A Virtual Globe Using a Discrete Global Grid System to Illustrate the Modifiable Areal Unit Problem

ABSTRACT:In the same way that discrete global grid systems (DGGS) are used to index data on the spherical Earth, they can aggregate point data, with their spherical polygons serving as bins. DGGS are particularly useful at multiple map scales because they are spatially hierarchical and exist on the sphere or ellipsoid, allowing large or small scale binning without projection distortion. We use DGGS in a free and open-source pedagogical tool for teaching students about the modifiable areal unit problem (MAUP). Our software application uses Dutton's quaternary triangular mesh (QTM) to bin global data points geodesically with counts or measures of any theme at multiple levels. Users can interactively select the level to which the data are binned by the QTM, as well as translate the whole tessellation east or west so that points fall into and out of different bins. These two functions illustrate the scaling and zoning aspects of the MAUP with dynamically-drawn choropleths on the surface of a virtual globe that the user can zoom and rotate, allowing visualization at virtually any cartographic scale. Users may also select various quantile classifications to further explore issues in visualizing aggregate data. In addition to presenting this new tool, we highlight the importance, especially at smaller scales, of using geodesic point-in-polygon intersection detection, rather than the projected 2D methods typically used by geographic information systems.RÉSUMÉ:De la même façon qu'ils servent à indexer les données sur le globe terrestre, les systèmes de grilles globales discrètes (DGGS) permettent d'agréger des données ponctuelles, leurs polygones sphériques servant de classes. Les DGGS sont particulièrement utiles lorsque les échelles cartographiques sont multiples, puisqu'ils permettent une analyse spatiale hiérarchique et une projection sphérique ou ellipsoïdale, et ainsi un découpage à grande ou petite échelle sans distorsion de la projection. L'auteur a recours au DGGS dans un outil pédagogique gratuit à code source libre pour entretenir les étudiants du problème de l'unité territoriale modifiable (modifiable areal unit problem—MAUP). L'application logicielle utilisée fait appel au maillage triangulaire quaternaire (quaternary triangular mesh—QTM) de Dutton pour classer les points de données globaux à des fins géodésiques, avec des dénombrements ou mesures multiniveaux de tout type. Les utilisateurs peuvent sélectionner en mode interactif le niveau auquel les données sont classées par le QTM et peuvent également transposer la tessellation complète vers l'est ou l'ouest, de sorte que ces points se situent à l'intérieur ou à l'extérieur de différentes classes. Ces deux fonctions illustrent les aspects de mise à l'échelle et de zonage du MAUP à l'aide du traçage dynamique de choroplèthes sur la surface d'un globe virtuel sur lequel l'utilisateur peut modifier l'échelle de visualisation et qu'il peut faire pivoter, ce qui lui permet d'obtenir pratiquement une représentation à l'échelle cartographique de son choix. L'utilisateur peut également sélectionner diverses classifications par quantile pour explorer de manière plus approfondie les problèmes liés à la visualisation des données agrégées. L'auteur, en plus de présenter ce nouvel outil, souligne l'importance, en particulier dans le cas de plus petites échelles, de l'usage de la détection de l'intersection de points d'inclusion spatiale géodésiques, plutôt que les méthodes de projection bidimensionnelle généralement utilisées par les systèmes d'information géographique.