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【ArcGIS工具箱】92.多元分析——主成分分析

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ArcGIS多元分析工具集专为处理多变量空间数据而设计,提供了一系列强大的工具,可用于探索数据中的复杂关系、识别模式和进行预测。该工具集涵盖了监督分类、非监督分类、主成分分析、聚类分析等多种统计方法,能够满足不同应用场景的需求。
多元分析工具集主要包含以下功能:
  • 数据准备: 提供用于清理、转换和标准化多变量数据的工具,例如波段集统计、创建特征文件工具
  • 降维: 通过主成分分析等方法降低数据维度,简化分析过程,例如主成分分析工具。
  • 分类: 支持监督分类和非监督分类,帮助您识别数据中的类别或模式,例如最大似然法分类、Iso 聚类非监督分类类别概率等工具。
  • 聚类: 将具有相似特征的数据聚类在一起,发现数据中的潜在分组,例如 Iso 聚类工具。
  • 探索性分析: 提供用于分析多变量数据之间关系的工具,例如树状图工具。
本次主要介绍主成分分析工具。
  • 1、概念:

主成分分析工具用于对一组栅格波段执行主成分分析 (PCA) 并生成一个新的栅格数据集,其中包含了原始数据的主要成分或特征

该工具会根据输入数据创建新的正交变量(称为主成分),这些变量是原始变量的线性组合,以最大化所解释的方差,并生成一个新的栅格数据集,其中每个波段代表一个主成分。这些主成分按照解释的方差量进行排序,第一个主成分解释的方差最大,后续的主成分解释的方差逐渐减小。多数情况下,主成分工具生成的多波段栅格中的前三个或前四个栅格将对 95% 以上的方差进行描述,因此,可以将其余各栅格波段删除,在计算速度更快的同时还保持了精度。
除了输出用于存储主成分波段的栅格数据集外,还可以选择输出用于存储主成分参数的输出 ASCII 数据文件:
数据文件中记录了协方差和相关矩阵、特征值和特征向量以及各特征值所捕获的百分比方差和特征值所述的累积方差。该输出文件的扩展名可以是 .txt 或 .asc。
其中,百分比方差确定了各特征值所捕获的方差量。这可用于解释 PCA 的结果。如果少数特征值(各特征值与输出格栅中的波段对应)捕获了大量方差,则在后续波段分析中使用此波段子集可能已经足够,因为它们可以捕获原始多波段数据集中的大部分交互作用。

主成分分析工具通常用于处理多波段栅格数据,如遥感影像。它可以帮助用户识别数据中的主要模式和趋势,同时减少数据冗余。

  • 2、工具:
加载要进行主成分分析的栅格数据集中的多个波段

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→多元分析→主成分分析】工具,进行相关设置。
  • 输出多波段栅格:指定输出路径,输出栅格将包含数目与指定的主成分数相同的波段,其中一个波段描述一种成分;
  • 主成分分数:为可选项,用于指定要将数据变换主成分的数量,该值必须介于0和输入栅格波段总数,默认值为输入的栅格波段总数;
  • 输出数据文件:为可选项,该数据文件存储了主成分参数。
输出的多波段栅格数据集:

生成的主成分参数文件(波段1百分比方差为94.5%,段1+段2的百分比方差为98.9%,前两个波段已经可以对98%上的方差进行描述):


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《ArcGIS工具箱》系列内容目录(持续更新):

……

81.栅格综合——边界清理
82.栅格综合——众数滤波
83.栅格综合——区域合并
84.多元分析——波段集统计
85.多元分析——Iso 聚类
86.多元分析——Iso聚类非监督分类
87.多元分析——创建特征文件
88.多元分析——最大似然法分类
89.多元分析——树状图
90.多元分析——编辑特征文件
91.多元分析——类别概率

……


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

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