Pixel value change detection

Change detection using continuous data is based on computing the differences between optical imagery or modeled data—such as temperature or wind speed—on a pixel-by-pixel basis.

The purpose of comparing continuous modeled data is typically to identify areas that have changed in magnitude or in a particular direction, usually over a period of time. ArcGIS Pro provides several methods for comparing multiple continuous raster datasets.

Функция растра Вычислить изменения автоматически вычисляет разницу между двумя растровыми слоями. Обрабатываются только пикселы в пределах видимого экстента, и если масштаб уменьшен сверх исходного разрешения входных данных, то эти пикселы пересчитываются до большего размера для ускорения обработки. Это – способ вычислить изменения так, чтобы их быстро визуализировать и проанализировать. Вы можете комбинировать эту функцию с другими растровыми функциями для более сложного рабочего процесса.

Инструмент геообработки Вычислить растр изменений вычисляет разницу между двумя наборами растровых данных и создает новый набор растровых данных, который содержит информацию об изменениях. Вы можете использовать этот инструмент совместно с другими инструментами для более сложного рабочего процесса.

Мастер обнаружения изменений объединяет инструменты и функции, которые помогут вам в процессе обнаружения категориальных изменений, в процессе обнаружения изменения значений пикселов или обнаружения изменения временных рядов. Вы можете сравнить два набора растровых данных или два среза в многомерном наборе растровых данных.

The following section provides details on each pane in the Change Detection Wizard when performing continuous change detection.

Change Detection Wizard

Мастер обнаружения изменений запускается из ниспадающего меню кнопки Выявление изменений на вкладке Изображения в группе Анализ. Кнопка недоступна, если вы не работаете в сцене 2D-карты, или если у вас нет дополнительного модуля Image Analyst.

Configure pane

The first pane in the Change Detection Wizard is the Configure pane, where you set the Change Detection Method value. To compare continuous datasets, set Change Detection Method to Pixel Value Change.

If a continuous raster is selected in the Contents pane when the wizard is launched, the Change Detection Method option is set to Pixel Value Change by default.

Parameter	Description
Растр Из	Первый растр в вычислении. Чтобы вычислить изменение с момента 1 (более раннего) до момента 2 (более позднего), введите растр момента 1.
Растр В	Входной растр, который будет участвовать в вычислении. Чтобы вычислить изменение с момента 1 (более раннего) до момента 2 (более позднего), введите время растра 2.

Чтобы сравнить два среза в многомерном наборе данных, введите многомерный растр в качестве параметра Растр Из. Панель Настроить обновляется с помощью параметров, приведенных в таблице ниже.

Parameter	Description
Переменная	Анализируемая переменная.
Измерение	Поле измерений, используемое для сравнения срезов.
Срез Из	Первый срез, который будет использоваться в вычислении. Чтобы вычислить изменение с момента 1 (более раннего) до момента 2 (более позднего), введите срез момента 1.
Срез В	Второй срез, который будет использоваться в вычислении. Чтобы вычислить изменение с момента 1 (более раннего) до момента 2 (более позднего), введите срез момента 2.
Processing Extent	The processing extent for the output.
X Skip Factor	The x skip factor used to calculate statistics and the histogram for the change raster.
Y Skip Factor	The y skip factor used to calculate statistics and the histogram for the change raster.

Band Difference pane

The Band Difference pane allows you to specify how to compare the input continuous raster datasets. If the data is multiband imagery, you can compare a single band between the two images or first calculate a band index before comparing.

Parameter	Description
Difference Type	The difference method to use in the calculation. Absolute—The mathematical difference, or subtraction, between the pixel values in the From Raster parameter and the pixel values in the To Raster parameter. Output = (To Raster) - (From Raster) This is the default. Relative—The difference in pixel values accounting for the quantities of the values being compared. Output = (To Raster - From Raster) / max(To Raster, From Raster)
Band Difference Method	Choose how you want to compare the continuous rasters. Single Band Difference—Calculate the difference between band values for a single band in each raster. Band Index Difference—Calculate a band index on each raster; then calculate the difference between index values.
From Raster Band and To Raster Band	Select the band in the From Raster parameter and the band in the To Raster parameter to compare in the calculation. This parameter is required when Band Difference Method is set to Single Band Difference. Typically, you compare pixel values from the same band in both images. For example, compare the Near Infrared band values between two dates. Occasionally, the band indexes are different between the two images, for example, if comparing Landsat 5 imagery to Landsat 8 imagery, so it is important to specify the band from each image.
Band Index	Select the band index to calculate for each raster before computing the difference between them. This parameter is required when Band Difference Method is set to Single Band Difference. The list of options is the same list of indexes available in the Indices Gallery. You need to specify the bands required to generate the index for each image.
Cell Size Type	Выберите размер ячеек, использующийся в выходном растре. Если все размеры входных ячеек одинаковы, все опции приведут к одинаковому результату. Первый – используется первый размер ячеек входных растров. Минимальный – используется минимальный размер ячеек всех входных растров. Максимальный – используется максимальный размер ячеек всех входных растров. Используется по умолчанию. Средний – используется средний размер ячеек всех входных растров. Последний – используется последний размер ячеек входных растров.
Extent Type	Выберите экстент, который будет использоваться в выходном растре: Первый – для определения экстента обработки используется экстент первого входного растра. Пересечение – для определения экстента обработки используется экстент пересекающихся пикселов. Используется по умолчанию. Объединение – для определения экстента обработки используется экстент всех растров. Последний – для определения экстента обработки используется экстент последнего входного растра.

Щелкните Предварительный просмотр, чтобы добавить в карту слой предварительного просмотра, используя заданные вами параметры. Вы можете изменить эти параметры и нажать кнопку Обновить предварительный просмотр, чтобы обновить слой предварительного просмотра новыми параметрами.

Примечание:

Слои предварительного просмотра создаются с помощью функций растра. При увеличении масштаба за пределы исходного разрешения функции растра обрабатывают данные, используя пересчитанный размер пиксела. Чтобы предварительный просмотр выглядел именно таким, каким вы желали бы увидеть конечный результат, увеличьте масштаб до исходного разрешения данных. Щелкните слой предварительного просмотра правой кнопкой мыши и выберите Увеличить до исходного разрешения.

When you click Next in the Band Difference pane, the wizard computes the band index (if applicable), computes the difference between the rasters, and calculates the histogram of difference values. This may take some time depending on the size of your datasets.

Classify Difference pane

The Classify Difference pane allows you to explore the differences in pixel values on the fly in your map, and use the information to classify the results. For example, you can classify changes in NDVI into Loss or Gain classes, or you can classify differences in NIR band values to extract a burn scar, and classify it as a Burn Area class.

The Explore Differences section takes up the top half of the Classify Difference pane.

The histogram of difference values is displayed along with interactive handles for visualizing change. The Preview_Mask layer is added to the map by default when this pane is opened. When you drag the minimum and maximum histogram handles to different values in the histogram, the pixel values between the minimum and maximum are visible in the Preview_Mask layer on your map. All other pixel values are masked out and not visible. It may be easier to see the values if all other layers in the map are turned off. You can also modify the symbology of the Preview_Mask layer to more easily view the results.

To skip classification and retain the original pixel value differences, uncheck the Classify the difference in values parameter, and click Next to move on to the next pane.

Use the interactive histogram to generate classes

To use the interactive histogram to generate classes, complete the following steps:

1. Drag the minimum and maximum handles in the histogram until you have identified the change information that is important to your analysis (for example, strong negative change).
2. Click the Add New Class button .

   The minimum and maximum values selected in the histogram are added as minimum and maximum class values in the Classify Output table at the bottom of the pane.

3. In the Classify Output table, add the class value (an integer) to the Output field and the name of the class to the Class Name field. These are required.
4. Specify the color to use to symbolize the class.

Manually generate classes

To manually enter class information, without using the interactive histogram, complete the following steps:

1. Click the Generate button .
2. In the Generate pane, set the Maximum Value parameter to the number of classes you want to generate.

   You can specify a base name for the classes associated with each unique value. You can also specify the color scheme and the transparency for the class symbology.

3. When finished, click OK.
4. In the Classify Output table, manually type in the Minimum and Maximum difference field values for each class.

Щелкните Предварительный просмотр, чтобы добавить в карту слой предварительного просмотра, используя заданные вами параметры. Вы можете изменить эти параметры и нажать кнопку Обновить предварительный просмотр, чтобы обновить слой предварительного просмотра новыми параметрами.

Примечание:

Слои предварительного просмотра создаются с помощью функций растра. При увеличении масштаба за пределы исходного разрешения функции растра обрабатывают данные, используя пересчитанный размер пиксела. Чтобы предварительный просмотр выглядел именно таким, каким вы желали бы увидеть конечный результат, увеличьте масштаб до исходного разрешения данных. Щелкните слой предварительного просмотра правой кнопкой мыши и выберите Увеличить до исходного разрешения.

Post-processing pane

Панель Последующая обработка позволяет сгладить результаты и создать выходные данные.

Parameter	Description
Окрестности сглаживания	Размер фокальной окрестности, используемый в строках и столбцах пикселов для сглаживания результатов. None – сглаживание не выполняется. Это значение по умолчанию 3 × 3 – сглаживает результаты исходя из окрестности 3 строки на 3 столбца пикселов. 5 × 5 – сглаживает результаты исходя из окрестности 5 строк на 5 столбцов пикселов. 7 × 7 – сглаживает результаты исходя из окрестности 7 строк на 5 столбцов пикселов.
Метод заполнения статистики	Статистический метод, который должен использоваться для вычисления значений пикселов с целью получения более плавного результата. Минимум – вычисляется минимальное значение пикселов в окрестности. Максимум – вычисляется максимальное значение пикселов в окрестности. Среднее – вычисляется среднее значение пикселов в окрестности. Это значение по умолчанию. Стандартное отклонение – вычисляется значение стандартного отклонения пикселов в окрестности. Медиана – вычисляется значение медианы для пикселов в окрестности. Большинство – вычисляется значение большинства, которое встречается чаще других) для пикселов в окрестности. Меньшинство – вычисляется значение меньшинства, встречающегося реже всего) для пикселов в окрестности.
Сохранить результат как	Укажите тип выходных данных, которые должны быть созданы. Набор растровых данных – результаты сохраняются как набор растровых данных. Шаблоны функций растра – результаты сохраняются как шаблон функций растра, который должен использоваться для дополнительной обработки. Класс пространственных объектов – результаты сохраняются как класс полигональных пространственных объектов.
Выходной набор данных	Имя выходного набора данных. Этот параметр доступен только в том случае, если для Набора растровых данных или Класса пространственных объектов задано Сохранить результат как. Если выходные данные представляют собой набор растровых данных, укажите расширение файла, чтобы создать растр в поддерживаемом формате.

Дополнительные параметры сглаживания для ваших результатов доступны с помощью функции растра Статистика. Выберите None для Окрестности сглаживания в мастере и используйте функцию растра Статистика на выходном наборе растровых данных.

Щелкните Предварительный просмотр, чтобы добавить в карту слой предварительного просмотра, используя заданные вами параметры. Вы можете изменить эти параметры и нажать кнопку Обновить предварительный просмотр, чтобы обновить слой предварительного просмотра новыми параметрами.

Примечание:

Слои предварительного просмотра создаются с помощью функций растра. При увеличении масштаба за пределы исходного разрешения функции растра обрабатывают данные, используя пересчитанный размер пиксела. Чтобы предварительный просмотр выглядел именно таким, каким вы желали бы увидеть конечный результат, увеличьте масштаб до исходного разрешения данных. Щелкните слой предварительного просмотра правой кнопкой мыши и выберите Увеличить до исходного разрешения.

Example

The following example extracts loss in Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) values between two Landsat 8 images.

1. Add the two Landsat 8 images to your map.
2. With the earlier image layer selected in the Contents pane, launch the Change Detection Wizard from the Imagery tab in the Analysis group.

   In the Configure pane, the From Raster parameter is set to the earlier raster layer.

3. Set the To Raster parameter to the later raster layer.
4. Click Next.
5. In the Band Difference pane, set the analysis to compute changes in SAVI values.
   1. Set the Difference Type parameter to Absolute.
   2. Set the Band Difference Method parameter to Band Index Difference.
   3. In the Band Index Parameters — From Raster section, set Near Infrared Band Index to Band 5 and set Red Band Index to Band 4. Keep the default Soil-brightness correction factor value of 0.5.
   4. In the Band Index Parameters — To Raster section, set Near Infrared Band Index to Band 5 and set Red Band Index to Band 4. Keep the default Soil-brightness correction factor value of 0.5.
   5. Set the Cell Size Type parameter to Max of, and the Extent Type parameter to Intersection of.
6. Click Next.
7. In the Classify Difference pane, drag the maximum histogram handle to 0, and leave the minimum histogram handle at the lowest negative value. Click Add New Class.
8. In the Classify Output table, set the Output field value to 1, the Class Name field to Loss, and use the color picker to select a red color.
9. Click Next.
10. In the Post-processing pane, set the Smoothing Neighborhood parameter to 3 x 3 and the Statistics Fill Method parameter to Majority.
11. For the Output Dataset parameter, type SAVI_Loss.tif. Click Run.
12. When the dataset is added to the map, click Finish to close the Change Detection Wizard.