我們都知道遙感圖像的每個波段，其實質(zhì)就是一個二維矩陣，每個柵格都是一個數(shù)值，即DN（Digital Number）值。在柵格數(shù)據(jù)分析中，使用最多的無疑是鄰域分析、局域分析和分區(qū)運算了，其中局域運算又分為單一柵格局域運算和多個柵格的局域運算，分區(qū)運算是鄰域運算的特例，區(qū)分這三者的不同之處可以加深我們對柵格數(shù)據(jù)分析的理解。
首先我說說他們的相同之處，就是分析結(jié)果都會產(chǎn)生一個和原始柵格范圍和空間分辨率都一樣的新的柵格圖層，只是輸出柵格的像元值根據(jù)不同的計算方式而變化。
圖片圖片
01
單一柵格運算
參與運算圖層數(shù)量：一個
運算方式：一個像元一個像元地運算，每次計算一個像元，依次遍歷全部像元
總運算次數(shù)：等于柵格的像元個數(shù)
計算內(nèi)容：單個柵格運算時只能一個一個像元的進行數(shù)學計算，包括算數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)和冪函數(shù)。
在ArcMap中的具體運算工具都在數(shù)學分析下面了：
應(yīng)用領(lǐng)域：單一柵格最常見的運用就是重分類，對每一個像元賦予新的值。
02
多個柵格運算
參與運算圖層數(shù)量：多個
運算方式：相同行列號的多個像元同時參與運算，依次遍歷全部像元，單次計算的像元數(shù)等于參與運算的圖層數(shù)量，是固定的
總運算次數(shù)：等于單個柵格的像元個數(shù)
計算內(nèi)容：多個柵格運算要求使用相同的像元大小（柵格的空間分辨率）進行疊加運算，要求每一層柵格的像元都一一對應(yīng)，相同行列號的像元都在同一垂直線上，就像燒烤串一樣串在一起，這時候每次運算的對象都是“這一串的像元”，不同于單一柵格運算每次運算只有一個像元參與，n個柵格運算每次運算都是n個像元參與運算，為此多個柵格運算的結(jié)果可以統(tǒng)計“一串”像元集合中的最大值、最小值、值域、總和、平均值、中值、眾數(shù)、唯一值數(shù)和標準差等統(tǒng)計值（這個和矢量數(shù)據(jù)屬性表匯總時的統(tǒng)計值時一樣的）
具體統(tǒng)計類型如下圖所示：
應(yīng)用領(lǐng)域：柵格疊置分析都是基于多個柵格的局域運算，比如在選址分析時，要求海拔低于600米，坡度小于30%并且是向陽面的地區(qū)，這時候參與運算的柵格數(shù)據(jù)包括DEM（數(shù)字高程數(shù)據(jù)），坡度數(shù)據(jù)，坡向數(shù)據(jù)這3個數(shù)據(jù)，為此要疊置這三個柵格數(shù)據(jù)，同時滿足這3個條件的像元才滿足條件要求。
03
鄰域分析
參與運算圖層數(shù)量：一個
運算方式：特定范圍內(nèi)所有像元參與運算，每計算一次鄰域范圍向右移動一個像元，單次參與運算像元數(shù)和范圍的大小形狀有關(guān)
總運算次數(shù)：等于柵格的像元個數(shù)
計算內(nèi)容：統(tǒng)計圖層特定范圍內(nèi)的像元集合中的最大值、最小值、值域、總和、平均值、中值、眾數(shù)、唯一值數(shù)和標準差等統(tǒng)計值，這個和多個柵格運算的計算內(nèi)容是一樣的，最大區(qū)別就是多個柵格運算是在垂直方向的像元集合內(nèi)運算，而鄰域分析則在水平方向的像元集合內(nèi)參與運算。
應(yīng)用領(lǐng)域：
簡化數(shù)據(jù)：使用平均值和眾數(shù)統(tǒng)計值計算，使得整個柵格值都趨向一個指定范圍內(nèi)，減少像元值的波動水平
圖像邊緣增強：使用RANGE統(tǒng)計值計算鄰域范圍內(nèi)的最大值和最小值之差（極值）
地形分析：ArcMap實現(xiàn)坡度和坡向分析就是采用n*n矩形鄰域窗口計算中心像元的坡度和坡向
遙感影像處理：為了抑制噪聲，我們需要對影像進行濾波處理，其方式和地形分析差不多
注意：
在所定義的范圍內(nèi)有些像元只被范圍邊界部分覆蓋的處理原則是，如果該像元中心在該范圍的邊界線內(nèi)，則將其包括在運算范圍內(nèi)。
確定鄰域范圍：一般在arcmap中提供矩形，圓形，環(huán)形，楔形（扇形）這四種形狀運算同時形狀大小則由像元數(shù)量決定，具體設(shè)置看下面兩個圖:
單次鄰域計算的新值賦給誰？不像局域運算每次計算產(chǎn)生的新值都是賦給對應(yīng)的像元，鄰域運算根據(jù)不同的形狀范圍賦給的像元位置也不一樣，矩形，圓形，環(huán)形的運算結(jié)果都賦給該幾何中心所在的像元，而楔形（扇形）運算結(jié)果賦給圓心位置所在的像元。
很明顯對于邊緣像元，它的鄰域范圍肯定是缺失了一部分像元，怎么辦？這個不同的運算方法有不同的解決方案，一般默認會在柵格四周添加和相鄰像元一樣的像元值，保證鄰域范圍內(nèi)有足夠的像元參與計算
04
分區(qū)運算
參與運算圖層：兩個，一個是輸入柵格，一個是分區(qū)柵格
運算方式：以分區(qū)柵格的不同區(qū)域（同一區(qū)域內(nèi)的像元值相同）為范圍對輸入柵格進行分區(qū)運算，一個區(qū)域計算完換到另外一個區(qū)域，每次參與運算的像元數(shù)量由分區(qū)范圍大小決定
總運算次數(shù)：等于分區(qū)柵格內(nèi)的像元值的唯一值個數(shù)（即分區(qū)區(qū)數(shù)）
計算內(nèi)容：統(tǒng)計分區(qū)內(nèi)的輸入柵格像元集合中的最大值、最小值、值域、總和、平均值、中值、眾數(shù)、唯一值數(shù)和標準差等統(tǒng)計值，這個和鄰域運算的計算內(nèi)容是一樣的。
應(yīng)用范圍：土地利用分析，流域分析，不同功能區(qū)的坡度坡向分析
注意：
前面開頭講到了分區(qū)運算是鄰域運算的特例，為什么這樣說呢？兩者的最大區(qū)別有兩個，第一個就是鄰域分析的分析范圍可以直接決定，但是分區(qū)運算的分析范圍由分區(qū)柵格內(nèi)的像元分布情況和像元值決定。第二個就是每次鄰域計算的值都會賦給一個新產(chǎn)生的像元，但是分區(qū)運算每次計算完成都會產(chǎn)生和分區(qū)范圍像元數(shù)量一樣的新像元，并且其中每一個像元值都是一樣的。正是因為這樣原因，所以當分區(qū)柵格中像元值的唯一值個數(shù)很少時（即分區(qū)少），運算次數(shù)要比鄰域運算少很多，計算效率高，反之則低。
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