajo entre las zonas periféricas y los núcleos urbanos. La integración social y económica de un área estadística metro y micro politana se pone en operación usando un enfoque funcional que los autores consideran obsoleto que se basa en una estructura espacial urbana monocéntrica. Dicho enfoque se limita únicamente a los desplazamientos hacia el interior y de vuelta. Los autores proponen un nuevo modelo de optimización espacial para delinear CBSAs que respresenta mejor una estructura urbana policéntrica que considera todos los desplazamientos entre condados. El modelo busca encontrar los límites que maximizan la inclusión de redes enteras de desplazamientos intra CBSA y entre condados. El método propuesto es aplicado para delinear conjuntos alternativos de áreas estadísticas metropolitanas y micropolitanas y es comparado con los límites oficiales actuales de CBSA proporcionados por gobierno federal (de acuerdo a los lineamientos de la Oficina de Administración y Presupuesto u Office of Management Budget‐OMB) en 2010). 目前用于描述美国大都市区与居住区统计区域（共同地被称为基于核心的统计区域—CBSAs）的方法,主要是基于边远地区和城市核心区间的相互作用强度对郡县进行聚类。大都市区或居住区统计区域社会与经济一体化的运作方式,采用的是一种功能空间结构上落伍的单中心视角,即仅关注内部交换或反向交换。本文提出了一种新的空间优化模型用于描述CBSAs,将所有内部通勤联系考虑在内,能更好地解释多中心城市结构。该模型力图发现能最大化包含内部CBSA通勤联系网的边界。最后,将该模型应用于大都市区和居住区的统计区域描述,并与联邦政府目前定义的官方CBSAs（管理与预算 [OMB]标准2010办公室）进行了对比研究。     

Exploratory Analysis of Polygons Distributed with Overlap

Spatial analysis often treats a set of polygons distributed with overlap in a region. Daily variation of the market area of a supermarket is represented by a set of overlapping polygons in geographic information systems and analyzed to grasp consumers' purchase behavior. The distribution of ethnic groups is also represented as a set of polygons, and relations among these polygons are discussed in cultural geography. To assist the exploratory analysis of polygons, this article proposes a new method of analyzing the relations among polygons. The method permits us to understand the entire structure of the relations among polygons and to detect local spatial patterns in these relations. The Hasse diagram and its extension are introduced to describe the topological structure of polygons. These tools are effective especially for describing hierarchical relations among polygons. The extension of the Hasse diagram also provides a means of classifying polygons, which is useful for discussing similarities and differences among them. The method is employed to analyze the results of an experiment in environmental psychology. Discussion focuses on technical soundness of and empirical findings obtained with the method. En análisis espacial, es común representar y analizar conjuntos de polígonos con traslapes en una región. La variación diaria de la zona de mercado de un supermercado, por ejemplo, es representada por medio de un conjunto de polígonos traslapados en un Sistema de Información Geográfico (GIS), el cual es analizado para comprender el comportamiento de compra de consumidores. La distribución de los grupos étnicos también es representada como un conjunto de polígonos, mientras que las relaciones entre dichos polígonos es abordado con conceptos de geografía cultural. Para apoyar al análisis exploratorio de los polígonos como éstos, los autores proponen un nuevo método de análisis de las relaciones entre polígonos. El método permite comprender toda la estructura de las relaciones entre polígonos y detectar patrones espaciales locales en estas relaciones. Los autores utilizan el diagrama de Hasse y proponen ciertas ampliaciones al método para describir la estructura topológica de polígonos. Estas herramientas son efectivas especialmente para la descripción de las relaciones jerárquicas entre los polígonos. La ampliación del diagrama de Hasse también proporciona un método para clasificar polígonos que es útil para tratar de similitudes y diferencias entre ellos. El método propuesto es empleado para analizar los resultados de un experimento en psicología ambiental. La discusión se centra en la solidez técnica y en los resultados empíricos obtenidos con el método. 空间分析通常将同个区域的一组多边形分布的图层进行叠加。在GIS系统中对一组超市市场区日常变化的多边形进行叠加分析可掌握消费者的购买行为。种族分布同样可由一组多边形表征,并可在文化地理学框架下进行这些多边形要素间的相关性分析。为支持多边形的探索性分析,本文提出了一种用于分析多边形间关系的新方法。该方法有助于理解多边形间关系的整体结构,并可探测局部空间格局。Hasse图及其扩展用于描述多边形的拓扑结构,对描述图层的层次关系尤为有效。Hasse图的扩展也提供了多边形分类的手段,这对于讨论它们之间的异同性是十分有效。最后,将该方法用于环境心理学试验结果的分析,讨论主要侧重于技术的合理性分析及从该方法得到的经验认识。     

Geoadditive Models for Regional Count Data: An Application to Industrial Location

We propose a geoadditive negative binomial model (Geo‐NB‐GAM) for regional count data that allows us to address simultaneously some important methodological issues, such as spatial clustering, nonlinearities, and overdispersion. This model is applied to the study of location determinants of inward greenfield investments that occurred during 2003–2007 in 249 European regions. After presenting the data set and showing the presence of overdispersion and spatial clustering, we review the theoretical framework that motivates the choice of the location determinants included in the empirical model, and we highlight some reasons why the relationship between some of the covariates and the dependent variable might be nonlinear. The subsequent section first describes the solutions proposed by previous literature to tackle spatial clustering, nonlinearities, and overdispersion, and then presents the Geo‐NB‐GAM. The empirical analysis shows the good performance of Geo‐NB‐GAM. Notably, the inclusion of a geoadditive component (a smooth spatial trend surface) permits us to control for spatial unobserved heterogeneity that induces spatial clustering. Allowing for nonlinearities reveals, in keeping with theoretical predictions, that the positive effect of agglomeration economies fades as the density of economic activities reaches some threshold value. However, no matter how dense the economic activity becomes, our results suggest that congestion costs never overcome positive agglomeration externalities. Nuestra propuesta se basa en un modelo geoaditivo binomial (Geo‐NB‐GAM) para datos de recuento regionales (regional count data) que nos permitan abordar simultáneamente distintos temas metodológicos importantes como la concentración espacial (clustering), no linealidades y sobre‐dispersión. Este modelo es aplicado al estudio de determinantes de localización de nuevas inversiones de tipo greenfield internas (inward greenfield investments) que se dieron entre 2003 y 2007, en 249 regiones europeas. Luego de presentar el conjunto de datos y de mostrar la presencia de sobre‐dispersión y agrupación (concentración) espacial, examinamos el marco teórico que motiva los determinantes de localización incluidos en el modelo empírico, y resaltamos algunas de las razones por las que las relaciones entre ciertas co‐variables y la variable dependiente podrían ser no lineales. La sección subsiguiente comienza con descripción de las soluciones propuestas por la literatura anterior para abordar la concentración espacial, no linealidades, y sobre‐dispersión, para luego presentar el Geo‐NB‐GAM. El análisis empírico muestra el buen desempeño del Geo‐NB‐GAM. Particularmente, la inclusión del componente geo‐aditivo (una superficie de tendencia espacial suavizada) nos permite controlar heterogeneidades espaciales no observadas que inducen a la concentración espacial. Al permitir no linealidades se revela ‐continuando con las predicciones teóricas‐ que el efecto positivo de las economías de aglomeración se desvanece a medida que la densidad de las actividades económicas alcanza un umbral de valor. Sin embargo, sin importar cuán densa llegue a ser la actividad económica, nuestros resultados sugieren que los costes de congestión nunca superan las externalidades de aglomeración positivas. 本文提出了一种应用于区域统计数据的负二项式地理加性模型,它能够同时处理包括空间聚类、非线性和过度离散等多种重要的方法论问题。将该模型应用于2003‐2007年的249个欧洲案例区,探讨其内部绿地投资的区位因子。在揭示了数据集样本分布具有过度离散与空间聚类特征后,我们对所构建的关于区位驱动因子的实证模型进行了核查,以确定是否遗漏重要变量,并高亮显示为何有些变量与因变量的关系可能是非线性的。本文后续部分首先描述了已有文献在解决空间聚类、非线性与过度离散等情景下的解决方案,并简要介绍了本文的Geo‐NB‐GAM模型。实证分析表明,该模型具有良好的模拟效果,尤其是地理加性成分（一种平滑的空间趋势面）在处理包括空间聚类在内的未被关注的空间异质性。非线性模型揭示出集聚经济的正向效应,随着经济活动密度阈值呈衰减趋势,这一点和理论预测是一致的。然而,本文结果显示无论经济活动的密度呈现何种变化,正向集聚的外部效应仍大于拥挤成本。.     

Route Choice in Hilly Terrain

The orienteering route choice problem involves finding the fastest route between two given points, with running speed determined by various properties of the terrain. In this study, I consider only the effect of climbing or descending on running speed. If a runner's pace p (the reciprocal of speed) varies linearly with gradient m, the straight‐line route always is fastest. However, a nonlinear formulation for p(m), with d²p/dm² > 0, will more accurately model runners’ capabilities. As a result, critical gradients may exist for ascent and/or descent, such that optimal routes will never ascend or descend more steeply than the critical gradient. I review and propose several formulations for the pace function p(m) and calculate their critical gradients. In principle, the Euler–Lagrange equation can be used to find optimal routes between arbitrary points on any topography where the height can be expressed as a smooth function of horizontal coordinates. I obtain first integrals of this equation for idealized landforms: hillsides with straight contours and axisymmetric hills. Next, optimal routes are computed for various combinations of start‐ and endpoints on these landforms based on various pace functions. These routes are classified as either subcritical or maximal steepness: The former ascends or descends less steeply than the critical gradient; the latter takes the line of steepest ascent where it is not steeper than the critical gradient, but follows a curve at the critical gradient where the slope is steeper. In some cases, the optimal route zigzags up or down a hill along sections of a critical‐gradient curve. El problema de trazo y selección de ruta en terrenos accidentados (orienteering route choice problem) consiste en encontrar la ruta más rápida entre dos puntos dados, cuando la velocidad de desplazamiento está en función a varias propiedades del terreno. En este estudio, el autor sólo considera el efecto de subir o bajar sobre la velocidad de desplazamiento. Si el paso p de un individuo (la inversa de la velocidad) varía linealmente con la pendiente m, la ruta en línea recta siempre es la más rápida. Sin embargo, una formulación no lineal de p (m), con D2P / dm 2> 0, resulta en un modelo más preciso de las capacidades de los individuos que se desplazan por el terreno. Como resultado, es posible que existan gradientes críticos tanto para el movimiento de ascenso como el de descenso. En dicho caso, las rutas óptimas nunca ascenderán o descenderán por gradientes más pronunciados que las identificadas comode gradiente crítico. El autor revisa y propone varias fórmulas para una función de paso p (m) y calcula los gradientes críticos respectivos. En principio, la ecuación de Euler‐Lagrange puede ser utilizada para trazar las rutas óptimas entre puntos arbitrarios en cualquier topografía en donde la altura pueda ser expresada como una función suavizada de las coordenadas horizontales. El autor calcula las integrales de esta ecuación para dos formas terrestres idealizadas: laderas con contornos rectos, y colinas con simetría axial. A continuación, las rutas óptimas son calculadas para diversas combinaciones de puntos de inicio y destino de estos accidentes geográficos basados en varias funciones de paso. Una vez identificadas, estas rutas se clasifican ya sea como subcríticas o como de máxima‐pendiente. Las primeras ascienden o descienden gradientes menos pronunciadas que el gradiente crítico. Las segundas ascienden por la línea del gradiente más pronunciado que es menor que el gradiente crítico, pero siguen una curva en la gradiente crítica donde la pendiente es más pronunciada. En algunos casos, la ruta óptima se desplaza en zigzags hacia arriba o abajo de una colina a lo largo algunas secciones de una curva de gradiente crítica. 移动速度受制于地表形态的诸多属性,定向路线选择问题涉及给定两点之间最快路线查找。本研究仅考虑爬升或下降对移动速度的影响。如果奔跑者的步速p（速度的倒数）与坡度m呈线性相关,那么直线路线始终是最快的。然而,当d²_p∕ dm² > 0时,非线性方程p(m)具有更好的行进模拟性能。试验表明,在上坡或下坡的过程中存在一个临界的坡度值,相应地上坡或下坡的最佳路线坡度将一定不超过较陡的临界坡度值。本文总结并提出了函数p(m)的几个公式,并对其临界坡度值进行了估计。欧拉‐拉格朗日方程原则上可用于寻找任何地形中任意两点之间的最优路径,高度可表示为横坐标的光滑函数。首先,通过方程的一次积分得到理想化地形,即具有直等高线的山坡和对称的山地;然后在这些地形面上,基于起点和终点的多种组合和不同的步速方程计算最佳路线。计算路径被分类为次临界或最大坡度的路线：前者上坡或下坡的坡度大于临界坡度值;后者则在不超过临界坡度值时采用最陡上坡路径,但在坡度陡峭的地区遵循临界坡度曲线。在某些情况下,最优到达路径沿临界坡度曲线截面呈“之”字型曲折上下变化。     

Optimal Weights for Focused Tests of Clustering Using the Local Moran Statistic

Local spatial statistics measure and test for spatial association for a variable or variables of interest in a geographic neighborhood surrounding a predefined location. Most applications adopt a single scale of analysis but give little attention to the scale of the process generating the data. Alternatively, when the researcher is uncertain about the process scale, local statistics may examine a number of scales. In these cases, it is important to include a correction for multiple testing when evaluating the statistical significance of each local statistic, something that is rarely done. Consequently, local statistics are more likely to identify significant relationships, even when no meaningful spatial association exists. In this article, we develop a methodology for the local Moran statistic that provides both an empirical estimate of the spatial scale of association and an assessment of the significance of the statistic for that scale. The key idea is to test a number of possible choices for the statistic's weight matrix and then account for the multiple testing associated with the number of weight matrices examined. Unlike previous research, our statistic avoids the use of simulation to determine statistical significance in the presence of multiple testing. To test the validity of our approach, we constructed a numerical example to assess the statistic's performance and conducted an empirical study using leukemia data from central New York state. The developed statistic addresses the need for the empirical determination of weights and spatial scale. The test therefore addresses the common weakness of many applications, where weights are defined exogenously, with little or no thought given to either the definition or its implications. Los indicadores locales (local spatial statistics) evalúan la asociación espacial de una o varias variables de interés dada un área predefinida y sus áreas vecinas. La mayoría de dichas medidas utilizan una escala única de análisis y prestan poca atención a la escala del proceso de generación de los datos. En los casos en los que el investigador no está seguro de la escala del proceso, las los indicadores locales pueden ser evaluados a varias escalas. En dichos casos, cuando se hace la evaluación de la significancia estadística de cada indicador local, es importante incorporar una corrección para pruebas múltiples (multiple tests), un ajuste que raramente se realiza en la gran mayoría de estudios. Debido al problema de pruebas múltiples, los indicadores locales son más propensos a identificar relaciones significativas, incluso cuando no existe asociación espacial significativa alguna. En este artículo los autores desarrollan una metodología que produce un índice local de Moran que proporciona tanto una estimación empírica de la escala espacial de la asociación así como una evaluación de la importancia del indicador para dicha escala. La idea clave es poner a prueba una serie de opciones posibles para la definición de la matriz de pesos espaciales (spatial weight matrix) del índice y luego tomar en cuenta las pruebas múltiples asociadas con el número de matrices de peso examinadas. A diferencia de métodos anteriores, el indicador local propuesto evita el uso de simulaciones para determinar la significancia estadística con pruebas múltiples. Para probar la validez del enfoque propuesto, se construyó un ejemplo numérico con el fin de evaluar el desempeño del nuevo índice y se llevó a cabo un estudio comparativo a partir de datos del centro de leucemia del estado de Nueva York. El índice desarrollado responde a la necesidad de definir las ponderaciones (pesos) empíricamente y la escala espacial. De esta forma el método propuesto supera limitaciones comúnmente halladas de muchas aplicaciones en las cuales los pesos son definidos exógenamente, con poca o ninguna atención a su definición o su implicancias. 局部空间统计量可用于度量和检验预定地理区域周围邻域的空间关联。大多数情况下仅采用单一尺度的分析而较少关注数据生成过程的尺度。而当其过程尺度无法确定时,局部统计量却可能检测出多个尺度。在这些案例中,对单个局部统计量统计显著性评估建立多重检验的修正是重要的,而这却鲜有实施。因此,即使存在无意义的空间关联时,局部统计也更可能识别出显著的相关性。 本文发展了一种基于局部Moran统计的方法,提供了空间尺度关联性的经验估计以及对该尺度下统计显著性的评估。其核心思想是测试统计权重矩阵的可能选择,然后考虑与权重矩阵检验数量数目相关的多重检验。与以往研究不同,该方法在多重检验情况中避免了采用模拟来确定统计显著性。为检验其有效性,采用了数值案例来评估其统计性能,并基于纽约州中部的血癌数据进行比较研究。该方法解决了权重和空间尺度确定经验估计的需求,通过验证也相应地解决了很多应用中的普遍弱点,即权重被定义成外生变量,而很少或根本没有考虑其定义或含义。     

Geographical Analysis: Its First 40 Years

Geographical Analysis (GA), in cooperation with the Wiley‐Blackwell publishing business, undertook a project to complete the digitizing of all back issues of the journal and make those for the period 1969–2001 free to the academic community; the volumes for 2002–2005 already were, and continue to be, free. This article commemorates the completion of this event late in 2010, drawing upon this new resource to highlight important contributions made through the journal to the geography and spatial sciences community. Besides summarizing publication trends for the journal, in the tradition of Fenneman's Venn diagram conceptualization of overlaps between geography and its cognate disciplines, this article highlights prominent articles published in the journal that contributed to the four themes of urban and economic geography, transportation geography, spatial statistics, and geographic information science. Geographical Analysis (GA) en cooperación con publicaciones Wiley‐Blackwell llevo a cabo el proyecto de digitación de todos los números pasados de la revista, los cuales están ahora a disposición de la comunidad académica sin costo alguno; los volúmenes de los años 2000–5 ya estaban disponibles y continúan siendo gratis. El presente artículo conmemora la culminación de dicho evento a fines de 2010, recogiendo los aportes de esta nueva fuente de información y resaltando varias contribuciones importantes hechas vía GA a la comunidad de geografía y ciencias espaciales. Además de resumir las tendencia de las publicaciones de la revista, en la tradición de la conceptualización de traslapes entre la geografía y disciplinas afines de los diagramas Venn Fanneman, el presente artículo resalta, artículos prominentes publicados en GA que contribuyeron a los cuatro temas principales: geografía urbana y económica, geografía del transporte, estadística especial y ciencias (sistemas) de información geográfica. 地理分析（GA）和Wiley‐Blackwell出版商合作完成了对本刊1969‐2001年所有刊册数字化的项目,并向学术界免费开放。事实上,从2002年第5卷就已经开始并将一直持续免费。本文记述了2010年末完成的这一事件,并依托这一新的数据资源,重新回顾了本刊对地理学和空间科学研究群体做出的重要贡献。本文总结了本刊论文发表趋势,从Fenneman的韦恩图概念传统来看是地理学及其相关学科的交叉。此外还回顾了本刊发表的对城市与经济地理、交通地理、空间统计以及地理信息科学方法做出卓越贡献的论文。     

A Unified Model for Dispersing Facilities

One of the important classes of facility dispersion problems involves the location of a number of facilities where the intent is to place them as far apart from each other as possible. Four basic forms of the p‐facility dispersion problem appear in the literature. Erkut and Neuman present a classification system for these four classic constructs. More recently, Curtin and Church expanded upon this framework by the introduction of “multiple types” of facilities, where the dispersion distances between specific types are weighted differently. This article explores another basic assumption found in all four classic models (including the multitype facility constructs of Curtin and Church): that dispersion is accounted for in terms of either distance to the closest facility or distances to all facilities (from a given facility), whether applied to a single type of facility or across a set of facility types. In reality, however, measuring dispersion in terms of whether neighboring facilities to a given facility are dispersed rather than whether all facilities are dispersed away from the given facility often makes more sense. To account for this intermediate measure of dispersion, we propose a construct called partial‐sum dispersion. We propose four “partial‐sum” dispersion problem forms and show that these are generalized forms of the classic set of four models codified by Erkut and Neuman. Further, we present a unifying model that is a generalized form of all four partial‐sum models as well as a generalized form of the original four classic model constructs. Finally, we present computational experience with the general model and conclude with a few examples and suggestions for future research. Una de las clases importantes dentro de los problemas de dispersión de instalaciones de servicios/infraestructura es el caso en el que la localización de un número de instalaciones debe cumplir la condición de maximizar la distancia entre cada par. La literatura especializada cita cuatro formas básicas del problema de dispersión llamados tipo p‐instalación (p‐facility) (Shier 1977; Luna y Chaudhry 1984; Kuby 1987; Erkut y Neuman, 1991). Erkut y Neuman (1991) presentan un sistema de clasificación para estas cuatro formas clásicas. Recientemente, Curtin e Iglesia (2006) ampliaron este marco metodológico al incorporar múltiples tipos de instalaciones, permitiendo que las distancias de dispersión entre diferentes tipos específicos de instalaciones sean ponderadas de manera diferente. El artículo presente explora otro supuesto básico que se encuentra en los cuatro modelos clásicos (y las modifcaciones para acomodar instalaciones multi‐tipo de Curtin e Iglesia): la dispersión es cuantificada en términos de la distancia entre una instalación dada y la instalación más cercana, o entre una instalación dada y la totalidad de las instalaciones. Este supuesto se mantiene si las distancias son aplicadas a un solo tipo de instalación o a múltiples tipos de instalaciones. Sin embargo, en realidad, tiene más sentido medir la dispersión en relación a las instalaciones vecinas, en vez de en relación a la totalidad las instalaciones. Para incorporar esta realidad a un nuevo tipo de medida intermedia de dispersión, se propone una medida llamada dispersión de suma parcial (partial‐sum dispersion). Proponemos cuatro tipos de problemas de dispersión de tipo parcial‐sum y demostramos que éstas son formas generalizadas de los cuatro modelos clásicos presentados por Erkut y Neuman (1991). Además, se presenta un modelo unificado que es una forma generalizada de los cuatro modelos tipo partial‐sum, así como una forma generalizada de las cuatro tipos en el modelo clásico. Por último, se presenta los resultados de pruebas computacionales usando el modelo general y se concluye con algunos ejemplos y sugerencias para investigaciones futuras. 设施分散问题中重要的一类是大量设施的布局,其意图是将它们在空间上尽可能离得更远。目前文献中主要讨论了4种基本形式(Shier 1977; Moon and Chaudhry 1984; Kuby 1987; Erkut and Neuman 1991)。Erkut and Neuman (1991)提出了这4种经典结构的一种分类系统。Curtin and Church (2006)引入设施“多种类型”对上述分类框架进行拓展,在特定类别之间的分散距离的权重存在不同。本文探索了在4种经典模型中所发现的另一种基本假设（包含Curtin and Church的多种类型设施结构）：无论是在单一类型设施或包括多种类型设施中,分散度在解释某一给定设施到最近设施的距离或到所有设施的距离方面都是合理的。然而,在现实中设施分散度度量方面,测量某一给定设施的邻近设施的分散度特征相比于测量给定设施的所有其他设施的散布特征通常更有意义。为解释这种分散度的中间度量,本文提出了一种称为“局部和整体”的结构,包括4种分散问题形式,它们是Erkut and Neuman 4种传统类型的广义形式。本文进而提出了一个统一模型,即所有 “局部和整体”模型和经典类型结构一种广义形式。最后,对统一模型进行了计算检验,并基于几个实证进行了总结,还提出了未来的研究建议。     

Geographic Factors Affecting the Presence of Transhipment Services in Regional Maritime Container Markets

The presence of transhipment services in a region has previously been analyzed relative to ports and shippers with no consideration to the geographical factors of the sea basin serving the region. We hypothesize that attributes related to basin morphology also should be considered, as the processes involved in the maritime container freight market are comparable to processes in other transport markets. We show that transhipment services are relevant in those regions with closed sea basins. This article addresses the following issues: the traditional analytic methods used to determine, directly or indirectly, the presence of transhipment services; the role of transhipment in some geographic regions by estimating the rate of transhipment relative to throughput for each region; and the estimation of a statistical model that can determine the presence of transhipment by means of aggregate variables related to the morphology of a sea basin serving each region and to the socioeconomic characteristics of the region served. La presencia de servicios de transbordo en una región ha sido analizada en relación a los puertos y cargadores, sin considerar los factores geográficos de las cuencas marítimas al servicio de una región. Nuestra hipótesis es que los atributos relacionados a la morfología de las cuencas también deberían tomarse en cuenta, ya que los procesos involucrados en el mercado de contenedores de carga marítima son comparables a los procesos de otros mercados de transporte. Mostramos que los servicios de transbordo son relevantes en aquellas regiones con cuencas marítimas cerradas. El presente artículo aborda los siguientes temas: los métodos analíticos tradicionales generalmente usados para determinar, directa o indirectamente, la presencia de servicios de transbordo; el rol del transbordo en algunas regiones geográficas, a partir de la estimación de las tasas de transbordo relativas a su rendimiento (throughput) en cada región; y la estimación de un modelo estadístico que pueda determinar la presencia de transbordo a partir de variables agregadas relacionadas a la morfología de la cuenca marítima al servicio de cada región, y a las características socioeconómicas de cada región. 区域海运转运服务的分析已经将港口和航运商纳入研究范畴,但忽视了区域海洋盆地地理因素的影响。由于参与海运集装箱货运市场的过程与其他运输市场的过程具有可比性,因而本文认为和海盆形态有关的属性也应考虑在内。研究结果显示,转运服务与那些靠近海盆的区域具有相关性。本文将重点对以下问题进行阐述：过去经常用来直接或间接判断转运服务的传统分析方法;通过估计一个地区相对于自身吞吐量的转运率来判断部分地理区域在转运服务中的角色;通过区域海盆形态和社会经济属性相关的综合变量,构建能够判别转运服务的统计模型.     

Distribution of the Sum of Distances to the First and Second Nearest Facilities

This article presents a derivation of the distribution of the sum of the distances to the first and second nearest facilities. Facilities are represented as points configured in regular and random patterns, and distance is measured as the Euclidean and rectilinear distances on a continuous plane. The sum of the distances represents the service level of facility location when customers are serviced by the first and second nearest facilities. Thus, the distribution of the sum is useful for facility location problems with nonclosest facility service. The distribution of the sum of road network distances also is calculated to evaluate the efficiency of actual facility locations. Este artículo presenta una derivación de la distribución de la suma de las distancias a la primera y segunda instalación más cercana. Las instalaciones son presentadas como puntos en configuraciones espaciales regulares y aleatorias, y la distancias son medidas usando el método euclidiano y el rectilínea sobre un plano continuo. La suma de las distancias representa el nivel de servicio en cada punto, en los casos en los que los clientes son atendidos en la instalación primera y segunda más cercana. El uso de la distribución de la suma de distancias es útil para resolver problemas de localización para casos en los que los clientes son atendidos por las instalaciones de servicios que nos son las más cercanas. Como demostración se calcula la distribución de la suma de las distancias de una red de carreteras para evaluar la eficiencia de la localización de instalaciones en un caso del mundo real. 本文讨论了一种最邻近距离总和与次邻近设施距离总和分布情况的推导方法。具体设施以规则和随机两种模式的点状要素来表示,距离采用连续平面中的欧氏及直线距离测度。距离之和反映了最邻近及次邻近设施为用户提供该设施区位的服务水平。因此,距离和的分布在无最邻近设施服务的设施选址问题中具有参考价值。路网距离和的分布也可计算用于现有设施区位的效率评估。     

Correlating Vegetation,Water Use,and Surface Temperature in a Semiarid City: A Multiscale Analysis of the Impacts of Irrigation by Single‐Family Residences

Urban heat islands (UHIs) and the vegetation that mitigates them vary across space and time, but little research has investigated this coupled natural–human system using both spatial and temporal analyses. Focusing on semiarid, water‐scarce Tucson, Arizona, we examined whether outdoor water use by residents of single‐family homes (a practice that uses close to half of residential water supplies) contributes to urban “greenness” and the mitigation of UHI effects. Specifically, we investigated how different types of residential development mediate vegetation–water use–temperature interactions. Our data sets include Landsat‐derived normalized difference vegetation index (NDVI) and surface temperatures, parcel‐level zoning and assessor data, and residential water use records at the quarter section level (0.63 km²). We analyzed these data at multiple spatial and temporal scales. Spatial analysis results demonstrate that cooling from vegetative evapotranspiration is mediated by development factors as well as by topography and wind patterns. Findings also suggest that outdoor water use aside from irrigation, particularly the use of swimming pools, promotes cooling without elevating the NDVI. Temporal analysis reveal that most residential areas maintained or increased greenness despite declining 1995–2008 water use due most likely to long‐term regional climate cycles. Only high‐density developments with little undeveloped ground cover and few natural drainage channels exhibit a strong relationship between household water use and NDVI trends. These results suggest that the preservation of natural drainage channels and limitation of impervious surfaces, as well as the siting of development in naturally cooled microclimates, may be sustainable strategies for UHI mitigation in water‐scarce regions. Análisis multi‐escalar de los impactos de riego en residencias unifamiliares: la correlación entre la vegetación, el uso del agua y la temperatura superficial en un área urbana semiárida Las islas de calor urbano (urban heat islands‐UHIs) y las áreas con vegetación que ayudan a mitigarlas varían en su distribución especial y temporal. Sin embargo, existe relativamente poca investigación dedicada al análisis espacio‐temporal de este sistema acoplado humano‐ambiental urbano. El artículo examina la medida en la cual el uso de agua al aire libre por parte de residentes de viviendas unifamiliares (practica que consume mas de la mitad de los recursos hídricos) contribuye al “verdor” de áreas urbanas y a la mitigación de los efectos de las UHs. El área de estudio es Tucson, Arizona, una ciudad ubicada en un ambiente semiárido que sufre de escasez hídrica. En términos más concretos, los autores investigan cómo los diferentes tipos de desarrollos urbanos residenciales sirven de mediadores en las interacciones entre la vegetación, la temperatura y el uso del agua. Como datos se utilizaron índices de vegetación (Normalized difference vegetation index‐NDVI) y temperaturas superficiales derivados de imágenes Landsat. Así mismo se usaron datos catastrales a nivel de parcela de zonificación, y registros de uso residencial de agua a nivel de cuarto de sección (quarter‐section) (0,63 km2). Los datos fueron analizados a múltiples escalas espaciales y temporales. Los resultados de análisis espacial demuestran que el enfriamiento de la evapotranspiración vegetal está influenciado por los factores de desarrollo urbano residencial así como por los patrones topográficos y climáticos (viento). Los resultados también sugieren que los usos de agua al aire libre, aparte de riego, en particular el uso de las piscinas (o albercas), promueven el enfriamiento sin elevar el valor del NDVI. El análisis temporal revela que la mayoría de zonas residenciales mantuvieron o aumentaron el ‘verdor’ a pesar de la disminución del uso del agua entre 1995 y 2008, debido probablemente a los ciclos climáticos regionales de largo plazo. Únicamente las zonas urbanas de alta densidad con escasas áreas verdes y pocos canales naturales de drenaje muestran una fuerte relación entre el uso del agua residencial y las tendencias del NDVI. Estos resultados sugieren que la preservación de los canales de drenaje natural y la reducción de superficies impermeables, así como el emplazamiento del desarrollo urbano en áreas con microclimas naturalmente más fríos, pueden ser estrategias sostenibles para la mitigación de UHIs en regiones con escasez de agua. 城市热岛与可缓解其效应的植被均随时间和空间变化,但鲜有研究从时空分析视角关注这一自然‐人文耦合系统。本文聚焦于半干旱、缺水的亚利桑那州图森市,主要调查独户家庭户外用水（其用水量大约是住宅供应水量的一半）是否对城市“绿化”和缓解城市热岛效应作出贡献。特别地,我们调查不同类型住宅开发是如何调节植物‐用水‐温度间的相互作用。数据集包括从美国陆地资源卫星获得的归一化植被指数（NDVI）和地表温度,地块区划和评估数据, 约160英亩（0.63 km²）用地面积的住户用水记录。我们从时空多尺度视角对这些数据进行了分析。 空间分析结果表明,植被蒸散作用导致的降温不仅受开发因素也受地形和风模式的调节。同时也发现：包括灌溉的户外用水,尤其是泳池用水,在促进地表降温时并未促使归一化植被指数（NDVI）提高。时间分析揭示,大多数居住区即使在1995–2008用水减少的情况下仍保持和增加“绿化”,最可能归因于长期的区域气候循环。只是在植被覆盖和自然排水系统均很少的高密度开发地区,家庭用水与NDVI趋势上显示出强相关性。这些结果昭示保留自然排水系统和限制不透水地表,以及在具有自然降温作用的微气候上选址发展区,或许是缺水地区缓解热岛效应的可持续策略。