Функциональные возможности набора инструментов дополнительного модуля Дополнительный модуль ArcGIS Spatial Analyst

Функциональность дополнительного модуля Дополнительный модуль ArcGIS Spatial Analyst представлена большим числом инструментов геообработки. Вы можете использовать эти инструменты по отдельности для выполнения особых, отдельных задач. Если требуется выполнить одинаковую операцию над несколькими источниками данных или выполнить последовательность операций для создания модели или для анализа сложных пространственных отношений, вы можете автоматизировать процесс с помощью инструментов геообработки в модели или с помощью скриптов, например Python.

Более подробно о геообработке

Дополнительный модуль Spatial Analyst предоставляет широкие возможности анализа. Это возможности можно разделить по категориям в соответствии с их функциями и организовать в группы инструментов геообработки. В следующей таблице содержится список групп инструментов и дается краткое описание их возможностей. Щелкайте по ссылкам, чтобы получить более подробную информацию.

Группа инструментов	Описание
Условия (Conditional)	Инструменты условий, позволяющие контролировать выходные значения на основании условий, применяемых ко входным значениям. Используемыми условиями могут быть атрибутивные запросы или условия, основанные на положении условного выражения в списке. Пример простого атрибутивного запроса: Если значение ячейки равно отрицательному числу, присвоить ей значение 0; в противном случае сохранить исходное значение.
Плотность (Density)	Вычисляя плотность, вы распределяете по поверхности входные значения. Величина в каждом опорном местоположении (линии или точке) распределяется по ландшафту, и для каждой ячейки в выходном растре вычисляется значение плотности. Например, анализ плотности позволит распределить данные по численности населения, связанные с центрами городов, по поверхности, что даст более реалистичные результаты.
Расстояние (Distance)	Для анализа расстояния в дополнительном модуле Spatial Analyst используются в основном два метода: евклидово расстояние и стоимостное расстояние. Инструмент Евклидово расстояние измеряет расстояние по прямой линии из каждой ячейки до ближайшей ячейки-источника; источник соответствует объекту интереса. Инструменты Стоимостное расстояние (или расстояние с взвешенной стоимостью) расширяют возможности инструмента Евклидово расстояние, добавляя к нему фактор стоимости, определяемый как стоимость перемещения через любую отдельную ячейку. Более сложное вычисление расстояний можно моделировать, используя инструменты Путевого расстояния, которые могут накладывать вертикальные и горизонтальные ограничения на передвижение. Также имеются инструменты для определения коридоров и маршрутов по поверхности. Используя инструменты расстояния, можно, например, определить, что путь до точки назначения вокруг горного массива легче и быстрее, чем прямой путь через горы.
Извлечение (Extraction)	Инструменты извлечения позволяют извлечь (вырезать) поднабор ячеек по их пространственному положению или по их атрибутам. Можно задать пространственное положение различной формы, например, круг или полигон. Логический запрос к атрибутивным значениям также может использоваться для определения ячеек, которые должны быть извлечены. Например, из растра поверхности можно извлечь все ячейки, значения высот которых превышает 100 метров.
Генерализация (Generalization)	Иногда набор растровых данных содержит ошибочные или несоответствующие выполняемому анализу данные, либо данные, более детализированные, чем это необходимо. Инструменты генерализации помогают определить такие области и автоматизировать присвоение более достоверных значений ячейкам, образующим эти области. Например, если набор растровых данных был получен по результатам классификации спутникового изображения, он может содержать множество небольших, изолированных областей, которые классифицированы неверно. Используя инструменты генерализации, можно выполнять очистку данных.
Грунтовые воды (Groundwater)	Инструменты группы Грунтовые воды могут быть использованы для выполнения элементарного адвективно-дисперсионного моделирования движения воды и растворенных веществ в грунтовых водах. Одним из вариантов применения данных инструментов является определение вероятности загрязнения колодцев с питьевой водой химическими веществами.
Гидрология (Hydrology)	Инструменты гидрологии симулируют поток воды по поверхности высот. С их помощью можно создавать карты водных сетей, определять водосборные бассейны и моделировать наводнения.
Интерполяция (Interpolation)	Инструменты интерполяции поверхности создают непрерывную (или прогнозируемую) поверхность по значениям, измеренным в опорных точках. Обычно непрерывные отображения поверхности набора растровых данных используются для отображения высот, однако их также можно использовать для отображения других явлений, таких как pH почв, концентрация загрязнений или уровень шума.
Локальные (Local)	С помощью инструментов группы Локальные значение в каждой точке выходного растра определяется как функция входных значений нескольких растров в этой же точке. Выходные значения могут быть статистически вычислены по входным или использоваться как идентификаторы уникальных комбинаций входных значений. Например, используя серию растров, содержащих годовое количество осадков, можно вычислить среднее количество осадков за 10 лет или узнать, в какие годы количество осадков превышало 650 мм.
Алгебра карт	Выражения Алгебры карт для выполнения пространственного анализа можно вводить в инструменте Калькулятор растра.
Математические (Math)	Полный набор математических операций, который можно использовать с растрами. Позволяет выполнять арифметические действия и составлять логические выражения для вычисления значений входного растра.
Многомерность (Multivariate)	Многомерный статистический анализ позволяет исследовать отношения между несколькими различными типами атрибутов. Дополнительный модуль Spatial Analyst выполняет два основных типа многомерного анализа: Классификация (с обучением и без обучения) Анализ по методу главных компонент (PCA) Эти типы анализа сопровождаются использованием целого ряда инструментов, которые позволяют выполнить определенные шаги процесса анализа. Классификация обычно используется для сведения данных многоканальных изображений в один классифицированный растр, например, в слой типов растительности. Анализ по методу главных компонент (PCA) используется, например, для предсказания объема биомассы (зависимая переменная) в каждом местоположении в зависимости от количества осадков, типа почвы, экспозиции склона и температуры (независимые переменные).
Окрестность (Neighborhood)	Инструменты, основанные на анализе окрестности, создают выходные значения для каждого положения ячейки на основании значения в этой точке и значений, определяемых в заданной окрестности. Окрестность перемещается по входному растру, и в каждом ее положении вычисляется выходное значение, после чего происходит переход к следующей окрестности. Окрестности могут быть двух типов: перекрывающимися или неперекрывающимися. При операциях с перекрывающейся окрестностью, также называемых фокальными, со сверткой или операциями блуждающего окна, каждая ячейка входных данных обрабатывается многократно. Значение отдельной ячейки и значения ячеек, попадающих в указанное окружение вокруг нее, используются для вычисления выходного значения. Этот процесс повторяется для каждой ячейки входного растра. При операциях с неперекрывающейся окрестностью окрестность создает блок ячеек, для которого выполняются вычисления. После вычисления значения оно записывается для всех ячеек данного блока в выходном растре. Процесс повторяется для следующего соседнего, неперекрывающегося блока, пока все входные данные не будут обработаны. Например, инструмент Фокальная статистика (Focal Statistics) позволяет вычислять среднее или максимальное значение в окрестности 3 x 3 для каждой ячейки входного растра.
Создание растра (Raster Creation)	Инструменты создания растра создают новые растры, в которых выходные значения основываются на постоянном значении, либо на статистическом распределении. Существует два типа распределения: случайное или нормальное (гауссово).
Переклассификация (Reclass)	Переклассификация данных предполагает замену значений входных ячеек новыми выходными значениями. Данные можно переклассифицировать несколькими способами: по индивидуальным значениям, по диапазону, по интервалам или областям или с использованием альтернативного значения. Некоторые распространенные причины, по которым необходимо переклассифицировать данные, это: Замена отдельных значений на основании новой информации Группировка определенных значений Приведение значений к общей шкале Присвоение определенным ячейкам значения NoData Присвоение значений ячейкам с NoData.
Солнечное излучение (Solar Radiation)	Используя инструменты анализа солнечного излучения, можно вычислить уровни инсоляции (глобального, прямого и рассеянного излучения) географического района или определенных точек. Используя входную поверхность DEM, можно определить уровень солнечной энергии, получаемой поверхностью за определенный интервал времени.
Поверхность (Surface)	Используя эти инструменты, можно получать новую информацию о наборе данных поверхности. Для каждой точки можно определить угол поверхности (уклон), направление с максимальным уклоном (экспозицию) или вторую производную поверхности (кривизну). Также можно создать набор линейных данных, объекты которого будут соединять точки с одинаковой высотой (изолинии), создать рельеф с отмывкой, вычислить изменения объема между двумя поверхностями и определить видимость различных местоположений.
Зональные (Zonal)	Зона задается всеми входными ячейками, имеющими одинаковые значения. Для ячеек каждой зоны может вычисляться различная статистика, кроме того, может быть выполнено геометрическое измерение зоны. Зоны могут использоваться для определения областей или распределения значений в других наборах данных. Например, с помощью Зональных инструментов можно найти длину периметра каждой зоны в растре или определить число исчезающих видов (входное значение) в пределах каждого земельного участка (входная зона).

Группы инструментов дополнительного модуля Spatial Analyst