トレンド ラスターの生成 (Image Analyst ツール)
サマリー
多次元ラスターの 1 つまたは複数の変数のディメンションに沿って各ピクセルのトレンドを推定します。
使用法
このツールの使用例としては、40 年分の月次海洋温度データがあるときに、各ピクセルのトレンド ラインをフィッティングして、時間の経過に伴いどこでどのように温度が変化したかを確認する場合があります。
サポートされている多次元ラスター データセットには、CRF (Cloud Raster Format)、多次元モザイク データセット、netCDF、GRIB、または HDF 形式ファイルで生成された多次元ラスター レイヤーがあります。
このツールは、多次元ラスター データセットをクラウド ラスター形式 (CRF) で生成します。 現在、これ以外の出力形式はサポートされていません。
デフォルトでは、多次元ラスター出力は LZ77 圧縮タイプで圧縮されます。 ただし、圧縮タイプを LERC に変更し、データに応じて最大誤差の値を調整することをおすすめします。 たとえば、小数点以下 3 桁まで正確な解析結果を生成したい場合は、最大誤差として 0.001 を使用します。 不要な精度要件は、処理時間およびストレージ サイズを増やすため、避けるようにしてください。
このツールは、線形、調和、多項式トレンド ラインに沿ってデータを適合させるために使用するか、Mann-Kendall 検定か Seasonal-Kendall 検定を使用してトレンド検出を実行するために使用されます。
Mann-Kendall 検定や Seasonal-Kendall 検定は、データに単調トレンドがあるかどうかを決定するために使用します。 これらの検定はノンパラメトリックです。すなわち、特定のデータ分布は想定されません。Mann-Kendall 検定では、自己系列相関も季節性も考慮されません。 データが季節性であれば、Seasonal-Kendall 検定の方が適切です。
Mann-Kendall 検定または Seasonal-Kendall 検定のいずれかを実行するためにツールが使用される場合は、出力は次のように 5 バンド ラスターになります。
バンド 1 = Sen の勾配
バンド 2 = P 値
バンド 3 = Mann-Kendall スコア (S)
バンド 4 = S バリアンス
バンド 5 = Z スコア
Mann-Kendall 検定と Seasonal-Kendall 検定の出力は、多次元時系列のピクセルのうち、統計的に有意なトレンドを持つものを決定するために使用されます。 この情報と、線形、調和、多項式トレンド解析を併用することで、時系列における有意なトレンドを抽出できます。 有意な P 値を持つピクセルを含むマスクを生成し、そのマスクを多次元ラスターに適用して、マスクを適用した多次元ラスターをツールの入力として使用して線形、調和、多項式トレンド解析を実行します。
トレンドをディメンションに沿って変数値にフィッティングするための 3 つのトレンド ライン オプション (線形、調和、多項式) があります。 次に、これら 3 つのトレンド フィッティング オプションについて説明します。
Linear—線形トレンド ラインは、シンプルな線形リレーションシップの推定に使用されるベストフィット直線です。 線形トレンドは、一定の比率で増加または減少している変化率を強調します。 線形トレンド ラインの式は、次のとおりです。
y = ピクセルの変数値
x = ディメンション値
ß0 = y インターセプト
ß1 = 変化の線形勾配または率
ß1 > 0 は、増加しているトレンドを示します。
ß1 < 0 は、減少しているトレンドを示します。
Harmonic—調和トレンド ラインは、周期的なパターン (季節的な温度変化など) に従うデータを示す場合に最適に使用される、定期的に繰り返す曲線です。 調和トレンド ラインの式は、次のとおりです:
y = ピクセルの変数値
t = ユリウス日
ß0 = y インターセプト
ß1 = 変化率
α, γ = 年次変化または年内変化の係数
ω = i
f = 高調波頻度
Polynomial—多項式トレンド ラインは、変動するデータに役立つ曲線です。 この場合、多項式の次数の値は、発生する変動の最大数を示すために使用されます。 多項式トレンド ラインの式は、次のとおりです:
y = ピクセルの変数値
x = ディメンション値
ß0, ß1, ß2, ß3, ..., ßn = 一定係数
ツールが線形、調和、多項式トレンド解析を行うために使用される場合、出力トレンド ラスターを トレンド ラスターを使用した予測 ツールの入力として使用できます。 トレンド ラスターは、各スライスがトレンド ラインに関する情報を含むマルチバンド ラスターである多次元ラスターです。 1 つのディメンション (たとえば、時間) を含むデータセットの 1 つの変数のトレンドを解析している場合、出力データセットには 1 つのスライスが存在します。 複数のディメンション (たとえば、時間と深度) を含むデータセットの 1 つの変数を解析している場合、各スライスには、解析に含まれなかったディメンションに沿った各ディメンション値のトレンド情報が含まれます。
線形トレンド解析の場合、次に示すように、出力には 3 バンド ラスターが含まれます:
バンド 1 = 勾配
バンド 2 = インターセプト
バンド 3 = RMSE (二乗平均平方根誤差) またはベスト フィットのラインの周りの誤差
調和トレンド解析の場合、出力のバンド数は高調波周波数によって異なります。 周波数が 1 に設定されている場合、出力は次に示す 5 バンド ラスターです。
バンド 1 = 勾配
バンド 2 = インターセプト
バンド 3 = Harmonic_sin1
バンド 4 = Harmonic_cos1
バンド 5 = RMSE
周波数が 2 に設定されている場合、出力は次に示す 7 バンド ラスターです。
バンド 1 = 勾配
バンド 2 = インターセプト
バンド 3 = Harmonic_sin1
バンド 4 = Harmonic_cos1
バンド 5 = Harmonic_sin2
バンド 6 = Harmonic_cos2
バンド 7 = RMSE
多項式トレンド解析の場合、出力のバンド数は多項式の次数によって異なります。 2 次多項式フィッティングでは、次のように 4 バンド ラスターが生成されます。
バンド 1 = Polynomial_2
バンド 2 = Polynomial_1
バンド 3 = Polynomial_0
バンド 4 = RMSE
3 次多項式フィッティングでは、次のように 5 バンド ラスターが生成されます。
バンド 1 = Polynomial_3
バンド 2 = Polynomial_2
バンド 3 = Polynomial_1
バンド 4 = Polynomial_0
バンド 5 = RMSE
調和トレンド解析の サイクル長 パラメーターは、1 日または 1 年を通じてデータに表示される想定のサイクルの数と長さを示すために使用されます。 たとえば、データが 1 年間に 2 つの変動サイクルで処理される場合、サイクル長は 182.5 日または 0.5 年になります。 3 時間ごとに温度データを収集し、1 日に 1 サイクルの変動がある場合、サイクル長は 1 日になります。
調和トレンド解析の 頻度 パラメーターは、データにフィッティングする調和モデルを表すために使用されます。 頻度を 1 に設定すると、線形と 1 次調和曲線の組み合わせを使用して、モデルに適合します。 頻度が 2 の場合、線形、1 次調和曲線、および 2 次調和曲線の組み合わせがモデルのフィッティングに使用されます。 頻度が 3 の場合、追加の 3 次調和曲線を使用して、データをモデル化します。以降も同様です。
モデル近似性統計は、線形、調和、および多項式トレンド ラスター用のオプション出力として生成できます。 二乗平均平方根誤差 (RMSE)、R2、およびトレンド傾斜の P 値を計算して、出力ラスターの プロパティ ウィンドウの 統計 セクションに表示することができます。 また、出力トレンド ラスターを RGB シンボルで表示し、統計を赤、緑、青バンドとして指定することで統計を表示することもできます。
パラメーター
| ラベル | 説明 | データ タイプ |
|---|---|---|
|
入力多次元ラスター |
入力多次元ラスター データセット。 |
Raster Dataset; Raster Layer; Mosaic Dataset; Mosaic Layer; Image Service; File |
|
ディメンション |
このディメンションに沿って、解析で選択された変数に対してトレンドが抽出されます。 |
String |
|
変数 [ディメンション情報] (説明) (オプション) |
トレンドを計算する変数。 変数が指定されない場合、多次元ラスターの最初の変数が解析されます。 |
String |
|
トレンド タイプ (オプション) |
ディメンションに沿ったピクセル値に対して実行するトレンド解析のタイプを指定します。
|
String |
|
頻度/多項式の次数 (オプション) |
トレンド フィッティングで使用する頻度または多項式の次数。 トレンド タイプが多項式の場合、このパラメーターでは多項式の次数を指定します。 トレンド タイプが調和の場合、このパラメーターではトレンドのフィッティングに使用するモデルの数を指定します。 このパラメーターは、解析対象のディメンションが時間である場合にのみ、トレンド解析に含まれます。 トレンド タイプ パラメーターが 調和 である場合、デフォルト値は 1、つまり 1 次調和曲線がモデルのフィッティングに使用されます。 トレンド タイプ パラメーターが 多項式 である場合、デフォルト値は 2、つまり 2 次多項式です。 |
Long |
|
NoData を無視 (オプション) |
解析で NoData 値を無視するかどうかを指定します。
|
Boolean |
|
サイクル長 (オプション) |
モデル化する周期変動の長さ。 このパラメーターは、トレンド タイプ が 調和 に設定されている場合に必須です。 たとえば、葉の緑度には 1 年に 1 回の強い変動サイクルが存在することが多いため、サイクル長は 1 年になります。 1 時間ごとの温度データには、1 日に 1 回の強い変動サイクルが存在するため、サイクル長は 1 日になります。 1 年のサイクルで変化するデータのデフォルト長は 1 年です。 |
Double |
|
サイクル単位 (オプション) |
調和サイクルの長さに使用される時間単位を指定します。
|
String |
|
RMSE (オプション) |
トレンド フィット ラインの RMSE (二乗平均平方根誤差) を計算するかどうかを指定します。
|
Boolean |
|
R2 (オプション) |
トレンド フィット ラインの R2 適合度統計を計算するかどうかを指定します。
|
Boolean |
|
傾斜係数の P 値 (オプション) |
トレンド ラインの傾斜係数の統計量 p 値を計算するかどうかを指定します。
|
Boolean |
|
季節周期 (オプション) |
Seasonal-Kendall 検定を実行する際、季節周期として使用される時間単位を指定します。
|
String |
戻り値
| ラベル | 説明 | データ タイプ |
|---|---|---|
|
出力多次元ラスター |
出力クラウド ラスター形式 (CRF) の多次元ラスター データセット。 |
Raster |
環境
セル サイズ, 圧縮, 現在のワークスペース, 地理座標系変換, NoData, 出力データのコンフィグレーション キーワード, 出力座標系, 範囲, 並列処理ファクター, ピラミッド, ラスター統計, リサンプリング方法, スクラッチ ワークスペース, スナップ対象ラスター, タイル サイズ
ライセンス情報
- Basic: Image Analyst が必要
- Standard: Image Analyst が必要
- Advanced: Image Analyst が必要