IDW (Spatial Analyst)

Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Mit der 3D Analyst-Lizenz verfügbar.

Zusammenfassung

Interpoliert eine Raster-Oberfläche anhand von Punkten mittels IDW (Inverse Distance Weighting).

Weitere Informationen zur Funktionsweise von IDW

Verwendung

  • Der Ausgabewert einer Zelle bei Verwendung von IDW (Inverse Distance Weighting) ist auf den Bereich der Werte begrenzt, die zum Interpolieren verwendet werden. Da "IDW" ein gewichteter Entfernungsdurchschnitt ist, kann der Durchschnitt nicht größer als die höchste und nicht kleiner als die niedrigste Eingabe sein. Aus diesem Grund kann die Funktion keine Bergrücken oder Täler erstellen, wenn diese Extreme nicht bereits erfasst wurden (Watson und Philip, 1985).

  • Die besten Ergebnisse mit "IDW" werden erzielt, wenn die Referenzpunkterfassung hinsichtlich der lokalen Variation ausreichend dicht ist, die Sie zu simulieren versuchen. Wenn die Erfassung von Eingabepunkten verstreut oder ungleichmäßig ist, bilden die Ergebnisse unter Umständen die gewünschte Oberfläche nicht ausreichend ab (Watson und Philip, 1985).

  • Der Einfluss eines Eingabepunktes auf einen interpolierten Wert ist isotrop. Da der Einfluss eines Eingabepunktes auf einen interpolierten Wert entfernungsbezogen ist, ist IDW nicht werterhaltend (Philip und Watson, 1982).

  • Die Ausgabezellengröße kann über einen numerischen Wert definiert oder aus einem vorhandenen Raster-Dataset abgerufen werden. Wird die Zellengröße nicht explizit über den Parameterwert angegeben, wird sie aus der Umgebung "Zellengröße" abgeleitet, falls diese angegeben wurde. Wenn der Parameter und die Umgebung für die Zellengröße nicht angegeben wurden, aber die Umgebung Fang-Raster festgelegt wurde, wird die Zellengröße des Fang-Rasters verwendet. Wenn kein Wert angegeben wird, wird die Zellengröße aus der Breite oder Höhe der Ausdehnung (je nachdem was kürzer ist) berechnet, indem der Wert durch 250 dividiert wird. Dabei wird die Ausdehnung in der Umgebung in Ausgabekoordinatensystem angegeben.

  • Wenn die Zellengröße mit einem numerischen Wert angegeben wird, wird dieser vom Werkzeug direkt für das Ausgabe-Raster verwendet.

    Wenn die Zellengröße mit einem Raster-Dataset angegeben wird, zeigt der Parameter anstelle des Zellengrößenwerts den Pfad des Raster-Datasets an. Die Zellengröße dieses Raster-Datasets wird direkt in der Analyse verwendet, vorausgesetzt der Raumbezug stimmt mit dem Ausgabe-Raumbezug überein. Wenn der Raumbezug des Datasets nicht mit dem Ausgabe-Raumbezug übereinstimmt, wird er basierend auf der ausgewählten Projektionsmethode für Zellengröße projiziert.

  • Einige Eingabe-Datasets weisen mehrere Punkte mit denselben XY-Koordinaten auf. Wenn die Werte der Punkte an der gemeinsamen Position identisch sind, werden sie als Duplikate betrachtet und haben keinerlei Auswirkung auf die Ausgabe. Falls die Werte nicht identisch sind, werden sie als lagegleiche Punkte betrachtet.

    Die verschiedenen Interpolationswerkzeuge verarbeiten diese Datenbedingung möglicherweise unterschiedlich. In einigen Fällen wird beispielsweise der erste lagegleiche Punkt für die Berechnung verwendet, während in anderen Fällen der letzte Punkt verwendet wird. Dies kann dazu führen, dass einige Positionen im Ausgabe-Raster andere Werte enthalten als Sie erwarten. Die Lösung besteht darin, Ihre Daten vorzubereiten, indem Sie diese lagegleichen Punkte entfernen. Das Werkzeug Ereignisse erfassen in der Toolbox "Spatial Statistics" unterstützt Sie bei der Ermittlung aller lagegleichen Punkte in Ihren Daten.

  • Die Option "Eingabe-Barrieren-Features" dient der Angabe der Position linearer Features, die bekanntermaßen die Kontinuität einer Oberfläche unterbrechen. Diese Features haben keine Z-Werte. Klippen, Verwerfungen und Dämme sind typische Beispiele für Barrieren. Barrieren beschränken die ausgewählte Menge der Eingabereferenzpunkte zum Interpolieren von Z-Werten auf diejenigen Referenzpunkte, die sich auf derselben Seite der Barriere wie die aktuell bearbeitete Zelle befinden. Die Trennung durch eine Barriere wird mithilfe einer Sichtfeldanalyse zwischen jedem Punktepaar bestimmt. Dies bedeutet, dass die topologische Trennung für zwei Punkte nicht erforderlich ist, um diese aus dem gegenseitigen Einflussbereich auszuschließen. Eingabereferenzpunkte, die sich exakt auf der Trennlinie befinden, werden in die ausgewählte Referenzmenge für beide Seiten der Barriere einbezogen.

  • Barrieren-Features werden als Polylinien-Features eingegeben. Die Funktion IDW verwendet für das lineare Feature die XY-Koordinaten. Daher ist es nicht erforderlich, Z-Werte für die linke und rechte Seite der Barriere anzugeben. Angegebene Z-Werte werden ignoriert.

  • Durch das Verwenden von Barrieren erhöht sich die Verarbeitungsdauer beträchtlich.

  • Die Begrenzung für dieses Werkzeug liegt bei etwa 45 Millionen Eingabepunkten. Wenn die Eingabe-Feature-Class mehr als 45 Millionen Punkte enthält, erzielen Sie mit diesem Werkzeug kein Ergebnis. Um dies zu vermeiden, können Sie das Untersuchungsgebiet in mehreren Teilen interpolieren, wobei Sie sicherstellen, dass die Kanten bis zu einem gewissen Grad überlappen. Anschließend können Sie die Ergebnisse mosaikartig in einem großen Raster-Dataset zusammenfassen. Alternativ können Sie ein Terrain-Dataset zum Speichern und Visualisieren von Punkten und Oberflächen verwenden, die Milliarden von Messpunkten enthalten.

    Wenn Sie über die Erweiterung "Geostatistical Analyst" verfügen, sind Sie möglicherweise in der Lage, größere Datasets mit dem dort verfügbaren Werkzeug IDW zu verarbeiten.

  • Die Eingabe-Feature-Daten müssen mindestens ein gültiges Feld enthalten.

  • In Datenformaten, die NULL-Werte unterstützen (z. B. Feature-Classes in File-Geodatabases), wird ein als Eingabe verwendeter NULL-Wert ignoriert.

  • Weitere Informationen zur Geoverarbeitung von Umgebungen mit diesem Werkzeug finden Sie unter Analyseumgebungen und Spatial Analyst.

  • Quellen:

    Philip, G. M., and D. F. Watson. "A Precise Method for Determining Contoured Surfaces." Australian Petroleum Exploration Association Journal 22: 205–212. 1982.

    Watson, D. F., and G. M. Philip. "A Refinement of Inverse Distance Weighted Interpolation." Geoprocessing 2: 315–327. 1985.

Parameter

BeschriftungErläuterungDatentyp
Eingabe-Punkt-Features

Die Eingabe-Punkt-Features mit den Z-Werten, die in ein Oberflächen-Raster interpoliert werden.

Feature Layer
Z-Wert-Feld

Ein Feld mit einem Höhen- oder Größenwert für jeden Punkt.

Dies kann ein Zahlenfeld oder das Shape-Feld sein, wenn die Eingabe-Punkt-Features Z-Werte enthalten.

Field
Ausgabe-Zellengröße
(optional)

Die Zellengröße des Ausgabe-Rasters, das erstellt wird.

Dieser Parameter kann über einen numerischen Wert definiert oder aus einem vorhandenen Raster-Dataset abgerufen werden. Wenn die Zellengröße nicht explizit als Parameterwert angegeben wurde, wird der Zellengrößenwert der Umgebung verwendet, sofern dieser angegeben wurde. Andernfalls werden zusätzliche Regeln verwendet, um ihn aus anderen Eingaben zu berechnen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt zur Verwendung.

Analysis Cell Size
Potenz
(optional)

Der Exponent der Entfernung.

Bestimmt die Bedeutung der umgebenden Punkte für den interpolierten Wert. Bei Wahl einer höheren Potenz haben entfernte Punkte weniger Einfluss. Sie können jede reelle Zahl größer als 0 verwenden. Die besten Ergebnisse liefern jedoch Werte von 0,5 bis 3. Die Standardeinstellung ist 2.

Double
Suchradius
(optional)

Definiert, welcher der Eingabepunkte zum Interpolieren des Wertes jeder Zelle im Ausgabe-Raster verwendet wird.

Es gibt zwei Optionen: Variabel und Fest. Die Standardeinstellung ist "Variabel".

  • Variabel

    Verwendet einen variablen Suchradius, um eine bestimmte Anzahl von Eingabereferenzpunkten für die Interpolation zu finden.

    • Anzahl an Punkten ‑ Dies ist ein Ganzzahlwert, der die Anzahl der nächstgelegenen Eingabereferenzpunkte angibt, die für die Interpolation verwendet werden. Die Standardeinstellung ist 12 Punkte.
    • Maximale Entfernung ‑ Gibt die Entfernung in Karteneinheiten an, auf die die Suche nach den nächstgelegenen Eingabereferenzpunkten begrenzt wird. Der Standardwert ist die Länge der Ausdehnungsdiagonalen.
  • Festgelegt

    Verwendet eine bestimmte feste Entfernung, innerhalb der alle Eingabepunkte für die Interpolation verwendet werden.

    • Entfernung ‑ Gibt die Entfernung als Radius an, innerhalb dessen alle Eingabereferenzpunkte für die Interpolation verwendet werden.

      Der Wert des Radius wird in Karteneinheiten angegeben. Der Standardradius ist fünfmal so groß wie die Zellengröße des Ausgabe-Rasters.

    • Minimale Anzahl Punkte ‑ Ein Ganzzahlwert, der die Mindestanzahl von Punkten für die Interpolation definiert. Der Standardwert ist 0.

      Wird die erforderliche Anzahl von Punkten nicht innerhalb der angegebenen Entfernung gefunden, wird die Suchentfernung so lange vergrößert, bis die angegebene Mindestanzahl von Punkten gefunden wurde.

      Muss der Suchradius vergrößert werden, erfolgt dies so lange, bis die Minimale Anzahl Punkte innerhalb dieses Radius liegt oder die Ausdehnung des Radius die untere (südliche) und/oder die obere (nördliche) Ausdehnung des Ausgabe-Rasters schneidet. Allen Positionen, die der obigen Bedingung nicht genügen, wird der Wert "NoData" zugewiesen.

Radius
Eingabe-Barrieren-Features
(optional)

Polylinien-Features, die als Bruchkante oder Barriere verwendet werden sollen, um die Suche nach Eingabereferenzpunkten zu begrenzen.

Feature Layer

Rückgabewert

BeschriftungErläuterungDatentyp
Ausgabe-Raster

Das Ausgabe-Raster für die interpolierte Oberfläche.

Es handelt sich stets um ein Gleitkomma-Raster.

Raster

Idw(in_point_features, z_field, {cell_size}, {power}, {search_radius}, {in_barrier_polyline_features})
NameErläuterungDatentyp
in_point_features

Die Eingabe-Punkt-Features mit den Z-Werten, die in ein Oberflächen-Raster interpoliert werden.

Feature Layer
z_field

Ein Feld mit einem Höhen- oder Größenwert für jeden Punkt.

Dies kann ein Zahlenfeld oder das Shape-Feld sein, wenn die Eingabe-Punkt-Features Z-Werte enthalten.

Field
cell_size
(optional)

Die Zellengröße des Ausgabe-Rasters, das erstellt wird.

Dieser Parameter kann über einen numerischen Wert definiert oder aus einem vorhandenen Raster-Dataset abgerufen werden. Wenn die Zellengröße nicht explizit als Parameterwert angegeben wurde, wird der Zellengrößenwert der Umgebung verwendet, sofern dieser angegeben wurde. Andernfalls werden zusätzliche Regeln verwendet, um ihn aus anderen Eingaben zu berechnen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt zur Verwendung.

Analysis Cell Size
power
(optional)

Der Exponent der Entfernung.

Bestimmt die Bedeutung der umgebenden Punkte für den interpolierten Wert. Bei Wahl einer höheren Potenz haben entfernte Punkte weniger Einfluss. Sie können jede reelle Zahl größer als 0 verwenden. Die besten Ergebnisse liefern jedoch Werte von 0,5 bis 3. Die Standardeinstellung ist 2.

Double
search_radius
(optional)

Die Klasse Radius definiert, welcher der Eingabepunkte zum Interpolieren des Wertes jeder Zelle im Ausgabe-Raster verwendet wird.

Es gibt zwei Arten von Radius-Klassen: RadiusVariable und RadiusFixed. Es wird ein variabler Suchradius verwendet, um eine bestimmte Anzahl von Eingabereferenzpunkten für die Interpolation zu finden. Der Typ "Fest" verwendet eine bestimmte feste Entfernung, innerhalb der alle Eingabepunkte für die Interpolation verwendet werden. Standardmäßig wird der Typ "Variabel" verwendet.

  • RadiusVariable ({numberofPoints}, {maxDistance})
    • {numberofPoints} – Dies ist ein Ganzzahlwert, der die Anzahl der nächstgelegenen Eingabereferenzpunkte angibt, die für die Interpolation verwendet werden. Die Standardeinstellung ist 12 Punkte.
    • {maxDistance} – Gibt die Entfernung in Karteneinheiten an, auf die die Suche nach den nächstgelegenen Eingabereferenzpunkten begrenzt wird. Der Standardwert ist die Länge der Ausdehnungsdiagonalen.
  • RadiusFixed ({distance}, {minNumberofPoints})
    • {distance} – Gibt die Entfernung als Radius an, innerhalb dessen alle Eingabereferenzpunkte für die Interpolation verwendet werden.

      Der Wert des Radius wird in Karteneinheiten angegeben. Der Standardradius ist fünfmal so groß wie die Zellengröße des Ausgabe-Rasters.

    • {minNumberofPoints} – Ein Ganzzahlwert, der die Mindestanzahl von Punkten für die Interpolation definiert. Der Standardwert ist 0.

      Wird die erforderliche Anzahl von Punkten nicht innerhalb der angegebenen Entfernung gefunden, wird die Suchentfernung so lange vergrößert, bis die angegebene Mindestanzahl von Punkten gefunden wurde.

      Muss der Suchradius vergrößert werden, erfolgt dies so lange, bis die {minNumberofPoints} innerhalb dieses Radius liegt oder die Ausdehnung des Radius die untere (südliche) und/oder die obere (nördliche) Ausdehnung des Ausgabe-Rasters schneidet. Allen Positionen, die der obigen Bedingung nicht genügen, wird der Wert "NoData" zugewiesen.

Radius
in_barrier_polyline_features
(optional)

Polylinien-Features, die als Bruchkante oder Barriere verwendet werden sollen, um die Suche nach Eingabereferenzpunkten zu begrenzen.

Feature Layer

Rückgabewert

NameErläuterungDatentyp
out_raster

Das Ausgabe-Raster für die interpolierte Oberfläche.

Es handelt sich stets um ein Gleitkomma-Raster.

Raster

Codebeispiel

IDW – Beispiel 1 (Python-Fenster)

In diesem Beispiel wird ein Punkt-Shapefile eingegeben und die Ausgabeoberfläche als TIFF-Raster interpoliert.

import arcpy
from arcpy import env  
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outIDW = Idw("ozone_pts.shp", "ozone", 2000, 2, RadiusVariable(10, 150000))
outIDW.save("C:/sapyexamples/output/idwout.tif")
IDW – Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

In diesem Beispiel wird ein Punkt-Shapefile eingegeben und die Ausgabeoberfläche als Grid-Raster interpoliert.

# Name: IDW_Ex_02.py
# Description: Interpolate a series of point features onto a rectangular 
#   raster using Inverse Distance Weighting (IDW).
# Requirements: Spatial Analyst Extension

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

# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

# Set local variables
inPointFeatures = "ca_ozone_pts.shp"
zField = "ozone"
cellSize = 2000.0
power = 2
searchRadius = RadiusVariable(10, 150000)

# Execute IDW
outIDW = Idw(inPointFeatures, zField, cellSize, power, searchRadius)

# Save the output 
outIDW.save("C:/sapyexamples/output/idwout02")

Lizenzinformationen

  • Basic: Erfordert Spatial Analyst oder 3D Analyst
  • Standard: Erfordert Spatial Analyst oder 3D Analyst
  • Advanced: Erfordert Spatial Analyst oder 3D Analyst

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