需要 Spatial Analyst 许可。
多尺度表面差异工具用于计算一系列空间尺度（大小不等的邻域）中与平均高程的最大差异。 此工具的输出用于识别像元的最大差异及发现其的尺度。
输出可用于解释输入表面栅格上的要素及其相关空间尺度。 以下示例显示了同一表面两种不同尺度的结果。 第一个图像（左）使用了 29 × 29 像元尺度，而第二个图像（右）使用了 49 × 49 像元尺度。 较小的尺度对景观的局部变化更为敏感，并能捕捉较小的表面要素。 另一方面，较大的尺度仅能捕捉较大的表面要素，因此显示的细节较少。
如何计算最大差异值
以下步骤概述了该工具使用的内部流程：
- 可以使用最小邻域距离、最大邻域距离和距离增量参数定义分析的尺度。 这些参数的单位由距离单位参数控制。
- 对于每个像元，将以每个识别的尺度计算平均高程。 然后对邻域中心像元的值与平均值进行比较，以确定与平均值的最大差异。
- 将针对各个尺度对计算的最大差异进行比较。
下面的各部分将对每个步骤进行更详细的说明。
分析尺度的识别方式
将使用多尺度表面差异工具中的可选参数来确定分析尺度。 最小邻域距离和最大邻域距离参数用于设置分析的最小尺度和最大尺度。 距离增量参数用于控制最小值和最大值之间邻域距离的增加。
每个尺度用邻域距离值表示。 分析将在多个邻域距离下进行，具体取决于输入参数设置。
对于给定目标像元，将从目标像元中心向外测量邻域距离，由此在目标像元周围创建一个像元方块。 例如，对于像元大小为 10 米的输入表面栅格，如果邻域距离为 30 米，则将形成 7 x 7 像元的邻域，如下图所示。 此值（30 米）将为计算与平均值的最大差异的尺度之一。
允许的最小邻域距离等于输入栅格的像元大小。 该值为 1 个像元，形成一个 3 x 3 的像元邻域。 在上述示例中，最小邻域距离为 5 米。
邻域距离不能超过输入表面栅格的范围。
如果指定的邻域距离不是像元大小的整数倍，工具会将其向上取整至下一个单元格大小的整数倍。 例如，在上述示例中，如果指定邻域距离为 25 米，它将向上取整至 30 米。
首先识别所有邻域距离值。 计算将从最小邻域距离参数值开始，然后通过将距离增量参数值添加至当前邻域距离来计算每个后续邻域距离。
将检查识别的每个新邻域距离，以确定其是否小于或等于最大邻域距离值。 如果新距离值小于或等于最大值，则邻域距离计算将继续。 如果新值大于最大值，则表示已识别所有邻域距离，并且差异计算随即开始。
如何计算最大差异
对于针对计算标识的每个邻域距离以及输入表面栅格中的每个像元，多尺度表面差异工具用于计算每个邻域的平均值。 采用积分图像法高效计算平均值（Lindsay 等人 2015)。 然后确定中心像元的值与邻域平均值之间的差异。 将在输出差异栅格参数值中标识并记录最大差异值。 确定这些差异的尺度将记录为输出尺度栅格参数值中的像元值。
GPU 的使用
如果您的系统上已安装某些 GPU 硬件，则此工具能够显著提高性能。 有关如何支持、配置以及启用此功能的详细信息，请参阅通过 Spatial Analyst 处理 GPU。
参考资料
Lindsay, John B., Jaclyn M. H. Cockburn, Hanzen A. J. Russell. 2015. "An integral image approach to performing multi-scale topographic position analysis." Geomorphology Volume 245, pp. 51–61. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.05.025
Newman, Daniel R., John B. Lindsay, and Jaclyn Mary Helen Cockburn. 2018. "Evaluating metrics of local topographic position for multiscale geomorphometric analysis." Geomorphology 312, 40–50. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.04.003