2018年-世界发展银行全球_Geo-Spatial_Modeling_of_Access_to_Water_and_Sanitation_in_Nigeria_30页_5mb

总结：Nigeria的水与卫生服务可及性地理空间建模

核心内容

本研究开发并实施了一个地理空间模型，用于绘制尼日利亚人口对特定类型水和卫生服务的可及性。该模型利用了2015年全国水与卫生调查（NWSS）的地理定位数据，以及相关的地理空间协变量，以1×1平方公里的分辨率预测七个水与卫生服务指标的可及性水平。模型结果有助于提高政策在不同地区针对改善基本服务可及性的精准度。

主要观点

• 数据来源：模型使用了来自NWSS的调查数据，包括201,842户家庭的调查，89,721个水源点和5,100个供水方案的地理数据，以及50,000多个公共设施的卫生服务数据。
• 地理空间协变量：研究引入了五种地理空间协变量，包括植被指数（EVI）、干旱指数、地表温度（LST）、夜间灯光亮度和到最近可用水源的估计旅行时间，这些协变量有助于解释空间变异并提高预测精度。
• 标准化地理网格：为了统一不同来源的数据格式，研究构建了一个标准化的地理模板，并对所有数据进行重新投影、重采样和裁剪，确保地理空间一致性。
• 模型方法：采用基于模型的地理统计（MBG）方法，结合贝叶斯推理和INLA框架进行建模，以生成每个指标的后验分布，从而反映预测值的不确定性。
• 模型输出：模型生成了每个指标在1×1平方公里网格上的预测值，并在州和地方政府区域（LGA）层面进行了汇总，包括可及率和人口数量统计。
• 模型验证：通过四折交叉验证评估模型性能，结果显示大多数指标的预测与实际值之间的相关性超过0.8，表明模型具有较高的准确性。
• 模型不确定性：模型预测结果中存在一定的不确定性，通过后验分布进行量化，以确保政策制定者对预测结果有全面的理解。

关键信息

指标定义

1. 改进水源：通过构造和使用方式防止外部污染，特别是粪便污染的水源。
2. 基本水源：满足改进水源标准，并且从最近水源点往返收集时间少于30分钟。
3. 改进水源在家庭内：基本水源在家庭内直接可用。
4. 家庭内管道水源：改进水源在家庭内通过管道提供。
5. 无固定点卫生设施：没有厕所或其他卫生设施，即露天排便。
6. 改进卫生设施：卫生设施与家庭隔离，不与其他家庭共享。
7. 排污连接：改进卫生设施连接至排污系统。

协变量描述

1. 植被指数（EVI）：通过NASA的MODIS卫星数据计算，反映植被密度。
2. 干旱指数：基于CGIAR的全球气候数据，评估蒸发和降水条件。
3. 地表温度（LST）：通过MODIS卫星数据获取。
4. 夜间灯光亮度（NTL）：反映人口密度和电力覆盖率。
5. 到最近水源的旅行时间：通过构建摩擦表面并使用最短路径算法计算。

模型方法

• MBG模型：采用广义线性混合模型，结合空间自相关随机效应（高斯过程）。
• 正则化方法：通过嵌入正则化项减少模型复杂性，提高预测稳定性。
• 模型输出：每个像素点的后验分布用于生成预测图，同时在州和LGA层面进行汇总分析。

模型验证

• 相关性：大多数指标的预测与实际值之间的相关性超过0.8，表明模型具有较高精度。
• 误差分析：平均绝对误差（MAE）和均方误差（MSE）均较低，仅“改进水源”指标的MSE略高。
• 模型适用性：模型在低可及性指标（如家庭内管道水源和排污连接）上的表现相对较低，但仍在可接受范围内。

模型不确定性

• 模型输出提供了每个指标的后验分布，反映了预测值的不确定性。
• 通过正则化方法，模型在保留关键信息的同时减少了方差，提高了预测能力。

结构与输出

• 地理网格：所有数据均在1×1平方公里网格上进行分析，确保空间一致性。
• 汇总指标：
  • 平均可及率：每个行政单位的加权平均可及率。
  • 可及率五分位数：用于比较不同行政单位的相对可及水平。
  • 人口数量统计：计算每个行政单位内符合指标标准的人口数量，以支持政策制定。

结论

本研究展示了如何利用地理空间建模技术，结合高分辨率调查数据和地理协变量，生成尼日利亚全国范围内的水与卫生服务可及性地图。该方法不仅提高了对服务可及性的理解，还为政策制定者提供了更精确的区域划分，以便更有效地进行资源分配和干预措施设计。