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【ArcGIS工具箱】75.叠加分析——查找区域

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通过叠加分析工具可以将权重应用到多个输入图层中,将它们合并成一个输出,同时遵守分布与形状规范,并标识该结果范围内的首选位置。
叠加分析工具集包括加权叠加、加权总和、模糊隶属度、模糊叠加、查找区域五个工具。
本次主要介绍找区工具。
  • 1、概念:

找区工具用于根据指定条件从输入栅格中查找满足要求的区域。该工具可以根据多个标准进行筛选,例如要选择的总面积、总面积将分布的区域数、所需区域的形状以及区域间的最小距离和最大距离等。

使用此工具查找区域可分为四个步骤:
1)、输入效用值栅格:
查找区域将效用栅格作为输入,在栅格中较高的值表示较高的效用程度。通常将适宜性模型的输出结果栅格作为该工具的输入。
2)、定义区域特征:
包括区域大小、形状、数量、以及间距等。本步骤可通过在此工具中设置参数来完成,参数需要根据实际应用场景进行设置。
3)、识别所有候选区域
根据用户定义的维持区域形状与效用最大化之间的折衷来识别输入栅格中的所有候选区域。本步骤可通过此工具采用的区域增长算法完成。
用于识别候选区域的主要算法采用了参数化区域增长 (PRG) 技术,可将每个识别的像元都看作是区域增长的潜在种子。可根据像元在保持所需区域形状与像元属性值效用(适宜性)两方面的折衷评估来选择向区域添加哪些连续像元。属性值越高,效用越大。潜在的候选区域将持续增长,直到满足该区域指定的面积要求为止。将针对所有种子执行此增长过程。生成的每个区域均被视为候选选项,在这一阶段会有许多重叠的候选区域。本步骤中不会分配任何像元,而一个像元可以作为多个候选区域的成员。
4)、使用评估标准筛选区域
查找区域工具可能会生成多个满足条件的区域,可以根据需要定义的评估标准候选区域中选出一个或多个最佳的区域。例如,仅选择平均值最高的区域。本步骤可运用采用了指定评估方法的选择算法在此工具中执行。
要选择一个或多个最佳区域,需采用选择算法对通过 PRG 技术识别的每个候选区域进行评估,以根据下列首选项选出最理想的配置:
  • 指定的评估方法标准,例如最高平均值、最高总和或最大边数。
  • 由最大距离和最小距离参数定义的区域间评估标准。

需要多个区域时,选择方法可在如何选择最佳区域方法方面提供额外控制,包括 COMBINATORIAL 和 SEQUENTIAL:

  • COMBINATORIAL在考虑到空间约束的情况下,根据参数化区域增长 (PRG) 算法测试候选区域内所需区域数的所有组合,基于指定评估方法选择最佳区域。
  • SEQUENTIAL基于评估方法依序选择满足空间约束的最佳区域,直至达到所需区域数。即系统选中的第一个区域即为基于评估方法且符合空间约束的最佳区域。系统选中的第二个区域为基于评估方法且符合空间约束的次优区域,仅次于第一个选中区域。此过程将持续进行,直到达到区域数为止。

查找位置工具的运算量很大,可以通过以下几方面的处理达到加速处理的效果:

  • 预先将不纳入选择处理考量范围的位置(例如水体、现有建筑物或过陡区域)设置为 NoData 使用掩膜将其消除,此时区域不会在这些排除的位置上增长,也不会在选择过程中得到分配。输入栅格或现有区域的要素不同,排除的区域对参数化区域增长 (PRG) 算法或候选区域选择的区域间最小距离和区域间最大距离不会产生影响。

  • 为了减少处理时间,可从某些已识别的像元位置(称为种子)增长候选区域,而无需从输入栅格范围内的每个可用像元位置增长区域。增长区域所用的种子数将通过可用于增长的种子数参数进行控制。在整个栅格中,指定数量的种子将根据输入栅格中效用值的空间分布情况进行分布。也就是说,效用值最高的输入栅格区域内种子较多。假设最佳区域更有可能位于输入栅格效用值最高的区域。

  • 可通过使用增长分辨率参数来提高性能。您可使用增长分辨率参数控制 PRG 算法,以使其在更为粗略的输入栅格中间版本上增长。在这种情况下,如果所需区域是通过中间栅格从候选区域中选择的,则系统会将生成的栅格重采样至像元大小,以生成最终输出栅格。中间栅格的分辨率根据与指定增长分辨率相关联的像元数决定。

关于查找区域工具的工作原理的更多内容可以前往官方文档查看:
https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/latest/tools/spatial-analyst-toolbox/how-locate-regions-works.htm

查找区域经常与成本连通性工具结合使用,使用查找区域识别最佳可用区域,然后使用成本连通性确定区域间成本最低的路径网络。

  • 2、工具:
加载加权叠加工具生成的结果栅格【WeightedOverlay】。
选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→叠加分析→找区】工具,在弹出的对话框中进行设置。
  • 区域间最小距离和区域间最大距离的设置优先于总面积。例如,假设需要五个区域,但根据指定的最大距离和最小距离只能找到四个区域,则只选择四个区域。
  • 如果选中区域中不允许岛屿,则选定的面积可大于指定的总面积。要确定选定面积和指定总面积之间的差异是否是因为无岛屿参数,需取消选中该参数后重新运行工具。初次运行时,从输出栅格属性表的 COUNT 添加像元数;然后重新运行工具,将每个总数与像元面积相乘,并将所得结果与指定的面积进行比较。
  • 通常情况下,可用于增长的种子数值对处理速度产生的影响最大。可用于增长的种子数越大,该工具进行处理的时间越长。但是,在大多数情况下,无论指定的值如何,结果均类似。
  • 区域数大于 8 时,建议为区域选择方法参数选择 SEQUENTIAL 选项。

以下是分别设置不同参数的分析结果:

总面积:10平方千米

区域数:4

总面积:10平方千米

区域数:4;

区域最小面积:2

区域最大面积:4

总面积:10平方千米

区域数:4

现有区域要素:Existing_Regions面要素

总面积:10平方千米

区域数:4

最小距离:1000米


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《ArcGIS工具箱》系列内容目录(持续更新):

……

63.水文分析——水流长度
64.水文分析——流动距离
65.水文分析——盆域分析
66.水文分析——捕捉倾泻点
67.水文分析——集水区/分水岭
68.太阳辐射——太阳辐射图
69.太阳辐射——太阳辐射区域
70.太阳辐射——太阳辐射点
71.叠加分析——加权叠加
72.叠加分析——加权总和
73.叠加分析——模糊隶属度
74.叠加分析——模糊叠加
……


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

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