柵格數(shù)據(jù)分析

1、第12章 柵格數(shù)據(jù)分析12.1 數(shù)據(jù)分析環(huán)境數(shù)據(jù)分析環(huán)境 注釋欄12.1 如何制作分析掩模12.2 局域運(yùn)算局域運(yùn)算 12.2.1 單一柵格的局域運(yùn)算 12.2.2 重新分類 12.2.3 多個(gè)柵格的局域運(yùn)算 12.2.4 局域運(yùn)算的應(yīng)用 注釋欄12.2 修正的通用土壤流失方程（RUSLE）案例研究12.3 鄰域運(yùn)算鄰域運(yùn)算 12.3.1 鄰域統(tǒng)計(jì)值 12.3.2 鄰域運(yùn)算的應(yīng)用 注釋12.3 更多鄰域運(yùn)算的實(shí)例12.4 分區(qū)運(yùn)算分區(qū)運(yùn)算 12.4.1 分區(qū)統(tǒng)計(jì)量 12.4.2 分區(qū)運(yùn)算的應(yīng)用 注釋欄 12.4 分區(qū)運(yùn)算的重要性12.5 自然距離量測運(yùn)算自然距離量測運(yùn)算 12.5.1 配置與方

2、向 12.5.2 自然距離量測運(yùn)算的應(yīng)用2 注釋欄 12.5 距離量測運(yùn)算的局限性12.6 其他的柵格數(shù)據(jù)運(yùn)算其他的柵格數(shù)據(jù)運(yùn)算 12.6.1 柵格數(shù)據(jù)管理 12.6.2 柵格數(shù)據(jù)提取 12.6.3 柵格數(shù)據(jù)的綜合歸納12.7 地圖邏輯運(yùn)算地圖邏輯運(yùn)算12.8 基于矢量與基于柵格基于矢量與基于柵格的的數(shù)據(jù)分析的比較數(shù)據(jù)分析的比較 12.8.1 地圖疊置 注釋欄12.6 基于柵格的疊置案例 12.8.2 建立緩沖區(qū)重要概念和術(shù)語重要概念和術(shù)語復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題應(yīng)用：柵格數(shù)據(jù)分析應(yīng)用：柵格數(shù)據(jù)分析 習(xí)作1 ：執(zhí)行局域運(yùn)算 習(xí)作2 ：執(zhí)行合并運(yùn)算 習(xí)作3：執(zhí)行鄰域運(yùn)算 習(xí)作4：執(zhí)行分區(qū)運(yùn)算 習(xí)作5：自然距

3、離量測 習(xí)作6：由屬性和由掩模作提取挑戰(zhàn)性任務(wù)挑戰(zhàn)性任務(wù)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)3柵格數(shù)據(jù)分析n 柵格數(shù)據(jù)分析是基于柵格像元和柵格的。 n 柵格數(shù)據(jù)分析能在獨(dú)立像元、像元組或整個(gè)柵格全部像元的不同層次上進(jìn)行。 n 一些柵格數(shù)據(jù)運(yùn)算使用單一柵格，而另一些則使用兩個(gè)或更多柵格數(shù)據(jù)。 n 柵格數(shù)據(jù)分析也應(yīng)考慮像元數(shù)值類型（數(shù)字型數(shù)值，類別型數(shù)值）。4數(shù)據(jù)分析環(huán)境數(shù)據(jù)分析環(huán)境 柵格數(shù)據(jù)分析環(huán)境包括分析的區(qū)域范圍和輸出像元大小。5局域運(yùn)算局域運(yùn)算n局域運(yùn)算是一個(gè)像元接一個(gè)像元運(yùn)算，建立柵格數(shù)據(jù)分析的核心。n局域運(yùn)算由單個(gè)或多個(gè)輸入柵格生成一個(gè)新的柵格。6格局域運(yùn)算格局域運(yùn)算:單一柵單一柵格格假定以單一柵格為源數(shù)

4、據(jù)，基于輸入柵格的像元值，局域運(yùn)算通過空間數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算輸出柵格的每個(gè)像元值。7圖圖 12.1 用于局域運(yùn)算的算術(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)和冪函數(shù)8圖圖12.2 基于局域運(yùn)算，將坡度柵格數(shù)據(jù)的像元值由百分?jǐn)?shù)(a)轉(zhuǎn)化為度數(shù)(b)9局域運(yùn)算局域運(yùn)算:多個(gè)柵格多個(gè)柵格n 由于可以用多個(gè)柵格圖層進(jìn)行運(yùn)算，所以局域運(yùn)算相當(dāng)于基于矢量的地圖疊置操作。n 除了可用于獨(dú)立柵格的數(shù)學(xué)公式外，其他的基于輸入柵格的像元值或其頻率的度量也都可存儲于輸出柵格。10圖圖12.3（d）中的像元是由三個(gè)輸入柵格（a、 b和 c）以局域運(yùn)算計(jì)算的平均值。其中，陰影像元為 no data 11圖圖12.4 （d）中的像元值是由三

5、個(gè)輸入柵格（a、 b和 c）以局域運(yùn)算求取的眾數(shù)統(tǒng)計(jì)值。陰影像元為 no data12圖圖12.5 （c）中的每個(gè)像元值代表（a）和（b）像元值的獨(dú)特組合。組合代碼及其含義見（d）13 鄰域運(yùn)算鄰域運(yùn)算n 鄰域運(yùn)算，鄰域運(yùn)算，涉及一個(gè)焦點(diǎn)像元和一組環(huán)繞像元。環(huán)繞像元是按其相對于焦點(diǎn)像元的距離和（或）方向性關(guān)系來選定的。 n 鄰域運(yùn)算得到的既可以是最小值、最大值、值域、總和、平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)值，也可以是眾數(shù)、少數(shù)和種類數(shù)等測量值列表。n 常見的鄰域類型有矩形、圓形、環(huán)形和楔形。14圖圖12.6 四種常見的鄰域類型：矩形（a）、圓形（b）、環(huán)形（c）和 楔形（d）。帶 x 標(biāo)記的像元為焦

6、點(diǎn)像元15圖圖12.7 （b）中像元值是（a）中的陰影像元的以33為鄰域的鄰域平均值。例如，（b）中的 1.56 是由（1 +2 +2 +1 +2 +2 +1 +2 +1）/9 計(jì)算得來16圖圖12.8 （b）的像元值是（a）的陰影像元用33鄰域的鄰域值域統(tǒng)計(jì)值。例如，輸出柵格的左上方有個(gè)像元值為100，是由（200 100）計(jì)算而得17圖圖12.9 （b）的像元值是（a）的陰影像元用33鄰域的鄰域眾數(shù)統(tǒng)計(jì)值。例如，在輸出柵格的左上方有個(gè)像元值為2，因?yàn)樵谠撪徲蛑杏?個(gè)2和4個(gè)118分區(qū)運(yùn)算分區(qū)運(yùn)算n 分區(qū)運(yùn)算分區(qū)運(yùn)算用于處理相同值或相似要素的像元分組。這些組稱為分區(qū)。分區(qū)可以是連續(xù)的或不連續(xù)

7、的。 n 分區(qū)運(yùn)算可對一個(gè)或兩個(gè)柵格進(jìn)行處理。 n 若為單個(gè)輸入柵格，分區(qū)運(yùn)算量測每個(gè)分區(qū)的幾何特征，如面積、周長、厚度（thickness）和重心。n 給定兩個(gè)柵格（一個(gè)輸入柵格和一個(gè)分區(qū)柵格），要求以分區(qū)柵格的區(qū)域?yàn)榉秶鷮斎霒鸥襁M(jìn)行分區(qū)運(yùn)算生成輸出柵格，輸出柵格對分區(qū)柵格的每個(gè)分區(qū)概括了輸入柵格的像元值。19圖圖12.10 兩個(gè)大流域（分區(qū)）的厚度和重心。面積以km2表示，周長和厚度以km表示，每個(gè)分區(qū)的重心則標(biāo)以 x20圖圖12.11 （c）中的像元值是由輸入柵格（a）和分區(qū)柵格（b）運(yùn)算的分區(qū)平均值。例如，2.17 是分區(qū) 1 的1, 1, 2, 2, 4, 3 的平均值21自然距離

8、量測運(yùn)算自然距離量測運(yùn)算n 距離可以表達(dá)為自然距離和耗費(fèi)距離。n 自然距離量測運(yùn)算自然距離量測運(yùn)算是計(jì)算與源像元的直線距離。22圖圖12.12 直線距離量測一個(gè)像元中心到另一個(gè)像元中心的距離。本圖表示像元（1,1）和像元（3,3）之間的直線距離23 圖圖12.13 從一個(gè)河網(wǎng)的連續(xù)距離量測24 配置與方向配置與方向n 配置柵格中的像元值對應(yīng)于距該像元最近的源像元。n 方向柵格中的像元值對應(yīng)于距它最近的源像元的方向值。25圖圖12.14 基于圖中標(biāo)記為1和2的源像元，（a）表示各像元與最近源像元的自然距離量測（以像元為單位）；（b）表示各像元到距離最近的源像元之間的配置；（c）表示各像元與距離最

9、近的源像元的方向（以度為單位）。用陰影表示的第3行3列的像元到兩個(gè)源像元的距離相等，因此，該像元可配置給任一源像元，其指向源像元1的方向?yàn)?243 26其他的柵格數(shù)據(jù)運(yùn)算其他的柵格數(shù)據(jù)運(yùn)算1. 柵格數(shù)據(jù)管理的操作包括剪?。╟lip）和鑲嵌（mosaic）。2. 柵格數(shù)據(jù)提取柵格數(shù)據(jù)提取是指從一個(gè)現(xiàn)有柵格提取數(shù)據(jù)生成一個(gè)新的柵格。提取柵格數(shù)據(jù)的工具可以是一個(gè)數(shù)據(jù)集、圖形對象或查詢表達(dá)式。3. 柵格數(shù)據(jù)的綜合歸納包括聚合（Aggregate）和 區(qū)組（RegionGroup）。27圖圖12.15 分析掩模（b）是用于剪取輸入柵格（a）。（c）是輸出柵格，它和分析掩模有相同的范圍（a和c之間的特征不

10、同是由于二者有不同的值域）28圖圖12.16 以白色顯示的圓用于從輸入柵格（a）中提取像元值。輸出柵格（b）和輸入柵格有相同的范圍，但是圓形以外被賦予no data（為了強(qiáng)調(diào)對比，b使用了與a不同的符號）29圖圖12.17 由輸入柵格（a）生成的較低分辨率柵格（b）的聚合運(yùn)算。它使用均值統(tǒng)計(jì)值和因子 2（ b 中的一個(gè)像元覆蓋 a 中的2 2 像元）。例如，（b） 中的像元值 4 是（a）中 2, 2, 5, 7的均值30圖圖12.18 輸出柵格（b）的各像元都有一個(gè)獨(dú)特?cái)?shù)字，它可識別該像元在輸入柵格（a）中所屬的聯(lián)系區(qū)。例如，（a）中具有相同像元值 3的聯(lián)系區(qū)，在（b）中有獨(dú)特?cái)?shù)字 431地圖邏輯運(yùn)算n 地圖邏輯運(yùn)算作為一種類似邏輯運(yùn)算的有語法信息的非標(biāo)準(zhǔn)語言，可用于操作柵格數(shù)據(jù)集。n 例如，Select(Slope(emidalat, degree), value 20)是一個(gè)復(fù)雜表達(dá)式；在選擇坡度小于20的區(qū)域之