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Enabling spatial autocorrelation mapping in QGIS: The Hotspot Analysis Plugin

Oxoli D. Prestifilippo G. Bertocchi D. Zurbarán Nucci M.A.
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ISSN:
1121-9041
Rivista:
GEAM
Anno:
2017
Numero:
151
Fascicolo:
GEAM N.151/2017

Articolo Open Access

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Hotspot Analysis: sviluppo di applicativi per la mappatura dell’autocorrelazione spaziale in QGIS. 

L’analisi dell’autocorrelazione spaziale è uno strumento indispensabile per la comprensione di tutti quei processi, naturali o antropici, che si manifestano in un dato territorio e che non possono essere studiati distintamente da esso. L’utilizzo di tecniche statistiche per l’analisi dell’autocorrelazione spaziale ha condotto a risultati importanti in svariati ambiti di ricerca che spaziano delle scienze naturali alle scienze sociali ed economiche. Inoltre, l’affinità tra questo tipo di analisi e la cartografia ha attirato una crescente attenzione da parte della comunità di utilizzatori e sviluppatori di software GIS. Questo ha portato alla nascita di moduli dedicati alla mappatura dell’autocorrelazione spaziale all’interno dei più moderni software GIS proprietari nonché in diverse librerie di programmazione open source. Tuttavia, specifiche funzionalità per la mappatura dell’autocorrelazione spaziale non sono ad oggi ufficialmente integrate – tramite interfacce dedicate – nei più famosi software GIS open source, quale ad esempio QGIS. Nel presente studio viene presentato un plugin sperimentale di QGIS – dedicato alla mappatura dell’autocorrelazione spaziale – chiamato Hotspot Analysis, basato sulla libreria open source PySAL (Python Spatial Analysis Library). Insieme alle caratteristiche tecniche, vengono riportati due esempi rilevanti di utilizzo del plugin – relativi a casi di studio reali – quali l’identificazione di variazioni significative del consumo di suolo per la regione Lombardia (IT) e la correlazione spaziale tra indicatori di performance, caratterizzanti le strutture ricettive di Airbnb™ per la città di Venezia (IT). 

Parole chiave: Hotspot Analysis, LISA, QGIS, Python, FOSS4G.

The analysis of spatial autocorrelation is a fundamental tool for the understanding of all the physical as well as anthropological processes which naturally take place within the geographical space, and which cannot be studied independently from it. The deployment of statistical techniques for investigating spatial autocorrelation has brought valuable results within manifold research fields ranging from the natural sciences to the socio-economic sciences. Moreover, the affinity between cartography and this kind of analysis has raised particular interest among GIS users as well as developers. This has led to the inclusion of many modules dedicated to the spatial autocorrelation mapping within both proprietary GIS software suites as well as free and open source programming libraries. Nevertheless, specific functionalities for spatial autocorrelation mapping have not yet been formally included – through dedicated user interfaces – within the most popular free and open source GIS software, such as QGIS. We present here the Hotspot Analysis Plugin, an experimental QGIS plugin – dedicated to the spatial autocorrelation mapping – based on the free and open source Python library PySAL (Python Spatial Analysis Library). Together with the technical specifications, two relevant examples of the plugin usage – connected to real case studies – are reported. These are: the detection of significant variations in soil consumption for the Lombardy Region (northern Italy) and the spatial correlation analysis of performance indicators characterizing Airbnb™ lodgings for the city of Venice (Italy). 

Keywords: Hotspot Analysis, LISA, QGIS, Python, FOSS4G.