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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20222022年年1212月月2626日日闫磊闫磊 电话：电话：1310850719013108507190EmailEmail：QQQQ群群:117666234:117666234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讲解内容1.栅格数据概念2.栅格的重分类3.栅格计算器使用4.栅格和矢量转换5.栅格分析几个综合分析应用2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
2、值，属性明显，表达直观。不连续性（离散）不连续性（离散）：数据之间有间隔，图形无法实现无级放大。3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和影像的区别 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。简单说是简单说是栅格是单波段，影像是多个波段栅格是单波段，影像是多个波段。任何栅格分析（处理）都是信息有损的处任何栅格分析（处理
3、）都是信息有损的处理，原始数据一定要保存（保留）。理，原始数据一定要保存（保留）。4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
4、波段，也可以处理多波段处理多波段数据：11resample5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多段取一个波段Extract by Mask可以导出每个波段,不要输出扩展名数据:9dem3dg14.jpg6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几个单波段合成多波段Composite Bands使用上个幻灯片的数据使用上个幻灯片的数据7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
5、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、可逆操作。v重分类在Spatial Analyst和3D Analyest下都有，是完全一样。ReclassifyReclassify对多波段影像，按第一个对多波段影像，按第一个波段处理波段处理8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365 400含义为value=365400,“-”前后都有一个空格数据为:11resampletingrid9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2、栅格的
6、重分类NoData NoData是空，什么也没有（NULL），空不等于0，设置为nodata，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Nodata10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对临时图层永久保存 分类后数据，对图层的命名，可按F2,给图层改名，永久保存，右键make Permanent11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=cellsi
7、ze），可以用于多波段12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，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。13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
8、教育中心3、栅格计算器Raster Calculator使用栅格计算器Raster Calculator在Spatial Analyst下14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3、栅格计算器Raster Calculator使用注意事项：1.1.图层名称前后加图层名称前后加 2.2.运算符前后加空格运算符前后加空格3.3.通过通过name=name=表达式表达式 可以修改输出栅格图可以修改输出栅格图层名称层名称4.4.一次可以输出多个结果，以回车作为标一次可以输出多个结果，以回车作为标志，上行的输出结果，可以直接后面的志，上行的输出结果，可以直接后面的使用使用5.
9、5.一行内容很长，使用一行内容很长，使用“”放在上一行放在上一行行尾作为续行标志行尾作为续行标志15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=5;x=floor(y);x为5.0.3 3、floatfloat（转换为浮点数）4
10、 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016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）：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
11、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)。17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函数说明-其他重要函数（高级）1.1.Con Con 语法如下语法如下 Con(,_,_,_ false_expression)如con(tingridcon(tingrid=2000,3,tingrid=1900,2,1)=2000,3,tingrid=1900,2,1)含义 if tingrid
12、=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。18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lsetnull(tingridsetnull(tingrid=2000,tingrid)=2000,tingrid)含义If tingrid=2000 then 返回空NodataElse 返回自己tingrid,返回小于返回小于20002000的数的数据据lsetnul
13、l(tingridsetnull(tingrid-2000,tingrid)-2000,tingrid)，不等于不等于2000.2000.设置为空，设置为空，只取值为2000的数据。19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比较两幅影像的不同1.1.setnull(tingridsetnull(tingrid=tingrid2=tingrid2，tingridtingrid)比较(tingrid，tingrid2相同取空，不同的取tingrid2.直接相减直接相减 tingridtingrid-tingrid2-tingrid220中国科学院计算技术研究所教育中心中国
14、科学院计算技术研究所教育中心空和0转换把空变成把空变成0 0con(isnull(Calculation),0,Calculation)把把0 0变成空变成空con(Calculation2 0,Calculation2)把某个值（把某个值（20002000）转换为空是类似的）转换为空是类似的con(Calculation2 2000,Calculation2)21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更多的函数可以查询帮助nfunctions,list of,Spatial Analyst Map Algebra22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
15、研究所教育中心更多的函数可以查询帮助在Raster Calculator 输入对应的函数，后右键23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4.矢量和栅格相互转换1.矢量转栅格：几种方法是等值线，通过建立tin生成grid，见第8讲离散点，生成grid见第8讲分析工具中Feature-Raster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2.栅格转矢量24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4.1.矢量转图片栅格在Arcmap文件，加载地图，使用（File）中export map，格式有PNG，emf，ep
16、s，pdf，jpg，bmp，svg，gif，tif等，自己设置大小和格式，write world write world filefile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 Feature-raster 后面讲另一种土方法：抓屏，printscrn，抓屏幕 alt+printscrn抓当前窗口 数据：打开数据：打开11picpdf.mxd25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界面上有汉字输出pdf，出现乱码问题
17、界面上有汉字输出pdf，出现乱码问题，在输出是要选择包含所有字体数据：打开数据：打开11picpdf.mxd11picpdf.mxd26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5.1输出指定比例尺 在Arcmap中查看全图，进入布局窗口，在Data frame中设置fix scale，如1：10000后确定，调整布局的大小，最后使用export map（当前窗口在布局当前窗口在布局），后选中clip output to graphics element数据：打开数据：打开11picpdf.mxd11picpdf.mxd27中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技
18、术研究所教育中心4.2 已有栅格转矢量有三种1.使用Arctoolbox中Conversion Tools-from raster2.在Arcmap中Spatial Analyst Tools，raster to Feature3.Arcscan说明1、2类似，主要特定的栅格数据，3是真正意义上的栅格转矢量，1，2在数据分析中有很重要的意义，操作方法类似。28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4.2 已有栅格转矢量raster to Feature1、坡度图slope grid 直接也无法转换，先reclassify，分级大小，决定了生成矢量和原始栅格影像准确程度
19、，分级越多，越准确，生成的矢量记录越多，每一个矢量的格子就越小。使用数据:11picspole29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5.影像（栅格）分析（高级）使用影像分析以下几个应用1.分类统计区段面积2.统计25度以上耕地的面积3.计算图斑图的坡度,类似求一个地区平均海拔4.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。30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5.1影像面积统计统计高程1900以下，1900-2000，和2000以上的面积1.按上面的对栅格重分类Reclassfy 使用数据使用数据:
20、11fxtingrid,:11fxtingrid,操作看影像面积统计操作看影像面积统计.exe.exe31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5.1影像面积统计用Zonal Statistics函数 或则raster转为feature。32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5.2统计25度以上耕地的面积 使用grid，slope(tingrid)=25 计算符号后面一定要有空格，空格有全角空格（中文下，全角）、半角空格一定是半角 对输出的图层重命名（名字对输出的图层重命名（名字 =后面是表达式）后面是表达式）数据数据:11fx,:11f
21、x,操作见：统计操作见：统计2525度以上耕地的面积度以上耕地的面积.exe.exe33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5.1统计25度以上耕地的面积查询图斑中的耕地 UseCode LIKE 11%34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5.2统计25度以上耕地的面积更新选择对象某个字段为1，因为1乘以任何数，都不变35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5.2统计25度以上耕地的面积Feature to raster，设置对应为1的字段 36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
22、心5.4统计25度以上耕地的面积栅格计算器，con(isnull(NC_PARCEL3),0,1)*Calculation)37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5.2 统计25度以上耕地的面积Zonal Statistics 使用sum,sum,也可以栅格转矢量也可以栅格转矢量38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，计算图斑图的坡度级别。1.区域统计zonal statistics，输出属性表，获得每个图斑的坡度。2.属性关联3.更新坡度使用数据使用数据:1
23、1fxslope,:11fxslope,图斑为图斑为11fxslopeData11fxslopeData下下nc_parcelnc_parcel操作看操作看:计算图斑图的坡度计算图斑图的坡度.exe.exe或计算图斑坡度或计算图斑坡度.exe.exe39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5.3zonal statistics 字段必须是字符类型，且值唯一，如果没有可以字段必须是字符类型，且值唯一，如果没有可以Add FieldAdd Field增加字段，更新值为增加字段，更新值为ObjectidObjectid40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
24、研究所教育中心属性关联设置对应的字段41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更新坡度值在属性表中更新坡度值42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求一个地方的平均海拔已有dem和行政区划图，求各行政区划的平均海拔Dem使用:9dem3dtingrid行政区划:9dem3dGG487422.mdbNCV_CANTON操作看:11fx平均海拔.exe43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5.4 DEM中某个点修改数据:11resampledem.mxd,要点：con(isnull(pp),tingrid,PP)具
25、体操作：11resampledem坏点.exe44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思路题如何获得最大值的（栅格）点？使用数据:9dem3dtingrid45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本章掌握内容1.1.ResampleResample，ReclassifyReclassify区别区别2.2.Raster CalculatorRaster Calculator使用方法使用方法3.3.Raster to featureRaster to feature4.4.Feature to RasterFeature to Raster5.5.zonal statisticszonal statistics46