- •Геоинформационные системы в географии
- •Лекция 6 Дополнительный модуль
- •План лекции
- •Введение
- •Предназначение модуля
- •Получение новой информации из существующих данных с помощью модуля
- •Поиск подходящего местоположения
- •На рисунке наиболее подходящие участки выделены зеленым цветом,
- •Вычисление расстояния и анализ стоимости перемещения по пути
- •Нахождение оптимального пути между двумя местоположениями
- •Проведение статистического анализа на локальном уровне, на уровне окрестности или зональном
- •Интерполяция значений для изучения областей на основе образцов
- •Интерполяция данных опорных точек в непрерывную растровую поверхность
- •Очистка данных для последующего анализа или отображения
- •Перечисленные выше задачи – это только часть примеров анализа, который можно выполнять с
- •Подключение модуля
- •По умолчанию интерактивная панель инструментов Spatial Analyst автоматически не добавляется в ваш сеанс
- •Базовая терминология
- •Анализ на основе ячеек
- •Ячейка
- •Алгебра карт
- •NoData
- •Растр
- •Пространственный анализ
- •Функциональные возможности набора инструментов
- •Функциональность дополнительного модуля ArcGIS Spatial Analyst представлена большим числом инструментов геообработки. Возможно использовать
- •Группы инструментов Spatial Analyst
- •Группа инструментов Условия (Conditional)
- •Инструменты Условия
- •Группа инструментов Плотность (Density)
- •Инструменты Плотность
- •Пример поверхности плотности
- •Группа инструментов Расстояние (Distance)
- •Более сложное вычисление расстояний можно моделировать, используя инструменты Путевого расстояния, которые могут накладывать
- •Инструменты вычисления Расстояний
- •Стоимостное расстояние
- •Пример Евклидова расстояния
- •Пример стоимостного расстояния
- •Пример стоимостного направления
- •Группа инструментов Извлечение (Extraction)
- •Инструменты Извлечение
- •Извлечь по
- •Пример извлечения по атрибуту
- •Пример извлечения по маске
- •Группа инструментов Генерализация (Generalization)
- •Инструменты Генерализация
- •Фильтр большинства
- •Пример аггрегирования
- •Пример удаления (сглаживания) границ
- •Пример фильтра большинства
- •Группа инструментов Грунтовые воды (Groundwater)
- •Инструменты Грунтовые воды
- •Группа инструментов Гидрология (Hydrology)
- •Инструменты Гидрологии
- •Локальное понижение
- •Пример Направление стока
- •Пример Суммарный сток
- •Группа инструментов Интерполяция (Interpolation)
- •Инструменты Интерполяции
- •Сплайн с
- •Интерполяция поверхности методом Кригинг
- •Группа инструментов Локальные (Local)
- •Инструменты Локальные
- •Частота больше чем
- •Пример вычисления локальной статистики
- •Группа инструментов Алгебра карт
- •Калькулятор растра
- •Примеры диалогового окна инструмента Калькулятор растра (Raster Calculator)
- •Группа инструментов Математические (Math)
- ••Общие (General). Cодержит инструменты для выполнения основных математических операций на растрах в следующих
- ••Тригонометрические (Trigonometric). Cодержит инструменты для тригонометрических вычислений в нескольких категориях: Регулярные (Regular), Обратные
- •Группа инструментов Многомерность (Multivariate)
- •Классификация обычно используется для сведения данных многоканальных изображений в один классифицированный растр, например,
- •Иструмент Описание
- •Группа инструментов Окрестность (Neighborhood)
- •При операциях с неперекрывающейся окрестностью окрестность создает блок ячеек, для которого выполняются вычисления.
- •Инструмент
- •Пример. Сумма в окне 3х3 пикселя.
- •Группа инструментов Создание растра (Raster Creation)
- •Инструмент Описание
- •Группа инструментов Переклассификация (Reclass)
- •Некоторые распространенные причины, по которым необходимо переклассифицировать данные, это
- •Инструмент
- •Пример. Справочная переклассификация
- •Группа инструментов Солнечное излучение (Solar Radiation)
- •Инструмент
- •Вычисление инсоляции (Вт∙час / м2)
- •Группа инструментов Поверхность (Surface)
- •Инструмент
- •Кривизна (
- •Пример. Вычисление экспозиции
- •Группа инструментов Зональные (Zonal)
- •Инструмент
- •Пример. Вычисление перекрестной таблицы площадей между двумя наборами данных
- •Пример. Зональная геометрия в таблицу (Zonal Geometry As Table)
- •Доступ к отдельным инструментам
- •СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
•Общие (General). Cодержит инструменты для выполнения основных математических операций на растрах в следующих категориях: Арифметические (Arithmetic), Степени (Power), Экспоненциальные (Exponential) и Логарифмические (Logarithmic). Также включены инструменты, которые меняют знак значений растра, а также инструменты, используемые для конвертации значений между целыми числами и числами с плавающей точкой.
•Логические (Logical). Cодержит инструменты для выполнения логических уравнений на растрах в следующих категориях: Булевы (Boolean), Комбинаторные (Combinatorial), Относительные (Relational) и Условные (Conditional).
•Тригонометрические (Trigonometric). Cодержит инструменты для тригонометрических вычислений в нескольких категориях: Регулярные (Regular), Обратные (Inverse), Гиперболические (Hyperbolic) и Обратные гиперболические (Inverse Hyperbolic).
•Побитовые (Bitwise). Cодержит инструменты, выполняющие побитовые операции на входных растрах.
Группа инструментов Многомерность (Multivariate)
Многомерный статистический анализ позволяет исследовать отношения между несколькими различными типами атрибутов. Дополнительный модуль Spatial Analyst выполняет два основных типа многомерного анализа:
•Классификация (с обучением и без обучения)
•Анализ по методу главных компонент (PCA)
Эти типы анализа сопровождаются использованием целого ряда инструментов, которые позволяют выполнить определенные шаги процесса анализа.
Классификация обычно используется для сведения данных многоканальных изображений в один классифицированный растр, например, в слой типов растительности.
Анализ по методу главных компонент (PCA) используется, например, для предсказания объема биомассы (зависимая переменная) в каждом местоположении в зависимости от количества осадков, типа почвы, экспозиции склона и температуры (независимые переменные).
Иструмент Описание
Статистика набора ка |
Вычисляет статистику для набора каналов растра. |
|
налов (Band Collectio |
|
|
n Statistics) |
Создаёт многоканальный растр каналов вероятности, |
|
Вероятность классов |
||
при котором один канал создаётся для каждого класса, |
||
( |
представленного в входном файле сигнатур. |
|
Class Probability) |
||
|
||
Создать сигнатуры ( |
Создает ASCII-файл сигнатур, определяемый входными |
|
Create Signatures) |
эталонными данными и набором каналов растра. |
|
|
|
|
Древовидная схема ( |
Строит древовидную диаграмму, представляющую |
|
расстояния между последовательно объединёнными |
||
Dendrogram) |
классами в файле эталона. |
|
|
||
|
|
|
Редактировать сигнат |
Редактирует и обновляет файл сигнатур путем |
|
уры ( |
объединения, перенумерации и удаления сигнатур |
|
классов. |
||
Edit Signatures) |
||
|
|
Использует алгоритм кластеризации изоданных для |
|
Изокластер (Iso Cluster) |
определения характеристик естественных групп ячеек в |
|
|
многомерном атрибутивном пространстве и хранит |
|
|
результаты в выходном ASCII-файле сигнатур. |
|
|
|
|
|
Выполняет неконтролируемую классификацию на ряде |
|
Неконтролируемая класс |
каналов входного растра, используя инструменты |
|
Изокластер (Iso Cluster) и Классификация по методу |
||
ификация |
максимального подобия (Maximum Likelihood |
|
изокластера |
||
Classification). |
||
|
||
|
|
|
|
Выполняет классификацию по методу максимального |
|
Классификации по мето |
подобия для набора каналов растра и создаёт |
|
ду максимального подоб |
классифицированный растр в качестве выходных данных. |
|
ия (Maximum Likelihood |
|
|
Classification) |
Выполняет Principal Component Analysis (PCA) на наборе |
|
Метод главных компоне |
||
каналов растра и создаёт один многоканальный растр в |
||
нт ( |
качестве выходных данных. |
|
Principal Components) |
||
|
Группа инструментов Окрестность (Neighborhood)
Инструменты, основанные на анализе окрестности, создают выходные значения для каждого положения ячейки на основании значения в этой точке и значений, определяемых в заданной окрестности. Окрестность перемещается по входному растру, и в каждом ее положении вычисляется выходное значение, после чего происходит переход к следующей окрестности. Окрестности могут быть двух типов: перекрывающимися или неперекрывающимися.
При операциях с перекрывающейся окрестностью, также называемых фокальными, со сверткой или операциями блуждающего окна, каждая ячейка входных данных обрабатывается многократно. Значение отдельной ячейки и значения ячеек, попадающих в указанное окружение вокруг нее, используются для вычисления выходного значения. Этот процесс повторяется для каждой ячейки входного растра.
При операциях с неперекрывающейся окрестностью окрестность создает блок ячеек, для которого выполняются вычисления. После вычисления значения оно записывается для всех ячеек данного блока в выходном растре. Процесс повторяется для следующего соседнего, неперекрывающегося блока, пока все входные данные не будут обработаны.
Например, инструмент Фокальная статистика (Focal Statistics) позволяет вычислять среднее или максимальное значение в окрестности 3 x 3 для каждой ячейки входного растра.
Инструмент |
Описание |
|
|
Разделяет входные данные на неперекрывающиеся блоки и |
|
Статистика по блокам |
вычисляет статистику значений в каждом блоке. Значение |
|
(Block Statistics) |
присваивается всем ячейкам в каждом блоке выходных |
|
|
данных. |
|
Фильтр |
Выполняет фильтр сглаживания (низкочастотный) или |
|
выделения ребер (высокочастотный) на растре. |
||
|
||
Фокальный сток ( |
Определяет сток значений на входном растре в |
|
Focal Flow) |
непосредственной окрестности каждой ячейки. |
|
Фокальная статистика |
Вычисляет для каждой входной ячейки статистику значений |
|
|
в определенной вокруг нее окрестности. |
|
Линейная статистика ( |
Вычисляет статистику для атрибутов линий в круговой |
|
Line Statistics) |
окрестности вокруг каждой выходной ячейки. |
|
Точечная статистика ( |
Вычисляет статистику для точек в окрестности каждой |
|
Point Statistics) |
выходной ячейки. |
Пример. Сумма в окне 3х3 пикселя.
OutRas = FocalStatistics(InRas1, NbrRectangle(3,3,MAP), "SUM", "")