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等向性與非等向性變異
在地理統計的分析當中,會產生方向性的影響可以分成兩大部分,一為全域性的趨勢,一為半變異圖模型中非等向性的設定。全域性的趨勢可以透過一些數學的推算模式(如:多項式)來推估,並可以在進行地理統計分析時將其影響排除。
風向極有可能造成一工廠排放廢氣時對周圍區域環境的影響
在等向性與非等向性方面,地理統計利用變異圖表現空間變異的關係,而變異圖模型則是距離的函數。當空間變數之變異圖僅為距離的函數,且不因空間方向之不同而變化時,稱為等向性變異。反之,若變異因空間的方向不同而改變時,此現像稱為非等向性變異。換言之,非等向性變異之變異圖模式為「距離」與「方向」的函數,可以下列表示:
θ:沿點與
之角度
:沿點
與
之角度,樣本點間距為h之組數。
若有兩區域化變數z與y,其聯合變異圖可由下式求得:
一般而言,等向性變異與非等向性變異之特性判定之步驟相同,皆是沿各方向進行套用變異圖模式,進而得到各方向之變異圖。透過變異圖可得到各方向之Sill值、影響範圍(range)與碎塊效應(Nugget Effect),最後即透過此三值來判定空間資料之等向性或非等向性。若沿各方向之變異圖模式的Sill值、Range與Nugget均相同,即可知其為等向性,反之則為非等向性。
而非等向性變異依其結構不同又可分為幾何型非等向性(Goemetric Anisotropy)、區域型非等向性(Zonal Anisotroy)與混合型非等向性(Mixed Anisotropy)。
➢ 幾何型非等向性變異 (Geometric Anisotropy)
幾何型非等向之變異圖,其Sill值僅依距離變化而改變,不因方向而變。換言之,在空間中的任何角度,當樣本點間的距離相同時,其Sill值亦相同,但影響範圍(range)則因角度之不同而異。影響範圍最大的方向為變異圖的方向,此範圍稱「主要影響範圍(Major Range)」。此時之變異圖稱為該角度之變異圖(Directional Variogram),影響範圍最小者稱為最小影響範圍。若將各角度之空間影響範圍繪於玫瑰圖上則呈現橢圓形。
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區域型非等向之變異圖,其Sill值不僅依距離變化而改變,且因方向而變。換言之,在空間中的任何角度,當距離相同時其Sill值將不會相同,且影響範圍異因角度不同而異。
區域型非等向之變異圖模式由兩個以上之非等向變異圖組成。一般的自然現象較少出現此種之非等向性。
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➢ 混合型非等向性變異 (Mixed Anisotropy)
混合型非等向性變異為幾何與區域非等向性兩者之混合,其Sill值與影響範圍皆因方向不同而變。自然界常出現此一空間變異。例如地質之變化常於水平方向較垂直方向之影響範圍大,且垂直方向之變化較水平方向大。
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