3. ArcGIS空间统计工具箱初识
在 ArcGIS 中做矿化异常聚集分析，第一步不是急着点“运行”，而是先弄清楚空间统计工具箱的组织逻辑，以及两个核心工具——Global Moran's I 与 Local Moran's I——各自解决什么问题、需要哪些输入、参数如何影响结果。本节围绕“工具在哪、怎么调、参数怎么填、结果怎么读”展开，为后续实际分析打好操作基础。
一、空间统计工具箱的结构
ArcGIS Pro 的空间统计工具箱（Spatial Statistics Tools）按分析目的划分为若干工具集，矿化异常分析最常用的是以下几组：
- 分析模式（Analyzing Patterns）：包括空间自相关（Global Moran's I）、增量空间自相关、高/低聚类、空间离群值分析等，用于判断要素在整体上是否呈现聚集、离散或随机分布。
- 聚类分布制图（Mapping Clusters）：包括聚类和异常值分析（Anselin Local Moran's I）、热点分析（Getis-Ord Gi*）、多距离空间聚类分析等，用于定位聚集区与异常点。
- 度量地理分布（Measuring Geographic Distributions）：如方向分布、中心要素、平均中心等，用于描述矿点的空间分布中心与方向趋势。
- 空间关系建模（Modeling Spatial Relationships）：如空间权重矩阵生成、回归分析等，为自相关计算提供权重基础。
理解这一结构的意义在于：Global Moran's I 回答“全区是否存在空间自相关”，Local Moran's I 回答“哪里聚集、哪里是异常”，二者是“先总体判断、再局部定位”的递进关系，而不是互相替代。
二、Global Moran's I 的调用方式
在 ArcGIS Pro 中，可通过“分析”选项卡 →“工具”→ 搜索“空间自相关（Spatial Autocorrelation）”，或直接在地理处理窗格中定位到“空间统计工具 → 分析模式 → 空间自相关”。该工具的核心参数如下：
| 参数 | 含义 | 矿化分析中的典型设置 |
|---|---|---|
| 输入要素类 | 待分析的点/面要素 | 矿点图层（含坐标与品位字段） |
| 输入字段 | 参与计算的数值属性 | Cu_ppm 等品位或异常强度字段 |
| 空间关系的概念化 | 定义“邻居”的方式 | 矿点分布不均时常用 INVERSE_DISTANCE 或 FIXED_DISTANCE_BAND |
| 距离法/距离带宽 | 概念化为距离时生效 | 按研究区尺度设定，如 5000 m |
| 行标准化 | 消除邻居数量差异的影响 | 一般选 ROW |
| 输出报表 | 生成 HTML 报告 | 勾选，便于查看 z、p 与结论 |
运行后工具输出一个汇总值：Moran's I 指数、期望值、方差、z 得分与 p 值。判读规则是：p 值小于 0.05 且 z 得分为正（大于 1.96）表示显著聚集；z 为负（小于 -1.96）表示显著离散；z 接近 0 则不能拒绝随机分布的假设。需要注意，Global Moran's I 只给出“全区是否存在自相关”的总体结论，不指出聚集发生在哪里。
三、Local Moran's I 的调用方式
局部工具在 ArcGIS 中名为“聚类和异常值分析（Cluster and Outlier Analysis，Anselin Local Moran's I）”，位于“空间统计工具 → 聚类分布制图”。参数与全局工具高度相似：输入要素类、输入字段、空间关系概念化、距离带宽、行标准化，此外还可指定输出要素类与是否生成报表。
其输出是在原要素类基础上新增若干字段：LMiIndex（局部 Moran 指数）、LMiZScore、LMiPValue，以及 COType 字段，用 HH、LL、HL、LH 和 Not Significant 标识聚类类型。对矿化异常分析而言，HH（高值被高值包围）是最值得关注的找矿有利区，HL（高值被低值包围）则提示孤立高异常点，可能是小矿化体或采样误差，需要结合地质背景复核。
四、参数设置中的常见问题
第一，空间关系概念化的选择直接影响结果。矿点往往沿构造带呈带状分布，若用默认的 INVERSE_DISTANCE，远距离点仍会获得较小权重，可能稀释局部信号；改用 FIXED_DISTANCE_BAND 并设定与研究区矿化尺度匹配的带宽，通常更贴合实际。第二，行标准化在点密度不均时建议开启，避免边缘稀疏区因邻居少而权重失真。第三，字段选择应使用连续型品位或异常强度值，避免直接用品级分类编码，否则自相关的统计含义会被扭曲。
此外，两个工具都要求输入要素具有投影坐标系（而非地理坐标系），否则距离计算以度为单位，带宽参数将失去物理意义。运行前应确认数据已投影到适合研究区的平面坐标系，并在报告中记录所使用的概念化方式、带宽与标准化选项，保证分析过程可复现。