Создать растр тренда (Инструменты Image Analyst)
Краткая информация
Оценивает тренд для каждого пиксела вдоль измерения для одной или нескольких переменных в многомерном растре.
Использование
Приведем пример использования этого инструмента. У вас есть данные среднемесячной температуры океана за 40 лет, и вы хотите подогнать линию тренда для каждого пиксела, чтобы увидеть, где и как температура менялась с течением времени.
Поддерживаемые многомерные наборы растровых данных включают Cloud Raster Format (CRF), многомерные наборы данных мозаики или многомерные растровые слои, созданные с помощью файлов формата netCDF, GRIB или HDF.
Этот инструмент создает многомерный набор растровых данных в формате Cloud Raster Format (CRF). В настоящее время другие форматы выхода не поддерживаются.
По умолчанию выходной многомерный растр будет сжиматься с использованием типа сжатия LZ77. Однако рекомендуется изменить тип сжатия на LERC и настроить максимальное значение ошибки на основе данных. Например, если вы ожидаете, что результаты анализа будут иметь точность до трех десятичных знаков, используйте 0,001 для максимального значения ошибки. Избейте излишних требований к точности, поскольку они увеличивают время обработки и размер хранилища.
Этот инструмент может использоваться для размещения данных вдоль линейной, гармонической или полиномиальной линии тренда, или его можно использовать для определения тренда с помощью теста Mann-Kendall или Seasonal-Kendall.
Тесты Манна-Кендалла и Сезонного Кендалла используются для определения наличия монотонного тренда в данных. Они являются непараметрическими, т.е. они не учитывают определенное распределение данных. Тест Mann-Kendall не учитывает корреляцию рядов или сезонные эффекты. Если данные являются сезонными, лучше использовать тест Seasonal-Kendall.
Если инструмент используется для выполнения теста Mann-Kendall или Seasonal-Kendall, выходными данными является пятиканальный растр:
Канал 1 = уклон Сена
Канал 2 = p-значение
Канал 3 = оценка Mann-Kendall (S)
Канал 4 = S-дисперсия
Канал 5 = Z-оценка
Выходные данные теста Mann-Kendall или Seasonal-Kendall могут использоваться для определения пикселей в многомерных временных рядах, которые имеют статистически значимый тренд. Эту информацию можно использовать вместе с анализом линейного, гармонического или полиномиального тренда для получения значимых трендов во временных рядах. Вы можете создать маску, включающую пиксели со значимыми p-значениями, применить маску к многомерному растру и использовать этот многомерный растр с маской как входные данные для инструмента, чтобы выполнить анализ линейного, гармонического или полиномиального тренда.
Существует три варианта линии тренда для построения тренда значений переменных в измерении: линейный, гармонический и полиномиальный. Три варианта выстраивания тренда описаны ниже.
Linear—Линейная линия тренда является наиболее подходящей прямой линией, которая используется для оценки простых линейных отношений. Линейный тренд выделяет скорость изменения, которая увеличивается или уменьшается с постоянной скоростью. Формула для линейной линии тренда выглядит следующим образом:
y = значение переменной пиксела
х = значение измерения
β0 = y-пересечение
β1 = линейный уклон или скорость изменения
β1 > 0 указывает на растущий тренд
β1 < 0 указывает на убывающий тренд
Harmonic—Гармоническая линия тренда – это периодически повторяющаяся криволинейная линия, которая лучше всего используется для описания данных, следующих циклической схеме, например, сезонных изменений температуры. Формула для гармонической линии тренда выглядит следующим образом:
! Уравнение гармонической линии тренда
y = значение переменной пиксела
t = дата по Юлианскому календарю
β0 = y-пересечение
ß1 = скорость изменения
α, γ = коэффициенты межгодовых или внутригодовых изменений
ω = i
f = гармоническая частота
Polynomial—Полиномиальная линия тренда – это кривая, которая используется для данных с флуктуациями. В этом случае значение полиномиального порядка используется для указания максимального числа возникающих флуктуаций. Формула для полиномиальной линии тренда выглядит следующим образом:
y = значение переменной пиксела
х = значение измерения
ß0, ß1, ß2, ß3, ..., ßn = константные коэффициенты
Если инструмент используется для анализа линейного, гармонического или полиномиального тренда, выходной растр тренда можно применить как входные данные инструмента Прогнозировать, используя растр тренда. Растр тренда представляют собой многомерный растр, в котором каждый срез является многоканальным растром, содержащим информацию о линии тренда. Если вы анализируете тренд для одной переменной в наборе данных, содержащем одно измерение (например, время), в выходном наборе данных будет один срез. При анализе одной переменной для набора данных, содержащего несколько измерений (например, время и глубина), каждый срез будет содержать информацию о тренде для каждого значения измерения по тому измерению, которое не было включено в анализ.
Для анализа линейного тренда выходные данные содержат трехканальные растры, где:
Канал 1 = Уклон
Канал 2 = Пересечение
Канал 3 = Среднеквадратичная ошибка (RMSE) или ошибка вокруг линии наилучшего соответствия
Для анализа гармонического тренда количество каналов на выходе зависит от порядка гармонической частоты. Когда установлена частота 1, в результате создается пятиканальный растр, где:
Канал 1 = Уклон
Канал 2 = Пересечение
Канал 3 = Harmonic_sin1
Канал 4 = Harmonic_cos1
Канал 5 = RMSE
Когда установлена частота 2, на выходе создается семиканальный растр, где:
Канал 1 = Уклон
Канал 2 = Пересечение
Канал 3 = Harmonic_sin1
Канал 4 = Harmonic_cos1
Канал 5 = Harmonic_sin2
Канал 6 = Harmonic_cos2
Канал 7 = RMSE
Для анализа полиномиального тренда количество каналов на выходе зависит от степени полинома. Полиномиальное выстраивание второго порядка создает четырехканальный растр, где:
Канал 1 = Polynomial_2
Канал 2 = Polynomial_1
Канал 3 = Polynomial_0
Канал 4 = RMSE
Полиномиальное выстраивание третьего порядка создает пятиканальный растр, где:
Канал 1 = Polynomial_3
Канал 2 = Polynomial_2
Канал 3 = Polynomial_1
Канал 4 = Polynomial_0
Канал 5 = RMSE
Параметр Длина цикла анализа гармонического тренда используется для указания количества и длины циклов, которые вы ожидаете увидеть в своих данных в течение дня или года. Например, если вы ожидаете, что ваши данные будут проходить через два цикла изменения в течение одного года, то продолжительность цикла составит 182,5 дня или 0,5 года. Если у вас есть данные о температуре, собранные через каждые три часа, и есть один цикл изменения в день, то продолжительность цикла будет составлять 1 день.
Параметр Частота анализа гармонического тренда используется для описания гармонической модели, чтобы соответствовать данным. Если частота установлена на 1, то для подгонки модели будет использоваться комбинация линейной и гармонической кривой первого порядка. Если частота равна 2, то для подгонки данных будет использоваться комбинация линейных гармонических кривых первого порядка и гармонических кривых второго порядка. Если частота равна 3, то для моделирования данных будет использоваться дополнительная гармоническая кривая третьего порядка и т. д.
Статистика соответствия модели может быть создана как дополнительные выходные данные для линейного, гармонического и полиномного растра тренда. Среднеквадратичная ошибка (RMSE), R-квадрат и значение p уклона тренда могут быть вычислены и отображены в окне Свойства выходного растра в разделе Статистика. Вы также можете отобразить статистику, отобразив выходной растр тренда в RGB и задав в качестве статистики красный, зеленый и синий каналы.
Параметры
| Подпись | Объяснение | Тип данных |
|---|---|---|
|
Входной многомерный растр |
Входной многомерный набор растровых данных. |
Raster Dataset; Raster Layer; Mosaic Dataset; Mosaic Layer; Image Service; File |
|
Размеры |
Измерение, по которому будет извлечен тренд для переменной или переменных, выбранных в анализе. |
String |
|
Переменные [Dimension Info] (Описание) (Дополнительный) |
Переменная или переменные, для которых будут рассчитываться тренды. Если переменная не задана, будет анализироваться первая переменная многомерного растра. |
String |
|
Тип тренда (Дополнительный) |
Задает тип анализа тренда для значений пикселов в данном измерении.
|
String |
|
Частота / Порядок полинома (Дополнительный) |
Частота или номер порядка полинома для использования в выстраивании тренда. Если тренд полиномиальный, этот параметр определяет порядок полинома. Если тренд гармонический, этот параметр задает число моделей, используемых для выстраивания тренда. Этот параметр включается в анализ тренда только в том случае, если анализируемым измерением является время. Если значение параметра Тип тренда Гармонический, используется значение по умолчанию 1, то есть для выстраивания модели будет использоваться гармоническая кривая первого порядка. Если значение параметра Тип тренда — Полиномиальный, значение по умолчанию — 2, соответствующее полиному второго порядка. |
Long |
|
Игнорировать NoData (Дополнительный) |
Указывает, будут ли игнорироваться значения NoData при анализе.
|
Boolean |
|
Продолжительность цикла (Дополнительный) |
Длина периодической вариации для моделирования. Этот параметр необходим, если для параметра Тип тренда задано Гармонический. Например, зеленый цвет листьев обычно имеет один сильный цикл изменения в течение одного года, поэтому продолжительность этого цикла составляет 1 год. Почасовые данные температуры имеют один сильный цикл изменения в течение одного дня, поэтому длина этого цикла равна 1 дню. Для данных, изменяющихся на основе годового цикла, продолжительность по умолчанию составляет 1 год. |
Double |
|
Единицы измерения цикла (Дополнительный) |
Устанавливает единицу времени, которая будет использоваться для длины гармонического цикла.
|
String |
|
RMSE (Дополнительный) |
Указывает, следует ли вычислить среднеквадратичную ошибку (RMSE) линии тренда.
|
Boolean |
|
R-квадрат (Дополнительный) |
Указывает, следует ли вычислять статистику пригодности R-квадрата для линии тренда.
|
Boolean |
|
P-значение коэффициента уклона (Дополнительный) |
Указывает, следует ли вычислять статистику p-значения для коэффициента уклона линии тренда.
|
Boolean |
|
Сезонный период (Дополнительный) |
Задает единицы измерения времени, использующиеся для продолжительности сезонного периода при выполнении теста Seasonal-Kendall.
|
String |
Возвращаемое значение
| Подпись | Объяснение | Тип данных |
|---|---|---|
|
Выходной многомерный растр |
Выходной многомерный набор растровых данных Cloud Raster Format (CRF). |
Raster |
Параметры среды
Размер ячейки, Сжатие, Текущая рабочая область, Географические преобразования, NoData, Выходное ключевое слово конфигурации, Выходная система координат, Экстент, Коэффициент параллельной обработки, Пирамидный слой, Статистика растра, Метод пересчета, Временная рабочая область, Растр привязки, Размер листа
Информация о лицензировании
- Basic: Требуется Image Analyst
- Standard: Требуется Image Analyst
- Advanced: Требуется Image Analyst