栅格数据分析

1、中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 栅格数据分析 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 2 栅格数据分析栅格数据分析 五、综合分析应用五、综合分析应用 四、栅格和矢量转换四、栅格和矢量转换 三、三、栅格计算器使用栅格计算器使用 二、二、栅格的重分类栅格的重分类 一、栅格数据概念一、栅格数据概念 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 3 1、栅格数据概念 栅格数据结构又称为网格数据，或则栅格数据 特点：特点： 结构简单结构简单：只有行列，对应像元的值，属性明显， 表达直观。 不连续性（离散）

2、不连续性（离散）：数据之间有间隔，图形无法 实现无级放大。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 4 栅格数据分类 l 栅格数据有两种：一种是由单一的层构成的称 为栅格，另一种是由多层复合而成的称为影像 （比如，多波段的卫星照片） l 而卫星影像等数据包含了多个波段的信息，是分 层存储的，每个波段的数据存储在一层中，每层 中记录了某一波段范围内电磁光谱的反射系数。 通过给每一层赋不同的颜色（R,G,B），可以生成 合成影像，增强某方面的信息，以利于评价土地 覆盖、植被密度等因素。 l 简单说是栅格是单波段，简单说是栅格是单波段， 影像是多个波段。影像是多个

3、波段。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 5 栅格表现 栅格在一种特殊的影像格式，一般影像格式有 JPG，BMP，TIF，PNG等，在ArcGIS中一般表现为 Grid,.img,.TIF，具体的应用为DEM，DOM等，最直 观表现栅格为单个波段RasterBand，影像分析也是 基于单个波段RasterBand，所以在ArcGIS影像分析 也成栅格分析。 任何栅格分析（处理）都是信息有损的处理，原任何栅格分析（处理）都是信息有损的处理，原 始数据一定要保存（保留）。始数据一定要保存（保留）。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教

4、育中心 Page 6 栅格数据介绍-CELLSIZE 定义格格单元的大小时，我们需要平衡信息的精确性和数据 量之间的矛盾。 栅格单元代表的尺度越小CellSIZECellSIZE，表达的信息就越精确。 栅格单元代表的尺度越大，存储数据所需要的空间就更少， 同时，表达的信息也就不精确。 在在ArcGISArcGIS中改变中改变CellSIZECellSIZE，使用，使用Resample Resample 重采样重采样 ResampleResample：可以处理单波段，也可以：可以处理单波段，也可以处理多波段处理多波段 数据：12resample 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术

5、研究所教育中心 Page 7 改变分辨率 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 8 多段取一个波段 按掩膜提取可以导出每个波段,不要输出扩展名 数据:11_3ddem3dg14.jpg 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 9 几个单波段合成波段 Composite Bands波段合成 使用上个幻灯片的数据使用上个幻灯片的数据 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 10 栅格数据集像元的位深度容量栅格数据集像元的位深度容量 像元的位深度（像素深度）决定着特定栅格文件可以存储的值的范

6、围， 该范围可根据公式 2n 计算得出（其中，n 表示位深度）。例如，一个 8 位的栅格可以具有 256 个不同的值（范围从 0 至 255）。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 11 栅格数据集格式的技术规范栅格数据集格式的技术规范-help 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 12 2、栅格的重分类 重分类（重分类（ReclassifyReclassify） 将栅格图层的数值进行重 新分类组织或者重新解释。 v重分类的关键是确定原数 据到新数据之间的对应关 系。 v重分类只能从（详）细到 粗（略），不能相反、

7、可 逆操作。 ReclassifyReclassify对多波段影像，对多波段影像， 按第一个波段处理按第一个波段处理 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 13 2、栅格的重分类 选择Raster，和对应字段 （Values） 值的范围是含下不含上 右图是1900 2000 含义为value=1900 2000,“-”前后都有一个 空格 数据为:12resampletingrid 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 14 2、栅格的重分类NoData NoData是空，什么也没有（NULL），空不等于0， 设置为no

8、data，输出为空白（默认是透明的），从表面 上颜色和背景色一样，使用信息查询Info查询对应位置 数据返回的是Nodata 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 15 两个不同的概念 重分类Reclassify：是对单个波段，改变值 的分布 重采样 Resample，是改变影像分辨率（每个 像素点代表的矢量大小=cellsize），可以 用于多波段 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 16 3、栅格计算器使用(中级） 栅格计算器Raster Calculator是栅格数据空 间分析中数据处理和分析中最为常用的方法，

9、 应用非常广泛，能够解决各种类型的问题，尤 其重要的是：建立复杂的应用数学模型的基本 模块。 ArcGIS 提供了非常友好的图形化栅格计算器， 利用栅格计算器，不仅可以方便的完成基于数 学运算符的栅格运算，以及基于数学函数的栅 格运算，而且它还支持直接调用ArcGIS 自带的 栅格数据空间分析函数，并且可以方便的实现 多条语句的同时输入和运行。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 17 3、栅格计算器Raster Calculator使用 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 18 3、栅格计算器Raster Cal

10、culator使用 注意事项： n图层名称前后加图层名称前后加 双引号双引号,9.3,9.3是中括号是中括号 n运算符前后加空格运算符前后加空格 9.3 9.3时必须时必须 n大小写含义是不一样的，大小写含义是不一样的，arcgis10arcgis10新新 n通过通过name=name=表达式表达式 可以修改输出栅格图层名称可以修改输出栅格图层名称 9.39.3时使用时使用 n一次可以输出多个结果，以回车作为标志，上一次可以输出多个结果，以回车作为标志，上 行的输出结果，可以直接后面的使用行的输出结果，可以直接后面的使用 9.3 9.3时使时使 用用 1.1.一行内容很长，使用一行内容很长，使

11、用“” “” 放在上一行行尾作放在上一行行尾作 为续行标志为续行标志 9.3 9.3时使用时使用 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 19 函数说明-算术函数算术函数 1 1、ceilceil函数函数返回参数不小于num 的最小整数整数（返回值大于 等于原始数据） y = 6.04; x = ceil( y ); x为7.0. y = 5; x = ceil( y ); x为5.0. 2 2、floor()floor() 小于或等于传入参数的整数（整数（返回值大于等于 原始数据）。 y = 6.04; x = floor( y ); x为6.0. y =

12、 5; x = floor( y ); x为5.0. 3 3、floatfloat（转换为浮点数） 4 4、IntInt取整数 5 5、Abs Abs 取绝对值 6 6、IsNullIsNull（rasterraster）如果）如果为空，条件成立：返回值1（表示 True），反之返回0 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 20 函数说明 三角函数三角函数包括：Sin（正弦函数）、Cos（余弦函数）、 Tan（正切函数）、Asin（反正弦函数）、Acos（反余 弦函数）、Atan（反正切函数）。 对数函数（对数函数（LogarithmsLogarithms

13、）：对数函数可对输入的格网数 字做对数或指数的运算。指数部份包括：Exp (底数e)、 Exp10 (底数10)、Exp2 (底数2)三种；对数部份包括： Log (自然对数)、Log10 (底数10)、log2 (底数2)等 三种。 幂函数（幂函数（PowersPowers）：幂函数可对输入的格网数字进行幂 函数运算。幂函数包括三种：Sqrt (平方根)、Sqr (平方)、Pow (幂)。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 21 函数说明-其他重要函数（高级） n Con Con 语法如下语法如下 Con(, , _ , , _ , , _ fals

14、e_expression) 如Con(tingrid = 2000,3,tingrid= Con(tingrid = 2000,3,tingrid= 1900,2,1)1900,2,1) 含义 if tingrid = 2000 then 返回值3 else if tingrid = 1900 then 返回值2 else 返回值1 使用Con可以实现栅格重分类，Con比较灵活，栅格重 分类比较直观，简单。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 22 函数说明-其他重要函数 2. SetNull 满足条件设置为空满足条件设置为空 l SetNull(Set

15、Null(tingridtingrid= 2000, = 2000, tingridtingrid) ) 含义 If tingrid = 2000 then 返回空Nodata Else 返回自己tingrid,返回小于返回小于20002000的数据的数据 l SetNullSetNull ( (tingridtingrid - 2000, - 2000, tingridtingrid) )，不等，不等 于于2000.2000.设置为空，设置为空，只取值为2000的数据。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 23 比较两幅影像的不同 lSetNull(t

16、ingrid = tingrid2SetNull(tingrid = tingrid2， tingrid) tingrid) 比较(tingrid， tingrid2相同取空，不同的取tingrid 2. 直接相减直接相减tingrid - tingrid2tingrid - tingrid2 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 24 空和0转换 把空变成把空变成0 0 Con(IsNull(tingrid),0,tingrid) 把把0 0变成空变成空 Con(tingrid2 0,tingrid2 ) 把某个值（把某个值（20002000）转换为空是

17、类似的）转换为空是类似的 Con(tingrid2 2000,tingrid2 ) 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 25 4.矢量和栅格相互转换 n 矢量转栅格：几种方法 n 是等值线，通过建立tin生成栅格，见第8讲 n 离散点，生成栅格见第8讲 n 分析工具中要素转栅格FeatureToRaster n 转成图片格式等转成图片格式等 - -都是特定数据格式，不通用都是特定数据格式，不通用 n 栅格转矢量 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 26 4.1.矢量转图片栅格 在Arcmap文件，加载地图，使用（文

18、件File）中输出 地图，格式有PNG，emf，eps，pdf，jpg，bmp，svg， gif，tif等，自己设置大小和格式，写坐标文件 （write world filewrite world file）是自动配准）是自动配准，可以调整分辨 率，pdf，svg，emf默认是300，其他为96，数字越 高，输出的文件越大，清晰度越高，图片大小地图 窗口的尺寸*分辨率，该工具只是针对当前地图窗口 的内容 另一种土方法：抓屏，printscrn，抓屏幕 alt+ printscrn抓当前窗口 数据：打开数据：打开12picpdf.mxd，看导出地图。，看导出地图。exe 中国科学院计算技术研究所

19、教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 27 界面上有汉字输出pdf，出现乱码问题 界面上有汉 字输出pdf，出 现乱码问题， 下面两个都选中 数据：打开数据：打开12picpdf.mxd12picpdf.mxd 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 28 5.1输出指定比例尺图片 在Arcmap中查看 全图，进入布局 窗口，在数据框 中设置固定比例， 如1：10000后确 定，调整布局的 大小，最后使用 导出地图当前窗当前窗 口在布局口在布局 数据：打开数据：打开12picpdf.mxd12picpdf.mxd，看指定比例输出看指定比例输出.

20、exe.exe 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 29 4.2 已有栅格转矢量 有两种 n 使用Arctoolbox中要素转栅格， n Arcscan 说明1、主要特定的栅格数据，2是真正意义上的栅 格转矢量，1在数据分析中有很重要的意义，操 作方法类似。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 30 4.2 已有栅格转矢量栅格转面 raster to Feature 1、tingrid转面 直接也无法转换，先重分类 reclassify，分级大小，决定了生成 矢量和原始栅格影像准确程度，分级 越多，越准确，生成的矢

21、量记录越多， 每一个矢量的格子就越小。 使用数据:12fxtingrid，栅格转面.exe 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 31 5.影像（栅格）分析（高级） 使用影像分析以下几个应用 n 分类统计区段面积 n 统计25度以上耕地的面积 n 计算图斑图的坡度,类似求一个地区平均海拔 n DEM中某个点修改 影像分析，是基于一个波段的，对于多段，只 能提取其中一个波段。 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 32 5.1影像面积统计 统计高程1900以下，1900-2000，和2000以上的面积 使用数据使用数据:

22、12fxtingrid,:12fxtingrid,操作看影像面积统计操作看影像面积统计1.exe1.exe 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 33 5.1影像面积统计 用重分类,以表格显示分区统计。 使用数据使用数据:12fxtingrid,:12fxtingrid,操作看影像面积统计操作看影像面积统计2.exe2.exe 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 34 5.2统计25度以上耕地的面积 数据数据:12fx, :12fx, 中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心 Page 35 5.3计算图斑图的坡度 已有坡度图slope和图斑 (nc_parcl)图计算，计算