生成趋势栅格 (Map Viewer)

“生成趋势栅格”工具用于面向多维影像图层中一个或多个变量估计每个像素沿维度的趋势。

将输出托管影像图层。

示例

“生成趋势栅格”工具可以使用谐波趋势线选项确定 10 多年间采集的每日降水量数据中是否存在季节性趋势，并检查 R 平方拟合度统计数据。

“生成趋势栅格”工具可以计算 40 多年间每月海洋温度数据的每个像素的线性趋势线，以查看温度随时间变化的位置和方式。

用法说明

“生成趋势栅格”包含输入图层、趋势设置和结果图层的配置。

输入图层

输入图层组包含以下参数：

• 多维或多波段影像图层用于指定要分析的影像图层。 如果没有可供工具选择的影像图层，则必须将多维影像图层添加至地图。
• 维度用于指定要提取的统计数据。 如果输入栅格不是多维栅格，则不需要此参数。
• 变量用于指定要沿所选维度聚合的变量。 如果未指定变量，则将使用所选维度聚合所有变量。

趋势设置

趋势设置组包含以下参数：

• 趋势类型表示将对沿维度像素值执行的分析类型。

  

  系统提供三个趋势线选项用于沿维度拟合变量值的趋势：线性、谐波和多项式。 三个趋势拟合选项如下所述。 除了线选项之外，还可通过两个选项确定多维影像图层中的像素是否具有统计显著趋势：Mann-Kendall 和 Seasonal Mann-Kendall。

  • 线性 - 线性趋势线是最佳拟合直线，可用于估计简单的线性关系。 线性趋势可突出显示以稳定速率增加或减少的变化率。 线性趋势线的公式如下：

    

    • y = 像素变量值
    • x = 维度值
    • ß₀ = y 截距

    • ß₁ = 线性斜率或变化率

      ß₁ > 0 表示渐增趋势

      ß₁ < 0 表示渐减趋势
  • 谐波 - 谐波趋势线是周期性重复的曲线，最适用于描述遵循周期性模式的数据，例如季节性温度变化。 谐波趋势线的公式如下：

    

    • y = 像素变量值
    • t = 儒略日
    • ß₀ = y 截距
    • ß₁ = 变化率
    • α, γ = 年际或年内变化的系数
    • ω = i
    • f = 谐波频率
  • 多项式 - 多项式趋势线是一条曲线，可用于波动的数据。 在这种情况下，多项式的阶数值用于指示发生的最大波动数。 多项式趋势线的公式如下：

    

    • y = 像素变量值
    • x = 维度值
    • ß₀, ß₁, ß₂, ß₃, ..., ß_n = 常量系数

  • Mann-Kendall - 像素将使用 Mann-Kendall 趋势检验法进行评估。

    Mann-Kendall 和 Seasonal Mann-Kendall 检验法用于确定数据中是否存在单调性趋势。 上述测试为非参数测试，这意味着它们不会假设具体的数据分布。 Mann-Kendall 测试不会考虑序列相关性或季节性影响。 如果数据为季节性数据，则 Seasonal Mann-Kendall 检验法更为适合。
  • Mann-Kendall - 像素值将使用 Seasonal Mann-Kendall 趋势检验法进行评估。
• 谐波趋势分析的周期长度用于表示您希望在一天或全年的数据中看到的周期数量和周期长度。 例如，如果您希望数据在一年中经历两个变化周期，则周期长度将为 182.5 天或 0.5 年。 如果您每三小时采集一次温度数据，并且每天存在一个变化周期，则周期长度将为 1 天。
• 周期单位表示用于谐波周期长度的时间单位。
• 频率或多项式阶数 谐波趋势分析用于描述谐波模型以拟合至数据。 如果频率设置为 1，则将使用线性和一阶谐波曲线的组合来拟合模型。 如果频率为 2，则将使用线性、一阶谐波和二阶谐波曲线的组合来拟合数据。 如果频率为 3，则将使用附加的三阶谐波曲线对数据进行建模，依此类推。
• 季节性周期表示在执行 Seasonal Mann-Kendall 检验法时用于季节性期间长度的时间单位。
• 模型统计数据指定将在输出中计算的统计数据。 模型统计数据参数选项如下：
  • RMSE - 指定是否将计算趋势拟合线的均方根误差 (RMSE)。 如果选中，则将计算 RMSE 并将其作为趋势影像图层波段之一包含在内。
  • R 平方 - 指定是否将为趋势拟合线计算 R 平方拟合优度统计数据。 如果选中，则将计算 R 平方值并将其作为趋势影像图层波段之一包含在内。
  • 斜率系数的 p 值 - 指定是否将为趋势线的斜率系数计算 p 值统计数据。 如果选中，则将计算 p 值并将其作为趋势影像图层波段之一包含在内。
• 忽略 NoData 表示是在分析中忽略缺失值还是在分析中考虑。

结果图层

结果图层组包括以下参数：

• 输出名称用于确定要创建并添加至地图的图层的名称。 名称必须唯一。 如果组织中已存在具有相同名称的图层，则工具将执行失败并提示您使用其他名称。
• 保存在文件夹中将指定我的内容中将用于保存结果的文件夹的名称。

环境

分析环境设置是影响工具执行结果的附加参数。 可以从环境设置参数组访问工具的分析环境设置。

此工具支持以下分析环境：

• 输出坐标系
• 处理范围

  注：

  Map Viewer 中的默认处理范围为全图。 此默认值与 Map Viewer 经典版 不同，后者将默认启用使用当前地图范围。

• 捕捉栅格
• 像元大小
• 重采样方法
• 并行处理因子

输出

此工具包括以下输出：

• 一个影像图层，如果选择了趋势线选项，包含用于估计所有像素趋势的值。

  对于线性趋势分析，输出包含三波段影像图层，其中：

  • 波段 1 = 斜率
  • 波段 2 = 截距
  • 波段 3 = 均方根误差 (RMSE) 或最佳拟合线周围的误差

  对于谐波趋势分析，输出中的波段数取决于谐波频率。 当频率设置为 1 时，输出将为五波段影像图层，如下所示：

  • 波段 1 = 斜率
  • 波段 2 = 截距
  • 波段 3 = Harmonic_sin1
  • 波段 4 = Harmonic_cos1
  • 波段 5 = RMSE

  当频率设置为 2 时，输出将为七波段影像图层，如下所示：

  • 波段 1 = 斜率
  • 波段 2 = 截距
  • 波段 3 = Harmonic_sin1
  • 波段 4 = Harmonic_cos1
  • 波段 5 = Harmonic_sin2
  • 波段 6 = Harmonic_cos2
  • 波段 7 = RMSE

  对于多项式趋势分析，输出中的波段数取决于多项式阶数。 二阶多项式拟合将生成四波段影像图层，如下所示：

  • 波段 1 = Polynomial_2
  • 波段 2 = Polynomial_1
  • 波段 3 = Polynomial_0
  • 波段 4 = RMSE

  三阶多项式拟合将生成五波段影像图层，如下所示：

  • 波段 1 = Polynomial_3
  • 波段 2 = Polynomial_2
  • 波段 3 = Polynomial_1
  • 波段 4 = Polynomial_0
  • 波段 5 = RMSE

• 如果使用该工具执行 Mann-Kendall 或 easonal Mann-Kendall 检验法，则输出将为五波段影像图层，如下所示：

  • 波段 1 = Sen 斜率
  • 波段 2 = p 值
  • 波段 3 = Mann-Kendall 得分 (S)
  • 波段 4 = S 方差
  • 波段 5 = Z 得分

使用要求

该工具需要以下许可和配置：

• Creator 或 GIS Professional 用户类型
• 发布者或管理员角色，或等效的自定义角色
• 针对具有高级功能许可的栅格分析对组织进行配置时可用

资源

请通过以下资源了解更多详细信息：

• ArcGIS REST API 中的生成趋势栅格
• ArcGIS API for Python 中的 generate_trend_raster
• ArcGIS Pro 中的生成趋势栅格