美國(guó)内布拉斯加州林肯市犯罪行爲(wéi / wèi)的(de)聚類及熱點分布分析

0 引 言

熱點( 或熱區) 可以(yǐ)指代犯罪情況的(de)空間密度。由于(yú)地(dì / de)理學是(shì)用來(lái)研究小範圍研究區域中的(de)高百分比研究實例的(de)科學，所以(yǐ)對于(yú)犯罪情況的(de)分析和(hé / huò)研究就(jiù)有必要(yào / yāo)定義一(yī / yì ／yí)個(gè)準确的(de)熱點( S. C. Smith) 。本文将通過兩種不(bù)同的(de)分析方法: 緊鄰層空間聚類分析( 以(yǐ)下簡稱 NNH) 和(hé / huò)針對犯罪的(de)空間和(hé / huò)時(shí)間分析法( SPAC) ，分别對林肯市入室行竊和(hé / huò)搶劫的(de)數據進行分析，并嘗試将兩種方法進行對比以(yǐ)便給出(chū)更加科學的(de)分析報告，以(yǐ)幫助決策部門進行徒步巡邏的(de)部署。首先，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)對兩種犯罪情況進行分析，有必要(yào / yāo)了(le／liǎo)解兩種違法行爲(wéi / wèi)的(de)特點和(hé / huò)概念。街頭搶劫是(shì)針對單一(yī / yì ／yí)的(de)頻繁移動的(de)目标進行的(de)違法行爲(wéi / wèi)，而(ér)入室搶劫則通常是(shì)針對靜态的(de)固定目标進行( V. Patten) 。兩者在(zài)犯罪的(de)形式分爲(wéi / wèi)動态和(hé / huò)靜态的(de)不(bù)同，搶劫具有高犯罪率( Cohen&Felson) ，而(ér)入室行竊具有較明顯的(de)固定目标的(de)特點，兩種形式的(de)犯罪行爲(wéi / wèi)都可以(yǐ)作爲(wéi / wèi)理想的(de)日常行爲(wéi / wèi)理論研究目标。

1 分析方法介紹

模糊模型是(shì)可以(yǐ)測量并展示熱點區域的(de)特定區域分析工具。它允許用戶根據需要(yào / yāo)定義一(yī / yì ／yí)個(gè)半徑，并在(zài)半徑範圍内搜索所有半徑區域内所發生的(de)事件。所得到(dào)的(de)成果爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)幅展現半徑範圍内每一(yī / yì ／yí)個(gè)區域犯罪行爲(wéi / wèi)頻率的(de)地(dì / de)圖。

緊鄰層空間聚類分析( NNH) 作爲(wéi / wèi)與模糊模型相似的(de)技術，它集合事件發生地(dì / de)點由用戶自行定義的(de)、包含最少地(dì / de)點的(de)緊鄰聚類集合内，成爲(wéi / wèi)第一(yī / yì ／yí)階聚類。此方法提供這(zhè)一(yī / yì ／yí)用戶定義參數的(de)目的(de)是(shì)提供連續性計算第一(yī / yì ／yí)階聚類直到(dào)沒有犯罪事件可以(yǐ)被集合收錄。之(zhī)後，通過将第一(yī / yì ／yí)階聚類中心進行分組整理并将他(tā)們視作單一(yī / yì ／yí)事件而(ér)生成第二階聚類并進行連續的(de)分層處理，直到(dào)不(bù)再識别任何聚類。

在(zài)此次分析中使用的(de)最後一(yī / yì ／yí)個(gè)技術手段是(shì)針對犯罪的(de)空間和(hé / huò)時(shí)間分析法，該方法的(de)功能是(shì)，首先建立一(yī / yì ／yí)個(gè)獨立程序然後 合 并 進 入 CrimeState 進 行 分 析 ( BLOCK， 1995) 。通過在(zài)研究區域疊加一(yī / yì ／yí)個(gè)栅格圖層并在(zài)每一(yī / yì ／yí)個(gè)栅格節點上(shàng)應用搜索圈，STAC 算法能夠掃描所有數據然後計數每一(yī / yì ／yí)個(gè)搜索圈中點的(de)數量并最終識别密度最高的(de)聚類或集合。由于(yú)一(yī / yì ／yí)些選項與 NNH 相似或相同，用戶可以(yǐ)根據需要(yào / yāo)将 NNH 和(hé / huò) STAC 進行對比并得出(chū)更優結果或更具科學行的(de)分析報告( Paul Couch，2007) 。

風險控制( 調整) 後的(de)緊鄰層空間聚類分析( RNNH)作爲(wéi / wèi)與标準化的(de) NNH 相似的(de)方法，與 NNH 在(zài)計算橢圓上(shàng)使用的(de)是(shì)相同的(de)算法，而(ér)不(bù)同的(de)是(shì)将發生犯罪行爲(wéi / wèi)趨勢集中在(zài)人(rén)口密度高的(de)地(dì / de)區的(de)熱點計算在(zài)内。并使用另一(yī / yì ／yí)平面以(yǐ)便于(yú)進行基于(yú)潛在(zài)人(rén)口犯罪可能性的(de)控制。

2 數據處理、分析和(hé / huò)結果

首先，針對兩種犯罪行爲(wéi / wèi)使用模糊建模，設置搜索半徑爲(wéi / wèi) 500 英尺，即 152. 4 m。應用以(yǐ)上(shàng)參數，在(zài) CrimeState軟件中進行設置并輸出(chū)如圖 1 所示成果。可以(yǐ)看出(chū)入室盜竊和(hé / huò)搶劫的(de)最高熱點數量分别增加到(dào) 17 和(hé / huò) 8 次。因爲(wéi / wèi)本文不(bù)使用模糊建模給出(chū)任何建議或與另外兩種方法進行任何比對分析，所以(yǐ)，模糊建模将作爲(wéi / wèi)第一(yī / yì ／yí)階段展示犯罪分布情況的(de)算法工具使用。根據圖 1 所示看出(chū)，兩種犯罪都在(zài)内布拉斯加大(dà)學林肯校區( 圖 1 下圖中大(dà)圓選中部分) 的(de)南部和(hé / huò)東部存在(zài)較高的(de)發生數量。根據谷歌地(dì / de)圖( 圖 1 上(shàng)圖) 可以(yǐ)看出(chū)，林肯校區南部是(shì)林肯市市中心( 圖 1 下圖中橢圓選中部分) ，也(yě)就(jiù)是(shì)說(shuō)該區域人(rén)口密度較高。

完成了(le／liǎo)使用模糊模型的(de)第一(yī / yì ／yí)階段犯罪分布情況展示之(zhī)後，本文将着重闡述 NNH 和(hé / huò) STAC 進行犯罪行爲(wéi / wèi)熱點分析的(de)數據處理過程、方法和(hé / huò)結果并給出(chū)最終的(de)徒步巡邏建議。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)使得結果足夠完整和(hé / huò)精确，将對地(dì / de)圖成果的(de)詳細信息進行解釋說(shuō)明。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)保證誤差不(bù)是(shì)由于(yú)參數和(hé / huò)誤差指數造成的(de)，以(yǐ)下分析中所有參數均爲(wéi / wèi)同一(yī / yì ／yí)比例尺下設定。NNH 的(de)參數設定爲(wéi / wèi): 每個(gè)聚類最少點數設置爲(wéi / wèi) 10，單位英裏，同時(shí)橢圓的(de)标準差設置爲(wéi / wèi) 1X。另一(yī / yì ／yí)方面，STAC 的(de)參數設置爲(wéi / wèi): 将搜索半徑設置爲(wéi / wèi) 0. 2，其他(tā)參數于(yú) NNH 相同。

2.1 橢圓和(hé / huò)凸包的(de)對比分析( 僅針對搶劫的(de)NNH 分析)

對比橢圓和(hé / huò)凸包在(zài)搶劫的(de) NNH 分析中的(de)詳細情況，相比于(yú)橢圓方法而(ér)言，多邊形所代表的(de)凸包方法包含了(le／liǎo)更多的(de)單點，然而(ér)這(zhè)些多包涵進來(lái)的(de)單點并不(bù)與其他(tā)單相互集中形成聚類，而(ér)是(shì)呈現較爲(wéi / wèi)離散的(de)分布。因此，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)保證分析的(de)準确和(hé / huò)質量，記下來(lái)的(de)處理和(hé / huò)分析過程中将使用橢圓形成聚類，而(ér)不(bù)是(shì)凸包方法。

2.2 基于(yú) NNH 的(de)搶劫行爲(wéi / wèi)分析

針對基于(yú) NNH 方法的(de)搶劫犯罪行爲(wéi / wèi)的(de)聚類，由于(yú)NNH 聚類算法是(shì)對熱點熱鍵進行連續分層形成聚類直至此過程中不(bù)再有任何可識别的(de)聚類的(de)同時(shí)沒有足夠的(de)時(shí)間可供 NNH 進行計算，餘下的(de)僅爲(wéi / wèi)搶劫行爲(wéi / wèi)的(de)第一(yī / yì ／yí)階聚類。容易确定 NNH 聚類是(shì)在(zài)内布拉斯加州立大(dà)學林肯校區和(hé / huò)林肯市城區兩處。所以(yǐ)，也(yě)就(jiù)意味着街道(dào)搶劫行爲(wéi / wèi)頻繁發生于(yú)這(zhè)兩個(gè)區域，而(ér)這(zhè)兩個(gè)區域就(jiù)是(shì)街道(dào)搶劫犯罪行爲(wéi / wèi)的(de)熱點。

2.3 基于(yú) NNH 的(de)入室盜竊行爲(wéi / wèi)分析

基于(yú) NNH 的(de)入室盜竊行爲(wéi / wèi)分析與街頭搶劫事件的(de)分析方法相同，但不(bù)同的(de)是(shì)基于(yú) NNH 的(de)入室盜竊行爲(wéi / wèi)的(de)分析生成了(le／liǎo)第一(yī / yì ／yí)階聚類和(hé / huò)第二階聚類如圖2 所示，小橢圓表示第一(yī / yì ／yí)階聚類 ( NNH1 ) ，大(dà)橢圓表示第二階聚類( NNH2) 。圖中橢圓所代表的(de)第一(yī / yì ／yí)階聚類主要(yào / yāo)聚集在(zài)林肯市城鎮中心地(dì / de)帶，兩種聚類所标示的(de)區域爲(wéi / wèi)入室盜竊時(shí)間的(de)熱點。結合谷歌地(dì / de)圖，入室盜竊事件主要(yào / yāo)發生在(zài)購物中心和(hé / huò)住宅區。

更多内容請查看pdf