我們都知道遙感圖像的每個(gè)波段，其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)二維矩陣，每個(gè)柵格都是一個(gè)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(yùn)算了，其中局域運(yùn)算又分為單一柵格局域運(yùn)算和多個(gè)柵格的局域運(yùn)算，分區(qū)運(yùn)算是鄰域運(yùn)算的特例，區(qū)分這三者的不同之處可以加深我們對(duì)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(jì)算方式而變化。
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01
單一柵格運(yùn)算
參與運(yùn)算圖層數(shù)量：一個(gè)
運(yùn)算方式：一個(gè)像元一個(gè)像元地運(yùn)算，每次計(jì)算一個(gè)像元，依次遍歷全部像元
總運(yùn)算次數(shù)：等于柵格的像元個(gè)數(shù)
計(jì)算內(nèi)容：單個(gè)柵格運(yùn)算時(shí)只能一個(gè)一個(gè)像元的進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，包括算數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)和冪函數(shù)。
在ArcMap中的具體運(yùn)算工具都在數(shù)學(xué)分析下面了：
應(yīng)用領(lǐng)域：單一柵格最常見的運(yùn)用就是重分類，對(duì)每一個(gè)像元賦予新的值。
02
多個(gè)柵格運(yùn)算
參與運(yùn)算圖層數(shù)量：多個(gè)
運(yùn)算方式：相同行列號(hào)的多個(gè)像元同時(shí)參與運(yùn)算，依次遍歷全部像元，單次計(jì)算的像元數(shù)等于參與運(yùn)算的圖層數(shù)量，是固定的
總運(yùn)算次數(shù)：等于單個(gè)柵格的像元個(gè)數(shù)
計(jì)算內(nèi)容：多個(gè)柵格運(yùn)算要求使用相同的像元大小（柵格的空間分辨率）進(jìn)行疊加運(yùn)算，要求每一層?xùn)鸥竦南裨家灰粚?duì)應(yīng)，相同行列號(hào)的像元都在同一垂直線上，就像燒烤串一樣串在一起，這時(shí)候每次運(yùn)算的對(duì)象都是“這一串的像元”，不同于單一柵格運(yùn)算每次運(yùn)算只有一個(gè)像元參與，n個(gè)柵格運(yùn)算每次運(yùn)算都是n個(gè)像元參與運(yùn)算，為此多個(gè)柵格運(yùn)算的結(jié)果可以統(tǒng)計(jì)“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(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)值（這個(gè)和矢量數(shù)據(jù)屬性表匯總時(shí)的統(tǒng)計(jì)值時(shí)一樣的）
具體統(tǒng)計(jì)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(gè)柵格的局域運(yùn)算，比如在選址分析時(shí)，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(shí)候參與運(yùn)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(gè)數(shù)據(jù)，為此要疊置這三個(gè)柵格數(shù)據(jù)，同時(shí)滿足這3個(gè)條件的像元才滿足條件要求。
03
鄰域分析
參與運(yùn)算圖層數(shù)量：一個(gè)
運(yùn)算方式：特定范圍內(nèi)所有像元參與運(yùn)算，每計(jì)算一次鄰域范圍向右移動(dòng)一個(gè)像元，單次參與運(yùn)算像元數(shù)和范圍的大小形狀有關(guān)
總運(yùn)算次數(shù)：等于柵格的像元個(gè)數(shù)
計(jì)算內(nèi)容：統(tǒng)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)值，這個(gè)和多個(gè)柵格運(yùn)算的計(jì)算內(nèi)容是一樣的，最大區(qū)別就是多個(gè)柵格運(yùn)算是在垂直方向的像元集合內(nèi)運(yùn)算，而鄰域分析則在水平方向的像元集合內(nèi)參與運(yùn)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(jì)值計(jì)算，使得整個(gè)柵格值都趨向一個(gè)指定范圍內(nèi)，減少像元值的波動(dòng)水平
圖像邊緣增強(qiáng)：使用RANGE統(tǒng)計(jì)值計(jì)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(shí)現(xiàn)坡度和坡向分析就是采用n*n矩形鄰域窗口計(jì)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(duì)影像進(jìn)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(yùn)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(yùn)算同時(shí)形狀大小則由像元數(shù)量決定，具體設(shè)置看下面兩個(gè)圖:
單次鄰域計(jì)算的新值賦給誰？不像局域運(yùn)算每次計(jì)算產(chǎn)生的新值都是賦給對(duì)應(yīng)的像元，鄰域運(yùn)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(yùn)算結(jié)果都賦給該幾何中心所在的像元，而楔形（扇形）運(yùn)算結(jié)果賦給圓心位置所在的像元。
很明顯對(duì)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(gè)不同的運(yùn)算方法有不同的解決方案，一般默認(rèn)會(huì)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(jì)算
04
分區(qū)運(yùn)算
參與運(yùn)算圖層：兩個(gè)，一個(gè)是輸入柵格，一個(gè)是分區(qū)柵格
運(yùn)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(duì)輸入柵格進(jìn)行分區(qū)運(yùn)算，一個(gè)區(qū)域計(jì)算完換到另外一個(gè)區(qū)域，每次參與運(yùn)算的像元數(shù)量由分區(qū)范圍大小決定
總運(yùn)算次數(shù)：等于分區(qū)柵格內(nèi)的像元值的唯一值個(gè)數(shù)（即分區(qū)區(qū)數(shù)）
計(jì)算內(nèi)容：統(tǒng)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)值，這個(gè)和鄰域運(yùn)算的計(jì)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(yùn)算是鄰域運(yùn)算的特例，為什么這樣說呢？兩者的最大區(qū)別有兩個(gè)，第一個(gè)就是鄰域分析的分析范圍可以直接決定，但是分區(qū)運(yùn)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(gè)就是每次鄰域計(jì)算的值都會(huì)賦給一個(gè)新產(chǎn)生的像元，但是分區(qū)運(yùn)算每次計(jì)算完成都會(huì)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(gè)像元值都是一樣的。正是因?yàn)檫@樣原因，所以當(dāng)分區(qū)柵格中像元值的唯一值個(gè)數(shù)很少時(shí)（即分區(qū)少），運(yùn)算次數(shù)要比鄰域運(yùn)算少很多，計(jì)算效率高，反之則低。
來源：https://blog.csdn.net/qq_43173805/article/details/119939234成都途遠(yuǎn)GIS是一家專業(yè)致力于無人機(jī)航空攝影測(cè)繪、航空數(shù)據(jù)處理、GIS地理信息系統(tǒng)研發(fā)、數(shù)字孿生城市制作、數(shù)字沙盤模型等業(yè)務(wù)的創(chuàng)新型科技公司，為您提供一站式地理信息服務(wù)。
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