ピクセル値の変化の検出—ArcGIS Pro

連続データを使用する変化の検出は、ピクセル単位で実行される、光学画像とモデル化されたデータ (気温や風速など) の差異の計算に基づきます。

通常、モデル化された連続データを比較する目的は、一定の期間に大きさや特定の方向が変化したエリアを特定することです。ArcGIS Pro には、複数の連続ラスターデータを比較するための方法がいくつかあります。

変化の計算ラスター関数は、2 つのラスターレイヤーの差をその場で計算します。表示されている範囲内のピクセルのみが処理され、入力データのソース解像度より縮小すると、処理速度を向上するためにピクセルがより大きいサイズにリサンプリングされます。変化をすばやく視覚化して評価できるよう、このようにして変化を計算します。この関数を他のラスター関数と組み合わせて、より複雑なワークフローにすることができます。

[ラスターの変化の計算 (Compute Change Raster)] ジオプロセシングツールは、2 つのラスターデータセットの差を計算し、変化情報を含む新しいラスターデータセットを生成します。このツールを他のツールと組み合わせて、より複雑なワークフローにすることができます。

[変化検出ウィザード] は、ツールと関数を組み合わせて、カテゴリ別の変化検出、ピクセル値の変化検出、または時系列の変化検出を行うプロセスをガイドします。2 つのラスターデータセット、または多次元ラスターデータセットの 2 つのスライスを比較できます。

次のセクションでは、連続的な変化の検出を実行するときの [変化の検出ウィザード] の各ウィンドウの詳細を提供します。

変化の検出ウィザード

[変化検出ウィザード] は、[画像] タブの [解析] グループにある [変化の検出] ドロップダウンボタンから開きます。2D マップシーンで作業していない場合、あるいは Image Analyst エクステンションがない場合、このボタンは使用できません。

構成ウィンドウ

[変化の検出ウィザード] の最初のウィンドウは、[設定] ウィンドウです。ここでは、[変化の検出方法] の値を設定します。連続データセットを比較するには、[変化の検出方法] を [ピクセル値の変化] に設定します。

ウィザードの起動時に [コンテンツ] ウィンドウで連続ラスターを選択すると、デフォルトで [変化の検出方法] オプションが [ピクセル値の変化] に設定されます。


パラメーター	説明
From ラスター	計算に使用される最初のラスター。時間 1 (前) から時間 2 (後) への変化を評価するには、時間 1 のラスターを入力します。
To ラスター	計算に使用される 2 番目のラスター。時間 1 (前) から時間 2 (後) への変化を評価するには、時間 2 のラスターを入力します。

多次元データセットの 2 つのスライスを比較するには、[From ラスター] パラメーターとして多次元ラスターを入力します。[構成] ウィンドウは、以下の表のパラメーターを使用して更新されます。


パラメーター	説明
変数	解析対象の変数。
ディメンション	スライスの比較に使用するディメンションフィールド。
From スライス	計算に使用される 1 番目のスライス。時間 1 (前) から時間 2 (後) への変化を評価するには、時間 1 のスライスを入力します。
To スライス	計算に使用される 2 番目のスライス。時間 1 (前) から時間 2 (後) への変化を評価するには、時間 2 のスライスを入力します。

バンドの差分ウィンドウ

[バンドの差分] ウィンドウでは、連続する入力ラスターデータセットの比較方法を指定できます。データがマルチバンド画像の場合、2 つの画像間のシングルバンドを比較したり、最初にバンドインデックスを計算してから比較したりすることができます。


パラメーター	説明
差分タイプ	計算で使用される差分方法。絶対 - [From ラスター] パラメーターのピクセル値と [To ラスター] パラメーターのピクセル値の間の数学的な差 (減算) が計算されます。 `Output = (To Raster) - (From Raster)` これがデフォルトです。相対 - 比較される値の数量を考慮に入れて、ピクセル値の差が計算されます。 `Output = (To Raster - From Raster) / max(To Raster, From Raster)`
バンド差分方法	連続ラスターを比較する方法を選択します。シングルバンド差分 - 各ラスターのシングルバンドのバンド値間の差を計算します。バンドインデックス差分 - 各ラスターのバンドインデックスを計算します。その後、インデックス値の差を計算します。
From ラスターバンドと To ラスターバンド	計算で比較する [From ラスター] パラメーターのバンドと [To ラスター] のバンドを選択します。このパラメーターは、[バンド差分方法] が [シングルバンド差分] に設定されている場合に必須です。通常、両画像で同じバンドのピクセル値を比較します。たとえば、2 つの日付間の近赤外バンド値を比較します。Landsat 5 画像を Landsat 8 画像と比較する場合など、場合によっては、バンドインデックスが 2 つの画像間で異なる場合があるため、各画像からバンドを指定することが重要になります。
バンドインデックス	差を計算する前にラスターごとに計算するバンドインデックスを選択します。このパラメーターは、[バンド差分方法] が [シングルバンド差分] に設定されている場合に必須です。オプションのリストは、指数ギャラリーにあるインデックスのリストと同じです。各画像のインデックスを生成するために必要なバンドを指定する必要があります。
セルサイズタイプ	出力ラスターで使用するセルサイズを選択します。すべての入力セルサイズが同じである場合、すべてのオプションは同じ結果を生成します。最初のラスターに一致 - 入力ラスターの最初のセルサイズを使用します。最小 - すべての入力ラスターのうちの最小セルサイズを使用します。最大 - すべての入力ラスターのうちの最大セルサイズを使用します。これがデフォルトです。平均 - すべての入力ラスターの平均セルサイズを使用します。最後のラスターに一致 - 入力ラスターの最後のセルサイズを使用します。
範囲タイプ	出力ラスターで使用する範囲を選択します。最初のラスターに一致 - 最初の入力ラスターの範囲を使用して、処理対象範囲を決定します。共通の範囲 - 重複するピクセルの範囲を使用して、処理対象範囲を決定します。これがデフォルトです。すべての範囲 - すべてのラスターの範囲を使用して、処理対象範囲を決定します。最後のラスターに一致 - 最後の入力ラスターの範囲を使用して、処理対象範囲を決定します。

[プレビュー] をクリックし、指定したオプションを使用して、マップにプレビューレイヤーを追加します。オプションを変更して [プレビューを更新] をクリックすると、新しいオプションを使用してプレビューレイヤーが更新されます。

メモ:

プレビューレイヤーはラスター関数を使用して生成されます。ソース解像度より縮小すると、ラスター関数はリサンプリングされたピクセルサイズを使用してデータを処理します。プレビューを最終結果と同じように表示するには、データのソース解像度にズームします。プレビューレイヤーを右クリックし、[ソース解像度にズーム] をクリックします。

[バンド差分] ウィンドウで [次へ] をクリックすると、ウィザードはバンドインデックスを計算し (該当する場合)、ラスター間の差を計算して、異なる値のヒストグラムを計算します。データセットのサイズによっては、時間がかかることがあります。

差分の分類ウィンドウ

[差分の分類] ウィンドウでは、マップでピクセル値の差をリアルタイムで検索し、その情報を使用して結果を分類できます。たとえば、NDVI における変化を Loss または Gain クラスに分類したり、NIR バンド値における差分を分類して焼け跡を抽出し、Burn Area クラスとして分類したりすることができます。

[差分の検索] セクションは、[差分の分類] ウィンドウの上半分を占めています。

変化を視覚化するための対話的なハンドルに沿って異なる値のヒストグラムが表示されます。このウィンドウを開くと、デフォルトで Preview_Mask レイヤーが追加されます。ヒストグラムで、最小および最大のヒストグラムハンドルを異なる値にドラッグすると、マップ上の Preview_Mask レイヤーに最小値と最大値の間のピクセル値が表示されます。その他のピクセル値はすべてマスクされ、表示されません。マップの他のレイヤーをすべてオフにした方が値が見やすい場合があります。Preview_Mask layer レイヤーのシンボルを変更して、結果の表示を見やすくすることもできます。

分類をスキップして元のピクセル値の差を保持するには、[値の差を分類] パラメーターをオフにし、[次へ] をクリックして次のウィンドウに移動します。

対話型のヒストグラムを使用してクラスを生成

対話型のヒストグラムを使用してクラスを生成するには、次の手順に従います。

解析に重要な変化情報 (強い負の変化など) を識別するまで、ヒストグラムで最小および最大のハンドルをドラッグします。
[新しいクラスの追加] ボタンをクリックします。
ウィンドウの下部にある [出力の分類] テーブルの最小および最大クラス値として、ヒストグラムで選択した最小値と最大値が追加されます。
[出力の分類] テーブルで、クラス値 (整数) を Output フィールドに追加し、クラスの名前を Class Name フィールドに追加します。これらは必須です。
クラスのシンボル表示に使用する色を指定します。

クラスの手動生成

対話型のヒストグラムを使用せずにクラス情報を手動で入力するには、次の手順を実行します。

[作成] ボタンをクリックします。
[作成] ウィンドウで、[最大値] パラメーターを生成するクラスの数に設定します。
各個別値に関連付けられているクラスのベース名を指定できます。クラスシンボルの配色と透過表示も指定できます。
設定が完了したら、[OK] をクリックします。
[出力の分類] テーブルで、Minimum と Maximum の差分フィールド値を手動で入力します。

メモ:

後処理ウィンドウ

[後処理] ウィンドウでは、結果をスムージングして出力を生成します。


パラメーター	説明
近傍のスムージング	結果をスムージングするために使用するフォーカル近傍のサイズ (ピクセルの行と列)。なし - スムージングを行いません。これがデフォルトです。 3 × 3 - 3 ピクセル (行) × 3 ピクセル (列) の近傍に基づいて結果をスムージングします。 5 × 5 - 5 ピクセル (行) × 5 ピクセル (列) の近傍に基づいて結果をスムージングします。 7 × 7 - 7 ピクセル (行) × 7 ピクセル (列) の近傍に基づいて結果をスムージングします。
統計値の穴埋め	より滑らかな結果を得るため、ピクセル値の再計算で使用する統計方法。最小値 - 近傍のピクセルの最小値を計算します。最大値 - 近傍のピクセルの最大値を計算します。平均値 - 近傍のピクセルの平均値を計算します。これがデフォルトです。標準偏差 - 近傍のピクセルの標準偏差値を計算します。中央値 - 近傍のピクセルの中央値を計算します。最頻値 - 近傍のピクセルの最頻値 (最も頻繁に発生する値) を計算します。最少頻値 - 近傍のピクセルの最小頻値 (発生数が最も少ない値) を計算します。
結果の保存方法	生成する出力タイプを指定します。ラスターデータセット - 結果は、ラスターデータセットとして保存されます。ラスター関数テンプレート - 結果は、ラスター関数テンプレートとして保存され、追加処理に使用されます。フィーチャクラス - 結果は、ポリゴンフィーチャクラスとして保存されます。
出力データセット	出力データセットの名前。このパラメーターは、[結果の保存方法] が [ラスターデータセット] または [フィーチャクラス] に設定されている場合に限り、指定できます。出力がラスターデータセットの場合は、生成するラスターのファイル拡張子を、サポートされている形式で指定します。

スムージングの追加オプションとして、結果に対し、統計ラスター関数を使用できます。ウィザードで、[近傍のスムージング] として [なし] を選択し、出力ラスターデータセットに対し、統計ラスター関数を使用します。

メモ:

例

次の例では、2 つの Landsat 8 画像間の土壌調整植生指数 (SAVI) 値における損失を抽出します。

2 つの Landsat 8 画像をマップに追加します。
[コンテンツ] ウィンドウで選択した前のイメージレイヤーで、[画像] タブの [解析] グループから [変化の検出ウィザード] を起動します。
[設定] ウィンドウで、[From ラスター] パラメーターが前のラスターレイヤーに設定されています。
[To ラスター] パラメーターが後のラスターレイヤーに設定されています。
[次へ] をクリックします。
[バンドの差分] ウィンドウで、SAVI 値における変化を計算するよう解析を設定します。
1. [差分タイプ] パラメーターを [絶対] に設定します。
2. [バンド差分方法] パラメーターを [バンドインデックス差分] に設定します。
3. [バンドインデックスパラメーター - From ラスター] セクションで、[短波赤外バンドインデックス] を [バンド 5] に設定し、[赤バンドインデックス] を [バンド 4] に設定します。[土壌調整係数] 値をデフォルトの 0.5 のままにします。
4. [バンドインデックスパラメーター - From ラスター] セクションで、[短波赤外バンドインデックス] を [バンド 5] に設定し、[赤バンドインデックス] を [バンド 4] に設定します。[土壌調整係数] 値をデフォルトの 0.5 のままにします。
5. [セルサイズタイプ] パラメーターを [最大] に設定し、[範囲タイプ] パラメーターを [共通の範囲] に設定します。
[次へ] をクリックします。
[差分の分類] ウィンドウで、最大のヒストグラムハンドルを 0 にドラッグし、最小のヒストグラムハンドルを負の最小値のままにします。[新しいクラスの追加] をクリックします。
[出力の分類] テーブルで、Output フィールド値を 1、Class Name フィールド値を Loss に設定し、カラーパレットを使用して赤色を選択します。
[次へ] をクリックします。
[後処理] ウィンドウで、[近傍のスムージング] パラメーターを [3 x 3]、[統計穴埋め方法] パラメーターを [最頻値] に設定します。
[出力データセット] パラメーターに「SAVI_Loss.tif」と入力します。[実行] をクリックします。
データセットがマップに追加されたら、[完了] をクリックして [変化の検出ウィザード] を閉じます。