Accurate estimation of the change in crime over time is a critical first step towards better understanding of public safety in large urban environments. Bayesian hierarchical modeling is a natural way to study spatial variation in urban crime dynamics at the neighborhood level, since it facilitates principled "sharing of information" between spatially adjacent neighborhoods. Typically, however, cities contain many physical and social boundaries that may manifest as spatial discontinuities in crime patterns. In this situation, standard prior choices often yield overly-smooth parameter estimates, which can ultimately produce miscalibrated forecasts. To prevent potential over-smoothing, we introduce a prior that partitions the set of neighborhoods into several clusters and encourages spatial smoothness within each cluster. In terms of model implementation, conventional stochastic search techniques are computationally prohibitive, as they must traverse a combinatorially vast space of partitions. We introduce an ensemble optimization procedure that simultaneously identifies several high probability partitions by solving one optimization problem using a new local search strategy. We then use the identified partitions to estimate crime trends in Philadelphia between 2006 and 2017. On simulated and real data, our proposed method demonstrates good estimation and partition selection performance. Supplementary materials for this article are available online.


翻译:对长期犯罪变化的准确估计是更好地了解大型城市环境中公共安全情况的关键第一步。贝耶斯等级模型是研究周边城市犯罪动态空间变化的自然方法,因为它有利于空间相邻社区之间原则性的“信息共享”。但通常城市包含许多物质和社会界限,可能表现为犯罪模式中的空间不连续性。在这种情况下,标准先期选择往往产生过低的参数估计,最终会产生错误的预测。为了防止潜在的过度吸附,我们引入了一种前期方法,将邻里群落分成若干组,并鼓励每个组群的空间平稳。在模型实施方面,常规的随机搜索技术在计算上令人望而却步,因为它们必须绕过一个相隔宽的分区空间。我们引入了一种混合优化程序,通过使用新的本地搜索战略解决一个优化问题,同时确定几个高概率分区。我们随后使用已查明的分区来估计2006年至201717年费城的犯罪趋势。关于模拟和实际数据,我们提出的方法显示这一可使用的在线估算和分区绩效。

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