Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.
Sie können die Werkzeuge Erweitern und Verkleinern verwenden, um Raster zu generalisieren oder zu vereinfachen. Im Gegensatz zu den Werkzeugen Mehrheitsfilter und Grenzen glätten kann die Generalisierung mit Erweitern und Verkleinern auf eine bestimmte Zone bzw. Zonen ausgerichtet werden.Im Gegensatz zu den Werkzeugen Mehrheitsfilter und Grenzen glätten kann die Generalisierung mit Erweitern und Verkleinern auf eine bestimmte Zone bzw. Zonen ausgerichtet werden. Je nachdem, welches Werkzeug Sie verwenden, können Sie bestimmte Zonen vergrößern oder verkleinern. Darüber hinaus können Sie den Grad der Generalisierung steuern.
In beiden Werkzeugen können Sie zwischen zwei Methoden auswählen. Die erste verfolgt einen mathematisch-morphologischen Ansatz, die zweite einen entfernungsbasierten Ansatz.
Vergleich von "Erweitern" und "Verkleinern"
Beide Werkzeuge ermöglichen es bestimmten Zonen, Zellen anderer Zonen zu ersetzen.
Erweitern
Mit dem Werkzeug Erweitern werden ausgewählte Zonen vergrößert, indem sie auf andere Zonen erweitert werden. Konzeptionell gesehen können die ausgewählten Zonenwerte als Vordergrundzonen betrachtet werden, während die anderen Werte Hintergrundzonen bleiben. Die Vordergrundzonen können auf die Hintergrundzonen erweitert werden.
Verkleinern
Mit dem Werkzeug Verkleinern werden ausgewählte Zonen verkleinert, indem Zellen aus anderen Zonen auf sie erweitert werden. Konzeptionell werden die ausgewählten Zonenwerte als Vordergrundzonen betrachtet, während die verbleibenden Zonenwerte als Hintergrundzonen betrachtet werden. Mit diesem Werkzeug können Zellen in den Vordergrundzonen durch Zellen in den Hintergrundzonen ersetzt werden.
Dünne Inseln in einer Zone, deren Grenzen als gemeinsame Grenzen mit der Zone angesehen werden können, werden möglicherweise ebenfalls ersetzt.
Grad der Generalisierung
Der Grad der Generalisierung kann mit dem Parameter Anzahl der Zellen gesteuert werden. Standardmäßig lautet dieser Wert 1, d. h. abhängig von dem verwendeten Werkzeug werden die ausgewählten Zonen um jeweils eine Zelle erweitert oder verkleinert. Um den Grad der Generalisierung zu erhöhen, können Sie für diesen Parameter einen größeren Wert eingeben. Konzeptionell kommt dies dem Ausführen des Werkzeugs mit einer Häufigkeit gleich, die der angegebenen Anzahl entspricht, wobei die Ergebnisse der vorherigen Ausführung die Eingabe der nächsten Ausführung sind.
Methoden
Bei der Generalisierung von Rastern mit den Werkzeugen Erweitern und Verkleinern stehen zwei Methoden zur Verfügung: die mathematisch-morphologische und die entfernungsbasierte.
Mathematische Morphologie
Der mathematisch-morphologische Ansatz wendet ein strukturierendes Element auf das Raster an, um Kenntnisse daraus zu gewinnen. Es gibt mehrere mögliche Formen, wobei die häufigste ein einfaches Quadrat mit 3 Zellen mal 3 Zellen ist. Während des Vorgangs wird jede Zelle in dem zu verarbeitenden Raster auf die Ein- oder Ausschließung in den Satz der ausgewählten Zone überprüft (Matheron, 1967, und Sera, 1982). Die Algorithmen haben sich aus der Verarbeitung von binären Bildern in den frühen Tagen der Bildverarbeitung weiterentwickelt und werden nunmehr auf Eingaben mit mehreren Zonenwerten und auswählbaren Größen des strukturierenden Elements angewendet. Für diese Methode verwenden die Werkzeuge Erweitern und Verkleinern ein strukturierendes Element in der Form eines 3 Zellen mal 3 Zellen großen Quadrats.
Entfernungsbasierter Ansatz
Der entfernungsbasierte Ansatz geht davon aus, dass es sich bei Zellen mit einem oder mehreren ausgewählten Eingabezonenwerten um Quellen handelt. Jede Zelle im Eingabe-Raster wird in Bezug auf ihre Entfernung zur nächsten Quellzelle betrachtet. Die Entfernung ist auf die euklidische Entfernung in ganzzahligen Vielfachen der Zellenauflösung des Eingabe-Rasters beschränkt.
Die folgenden Bedingungen werden ausgewertet, um zu ermitteln, wie der endgültige Ausgabewert einer bestimmten Zelle innerhalb dieser Entfernung lautet. In der Beschreibung geht es um das Werkzeug Erweitern; für das Werkzeug Verkleinern gelten jedoch die gleichen Prinzipien.
- Findet eine Zelle nur einen Typ von Zonenquellzelle innerhalb des Bereichs der zulässigen Entfernung, wird mit diesem Zonenwert auf die Zelle erweitert.
- Weist eine Zelle mehrere Typen von Zonenwerten innerhalb der zulässigen Entfernung auf, wird mit dem Wert der nächstgelegenen Zone auf die Zelle erweitert.
- Wenn eine Zelle mehrere Typen von Quellzellen innerhalb der zulässigen Entfernung aufweist und es zwei oder mehr Quellzellen mit der gleichen Entfernung (einen Gleichstand) gibt, berücksichtigt der Algorithmus zunächst den Beitrag jeder Quellzone. Die Zone mit dem größten Gesamtbeitrag wird als Ausgabewert für diese Zelle verwendet.
- Besteht danach immer noch Gleichstand, bedeutet dies, dass es zwei oder mehr nächstgelegene Quellzonen gibt, die den gleichen Beitrag aufweisen. In diesem Fall wird die Quelle mit dem kleinsten Zellwert auf die Zelle erweitert.
Beispiele
Im Folgenden finden Sie Beispiele für die Verwendung dieser Werkzeuge mit den Parametern "Erweitern"-Methode oder "Verkleinern"-Methode und der Standardoption Morphologisch.
Beispiel für "Erweitern"
In der folgenden Abbildung wird das Werkzeug Erweitern auf das Eingabe-Raster angewendet und Zone 5 um eine Zelle erweitert. Beachten Sie, dass Zone 5 auf die NoData-Werte unten rechts erweitert wird.
Beispiel für "Verkleinern"
In der folgenden Abbildung wird das Werkzeug Verkleinern auf das Eingabe-Raster angewendet und daher Zone 5 um eine Zelle verkleinert. Zone 5 ist in keinem Bereich breiter als zwei Zellen. Deshalb werden alle Zellen, die 5 enthalten, durch den Wert mit der höchsten Häufigkeit in der Nachbarschaft ersetzt. NoData wird in zwei Positionen unten rechts angezeigt, da dies der Wert mit der höchsten Häufigkeit für die beiden Positionen ist.
In der folgenden Abbildung wird Verkleinern auf das Eingabe-Raster angewendet, und daher werden Zone 4 und Zone 6 um eine Zelle verkleinert. In der linken oberen Ecke bleibt der Wert 4 erhalten, da er tiefer als eine Zelle ist.
Um mehr als einen Zonenwert in Python anzugeben, muss unter Verwendung von eckigen Klammern eine Werteliste angegeben werden.
Referenzen
Matheron, G., Elements pour une Theorie des Milieux Poreux, Masson, Paris, 1967
Serra, J. Image Analysis and Mathematical Morphology, Academic Press, London 1982