IDW (Spatial Analyst)

Spatial Analyst のライセンスで利用可能。

3D Analyst のライセンスで利用可能。

サマリー

IDW (Inverse Distance Weighted) 内挿方法を使用してポイントからラスター サーフェスを内挿します。

[IDW] ツールの詳細

使用法

  • IDW (Inverse Distance Weighted) を使用したセルの出力値は、内挿に使用する値の範囲に制限されています。IDW は加重平均距離なので、平均が入力の最高値より大きくなったり、最低値より小さくなることはできません。したがって、これらの極値がまだサンプリングされていない場合は、尾根や谷を作成することができません (Watson と Philip、1985)。

  • IDW によって最適な結果を得ることができるのは、シミュレーション対象の地理的変動に対して、十分な密度のサンプリングが行われている場合です。入力ポイントのサンプリングがまばらで不均等な場合、結果として目的のサーフェスを十分に表現できない可能性があります (Watson と Philip、1985)。

  • 内挿された値に対する入力ポイントの影響は、等方性です。入力ポイントが内挿結果におよぼす影響は、距離によって左右されるので、IDW では尾根が維持されません (Philip と Watson、1982)。

  • [出力セル サイズ] は、数値で定義するか、既存のラスター データセットから取得できます。セル サイズがパラメーター値として明示的に指定されていない場合、[セル サイズ] 環境が指定されていれば、そこから取得されます。パラメーターのセル サイズも環境のセル サイズも指定されておらず、[スナップ対象ラスター] 環境が設定されている場合には、スナップ ラスターのセル サイズが使用されます。何も指定されていない場合、セル サイズは範囲の幅または高さ (どちらか短い方) を 250 で割って求められます。この範囲は環境で指定された [出力座標系] にあります。

  • セル サイズが数値によって指定されている場合、このツールは出力ラスターに対してこの値を直接使用します。

    セル サイズがラスター データセットを使用して指定されている場合、パラメーターはセル サイズの値ではなくラスター データセットのパスを示します。データセットの空間参照が出力空間参照と同じである場合、解析ではラスター データセットのセル サイズが直接使用されます。データセットの空間参照が出力空間参照と異なる場合は、選択された [セル サイズ投影法] に基づいて投影されます。

  • 入力データセットには X、Y 座標が同じである位置に複数のポイントが存在することがあります。共通の位置にあるポイントの値が同じである場合、それは重複とみなされて出力には影響しません。値が異なる場合は、一致ポイントと見なされます。

    このデータ条件の処理方法は各種内挿ツールによって異なることがあります。たとえば、最初に遭遇した一致ポイントが計算に使用されることも、最後に遭遇した一致ポイントが計算に使用されることもあります。そのため、出力ラスター内のある位置に予想とは異なる値が出力される可能性があります。対策としては、このような一致ポイントを削除したデータを用意しておくことです。[Spatial Statistics] ツールボックスの [イベントの集計 (Collect Events)] ツールは、データ内の一致ポイントを特定するのに役立ちます。

  • サーフェスの連続性を中断することが認知されているリニア フィーチャの位置を指定するには、バリア オプションが使用されます。これらのフィーチャには Z 値がありません。バリアの代表的な例としては、崖、断層、堤防などが挙げられます。バリアがあると、個々のセルにおける内挿計算においては、バリアで仕切られた一方の側からのみ (該当セルが存在する側からのみ)、内挿用の入力ポイントが採用されます。バリアによる分離は、ポイントの各ペア間の見通し解析によって決定されます。つまり、相互に影響する領域から除外される 2 つのポイントには、トポロジ分離は必要ありません。厳密にバリア ライン上に存在する入力サンプル ポイントは、バリアの両側の選択サンプル セットに含まれます。

  • バリア フィーチャは、ポリライン フィーチャとして入力されます。[IDW] では、リニア フィーチャに対して X、Y 座標のみを使用します。したがって、バリアの左側と右側に Z 値を設定する必要はありません。Z 値を設定しても無視されます。

  • バリアを使うと、処理時間が大幅に長くなることがあります。

  • このツールの入力ポイントには、約 4500 万という制限があります。入力フィーチャクラスに含まれるポイント数が 4500 万を超えると、ツールが結果を作成できなくなる可能性があります。この制限を避けるには、調査領域を複数に分けて内挿し、エッジの一部が重なっていることを確認し、結果をモザイク処理して 1 つの大きなラスター データセットを作成します。あるいは、テレイン データセットを使用して、無数の計測ポイントによって構成されているポイントとサーフェスを格納して視覚化することもできます。

    Geostatistical Analyst エクステンションがある場合は、そこで利用可能な [IDW] ツールを使用してより大規模なデータセットを処理できる可能性があります。

  • 入力フィーチャ データには少なくとも 1 つの有効なフィールドが含まれていなければなりません。

  • NULL 値をサポートするデータ形式 (ファイル ジオデータベース フィーチャクラスなど) では、入力として使用すると、NULL 値は無視されます。

  • このツールに適用されるジオプロセシング環境の詳細については、「解析環境と Spatial Analyst」をご参照ください。

  • 参考文献:

    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." ジオプロセシング 2:315–327. 1985.

パラメーター

ラベル説明データ タイプ
入力ポイント フィーチャ

サーフェス ラスターとして内挿する Z 値を含む入力ポイント フィーチャ。

Feature Layer
Z 値フィールド

各ポイントの高さまたは大きさの値を保持するフィールド。

これは数値フィールドまたは、入力ポイント フィーチャが Z 値を含む場合は Shape フィールドです。

Field
出力セル サイズ
(オプション)

作成される出力ラスターのセル サイズ。

このパラメーターは、数値で定義するか、既存のラスター データセットから取得できます。セル サイズがパラメーター値として明示的に指定されていない場合、指定されていれば、環境のセル サイズ値が使用されます。そうでない場合は、追加のルールを使用して別の入力から計算されます。詳細については、使用方法をご参照ください。

Analysis Cell Size
累乗
(オプション)

距離の指数。

内挿された値に対する周囲のポイントの有意性を制御します。累乗が大きいほど、遠くのポイントからの影響が小さくなります。任意の正の実数に設定できますが、最も合理的な結果は 0.5 ~ 3 の値を使用した場合に得られます。デフォルトは 2 です。

Double
検索範囲
(オプション)

どの入力ポイントを使用して出力ラスターの各セル値を内挿するかを定義します。

次の 2 つのオプションがあります。[可変][固定] です。デフォルトは [可変] です。

  • 可変

    可変検索範囲を使用して、指定された数の入力サンプル ポイントを見つけて内挿します。

    • [ポイント数] - 内挿実行時に使用する最近接にある入力サンプル ポイントの数を指定する整数値。デフォルトは 12 です。
    • [最大距離] - 最近接入力サンプル ポイントの検索範囲を制限する距離をマップの単位で指定します。デフォルト値は範囲の対角線の長さです。
  • 固定

    指定された固定距離内にあるすべての入力ポイントが内挿に使用されます。

    • [距離] — 距離を半径として指定します。その距離内にある入力サンプル ポイントが内挿実行時に使用されます。

      半径の値はマップの単位で表します。デフォルトの半径は、出力ラスターのセル サイズの 5 倍です。

    • [最小ポイント数] - 内挿に使用する最小ポイント数を定義する整数値。デフォルト値は 0 です。

      指定した距離内に必要な数のポイントがない場合は、指定した最小数のポイントが見つかるまで検索距離が大きくなります。

      検索範囲を大きくする必要がある場合、検索範囲は、その範囲内で [最小ポイント数] のポイントが見つかるまで、あるいはその範囲が出力ラスターの下限 (南) と上限 (北) のどちらかまたは両方を超えるまで大きくなります。上記の条件を満たさない位置には No Data が割り当てられます。

Radius
入力バリア ポリライン フィーチャ
(オプション)

入力サンプル ポイントの検索で、ブレークまたは制限として使用されるポリライン フィーチャ。

Feature Layer

戻り値

ラベル説明データ タイプ
出力ラスター

内挿された出力サーフェス ラスター。

常に浮動小数点ラスターです。

Raster

Idw(in_point_features, z_field, {cell_size}, {power}, {search_radius}, {in_barrier_polyline_features})
名前説明データ タイプ
in_point_features

サーフェス ラスターとして内挿する Z 値を含む入力ポイント フィーチャ。

Feature Layer
z_field

各ポイントの高さまたは大きさの値を保持するフィールド。

これは数値フィールドまたは、入力ポイント フィーチャが Z 値を含む場合は Shape フィールドです。

Field
cell_size
(オプション)

作成される出力ラスターのセル サイズ。

このパラメーターは、数値で定義するか、既存のラスター データセットから取得できます。セル サイズがパラメーター値として明示的に指定されていない場合、指定されていれば、環境のセル サイズ値が使用されます。そうでない場合は、追加のルールを使用して別の入力から計算されます。詳細については、使用方法をご参照ください。

Analysis Cell Size
power
(オプション)

距離の指数。

内挿された値に対する周囲のポイントの有意性を制御します。累乗が大きいほど、遠くのポイントからの影響が小さくなります。任意の正の実数に設定できますが、最も合理的な結果は 0.5 ~ 3 の値を使用した場合に得られます。デフォルトは 2 です。

Double
search_radius
(オプション)

Radius クラスは、どの入力ポイントを使用して出力ラスターの各セル値を内挿するかを定義します。

Radius クラスには、次の 2 つのタイプがあります。RadiusVariableRadiusFixed です。可変検索範囲は、指定された数の入力サンプル ポイントを見つけて内挿するときに使用されます。固定タイプでは、指定された固定距離内にあるすべての入力ポイントが内挿に使用されます。デフォルトは可変タイプです。

  • RadiusVariable ({numberofPoints}, {maxDistance})
    • {numberofPoints}- 内挿実行時に使用する最近接入力サンプル ポイントの数を指定する整数値。デフォルトは 12 です。
    • {maxDistance}- 最近接入力サンプル ポイントの検索範囲を制限する距離をマップ単位で指定します。デフォルト値は範囲の対角線の長さです。
  • RadiusFixed ({distance}, {minNumberofPoints})
    • {distance}— 距離を半径として指定します。その距離内にある入力サンプル ポイントが内挿実行時に使用されます。

      半径の値はマップの単位で表します。デフォルトの半径は、出力ラスターのセル サイズの 5 倍です。

    • {minNumberofPoints}- 内挿に使用する最小ポイント数を定義する整数値。デフォルト値は 0 です。

      指定した距離内に必要な数のポイントがない場合は、指定した最小数のポイントが見つかるまで検索距離が大きくなります。

      検索範囲を大きくする必要がある場合、検索範囲は、その範囲内で {minNumberofPoints} のポイントが見つかるまで、あるいはその範囲が出力ラスターの下限 (南) と上限 (北) のどちらかまたは両方を超えるまで大きくなります。上記の条件を満たさない位置には No Data が割り当てられます。

Radius
in_barrier_polyline_features
(オプション)

入力サンプル ポイントの検索で、ブレークまたは制限として使用されるポリライン フィーチャ。

Feature Layer

戻り値

名前説明データ タイプ
out_raster

内挿された出力サーフェス ラスター。

常に浮動小数点ラスターです。

Raster

コードのサンプル

IDW の例 1 (Python ウィンドウ)

この例では、ポイント シェープファイルを入力として、内挿したサーフェスを TIFF ラスターとして出力します。

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 の例 2 (スタンドアロン スクリプト)

この例では、ポイント シェープファイルを入力として、内挿したサーフェスを GRID ラスターとして出力します。

# 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")

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