Плотность ядер пространства-времени (Инструменты Spatial Analyst)

Краткая информация

Расширяет вычисления плотности ядер от анализа относительного положения и величины входных объектов до включения других измерений, таких как время и глубина (высота). Итоговые выходные данные определяют количество на единицу площади (плотность), используя множество функций ядра для пригонки плавно сужающейся поверхности к каждой входной точке.

Более подробно о том, как работает инструмент Плотность ядер пространства-времени

Использование

Необходимо предоставить значение параметра Поле высоты (elevation_field в Python) или Поле времени (time_field в Python), или обоих параметров. Хотя исходно инструмент показывает оба параметра как обязательные, как только предоставляется один из них, другой становится дополнительным.

Функции ядра задаются на основе предоставленных значений параметра. Когда предоставлено значение параметра Поле высоты, ядро расширяется вдоль оси направления (z). Когда предоставлено значение параметра Поле времени, ядро расширяется вдоль оси времени (t). Если предоставлены оба значения, ядра расширяются вдоль z-оси и t-оси.

Если предоставлен только один из этих параметров, выходные данные будут трехмерным растром. Если предоставлены оба значения параметров, выходные данные будут четырехмерным растром.
При вычислении плотности учитываются только те точки, которые попадают в заданную окрестность. Если в окрестность определенной ячейки не попадает никаких точек, такой ячейке будет присвоено значение NoData.
Инструмент создает выходной растр либо в формате NetCDF, либо в Облачном растровом формате (CRF). Местоположение и имя, указываемые для выходного растра, определяют формат, в котором он будет создан. Для значения параметра Выходной растр используйте расширение .nc, чтобы создать выходные данные в формате NetCDF. Используйте расширение .crf для создания выходного растра CRF. По умолчанию инструмент выводит растр CRF.
Можно создать выходной слой вокселов, используя дополнительный параметр Выходной слой вокселов. Этот параметр доступен только в том случае, если для параметра Выходной растр выбрано значение, предусматривающее создание выходного файла NetCDF с расширением .nc. Если вы попытаетесь указать в параметре Выходной растр выходной слой вокселов с расширением .crf для растра CRF, инструмент выдаст сообщение об ошибке и не запустится.
Если инструмент запускается в локальной сцене, с теми же горизонтальной и вертикальной системами координат, что и у входных объектов, слой вокселов будет добавлен к сцене, позволяя интерактивно изучать результаты. Если система координат не определена, появится уведомление о том, что система координат неизвестна. Также можно добавить выходной растр netCDF как слой вокселов, используя инструмент Создать многомерный слой вокселов или диалоговое окно Добавить многомерный слой вокселов.

Можно конвертировать выходной растр netCDF в многомерный растр, используя инструмент Копировать растр. Он также может быть добавлен на карту в качестве векторного слоя или растрового слоя с помощью инструмента Создать векторный слой NetCDF или Создать растровый слой NetCDF соответственно.

Созданный слой вокселов — это временный слой, который не будет сохраняться до тех пор, пока он не будет сохранен с помощью инструмента Сохранить в файл слоя. Можно использовать инструмент Создать ресурс слоя сцены вокселов, чтобы создать пакет слоя сцены (файл .slpk) из входного слоя вокселов.
Очень большие или очень малые значения в параметре Поле генеральной совокупности (population_field в Python) могут привести к результатам, которые могут показаться интуитивно необъяснимыми. Если среднее значение для поля генеральной совокупности намного больше 1 (например, для численности городского населения), радиус поиска по умолчанию может оказаться очень малым, в результате чего будут возникать небольшие кольца вокруг входных точек. Если среднее значение для поля генеральной совокупности намного меньше 1, то расчетный радиус поиска может показаться неоправданно большим. В таких случаях, вы указываете пользовательский радиус поиска.
Параметр Размер ячейки (cell_size в Python) может быть задан числовым значениям или получен из имеющегося набора растровых данных. Если размер ячейки не был задан как значение параметра, он извлекается из параметра среды Размер ячейки, если такой указан. Если же размер ячейки не указан ни как параметр, ни как параметр среды, но настроен параметр среды Растр привязки, то будет использоваться значение величины его ячейки. Если же ни один из параметров не задан, то размер ячейки будет вычислен как наименьшее значение ширины или высоты экстента растра, поделенное на 250, при этом экстент берется из параметра среды Выходная система координат.
Если размер ячейки задан с использованием числового значения, инструмент будет использовать его непосредственно для выходного растра.

Если размер ячейки задан с использованием набора растровых данных, параметр покажет путь к набору растровых данных вместо значения размера ячейки. Размер ячейки этого набора растровых данных будет использоваться непосредственно в анализе при условии, что пространственная привязка набора данных совпадает с выходной пространственной привязкой. Если пространственная привязка набора данных отличается от выходной пространственной привязки, она будет спроецирована на основе значения Метод проецирования размера ячейки.
Параметр Результирующие значения (resultant_values в Python) указывает, что будут показывать значения выходного растра. Если задано Плотности (DENSITIES в Python), то значения будут показывать плотность ядер на единицу площади для каждой ячейки. Если задано Ожидаемое количество (EXPECTED_COUNTS в Python), то значения будут показывать плотность ядер на площадь ячейки.
Опция Плоский в параметре Метод (method в Python) подходит, если анализ должен быть выполнен в локальной области с проекцией, которая точно поддерживает правильные расстояния и площади. Опция Геодезический подходит, если анализ будет выполняться в масштабе региона или других больших площадей. Этот метод учитывает кривизну сфероида и правильно обрабатывает данные вблизи полюсов и международной линии перемены дат.
Для форматов данных, поддерживающих значения Null, таких как классы объектов файловой базы геоданных, значение Null будет игнорироваться при использовании в качестве входных данных.
См. раздел Параметры среды анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о настройках среды геообработки, применяемые к данному инструменту.
Литература:

Härdle, W. K., Müller, M, Sperlich, S., and Werwatz, A. Nonparametric and semiparametric models (Vol. 1). Berlin: Springer, 2004.

Hu, Y., Wang, F., Guin, C., and Zhu, H. "A spatio-temporal kernel density estimation framework for predictive crime hotspot mapping and evaluation." Applied geography, 99, 2018, 89-97.

Nakaya, T., and Yano, K. "Visualising crime clusters in a space-time cube: An exploratory data analysis approach using space time kernel density estimation and scan statistics." Transactions in GIS, 14(3), 2010, 223-239.

Silverman, B. W. Density Estimation for Statistics and Data Analysis. New York: Chapman and Hall, 1986.

Подпись	Объяснение	Тип данных
Входные точечные объекты	Входные точечные объекты, для которых будет рассчитываться плотность.	Feature Layer
Поле генеральной совокупности	Поле, в котором хранятся значения распределения (относительной величины показателя) для каждого объекта. Поле генеральной совокупности содержит значения количества или подсчета, которые должны быть распределены по ландшафту для построения непрерывной поверхности. Значения в поле генеральной совокупности могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте значение Нет, если не будет использовано какого-либо показателя или специального значения, и каждый объект будет подсчитан один раз.	Field
Поле высоты (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения высоты для каждого объекта. Значения в поле высот могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте Пусто, чтобы поддерживать плотность ядер 3D с временем. Для 3D-объектов в список полей будет добавлено псевдо поле `Shape.Z`.	Field
Единицы измерения поля высот (Дополнительный)	Задает единицы измерения, которые будут использоваться для входного значения поля высот. По умолчанию – Метры. Используйте соответствующие единицы измерений для представления значений параметра Поле высоты. Дюйм–Будут использоваться дюймы. Фут–Будут использоваться футы. Футы США–Будут использованы геодезические футы США. Ярд–Будут использоваться ярды. Мили США–Будут использоваться геодезические мили США. Морская миля–Будут использоваться морские мили. Миллиметр–Будут использоваться миллиметры. Сантиметр–Будут использоваться сантиметры. Метр–Будут использоваться метры. Километры–Будут использоваться километры. Дециметр–Будут использоваться дециметры.	String
Поле времени (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения времени для каждого объекта.	Field
Размер ячейки (Дополнительный)	Размер ячейки создаваемого выходного многомерного растра. Значение можно задать как числовым значением, так и получить из существующего набора растровых данных. Если размер ячейки не указан, будет использоваться значение размера ячейки в параметрах среды, если оно указано; в противном случае для его вычисления на основе других входных данных будут использоваться дополнительные правила. Подробности смотрите в разделе использования инструмента.	Analysis Cell Size
Радиус поиска (x и y) (Дополнительный)	Радиус поиска в плоскости x,y, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения. Например, чтобы включить все объекты в пределах окрестности в одну милю, когда единицами измерения являются метры, задайте радиус поиска равным 1609.344 (1 миля = 1609.344 метра). По умолчанию единицы измерения основаны на линейных единицах измерения выходной пространственной привязки.	Linear Unit
Радиус поиска (z) (Дополнительный)	Вертикальное расстояние поиска в z- направлении, в пределах которого будет вычислена плотность. Это вертикальное расстояние будет использоваться при поиске объектов в направлении вверх и вниз по оси z. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Linear Unit
Временное окно поиска (t) (Дополнительный)	Диапазон поиска во времени, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Time Unit
Результирующие значения (Дополнительный)	Определяет, что будут представлять значения в выходном растре. Поскольку значение выходной ячейки связано с указанным размером ячейки, полученный растр невозможно преобразовать в ячейку другого размера. Плотность–Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на единицу площади для каждой ячейки. Используется по умолчанию. Ожидаемое количество–Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на площадь ячейки.	String
Метод (Дополнительный)	Определяет, будет ли использоваться кратчайший путь на сфероиде (геодезический) или на плоской земной поверхности (плоский, planar). Плоскостной–Плоский — будут использоваться планарные расстояния между объектами. Используется по умолчанию. Геодезический–Геодезический — будут использоваться геодезические расстояния между объектами.	String
Минимальная высота (Дополнительный)	Минимальная (самая низкая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
Максимальная высота (Дополнительный)	Максимальная (самая высокая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
Интервал высот (Дополнительный)	Шаг высот между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
Единицы измерения высот (Дополнительный)	Задает единицы измерения шага высот, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию метры. Дюйм–Будут использоваться дюймы. Фут–Будут использоваться футы. Футы США–Будут использованы геодезические футы США. Ярд–Будут использоваться ярды. Мили США–Будут использоваться геодезические мили США. Морская миля–Будут использоваться морские мили. Миллиметр–Будут использоваться миллиметры. Сантиметр–Будут использоваться сантиметры. Метр–Будут использоваться метры. Километры–Будут использоваться километры. Дециметр–Будут использоваться дециметры.	String
Время начала (Дополнительный)	Начальное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
Конечное время (Дополнительный)	Конечное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
Временной интервал (Дополнительный)	Временной интервал между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
Единицы измерения временного интервала (Дополнительный)	Задает единицы измерения интервала времени, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию - день. Секунда–Единицами временного интервала будут секунды. Минута–Единицами временного интервала будут минуты. Час–Единицами временного интервала будут часы. День–Единицами временного интервала будут дни. Неделя–Единицами временного интервала будут недели.	String
Выходной слой вокселов (Дополнительный)	Выходной слой вокселов основан на объемных данных, хранящихся в выходном растре netCDF. Этот тип выходных данных может быть создан только в том случае, если параметр Выходной растр настроен на создание растра netCDF с расширением `.nc`.	Voxel Layer

Возвращаемое значение

Подпись Объяснение Тип данных

Подпись	Объяснение	Тип данных
Выходной растр	Выходной набор многомерных растровых данных плотности ядер. Расширение имени файла определяет формат выходных данных. Используйте `.crf` для создания растра CRF. Используйте `.nc` для создания растра netCDF. По умолчанию выходными данными является растр CRF. Это всегда растр с плавающей точкой.	Raster

Выходной растр

Выходной набор многомерных растровых данных плотности ядер.

Расширение имени файла определяет формат выходных данных. Используйте .crf для создания растра CRF. Используйте .nc для создания растра netCDF. По умолчанию выходными данными является растр CRF.

Это всегда растр с плавающей точкой.

Raster

SpaceTimeKernelDensity(in_features, population_field, {elevation_field}, {elevation_field_unit}, {time_field}, {cell_size}, {kernel_search_radius_xy}, {kernel_search_radius_z}, {kernel_search_time_window}, {resultant_values}, {method}, {min_elevation}, {max_elevation}, {elevation_interval}, {elevation_unit}, {start_time}, {end_time}, {time_interval}, {time_interval_unit}, {out_voxel_layer})

Имя	Объяснение	Тип данных
in_features	Входные точечные объекты, для которых будет рассчитываться плотность.	Feature Layer
population_field	Поле, в котором хранятся значения распределения (относительной величины показателя) для каждого объекта. Поле генеральной совокупности содержит значения количества или подсчета, которые должны быть распределены по ландшафту для построения непрерывной поверхности. Значения в поле генеральной совокупности могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте значение `''`, если не будет использовано какого-либо показателя или специального значения, и каждый объект будет подсчитан один раз.	Field
elevation_field (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения высоты для каждого объекта. Значения в поле высот могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте `''`, чтобы поддерживать плотность ядер 3D с временем. Для 3D-объектов в список полей будет добавлено псевдо поле `Shape.Z`.	Field
elevation_field_unit (Дополнительный)	Задает единицы измерения, которые будут использоваться для входного значения поля высот. По умолчанию – Метры. Используйте соответствующие единицы измерений для представления значений параметра `elevation_field`. `INCH`–Будут использоваться дюймы. `FOOT`–Будут использоваться футы. `FOOT_US`–Будут использованы геодезические футы США. `YARD`–Будут использоваться ярды. `MILE_US`–Будут использоваться геодезические мили США. `NAUTICAL_MILE`–Будут использоваться морские мили. `MILLIMETER`–Будут использоваться миллиметры. `CENTIMETER`–Будут использоваться сантиметры. `METER`–Будут использоваться метры. `KILOMETER`–Будут использоваться километры. `DECIMETER`–Будут использоваться дециметры.	String
time_field (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения времени для каждого объекта.	Field
cell_size (Дополнительный)	Размер ячейки создаваемого выходного многомерного растра. Значение можно задать как числовым значением, так и получить из существующего набора растровых данных. Если размер ячейки не указан, будет использоваться значение размера ячейки в параметрах среды, если оно указано; в противном случае для его вычисления на основе других входных данных будут использоваться дополнительные правила. Подробности смотрите в разделе использования инструмента.	Analysis Cell Size
kernel_search_radius_xy (Дополнительный)	Радиус поиска в плоскости x,y, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения. Например, чтобы включить все объекты в пределах окрестности в одну милю, когда единицами измерения являются метры, задайте радиус поиска равным 1609.344 (1 миля = 1609.344 метра). По умолчанию единицы измерения основаны на линейных единицах измерения выходной пространственной привязки.	Linear Unit
kernel_search_radius_z (Дополнительный)	Вертикальное расстояние поиска в z- направлении, в пределах которого будет вычислена плотность. Это вертикальное расстояние будет использоваться при поиске объектов в направлении вверх и вниз по оси z. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Linear Unit
kernel_search_time_window (Дополнительный)	Диапазон поиска во времени, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Time Unit
resultant_values (Дополнительный)	Определяет, что будут представлять значения в выходном растре. Поскольку значение выходной ячейки связано с указанным размером ячейки, полученный растр невозможно преобразовать в ячейку другого размера. `DENSITIES`–Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на единицу площади для каждой ячейки. Используется по умолчанию. `EXPECTED_COUNTS`–Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на площадь ячейки.	String
method (Дополнительный)	Определяет, будет ли использоваться кратчайший путь на сфероиде (геодезический) или на плоской земной поверхности (плоский, planar). `PLANAR`–Плоский — будут использоваться планарные расстояния между объектами. Используется по умолчанию. `GEODESIC`–Геодезический — будут использоваться геодезические расстояния между объектами.	String
min_elevation (Дополнительный)	Минимальная (самая низкая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
max_elevation (Дополнительный)	Максимальная (самая высокая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
elevation_interval (Дополнительный)	Шаг высот между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
elevation_unit (Дополнительный)	Задает единицы измерения шага высот, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию метры. `INCH`–Будут использоваться дюймы. `FOOT`–Будут использоваться футы. `FOOT_US`–Будут использованы геодезические футы США. `YARD`–Будут использоваться ярды. `MILE_US`–Будут использоваться геодезические мили США. `NAUTICAL_MILE`–Будут использоваться морские мили. `MILLIMETER`–Будут использоваться миллиметры. `CENTIMETER`–Будут использоваться сантиметры. `METER`–Будут использоваться метры. `KILOMETER`–Будут использоваться километры. `DECIMETER`–Будут использоваться дециметры.	String
start_time (Дополнительный)	Начальное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
end_time (Дополнительный)	Конечное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
time_interval (Дополнительный)	Временной интервал между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
time_interval_unit (Дополнительный)	Задает единицы измерения интервала времени, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию - день. `SECOND`–Единицами временного интервала будут секунды. `MINUTE`–Единицами временного интервала будут минуты. `HOUR`–Единицами временного интервала будут часы. `DAY`–Единицами временного интервала будут дни. `WEEK`–Единицами временного интервала будут недели.	String
out_voxel_layer (Дополнительный)	Выходной слой вокселов основан на объемных данных, хранящихся в выходном растре netCDF. Этот тип выходных данных может быть создан только в том случае, если параметр `out_raster` настроен на создание растра netCDF с расширением `.nc`.	Voxel Layer

Возвращаемое значение

Имя Объяснение Тип данных

Имя	Объяснение	Тип данных
out_raster	Выходной набор многомерных растровых данных плотности ядер. Расширение имени файла определяет формат выходных данных. Используйте `.crf` для создания растра CRF. Используйте `.nc` для создания растра netCDF. По умолчанию выходными данными является растр CRF. Это всегда растр с плавающей точкой.	Raster

out_raster

Выходной набор многомерных растровых данных плотности ядер.

Это всегда растр с плавающей точкой.

Raster

Пример кода

SpaceTimeKernelDensity, пример 1 (окно Python)

В этом примере вычисляется сглаженная временная плотность ядер с использованием шейп-файла.

from arcpy import env
from arcpy.sa import *

env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
STKD_out_raster = SpaceTimeKernelDensity("WOD_subset.shp", "Salinity", "Z", "Meter",
                                         "Time", "0.001", resultant_values="Densities",
                                         method="Planar", elevation_unit="Meter")

STKD_out_raster.save("C:/sapyexamples/output/STKD_out.crf")

SpaceTimeKernelDensity, пример 2 (автономный скрипт)

В этом примере вычисляется сглаженная временная плотность ядер с использованием многомерного набора данных.

## Name: SpaceTimeKernelDensity_Ex_standalone.py
## Description: Calculate spatial temporal salinity concentration using a multidimensional dataset
## Requirements: Spatial Analyst extension

## Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

### Set environment settings
env.workspace = r" C:\STKD_Test"
# To allow overwriting outputs change overwriteOutput option to True.
env.overwriteOutput = False

## Set local variables
in_features = "WOD_subset"
Population_Field = "Salinity"
Elevation_Field = "Z"
Elevation_Field_Unit = "Meter"
Time_Field = "Time"
Cell_Size = "30"
Resultant_values = "Densities"
Method = "Planar"
Elevation_Unit = "Meter"

## Run: Space Time Kernel Density
STKD_out_raster = SpaceTimeKernelDensity(in_features, Population_Field,
                                Elevation_Field, Elevation_Field_Unit,
                                Time_Field, Cell_Size,
                                resultant_values=Resultant_values,
                                method=Method,
                                elevation_unit=Elevation_Unit)

## Save the output
STKD_out_raster.save("STKD_test.crf")

Параметры среды

Автоподтверждение, Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Текущая рабочая область, Экстент, Географические преобразования, Маска, Выходное ключевое слово конфигурации, Выходная система координат, Коэффициент параллельной обработки, Временная рабочая область, Растр привязки, Размер листа

Информация о лицензировании

Basic: Требуется Spatial Analyst
Standard: Требуется Spatial Analyst
Advanced: Требуется Spatial Analyst

Плотность ядер пространства-времени (Инструменты Spatial Analyst)

Краткая информация

Использование

Параметры

Возвращаемое значение

Параметры среды

Информация о лицензировании

Связанные разделы