Плотность ядер пространства-времени (Spatial Analyst)

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Краткая информация

Расширяет вычисления плотности ядер от анализа относительного положения и величины входных объектов до включения других измерений, таких как время и глубина (высота). Итоговые выходные данные идентифицируют величину на единицу площади, используя несколько функций ядра, чтобы вписать плавно сужающуюся поверхность в каждую входную точку.

Более подробно о том, как работает инструмент Плотность ядер пространства-времени

Использование

• Необходимо предоставить значение параметра Поле высоты (elevation_field в Python) или Поле времени (time_field в Python), или обоих параметров. Хотя исходно инструмент показывает оба параметра как обязательные, как только предоставляется один из них, другой становится дополнительным.

  Функции ядра задаются на основе предоставленных значений параметра. Когда предоставлено значение параметра Поле высоты, ядро расширяется вдоль оси направления (z). Когда предоставлено значение параметра Поле времени, ядро расширяется вдоль оси времени (t). Если предоставлены оба значения, ядра расширяются вдоль z-оси и t-оси.

  Если предоставлен только один из этих параметров, выходные данные будут трехмерным растром. Если предоставлены оба значения параметров, выходные данные будут четырехмерным растром.

• При вычислении плотности учитываются только те точки, которые попадают в заданную окрестность. Если в окрестность определенной ячейки не попадает никаких точек, такой ячейке будет присвоено значение NoData.

• Инструмент создает выходной растр либо в формате NetCDF, либо в Облачном растровом формате (CRF). Местоположение и имя, указываемые для выходного растра, определяют формат, в котором он будет создан. Для значения параметра Выходной растр используйте расширение .nc, чтобы создать выходные данные в формате NetCDF. Используйте расширение .crf для создания выходного растра CRF. По умолчанию инструмент выводит растр CRF.

• Можно создать выходной слой вокселов, используя необязательный параметр Выходной слой вокселов. Этот параметр доступен только в том случае, если значение параметра Выходной растр задано для создания выходных данных NetCDF с расширением .nc. При попытке указать выходной слой вокселов, используя расширение .crf для растра CRF в параметре Выходной растр, инструмент выдаст сообщение об ошибке и не запустится.

• Если инструмент запускается в локальной сцене, с теми же горизонтальной и вертикальной системами координат, что и у входных объектов, слой вокселов будет добавлен к сцене, позволяя интерактивно изучать результаты. Если система координат не определена, появится уведомление о том, что система координат неизвестна. Также можно добавить выходной растр netCDF как слой вокселов, используя инструмент Создать многомерный слой вокселов или диалоговое окно Добавить многомерный слой вокселов.

  Можно конвертировать выходной растр netCDF в многомерный растр, используя инструмент Копировать растр. Он также может быть добавлен на карту в качестве векторного слоя или растрового слоя с помощью инструмента Создать векторный слой NetCDF или Создать растровый слой NetCDF соответственно.

  Созданный слой вокселов - это временный слой, который не будет сохраняться до тех пор, пока он не будет сохранен с помощью инструмента Сохранить в файл слоя. Можно использовать инструмент Создать ресурс слоя сцены вокселов, чтобы создать пакет слоя сцены (файл .slpk) из входного слоя вокселов.

• Очень большие или очень малые значения в параметре Поле генеральной совокупности (population_field в Python) могут привести к результатам, которые кажутся не интуитивными. Если среднее значение для поля генеральной совокупности намного больше 1 (например, для численности городского населения), радиус поиска по умолчанию может оказаться очень малым, в результате чего будут возникать небольшие кольца вокруг входных точек. Если среднее значение для поля генеральной совокупности намного меньше 1, то расчетный радиус поиска может показаться неоправданно большой. В таких случаях, вы указываете пользовательский радиус поиска.

• Параметр Размер ячейки (cell_size в Python) может быть задан числовым значениям или получен из имеющегося набора растровых данных. Если размер ячейки не был задан как значение параметра, он извлекается из параметра среды Размер ячейки, если такой указан. Если же размер ячейки не указан ни как параметр, ни как параметр среды, но настроен параметр среды Растр привязки, то будет использоваться значение величины его ячейки. Если же ни один из параметров не задан, то размер ячейки будет вычислен как наименьшее значение ширины или высоты экстента растра, поделенное на 250, при этом экстент берется из параметра среды Выходная система координат.

• Если размер ячейки указан в виде числа, то инструмент будет использовать это значение для выходного растра.

  Если для определения размера ячейки указан другой растр, в параметре будет показан путь к набору растровых данных вместо значения размера ячейки. Размер ячейки этого растра будет использоваться непосредственно в анализе указанная пространственная привязка набора данных будет такой же, как и выходная система координат. Если пространственная привязка набора данных отличается от выходной пространственной привязки, она будет спроецирована на основе значения Метод проецирования размера ячейки.

• Параметр Результирующие значения (resultant_values в Python) указывает, что будут показывать значения выходного растра. Если задано Плотности (DENSITIES в Python), то значения будут показывать плотность ядер на единицу площади для каждой ячейки. Если задано Ожидаемое количество (EXPECTED_COUNTS в Python), то значения будут показывать плотность ядер на площадь ячейки.

• Опция Плоскостной в параметре Метод (method в Python) может быть целесообразной, если анализ будет выполнен в локальном масштабе с проекцией, которая точно поддерживает правильные расстояния и площади. Опция Геодезический подходит, если анализ будет выполняться в масштабе региона или других больших площадей. Этот метод учитывает кривизну сфероида и корректно обрабатывает данные вблизи полюсов и международной линии смены дат.

• При использовании в качестве входных данных форматов, которые поддерживают значения Null, таких как классы пространственных объектов файловой базы геоданных, значение Null будет игнорироваться.

• См. раздел Среда анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о среде геообработки данного инструмента.

• Ссылки:

  Härdle, W. K., Müller, M, Sperlich, S., and Werwatz, A. Nonparametric and semiparametric models (Vol. 1). Berlin: Springer, 2004.

  Hu, Y., Wang, F., Guin, C., and Zhu, H. "A spatio-temporal kernel density estimation framework for predictive crime hotspot mapping and evaluation." Applied geography, 99, 2018, 89-97.

  Nakaya, T., and Yano, K. "Visualising crime clusters in a space‐time cube: An exploratory data analysis approach using space time kernel density estimation and scan statistics." Transactions in GIS, 14(3), 2010, 223-239.

  Silverman, B. W. Density Estimation for Statistics and Data Analysis. New York: Chapman and Hall, 1986.

Параметры

Диалог

Подпись	Описание	Тип данных
Входные точечные объекты	Входные точечные объекты, для которых будет рассчитываться плотность.	Feature Layer
Поле генеральной совокупности	Поле, в котором хранятся значения распределения (относительной величины показателя) для каждого объекта. Поле генеральной совокупности содержит значения количества или подсчета, которые должны быть распределены по ландшафту для построения непрерывной поверхности. Значения в поле генеральной совокупности могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте значение Нет, если не будет использовано какого-либо показателя или специального значения, и каждый объект будет подсчитан один раз.	Field
Поле высоты (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения высоты для каждого объекта. Значения в поле высот могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте Пусто, чтобы поддерживать плотность ядер 3D с временем. Для 3D-объектов в список полей будет добавлено псевдо поле Shape.Z.	Field
Единицы измерения поля высот (Дополнительный)	Задает единицы измерения, которые будут использоваться для входного значения поля высот. По умолчанию – Метры. Используйте соответствующие единицы измерений для представления значений параметра Поле значений. Дюйм—Будут использоваться дюймы. Фут—Будут использоваться футы. Ярд—Будут использоваться ярды. Миля (США)—Будут использоваться мили США. Морская миля—Будут использоваться морские мили. Миллиметр—Будут использоваться миллиметры. Сантиметр—Будут использоваться сантиметры. Метр—Будут использоваться метры. Километры—Будут использоваться километры. Дециметр—Будут использоваться дециметры.	String
Поле времени (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения времени для каждого объекта.	Field
Размер ячейки (Дополнительный)	Размер ячейки создаваемого выходного многомерного растра. Значение можно задать как числовым значением, так и получить из существующего набора растровых данных. Если размер ячейки не указан, будет использоваться значение размера ячейки в параметрах среды, если оно указано; в противном случае для его вычисления на основе других входных данных будут использоваться дополнительные правила. Подробности смотрите в разделе использования инструмента.	Analysis Cell Size
Радиус поиска (x и y) (Дополнительный)	Радиус поиска в плоскости x,y, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения. Например, чтобы включить все объекты в пределах окрестности в одну милю, когда единицами измерения являются метры, задайте радиус поиска равным 1609.344 (1 миля = 1609.344 метра). По умолчанию единицы измерения основаны на линейных единицах измерения выходной пространственной привязки.	Linear Unit
Радиус поиска (z) (Дополнительный)	Вертикальное расстояние поиска в z- направлении, в пределах которого будет вычислена плотность. Это вертикальное расстояние будет использоваться при поиске объектов в направлении вверх и вниз по оси z. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Linear Unit
Временное окно поиска (t) (Дополнительный)	Диапазон поиска во времени, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Time Unit
Результирующие значения (Дополнительный)	Определяет, что будут представлять значения в выходном растре. Поскольку значение выходной ячейки связано с указанным размером ячейки, полученный растр невозможно преобразовать в ячейку другого размера. Плотность—Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на единицу площади для каждой ячейки. Это значение по умолчанию Ожидаемое количество—Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на площадь ячейки.	String
Метод (Дополнительный)	Определяет, какой метод будет использоваться: на плоской поверхности земли (планарный) или кратчайший путь на сфероиде (геодезический). Плоскостной—Будет использоваться расстояние на плоскости между объектами. Это значение по умолчанию Геодезический—Будет использоваться геодезическое расстояние между объектами.	String
Минимальная высота (Дополнительный)	Минимальная (самая низкая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
Максимальная высота (Дополнительный)	Максимальная (самая высокая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
Интервал высот (Дополнительный)	Шаг высот между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
Единицы измерения высот (Дополнительный)	Задает единицы измерения шага высот, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию метры. Дюйм—Будут использоваться дюймы. Фут—Будут использоваться футы. Ярд—Будут использоваться ярды. Миля (США)—Будут использоваться мили США. Морская миля—Будут использоваться морские мили. Миллиметр—Будут использоваться миллиметры. Сантиметр—Будут использоваться сантиметры. Метр—Будут использоваться метры. Километры—Будут использоваться километры. Дециметр—Будут использоваться дециметры.	String
Время начала (Дополнительный)	Начальное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
Время окончания (Дополнительный)	Конечное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
Временной интервал (Дополнительный)	Временной интервал между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
Единицы измерения временного интервала (Дополнительный)	Задает единицы измерения интервала времени, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию - день. Секунда—Единицами временного интервала будут секунды. Минута—Единицами временного интервала будут минуты. Час—Единицами временного интервала будут часы. День—Единицами временного интервала будут дни. Неделя—Единицами временного интервала будут недели.	String
Выходной слой вокселов (Дополнительный)	Выходной слой вокселов основан на объемных данных, хранящихся в выходном растре netCDF. Этот тип выходных данных может быть создан только в том случае, если параметр Выходной растр настроен на создание растра netCDF с расширением .nc.	Voxel Layer

Возвращаемое значение

Подпись	Описание	Тип данных
Выходной растр	Выходной набор многомерных растровых данных плотности ядер. Расширение имени файла определяет формат выходных данных. Используйте .crf для создания растра CRF. Используйте .nc для создания растра netCDF. По умолчанию выходными данными является растр CRF. Это всегда растр с плавающей точкой.	Raster

Python

SpaceTimeKernelDensity(in_features, population_field, {elevation_field}, {elevation_field_unit}, {time_field}, {cell_size}, {kernel_search_radius_xy}, {kernel_search_radius_z}, {kernel_search_time_window}, {resultant_values}, {method}, {min_elevation}, {max_elevation}, {elevation_interval}, {elevation_unit}, {start_time}, {end_time}, {time_interval}, {time_interval_unit}, {out_voxel_layer})

Имя	Описание	Тип данных
in_features	Входные точечные объекты, для которых будет рассчитываться плотность.	Feature Layer
population_field	Поле, в котором хранятся значения распределения (относительной величины показателя) для каждого объекта. Поле генеральной совокупности содержит значения количества или подсчета, которые должны быть распределены по ландшафту для построения непрерывной поверхности. Значения в поле генеральной совокупности могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте значение '', если не будет использовано какого-либо показателя или специального значения, и каждый объект будет подсчитан один раз.	Field
elevation_field (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения высоты для каждого объекта. Значения в поле высот могут быть целочисленными или с плавающей точкой. Используйте '', чтобы поддерживать плотность ядер 3D с временем. Для 3D-объектов в список полей будет добавлено псевдо поле Shape.Z.	Field
elevation_field_unit (Дополнительный)	Задает единицы измерения, которые будут использоваться для входного значения поля высот. По умолчанию – Метры. Используйте соответствующие единицы измерений для представления значений параметра elevation_field. INCH—Будут использоваться дюймы. FOOT—Будут использоваться футы. YARD—Будут использоваться ярды. MILE_US—Будут использоваться мили США. NAUTICAL_MILE—Будут использоваться морские мили. MILLIMETER—Будут использоваться миллиметры. CENTIMETER—Будут использоваться сантиметры. METER—Будут использоваться метры. KILOMETER—Будут использоваться километры. DECIMETER—Будут использоваться дециметры.	String
time_field (Дополнительный)	Поле, обозначающее значения времени для каждого объекта.	Field
cell_size (Дополнительный)	Размер ячейки создаваемого выходного многомерного растра. Значение можно задать как числовым значением, так и получить из существующего набора растровых данных. Если размер ячейки не указан, будет использоваться значение размера ячейки в параметрах среды, если оно указано; в противном случае для его вычисления на основе других входных данных будут использоваться дополнительные правила. Подробности смотрите в разделе использования инструмента.	Analysis Cell Size
kernel_search_radius_xy (Дополнительный)	Радиус поиска в плоскости x,y, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения. Например, чтобы включить все объекты в пределах окрестности в одну милю, когда единицами измерения являются метры, задайте радиус поиска равным 1609.344 (1 миля = 1609.344 метра). По умолчанию единицы измерения основаны на линейных единицах измерения выходной пространственной привязки.	Linear Unit
kernel_search_radius_z (Дополнительный)	Вертикальное расстояние поиска в z- направлении, в пределах которого будет вычислена плотность. Это вертикальное расстояние будет использоваться при поиске объектов в направлении вверх и вниз по оси z. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Linear Unit
kernel_search_time_window (Дополнительный)	Диапазон поиска во времени, в пределах которого будет вычислена плотность. Укажите значение и подходящие единицы измерения.	Time Unit
resultant_values (Дополнительный)	Определяет, что будут представлять значения в выходном растре. Поскольку значение выходной ячейки связано с указанным размером ячейки, полученный растр невозможно преобразовать в ячейку другого размера. DENSITIES—Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на единицу площади для каждой ячейки. Это значение по умолчанию EXPECTED_COUNTS—Выходные значения будут представлять вычисленное значение плотности на площадь ячейки.	String
method (Дополнительный)	Определяет, какой метод будет использоваться: на плоской поверхности земли (планарный) или кратчайший путь на сфероиде (геодезический). PLANAR—Будет использоваться расстояние на плоскости между объектами. Это значение по умолчанию GEODESIC—Будет использоваться геодезическое расстояние между объектами.	String
min_elevation (Дополнительный)	Минимальная (самая низкая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
max_elevation (Дополнительный)	Максимальная (самая высокая) высота, которая будет использоваться для выходного многомерного растра.	Double
elevation_interval (Дополнительный)	Шаг высот между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
elevation_unit (Дополнительный)	Задает единицы измерения шага высот, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию метры. INCH—Будут использоваться дюймы. FOOT—Будут использоваться футы. YARD—Будут использоваться ярды. MILE_US—Будут использоваться мили США. NAUTICAL_MILE—Будут использоваться морские мили. MILLIMETER—Будут использоваться миллиметры. CENTIMETER—Будут использоваться сантиметры. METER—Будут использоваться метры. KILOMETER—Будут использоваться километры. DECIMETER—Будут использоваться дециметры.	String
start_time (Дополнительный)	Начальное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
end_time (Дополнительный)	Конечное время, которое будет использоваться для выходного многомерного растра.	Date
time_interval (Дополнительный)	Временной интервал между срезами в выходном многомерном растре. Значение должно быть больше нуля.	Double
time_interval_unit (Дополнительный)	Задает единицы измерения интервала времени, которые будут использоваться для выходного многомерного растра. По умолчанию - день. SECOND—Единицами временного интервала будут секунды. MINUTE—Единицами временного интервала будут минуты. HOUR—Единицами временного интервала будут часы. DAY—Единицами временного интервала будут дни. WEEK—Единицами временного интервала будут недели.	String
out_voxel_layer (Дополнительный)	Выходной слой вокселов основан на объемных данных, хранящихся в выходном растре netCDF. Этот тип выходных данных может быть создан только в том случае, если параметр out_raster настроен на создание растра netCDF с расширением .nc.	Voxel Layer

Возвращаемое значение

Имя	Описание	Тип данных
out_raster	Выходной набор многомерных растровых данных плотности ядер. Расширение имени файла определяет формат выходных данных. Используйте .crf для создания растра CRF. Используйте .nc для создания растра netCDF. По умолчанию выходными данными является растр CRF. Это всегда растр с плавающей точкой.	Raster

Пример кода

SpaceTimeKernelDensity, пример 1 (окно Python)

В этом примере вычисляется сглаженная временная плотность ядер с использованием шейп-файла.

from arcpy import env  
from arcpy.sa import * 

env.workspace = "C:/sapyexamples/data" 
STKD_out_raster = SpaceTimeKernelDensity("WOD_subset.shp", "Salinity", "Z", "Meter",
                                         "Time", "0.001", resultant_values="Densities",
                                         method="Planar", elevation_unit="Meter")  

STKD_out_raster.save("C:/sapyexamples/output/STKD_out.crf")

SpaceTimeKernelDensity, пример 2 (автономный скрипт)

В этом примере вычисляется сглаженная временная плотность ядер с использованием многомерного набора данных.

## Name: SpaceTimeKernelDensity_Ex_standalone.py  
## Description: Calculate spatial temporal salinity concentration using a multidimensional dataset 
## Requirements: Spatial Analyst Extension 
 
## Import system modules 
import arcpy  
from arcpy import env   
from arcpy.sa import *

## Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")
 
## Set environment settings 
env.workspace = r" C:\STKD_Test"
# To allow overwriting outputs change overwriteOutput option to True. 
env.overwriteOutput = False 
  
## Set local variables 
in_features = "WOD_subset"  
Population_Field = "Salinity"  
Elevation_Field = "Z"  
Elevation_Field_Unit = "Meter"  
Time_Field = "Time"  
Cell_Size = "30"  
Resultant_values = "Densities"  
Method = "Planar" 
Elevation_Unit = "Meter"  
  
## Execute: Space Time Kernel Density  
STKD_out_raster = SpaceTimeKernelDensity(in_features, Population_Field,   
                                Elevation_Field, Elevation_Field_Unit,   
                                Time_Field, Cell_Size,   
                                resultant_values=Resultant_values,   
                                method=Method, 
                                elevation_unit=Elevation_Unit) 
  
## Save the output 
STKD_out_raster.save("STKD_test.crf")

Параметры среды

Автоматическое подтверждение, Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Текущая рабочая область, Экстент, Географические преобразования, Маска, Выходное ключевое слово CONFIG, Выходная система координат, Коэффициент параллельной обработки, Временная рабочая область, Растр привязки, Размер листа

Информация о лицензиях

• Basic: Обязательно Spatial Analyst
• Standard: Обязательно Spatial Analyst
• Advanced: Обязательно Spatial Analyst