统计学 > 机器学习
[提交于 2024年12月5日
(v1)
,最后修订 2025年4月26日 (此版本, v3)]
标题: GeoConformal预测:一种衡量空间预测不确定性的模型无关框架
标题: GeoConformal prediction: a model-agnostic framework of measuring the uncertainty of spatial prediction
摘要: 空间预测是地理学中的基础任务。近年来,随着地理空间人工智能(GeoAI)的进步,许多模型被开发出来以提高地理变量预测的准确性。除了追求更高的精度外,获得带有不确定性度量的预测同样重要,这可以增强模型的可信度并支持负责任的空间预测。尽管地统计方法(如克里金法)提供了一定程度的不确定性评估(如克里金方差),但这些测量值并不总是准确,并且缺乏对其他空间模型的一般适用性。 为了解决这个问题,我们提出了一种名为GeoConformal预测的模型无关的不确定性评估方法,该方法将地理加权纳入到一致性预测中。我们将其应用于两个经典的空 间预测案例,即空间回归和空间插值,以评估其可靠性。首先,在空间回归案例中,我们使用XGBoost预测房价,然后用GeoConformal计算不确定性。我们的结果显示GeoConformal达到了93.67%的覆盖率,而Bootstrap方法在2000次运行后最大覆盖率仅为81.00%。接下来,我们将GeoConformal应用于空间插值模型。我们发现从GeoConformal获得的不确定性与克里金法的方差高度一致。最后,利用GeoConformal,我们分析了空间预测中不确定性的来源。我们发现明确地在AI模型中包含局部特征可以显著减少预测不确定性,尤其是在具有强局部依赖性的区域。我们的研究结果表明,GeoConformal不仅对地理知识发现有潜力,而且可以指导未来GeoAI模型的设计,为更可靠和可解释的空间预测框架铺平道路。
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