Многомерные данные отображают данные, собранные в несколько моментов времени или на различных глубинах или высотах. Эти типы данных часто используются в науках, связанных с изучением атмосферных явлений и Земли, а также в океанографии. Многомерные растровые данные могут быть получены с помощью спутниковых наблюдений, в которых данные собираются через определенные промежутки времени, или сгенерированы из числовых моделей, в которых данные агрегируются, интерполируются или моделируются из других источников данных.
Часто используемыми форматами хранения для многомерных растровых данных являются netCDF, GRIB и HDF. Океанографические данные часто хранятся в формате netCDF (.nc), погодные данные – в формате GRIB, а NASA чаще всего использует для хранения научных данных формат HDF. У этих многомерных форматов есть множество общих возможностей для хранения различных переменных, при этом каждая переменная является многомерным массивом. Облачный растровый формат Esri (CRF) и набор данных мозаики также поддерживают возможность хранения многомерных растровых данных. Например, многомерные данные могут хранить температуру, влажность и скорость ветра за каждый месяц, начиная с 2010 года по 2020 год, и на высотах 0, 1 и 10 метров. Подробнее смотрите раздел Типы многомерных растров.
Можно воспользоваться ArcGIS Pro для визуализации, управления и обработки многомерных растровых данных, а также для их публикации в виде веб-сервиса. Добавив многомерный растровый слой в вид карты, вы сможете изучить свои переменные в одном файле, а контекстная вкладка Многомерные данные обеспечит метод интерактивного отображения нужных вам срезов данных и доступ к инструментам и функциям быстрой обработки многомерных растровых данных.
Управление многомерными растровыми данными
Многомерные растровые данные занимают много места и ими сложно управлять. Основными структурами управления данными для управления многомерными растровыми данными являются многомерный набор данных мозаики и многомерный CRF.
Многомерные CRF
CRF – формат выходного растра по умолчанию для инструментов геообработки, создающих многомерные растры. Файл .crf оптимизирован для чтения и записи файлов большого объема в распределенной среде обработки и хранения. В файле .crf многомерные растровые данные разбиты на небольшие пакеты листов, что позволяет выполнять одновременную запись в итоговый результат сразу нескольким процессам.
Многомерные растры CRF поддерживает хранение нескольких переменных, измерений и шаблонов обработки. Он также поддерживает добавление и замену данных, но не поддерживает их вставку и удаление. Вы можете хранить данные, используя методы сжатия LERC и LZ77, помогающие сэкономить место. Многомерный CRF – это более быстрый вариант при доступе к большому количеству срезов с течением времени, например, при выполнении временного профилирования. Многомерный набор данных CRF рекомендуется в следующих сценариях:
- Данные будут использоваться в основном для многомерного анализа, включая временное профилирование и использование данных инструментами группы Многомерный анализ. Транспонированный CRF улучшает производительность.
- Вы планируете опубликовать сервис многомерных изображений в облаке и поместить данные в облачное хранилище. Данные CRF предназначены для обеспечения более высокой производительности в облачном хранилище.
- В настоящее время многомерные данные хранятся в малоэффективном формате (например, в виде данных с нерегулярной сеткой). Рекомендуется конвертировать свои данные в CRF для повышения быстродействия.
Многомерный набор данных мозаики
Многомерный набор данных мозаики - это эффективный способ хранения данных и управления ими, а также выполнения анализа данных.
Многомерный набор данных мозаики поддерживает хранение нескольких переменных, измерений и шаблонов обработки. Он также поддерживает добавление, замену, вставку и удаление данных с помощью табличных операций. Вам понадобится перестраивать многомерную информацию после любых внесенных изменений. Требования к хранилищу для набора данных мозаики зависят от исходных изображений набора данных, поскольку набор данных мозаики не хранит пикселы. Многомерный набор данных мозаики рекомендуется в следующих сценариях:
- Вы хотите сохранить доступ к перекрывающимся изображениям для одного временного среза.
- Данные содержат большие пространственно разрозненные области. Например, Аляска и Гавайи не являются смежными с основной территорией Соединенных Штатов и при использовании CRF будет создана огромная область NoData, что приведет к необходимости дополнительного объема хранилища.
- Данные будут использоваться в основном в качестве каталога изображений без временного профилирования.
- Данные будут регулярно обновляться посредством выполнения вставок и удалений (а не только присоединения данных).
- Вы работаете с данными нескольких типов с разным числом каналов. Например, набор данных содержит данные о температуре (в одном канале) и данные Landsat 8 (в восьми каналах).
Можно конвертировать многомерный набор данных мозаики в набор данных CRF. Для этого воспользуйтесь инструментом Копировать растр, выберите выходной формат CRF и поставьте отметку Обработать как многомерный. Дополнительно, можно построить многомерный транспонированный результат.
Изменение многомерных данных
Инструменты набора Многомерные данные позволяют вам изменять имеющиеся многомерные растры, создавать многомерные метаданные в набор данных мозаики, оптимизировать данные для увеличения производительности и извлекать поднаборы данных. Ряд стандартных инструментов управления растровыми данными, например, Изменить разрешение, Вырезание и Вычислить статистику, поддерживают и многомерные данные. Кроме того, вы можете проецировать и трансформировать пространственные данные инструментами группы Проекции и преобразования, многие из которых могут работать с многомерными растрами.
Вы можете изменить описание, единицы измерения и цветовую карту для каждой переменной в многомерном наборе растровых данных на панели Свойства, доступ к которой осуществляется через панель Каталог. Вы также можете задать переменную по умолчанию, которую нужно показать или анализировать, на панели Свойства.
Отображение многомерных растровых данных
Многомерные наборы данных мозаики и файлы .crf можно добавить непосредственно на карту в ArcGIS Pro.
Чтобы добавить многомерный файл формата netCDF, HDF, GRIB или Zarr в качестве многомерного растрового слоя, щелкните Добавить данные > Многомерный растровый слой на вкладке Карта.
По умолчанию, система применяет шаблон обработки Многомерный растр и создает один многомерный растровый слой для каждой выбранной переменной. Новый растровый слой содержит многомерную информацию из переменной, которая может быть отображена, проанализирована и опубликована. Выбранные переменные можно объединить в одном многомерном растровом слое. Либо можно воспользоваться инструментом Создать многомерный растровый слой, чтобы создать слой из поддерживаемых многомерных данных.
Когда многомерный растровый слой появится в виде карты, вы можете показать нужные срезы с помощью опций в группе Многомерный экстент на вкладке Многомерный.
Для получения подробных сведений об отображении многомерного растрового слоя см. раздел Работа с многомерными растровыми данными.
Для получения информации о визуализации многомерного набора данных мозаики см. раздел Визуализации многомерного набора данных мозаики.
Анализ многомерных растровых данных
Анализ сложных временных рядов, анализ трендов высоты и глубины, прогнозирование и регрессия - все это доступно при наличии ArcGIS Image Analyst или дополнительного модуля Spatial Analyst в ArcGIS Pro. Доступные в наборе инструментов Многомерный анализ инструменты позволят вам агрегировать данные по времени, идентифицировать аномалии, изучать тренды и обнаруживать изменения.
Вы можете воспользоваться диаграммой временного профиля для отображения и анализа многомерных растровых данных.
Более подробно см. в разделе Многомерный анализ в ArcGIS Pro.
Примечание:
Также множество инструментов многомерного анализа доступно в ArcGIS Spatial Analyst extension.