Эмпирический байесовский кригинг 3D (Инструменты Geostatistical Analyst)

Краткая информация

Интерполирует 3D-точки с использованием методики Эмпирический байесовский кригинг. Каждая точка должна содержать координаты x-, y- и z- и измеренное значение, которое будет интерполироваться. Результирующим слоем будет 3D геостатистический слой, который вычисляет поперечный 2D-разрез и отображает его на заданной высоте. Значение высоты слоя можно изменить с помощью бегунка диапазона, при этом слой обновляется и показывает интерполированное прогнозированное значение для новой высоты.

3D интерполяция имеет следующие потенциальные применения:

Океанографы могут создавать карты растворенного кислорода и солености на различных глубинах океана.
Ученые, изучающие атмосферу, могут создавать модели загрязнения и парниковых газов во всей атмосфере.
Геологи могут предсказать близповерхностные геологохимические свойства, такие как концентрация минералов и пористость.

Более подробно об эмпирическом байесовском кригинге 3D

Иллюстрация

Использование

Входные объекты могут быть определены следующими способами:
- 3D-точечные объекты с высотами, сохраненными в виде атрибута геометрии в поле Shape.Z
- 2D-точечные объекты с высотами, сохраненными в атрибутивном поле
Рекомендуется использовать 3D-точки, так как сопоставление и конвертация всех единиц измерения выполняется автоматически. Вы можете конвертировать 2D-точечные объекты с полем высот в 3D-точечные объекты, используя инструмент Объекты в 3D по атрибуту.
Геостатистические слои в 3D можно визуализировать как слои вокселов с помощью инструмента 3D-Слой GA в NetCDF. Они могут предсказывать целевые точки в 3D, а также экспортироваться в растры или контуры объектов на любой высоте. Несколько растров для разных высот также могут быть экспортированы и сохранены как многомерный набор растровых данных.
Все входные данные должны быть в системе координат проекции. Если точки хранятся в географической системе координат, со значениями широты и долготы, их необходимо предварительно проецировать, используя инструмент Проецировать.
Для окрестность поиска при вычислении прогнозированных значений используется Standard3D. Все расстояния, используемые для поиска соседей, будут вычислены в растянутой системе координат после применения Коэффициента инфляции высот. См Изменения значений данных по горизонтали и вертикали для дополнительной информации.

Подпись	Объяснение	Тип данных
Входные объекты	Входные точечные объекты, содержащие поле, значения которого будут проинтерполированы.	Feature Layer
Поле высоты	Поле входных объектов, содержащее значения высоты каждой входной точки. Если значения высот хранятся как атрибуты геометрии в поле Shape.Z, рекомендуется использовать это поле. Если значения высот хранятся в атрибутивном поле, они должны отражать среднюю высоту над уровнем моря. Положительные значения показывают расстояние над уровнем моря, а отрицательные значения – ниже уровня моря.	Field
Поле значений	Поле входных объектов, содержащее измеренные значения, которые будут интерполированы.	Field
Выходной геостатистический слой	Выходной геостатистический слой, который отобразить результат интерполяции.	Geostatistical Layer
Единицы измерения поля высот (Дополнительный)	Единицы поля высот. Если в качестве поля высот указано поле Shape.Z, единицы будут автоматически сопоставлены z-единицам вертикальной системы координат. Геодезические дюймы США–Высоты выражаются в геодезических дюймах США. Геодезические футы США–Высоты выражаются в геодезических футах США. Геодезические ярды США–Высоты выражаются в геодезических ярдах США. Геодезические мили США–Высоты выражаются в геодезических милях США. Геодезические морские мили США–Высоты в морских геодезических милях США. Миллиметры–Высоты в миллиметрах. Сантиметры–Высоты в сантиметрах. Дециметры–Высоты в дециметрах. Метры–Высоты в метрах. Километры–Высоты в километрах. Международные дюймы–Высоты выражаются в международных дюймах. Международные футы–Высоты в международных футах. Международные ярды–Высоты в международных ярдах. Сухопутные мили–Высоты выражаются в сухопутных милях Международные морские мили–Высоты в международных морских милях.	String
Поле ошибки измерения (Дополнительный)	Поле входных объектов, содержащее значения ошибки измерения для каждой точки. Значение должно соответствовать одному среднеквадратическому отклонению измеренного значения точки. Используйте это поле, если значения погрешности измерений в каждой точке различаются. Наиболее распространенным источником неустойчивой погрешности измерений является проведение измерений данных разными, отличающимися один от другого измерительными устройствами. Одно устройство может быть точнее другого, соответственно значение ошибки измерения будет меньше. Например, один термометр округляет значение до целого градуса, а другой – до десятой доли градуса. Точность и разброс показаний измерений указывается производителем измерительного устройства; кроме того, эти величины могут быть получены эмпирическим путем. Оставьте этот параметр пустым, если погрешности измерений не наблюдаются, или их значения неизвестны.	Field
Тип модели вариограммы (Дополнительный)	Модель вариограммы, которая будет использована для интерполяции. Степень–Будет использована степенная модель вариограммы. Линейная–Будет использована линейная модель вариограммы. Плоский сплайн–Будет использована модель вариограммы плоского сплайна. Экспоненциальная–Будет использована экспоненциальная модель вариограммы. Распределение Уиттла–Будет использована модель вариограммы Уиттла. K-Бесселя–Будет использована модель вариограммы K-Бесселя	String
Тип преобразования (Дополнительный)	Тип преобразования, который будет применен ко входным объектам. Нет–Преобразование не будет применяться. Используется по умолчанию. Эмпирическая–Будет применено преобразование по методу мультипликативного сдвига с базовой эмпирической функцией. Логэмпирическая–Будет применено преобразование по методу мультипликативного сдвига с логарифмической базовой эмпирической функцией. Все значения данных должны быть положительными. Если эта опция отмечена, все прогнозы будут положительны.	String
Размер поднабора (Дополнительный)	Размер поднабора. Входные данные автоматически разбиваются на поднаборы перед обработкой. Параметр определяет число точек в каждом поднаборе.	Long
Коэффициент перекрытия областей локальной модели (Дополнительный)	Коэффициент, который представляет уровень перекрытия между локальными моделями (также называемыми поднаборами). Каждая входная точка может попасть в несколько поднаборов, и параметр Коэффициент перекрытия определяет среднее число поднаборов, в которые может попасть каждая точка. Высокое значение коэффициента перекрытия способствует построению сглаженной поверхности, но существенно увеличивает время обработки. Значения должны быть в диапазоне от 1 до 5. Фактическое перекрытие, которое будет использоваться, обычно больше этого значения, соответственно каждый поднабор будет содержать одинаковое количество точек.	Double
Число моделируемых вариограмм (Дополнительный)	Число имитированных вариограмм, которые будут применены для каждой локальной модели. При использовании нескольких симуляций расчеты модели будут более стабильными, но для ее расчета потребуется больше времени.	Long
Порядок удаления тренда (Дополнительный)	Указывает порядок удаляемого тренда в вертикальном направлении. Для большинства 3D-данных значения точек в вертикальном направлении меняются быстрее, чем в горизонтальном. Удаление тренда в вертикальном направлении поможет сгладить этот эффект и стабилизировать вычисления. Нет–Вертикальный тренд не будет удален. Используется по умолчанию. Первый порядок–Будет удален вертикальный тренд первого порядка.	String
Коэффициент инфляции высот (Дополнительный)	Константа, на которую умножается значение поля высот перед разбиением модели на поднаборы и оценкой. Для большинства 3D-данных значения в точках изменяются по вертикали быстрее, чем по горизонтали; применение коэффициента позволяет растянуть местоположения точек, чтобы единица расстояния по вертикали была статистически эквивалента единице расстояния по горизонтали. Местоположения точек будут перемещены обратно на исходные позиции перед возвращением результата интерполяции. Эта корректировка необходима для точной оценки модели вариограммы, а также для корректного определения соседей в Окрестности поиска. Коэффициент инфляции высот безразмерный и обеспечивает одинаковые результаты, независимо от единиц измерения координат x-, y- и z- входных точек. Если для этого параметра не указано значение, оно вычисляется в процессе запуска с использованием оценки по методу максимального подобия. Значение возвращается в виде сообщения геообработки. Значение, вычисляемое в режиме запуска будет в диапазоне от 1 до 1000. Но вы можете указать значение в диапазоне от 0.01 до 1000000. Если вычисляемое значение равно 1 или 1000, можно указать значения за пределами этого диапазона и выбрать значение на основе перекрестной проверки.	Double
Окрестность поиска (Дополнительный)	Определяет количество и ориентацию соседей, значения которых будут использованы для прогнозирования значения в новом местоположении. Standard3D Максимальное число соседей–максимальное количество соседей на сектор, которое используется для оценки значения в неизвестном местоположении. Минимальное число соседей–минимальное количество соседей на сектор, которое используется для оценки значения в неизвестном местоположении. Тип сектора—геометрия 3D-окрестности. Сектора используются для того, чтобы быть уверенным в использовании соседей во всех направлениях вокруг прогнозируемого местоположения. Все сектора формируются методом Платонова тела. 1 сектор (сфера)–используются ближайшие соседи во всех направлениях. 4 сектора (Тетраэдр)–пространство разбивается на 4 региона, и в каждом из 4 регионов будут использоваться соседи. 6 секторов (Куб)–пространство разбивается на 6 регионов, и в каждом из 6 регионов будут использоваться соседи. 8 секторов (Октаэдр)–пространство разбивается на 8 регионов, и в каждом из 8 регионов будут использоваться соседи. 12 секторов (Додекаэдр)–пространство разбивается на 12 регионов, и в каждом из 12 регионов будут использоваться соседи. 20 секторов (икосаэдр)–пространство разбивается на 20 регионов, и в каждом из 20 регионов будут использоваться соседи. Радиус–длина радиуса окрестности поиска.	Geostatistical Search Neighborhood
Выходная высота по умолчанию (Дополнительный)	Высота по умолчанию для параметра Выходной геостатистический слой. Геостатистический слой отображается как горизонтальная поверхность на указанной высоте, и этот параметр определяет высоту отображения. После создания геостатистического слоя высота отображения может быть изменена с помощью бегунка.	Double
Тип выходной поверхности (Дополнительный)	Тип поверхности для хранения результатов интерполяции. Интерполяция–Поверхности прогноза создаются на основе интерполированных значений. Среднеквадратическая ошибка прогнозирования–Поверхности стандартной ошибки создаются на основе стандартных ошибок интерполированных значений. Вероятность–Выходная поверхность будет представлять собой поверхность вероятности значений, превышающих или не превышающих определенный порог. Квантиль–Выходная поверхность будет представлять собой поверхность квантиля, показывающая распределение квантиля вероятности.	String
Значение квантиля (Дополнительный)	Значение квантиля, для которого будет создан выходной слой.	Double
Тип порога вероятности (Дополнительный)	Указывает, следует ли вычислять вероятность превышения или не превышения указанного порогового значения. Превышено–Будет вычислена вероятность того, что значение превысит пороговое. Используется по умолчанию. Не превышено–Будет вычислена вероятность того, что значение не превысит пороговое.	String
Порог вероятности (Дополнительный)	Пороговое значение вероятности. Если не указать значение, будет использована медиана (⁵⁰-й квантиль) входных данных.	Double

arcpy.ga.EmpiricalBayesianKriging3D(in_features, elevation_field, value_field, out_ga_layer, {elevation_units}, {measurement_error_field}, {semivariogram_model_type}, {transformation_type}, {subset_size}, {overlap_factor}, {number_simulations}, {trend_removal}, {elev_inflation_factor}, {search_neighborhood}, {output_elevation}, {output_type}, {quantile_value}, {threshold_type}, {probability_threshold})

Имя	Объяснение	Тип данных
in_features	Входные точечные объекты, содержащие поле, значения которого будут проинтерполированы.	Feature Layer
elevation_field	Поле входных объектов, содержащее значения высоты каждой входной точки. Если значения высот хранятся как атрибуты геометрии в поле Shape.Z, рекомендуется использовать это поле. Если значения высот хранятся в атрибутивном поле, они должны отражать среднюю высоту над уровнем моря. Положительные значения показывают расстояние над уровнем моря, а отрицательные значения – ниже уровня моря.	Field
value_field	Поле входных объектов, содержащее измеренные значения, которые будут интерполированы.	Field
out_ga_layer	Выходной геостатистический слой, который отобразить результат интерполяции.	Geostatistical Layer
elevation_units (Дополнительный)	Единицы поля высот. Если в качестве поля высот указано поле Shape.Z, единицы будут автоматически сопоставлены z-единицам вертикальной системы координат. `INCH`–Высоты выражаются в геодезических дюймах США. `FOOT`–Высоты выражаются в геодезических футах США. `YARD`–Высоты выражаются в геодезических ярдах США. `MILE_US`–Высоты выражаются в геодезических милях США. `NAUTICAL_MILE`–Высоты в морских геодезических милях США. `MILLIMETER`–Высоты в миллиметрах. `CENTIMETER`–Высоты в сантиметрах. `DECIMETER`–Высоты в дециметрах. `METER`–Высоты в метрах. `KILOMETER`–Высоты в километрах. `INCH_INT`–Высоты выражаются в международных дюймах. `FOOT_INT`–Высоты в международных футах. `YARD_INT`–Высоты в международных ярдах. `MILE_INT`–Высоты выражаются в сухопутных милях `NAUTICAL_MILE_INT`–Высоты в международных морских милях.	String
measurement_error_field (Дополнительный)	Поле входных объектов, содержащее значения ошибки измерения для каждой точки. Значение должно соответствовать одному среднеквадратическому отклонению измеренного значения точки. Используйте это поле, если значения погрешности измерений в каждой точке различаются. Наиболее распространенным источником неустойчивой погрешности измерений является проведение измерений данных разными, отличающимися один от другого измерительными устройствами. Одно устройство может быть точнее другого, соответственно значение ошибки измерения будет меньше. Например, один термометр округляет значение до целого градуса, а другой – до десятой доли градуса. Точность и разброс показаний измерений указывается производителем измерительного устройства; кроме того, эти величины могут быть получены эмпирическим путем. Оставьте этот параметр пустым, если погрешности измерений не наблюдаются, или их значения неизвестны.	Field
semivariogram_model_type (Дополнительный)	Модель вариограммы, которая будет использована для интерполяции. `POWER`–Будет использована степенная модель вариограммы. `LINEAR`–Будет использована линейная модель вариограммы. `THIN_PLATE_SPLINE`–Будет использована модель вариограммы плоского сплайна. `EXPONENTIAL`–Будет использована экспоненциальная модель вариограммы. `WHITTLE`–Будет использована модель вариограммы Уиттла. `K_BESSEL`–Будет использована модель вариограммы K-Бесселя	String
transformation_type (Дополнительный)	Тип преобразования, который будет применен ко входным объектам. `NONE`–Преобразование не будет применяться. Используется по умолчанию. `EMPIRICAL`–Будет применено преобразование по методу мультипликативного сдвига с базовой эмпирической функцией. `LOGEMPIRICAL`–Будет применено преобразование по методу мультипликативного сдвига с логарифмической базовой эмпирической функцией. Все значения данных должны быть положительными. Если эта опция отмечена, все прогнозы будут положительны.	String
subset_size (Дополнительный)	Размер поднабора. Входные данные автоматически разбиваются на поднаборы перед обработкой. Параметр определяет число точек в каждом поднаборе.	Long
overlap_factor (Дополнительный)	Коэффициент, который представляет уровень перекрытия между локальными моделями (также называемыми поднаборами). Каждая входная точка может попасть в несколько поднаборов, и параметр Коэффициент перекрытия определяет среднее число поднаборов, в которые может попасть каждая точка. Высокое значение коэффициента перекрытия способствует построению сглаженной поверхности, но существенно увеличивает время обработки. Значения должны быть в диапазоне от 1 до 5. Фактическое перекрытие, которое будет использоваться, обычно больше этого значения, соответственно каждый поднабор будет содержать одинаковое количество точек.	Double
number_simulations (Дополнительный)	Число имитированных вариограмм, которые будут применены для каждой локальной модели. При использовании нескольких симуляций расчеты модели будут более стабильными, но для ее расчета потребуется больше времени.	Long
trend_removal (Дополнительный)	Указывает порядок удаляемого тренда в вертикальном направлении. Для большинства 3D-данных значения точек в вертикальном направлении меняются быстрее, чем в горизонтальном. Удаление тренда в вертикальном направлении поможет сгладить этот эффект и стабилизировать вычисления. `NONE`–Вертикальный тренд не будет удален. Используется по умолчанию. `FIRST`–Будет удален вертикальный тренд первого порядка.	String
elev_inflation_factor (Дополнительный)	Константа, на которую умножается значение поля высот перед разбиением модели на поднаборы и оценкой. Для большинства 3D-данных значения в точках изменяются по вертикали быстрее, чем по горизонтали; применение коэффициента позволяет растянуть местоположения точек, чтобы единица расстояния по вертикали была статистически эквивалента единице расстояния по горизонтали. Местоположения точек будут перемещены обратно на исходные позиции перед возвращением результата интерполяции. Эта корректировка необходима для точной оценки модели вариограммы, а также для корректного определения соседей в Окрестности поиска. Коэффициент инфляции высот безразмерный и обеспечивает одинаковые результаты, независимо от единиц измерения координат x-, y- и z- входных точек. Если для этого параметра не указано значение, оно вычисляется в процессе запуска с использованием оценки по методу максимального подобия. Значение возвращается в виде сообщения геообработки. Значение, вычисляемое в режиме запуска будет в диапазоне от 1 до 1000. Но вы можете указать значение в диапазоне от 0.01 до 1000000. Если вычисляемое значение равно 1 или 1000, можно указать значения за пределами этого диапазона и выбрать значение на основе перекрестной проверки.	Double
search_neighborhood (Дополнительный)	Определяет количество и ориентацию соседей с использованием класса SearchNeighborhoodStandard3D. Standard3D radius—Длина радиуса окрестности поиска. nbrMax—Максимальное количество соседей на сектор, которое используется для оценки значения в неизвестном местоположении. nbrMin—Минимальное количество соседей на сектор, которое используется для оценки значения в неизвестном местоположении. sectorType—Геометрия 3D-окрестности. Сектора используются для того, чтобы быть уверенным в использовании соседей в различных направлениях вокруг прогнозируемого местоположения. Все сектора формируются методом Платонова тела. ONE_SECTOR—Используются ближайшие соседи во всех направлениях. FOUR_SECTORS—Пространство разбивается на 4 региона, и в каждом из 4 регионов будут использоваться соседи. SIX_SECTORS—Пространство разбивается на 6 регионов, и в каждом из 6 регионов будут использоваться соседи. EIGHT_SECTORS—Пространство разбивается на 8 регионов, и в каждом из 8 регионов будут использоваться соседи. TWELVE_SECTORS—Пространство разбивается на 12 регионов, и в каждом из 12 регионов будут использоваться соседи. TWENTY_SECTORS—Пространство разбивается на 20 регионов, и в каждом из 20 регионов будут использоваться соседи.	Geostatistical Search Neighborhood
output_elevation (Дополнительный)	Высота по умолчанию для параметра `out_ga_layer`. Геостатистический слой отображается как горизонтальная поверхность на указанной высоте, и этот параметр определяет высоту отображения. После создания геостатистического слоя высота отображения может быть изменена с помощью бегунка.	Double
output_type (Дополнительный)	Тип поверхности для хранения результатов интерполяции. Дополнительные сведения о типах выходной поверхности см. в Какие типы выходных поверхностей могут генерировать модели интерполяции. `PREDICTION`–Поверхности прогноза создаются на основе интерполированных значений. `PREDICTION_STANDARD_ERROR`–Поверхности стандартной ошибки создаются на основе стандартных ошибок интерполированных значений. `PROBABILITY`–Выходная поверхность будет представлять собой поверхность вероятности значений, превышающих или не превышающих определенный порог. `QUANTILE`–Выходная поверхность будет представлять собой поверхность квантиля, показывающая распределение квантиля вероятности.	String
quantile_value (Дополнительный)	Значение квантиля, для которого будет создан выходной слой.	Double
threshold_type (Дополнительный)	Указывает, следует ли вычислять вероятность превышения или не превышения указанного порогового значения. `EXCEED`–Будет вычислена вероятность того, что значение превысит пороговое. Используется по умолчанию. `NOT_EXCEED`–Будет вычислена вероятность того, что значение не превысит пороговое.	String
probability_threshold (Дополнительный)	Пороговое значение вероятности. Если не указать значение, будет использована медиана (⁵⁰-й квантиль) входных данных.	Double

Пример кода

EmpiricalBayesianKriging3D, пример 1 (окно Python)

Интерполировать класс 3D-точечных объектов с использованием функции EmpiricalBayesianKriging3D.

import arcpy
arcpy.ga.EmpiricalBayesianKriging3D("my3DLayer", "Shape.Z", "myValueField", "myGALayer", "METER", "",
                                    "POWER", "NONE", 100, 1, 100, "NONE", "",
                                    "NBRTYPE=Standard3D RADIUS=10000 NBR_MAX=15 NBR_MIN=10 SECTOR_TYPE=ONE_SECTOR",
                                    "", "PREDICTION", 0.5, "EXCEED", None)

EmpiricalBayesianKriging3D, пример 2 (автономный скрипт)

Интерполировать класс 3D-точечных объектов с использованием функции EmpiricalBayesianKriging3D.

# Name: EBK3D_Example_02.py
# Description: Interpolates 3D points.
# Requirements: Geostatistical Analyst extension

# Import system modules
import arcpy

# Set local variables
in3DPoints = "C:/gapyexamples/input/my3DPoints.shp"
elevationField = "Shape.Z"
valueField = "myValueField"
outGALayer = "myGALayer"
elevationUnit = "METER"
measurementErrorField = "myMEField"
semivariogramModel = "LINEAR"
transformationType = "NONE"
subsetSize = 80
overlapFactor = 1.5
numSimulations = 200
trendRemoval = "FIRST"
elevInflationFactor = 20
radius = 10000
maxNeighbors = 15
minNeighbors = 10
sectorType = "FOUR_SECTORS"
searchNeighborhood = arcpy.SearchNeighborhoodStandard3D(radius, maxNeighbors, minNeighbors, sectorType)
outputElev = 1000
outputType = "PREDICTION"

# Run Empirical Bayesian Kriging 3D
arcpy.ga.EmpiricalBayesianKriging3D(in3DPoints, elevationField, valueField, outGALayer, elevationUnit, myMEField,
                                    semivariogramModel, transformationType, subsetSize, overlapFactor, numSimulations,
                                    trendRemoval, elevInflationFactor, searchNeighborhood, outputElev, outputType)

Параметры среды

Совпадающие точки, Экстент, Коэффициент параллельной обработки

Информация о лицензировании

Basic: Требуется Geostatistical Analyst
Standard: Требуется Geostatistical Analyst
Advanced: Требуется Geostatistical Analyst