空间数据通常包含时间元素。 时空立方体是一种用于表示时空数据的 3D 制图表达。 它允许您分析空间和时间模式，预测未来值，并在 2D 和 3D 空间中可视化数据和分析结果。
时空立方体结构
时空立方体由位置和条柱组成。
位置
位置是指时空条柱在 2D 空间中的位置 (x, y) 和几何形状。 位置是静态的，在创建时空立方体时被定义。 它们决定了所创建的时空立方体的类型。 时空立方体可以是格网立方体，其中的位置由规则形状的矩形或六边形格网构成；也可以是定义位置立方体，其中的位置是预定义的，例如州行政区划面或监测站点。
条柱
条柱代表单个时间步长上的一个位置。 每个条柱在空间 (x, y) 和时间上都有固定的位置。 它在位置的基础上增加了第三个维度：时间维度。 每个条柱代表的持续时间是相等的，并在创建时空立方体时被指定。
时空立方体中每个位置都包含相同数量的条柱。 位于同一位置的条柱构成一个时间序列。 时空立方体中同一时间点的条柱构成一个时间切片。 要确定时空立方体中条柱的总数，可以使用描述时空立方体工具
创建一个时空立方体
输入数据的格式将决定创建时空立方体的方法。 可以使用以下工具创建时空立方体：
通过聚合点创建时空立方体
如果您拥有带有时间字段的点要素，并希望在研究区域内的各个位置聚合这些点要素，请使用通过聚合点创建时空立方体工具。 这将生成格网立方体（渔网或六边形），或者如果您提供了用于聚合点的面要素（例如，纽约市的盗窃事件），则会生成自定义位置立方体。
注：
该工具的输入要素参数值只能接受点要素类。 如果数据存储在表中，请使用 XY 表转点工具创建点要素类。
每个条柱将包含一个 COUNT 字段，用于指示该条柱内点的数量。 每个条柱还可以包含其他字段，用于汇总来自输入数据集的属性。
通过已定义位置创建时空立方体
如果要素位置不随时间变化，且会随着时间的推移采集属性或测量值（如面板数据或站点数据），请使用通过已定义位置创建时空立方体工具。 这样生成的立方体将以这些定义的位置为结构基础。 如果选择了时间聚合，则每个时间段将包含所选属性的汇总统计信息。 如果未选择时间聚合，则每个时间段将只有一组属性。
通过多维栅格图层创建时空立方体
如果您有多维栅格数据，请使用通过多维栅格图层创建时空立方体工具将其转换为时空立方体。 像元的形状可确定立方体是格网立方体（正方形像元）还是定义位置立方体（矩形像元）。
时空立方体的类型
时空立方体可以是格网立方体或定义位置立方体。 时空立方体的类型会在创建时确定。
格网立方体和定义位置立方体的主要区别在于时空立方体的结构。 格网立方体的位置由规则的正方形或六边形格网要素构成。 在定义位置立方体中，位置及其形状不受限制。 两种类型的时空立方体都可以作为时空立方体可视化、时空模式分析和时间序列预测工具集中任何工具的输入。
注：
可以使用描述时空立方体工具确定现有时空立方体的类型。
格网立方体
立方体结构具有行、列和时间步长。 如果将行数乘以列数和时间步长数，则将得到立方体中的条柱总数。 行和列可确定立方体的空间范围，而时间步长则可确定时态范围。 格网立方体始终为矩形。 但是，对于所有时间步长都缺少数据的位置，将不会被可视化或包含在任何分析中。
已定义位置立方体
定义的位置立方体结构具有要素和时间步长。 如果将要素数乘以时间步长数，则将得到立方体中的条柱总数。 要素可确定立方体的空间范围，而时间步长则可确定时态范围。
由多维栅格图层创建的定义位置立方体，其要素和时间维度的数量与多维栅格图层的像元和维度数量相同。
时空模式分析
创建时空立方体后，可以使用时空模式分析工具集中的任何工具来识别时空模式。 工具集中的每个工具都将创建一个要素类，其中包含分析结果。 变化点检测、新兴热点分析、时间序列聚类、时间序列交叉相关和局部异常值分析工具还会使用分析结果更新原始时空立方体。
| 工具 | 描述 | 问题 |
|---|---|---|
在时空立方体的每个位置的时间序列的统计属性（平均值、标准差或线性趋势）发生变化时检测时间步长。 |
| |
检测时空立方体中点密度（计数）或值的聚类，然后，对于每个位置，将这些热点和冷点的趋势分类为不同的类别。 类别包含新增的、连续的、加强的、持续的、逐渐减少的、分散的、振荡的以及历史的热点和冷点。 |
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标识出空间和时间环境中的统计显著性聚类和异常值。 |
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基于时间序列特征的相似性，对存储在时空立方体中的时间序列集合进行划分。 可以基于三个条件聚集时间序列：具有相似的时间值，趋于同时增加和减少以及具有相似的重复模式。 |
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用于计算存储在时空立方体中的两个时间序列之间不同时间滞后的互相关性。 |
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时间序列预测
创建时空立方体后，可以使用时间序列预测工具集中的工具。 该工具集包含三个用于估计时空立方体中每个位置未来值的工具，以及一个用于比较预测模型的模型评估工具。 工具集中的工具会将预测结果保存到输出要素类中，并可选择保存到时空立方体中。 以下预测工具可用：
可视化时空立方体
可以使用时空立方体可视化工具集中的工具可视化时空立方体中的分析结果和变量。 时空立方体可以在 2D 或 3D 模式下可视化。 要在 2D 空间中可视化结果，请使用在 2D 模式下显示时空立方体工具。 要在 3D 模式下可视化结果，请打开一个场景，并使用在 3D 模式下显示时空立方体工具或使用创建时空立方体图层工具创建时空立方体图层。
注：
建议使用创建时空立方体图层工具在 3D 模式下显示时空立方体。 虽然可以使用在 3D 模式下显示时空立方体和创建时空立方体图层工具在 3D 模式下可视化时空立方体，但由“创建时空立方体图层”工具创建的时空立方体图层提供了更多的显示主题选项以及与时空立方体可视化交互的更强大的功能。
在 2D 和 3D 模式下可视化时空立方体使您能够执行以下操作：
- 汇总某个位置的结果，并查看和比较不同位置之间的结果。
- 理解时空立方体的结构。
- 查看和交互数据及分析结果，从而更好地理解结果。
显示主题
显示主题是预设的 2D 和 3D 符号系统，用于可视化时空立方体中包含的变量、分析结果和预测结果。 这些显示主题增强了分析结果，并使探索时空立方体中的数据更加直观。 可以通过在在 2D 模式下显示时空立方体和在 3D 模式下显示时空立方体工具中设置显示主题参数，或者在时空立方体功能区的主题库中选择显示主题。
每种分析类型都存在一个或多个显示主题。 要获取时空立方体所有可用显示主题的列表，请使用描述空间时间立方体工具。 下表列出了时空模式分析和时间序列预测工具集中可用工具的显示主题选项：
| 工具 | 2D 主题 | 3D 主题 | 时空立方体图层主题 |
|---|---|---|---|
时间序列变化点 | 时间序列变化点 | 变化点 | |
热点和冷点趋势 | 热点和冷点趋势 | 热点类型 热点 p 值 热点 Z 得分 | |
局部异常值分析结果 局部异常值百分比 最近时间段内的局部异常值 无空间相邻要素的位置 | 聚类和异常值结果 | 局部异常值类型 Local Moran's I 局部异常值 Z 得分 局部异常值 p 值 | |
时间序列聚类结果 | |||
时间序列互相关结果 | |||
具有数据趋势的位置 预测结果 时间序列异常值结果 | 预测结果 时间序列异常值结果 | 预测结果 残差值 时间序列异常值 | |
预测结果 时间序列异常值结果 | 预测结果 时间序列异常值结果 | 水平分量 趋势分量 季节分量 水平 + 趋势分量 预测结果 残差值 时间序列异常值 | |
预测结果 时间序列异常值结果 | 预测结果 时间序列异常值结果 | 预测结果 残差值 时间序列异常值 | |
预测结果 | 预测结果 | 预测结果 残差值 |
实用工具
实用工具工具箱包含的工具可帮助您在创建时空立方体之前准备数据、汇总时空立方体的内容以及创建现有时空立方体的子集以生成新的时空立方体。
填充缺失值工具
数据可能包含空值。 空值会对分析结果产生负面影响。 例如，包含缺失值的要素可能会从分析中删除。 创建时空立方体时，如果任何汇总字段记录中存在空值，则这些要素将被排除在输出立方体之外。 可以使用填充缺失值工具，基于现有数据估计缺失的数据值，而不是删除这些输入要素。 您可以使用全局统计数据、空间邻域或时空邻域来填充缺失值。
注：
建议在创建时空立方体之前处理输入数据中的缺失值。 您可以从输入要素图层打开数据工程视图，识别每个字段的空值并进行填充。
描述时空立方体
时空立方体可以有多种形式，包括：
- 格网立方体、自定义位置立方体或预测立方体
- 包含单个变量或多个变量
- 包含单个分析结果或多个分析结果
- 跨越较短的时间段（如一天）或较长的时间段
- 覆盖较小的区域（如社区）或较大的区域（如全球）
“子集化空间时间立方体”工具
子集化空间时间立方体工具基于所选的子集方法和条件，创建一个包含较少时间步长或位置的新时空立方体。 条柱结构（包括时间步长间隔和位置几何）保持不变。
附加工具
时空模式挖掘工具箱包含许多可用于分析时空立方体的工具；但是，在创建时空立方体之前，您可能需要准备、平滑或转换数据。 空间统计工具箱中的几个工具可能对数据预处理很有用，例如时间序列平滑或计算比率工具。