Выявление спектральных изменений

Обнаружение изменений с использованием многоканальных изображений основано на вычислении спектральной разницы попиксельно.

Сравнение данных многоканального изображения позволяет определить области, спектральный сигнал которых претерпел изменения, обычно в течение определенного периода времени. В ArcGIS AllSource можно использовать различные методы для сравнения многоканальных изображений.

Методы обнаружения спектральных изменений доступны, когда на панели Содержание выбран многоканальный растр.

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, выявления спектральных изменений или обнаружения изменения временных рядов. Вы можете сравнить два набора растровых данных или два среза в многомерном наборе растровых данных.

Мастер выявления изменений

Мастер обнаружения изменений запускается из ниспадающего меню кнопки Выявление изменений на вкладке Анализ в группе Растр. Кнопка недоступна, если вы не работаете в сцене 2D-карты.

Панель Настроить

Первая панель Мастера выявления изменений - панель Настройка, где вы можете задать значение Метод выявления изменений. Для сравнения многоканальных наборов данных, установите Метод выявления изменений на Спектральное изменение.

Параметр	Описание
Из растра	Первый растр в вычислении. Чтобы вычислить изменение с момента 1 (более раннего) до момента 2 (более позднего), введите растр момента 1.
В растр	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.

Параметр	Описание
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.
Экстент обработки	Экстент обработки выходных данных.
Коэффициент пропуска по X	Коэффициент пропуска по x, используемый для расчета статистики и гистограммы для растра изменений.
Коэффициент пропуска по Y	Коэффициент пропуска по y, используемый для расчета статистики и гистограммы для растра изменений.

Панель Спектральная разница

Панель Спектральная разница позволяет указать, как сравнивать входные многоканальные изображения, и указать какой тип информации об изменениях будет вычисляться.

Параметр	Описание
Тип разницы	Метод вычисления разницы, используемый в вычислении. Спектральное Евклидово расстояние — расстояние между двумя многоканальными растрами, в котором спектры каждого пикселя рассматриваются как вектор. Чем больше значение, тем больше изменение между изображениями. Используется по умолчанию. Разница спектрального угла — угол между двумя многоканальными растрами, в котором спектры каждого пикселя рассматриваются как вектор. Чем больше угол, тем больше изменение между изображениями. Канал с наибольшим изменением — канал, на который приходится наибольшее изменение в каждом пикселе между двумя многоканальными растрами.
Тип размера ячейки	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.
Тип экстента	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.

Панель Классифицировать разницу

Панель Классифицировать разницу позволяет исследовать различия в спектрах пикселей на лету на карте и использовать эту информацию для классификации результатов.

Раздел Изучить разницу находится в верхней половине панели Классифицировать разницу.

Гистограмма значений различий отображается вместе с интерактивными маркерами для визуализации изменений. Слой Preview_Mask добавляется на карту по умолчанию при открытии панели. Когда вы перетаскиваете маркеры минимума и максимума на разные значения гистограммы, значения пикселов между минимумом и максимумом отображаются в слое Preview_Mask на карте. Все остальные значения пикселов маскируются и не видны. Значения могут быть лучше видны, если все остальные слои на карте отключены. Вы также можете изменить символы слоя Preview_Mask.

Чтобы пропустить классификацию и сохранить исходные различия значений пикселей, снимите флажок Классифицировать разницу в значениях и нажмите Далее, чтобы перейти к следующей панели.

Используйте интерактивную гистограмму для создания классов

Чтобы использовать интерактивную гистограмму для создания классов, выполните следующие шаги:

1. Перетаскивайте маркеры минимума и максимума на гистограмме, пока не идентифицируете информацию об изменении, важном для вашего анализа (например, сильное отрицательное изменение).
2. Щелкните кнопку Добавить новый класс.

   Минимальное и максимальное значения, выбранные на гистограмме, добавляются как минимальное и максимальное значения класса в таблицу Выходные данные классификации внизу панели.

3. В таблице Выходные данные классификации добавьте значение класса (целое число) в поле Output и имя класса в поле Class Name.

   Это обязательно.

4. Укажите цвет, который будет использоваться для отображения класса.

Создание классов вручную

Чтобы вручную добавить информацию о классе без использования интерактивной гистограммы, выполните следующие действия:

1. Щёлкните на кнопке Создать.
2. В панели Создать задайте для параметра Максимальное значение количество классов, которые хотите создать.

   Вы можете указать базовое имя для классов, связанных с каждым уникальным значением. Вы также можете указать цветовую схему и прозрачность для символов класса.

3. Нажмите OK.
4. В таблице Выходные данные классификации введите значения полей Minimum и Maximum для каждого класса.

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.

Панель Последующая обработка

Панель Последующая обработка позволяет сгладить результаты и создать выходные данные.

Параметр	Описание
Окрестности сглаживания	Размер фокальной окрестности, используемый в строках и столбцах пикселов для сглаживания результатов. None – сглаживание не выполняется. Используется 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	Минимум – вычисляется минимальное значение пикселов в окрестности. Максимум – вычисляется максимальное значение пикселов в окрестности. Среднее – вычисляется среднее значение пикселов в окрестности. Используется 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. Статистический метод, который должен использоваться для вычисления значений пикселов с целью получения более плавного результата.
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.

Вычислить разницу спектрального угла

В следующем примере вычисляется разница спектральных углов между двумя изображениями Landsat 8.

1. Добавьте на карту два изображения Landsat 8.
2. Выбрав предыдущий слой изображения в панели Содержание, запустите Мастер выявления изменений на вкладке Изображение в группе Анализ.

   На панели Настройка установите для параметра Метод выявления изменений значение Спектральное изменение.

3. Установите параметр Из растра на более ранний растровый слой.
4. Установите для параметра В растр более поздний растровый слой.
5. Щелкните Далее.
6. На панели Разница каналов установите для параметра Тип разницы значение Разница спектрального угла.
   1. Установите для параметра Тип размера ячейки значение Максимальный из, а для параметра Тип экстента значение Пересечение.
7. Щелкните Далее.
8. На панели Классифицировать разницу перетаскивайте маркер минимального значения гистограммы, пока результаты в маске предварительного просмотра не будут ограничены интересующей вас областью. Оставьте маркер максимального значения гистограммы на самом большом положительном значении. Щелкните Добавить новый класс.

   Это уменьшает присутствие фонового или малоуглового фонового изменения в результатах.

9. В таблице Выходные данные классификации установите для поля Output значение 1, введите соответствующее имя для поля Class Name и используйте палитру цветов, чтобы выбрать красный цвет.
10. Щелкните Далее.
11. На панели Последующая обработка установите для параметра Окрестность сглаживания значение 3 x 3, а для параметра Метод заполнения статистики значение Большинство.
12. Для параметра Выходной набор данных введите Spectral_angle_change.tif и щелкните Запустить.
13. Когда набор данных будет добавлен на карту, щелкните Готово, чтобы закрыть Мастер выявления изменений.