ArcGIS遥感影像重采样操作及不同算法对比

本文介绍在ArcMap 软件中,实现栅格图像重采样 的具体操作,以及不同重采样方法的选择依据。

在之前的博客中,我们介绍了基于PythonArcpy 模块对栅格图像加以批量重采样 的方法;而在ArcMap软件中,我们可以实现不需要代码的栅格重采样操作;本文就对这一操作方法加以具体介绍。

首先,如下图所示,是我们待重采样的栅格图像的属性界面。其中,可以看到此时栅格像元的边长为0.4867左右(由于图层是地理坐标系,所以单位就是)。

接下来,我们即可开始重采样操作。首先,在ArcMap 软件中,依次选择"System Toolboxes "→"Data Management Tools.tbx "→"Raster "→"Raster Processing "→"Resample"选项;如下图所示。

随后,即可弹出"Resample "窗口。在窗口的第一个选项中,输入我们待重采样的栅格文件;在第二个选项中,配置输出结果的路径与文件名称;随后,第三个选项是设置重采样后栅格像元大小的参数,可以直接通过其下方XY的数值来指定像元大小,也可以通过其他栅格文件来指定;最后,第四个选项就是重采样所采用的方法。

上述窗口中的参数整体也都很简单,也非常好理解;但主要是最后一个选项,也就是重采样方法的选择值得进一步探究。在实际应用过程中,我们究竟该选择哪一个方法呢?我们来看一下ArcGIS官网对不同方法的介绍;如下图所示。

可以看到,ArcGIS 官方一共提供了4种栅格数据重采样的方法,分别是最邻近分配法(NEAREST)、众数算法(MAJORITY)、双线性插值法(BILINEAR)与三次卷积插值法(CUBIC)。

首先,最邻近分配法 是速度最快的插值方法。这一方法主要用于离散数据(如土地利用分类数据),因为这一方法不会更改像元的值。使用这一方法进行重采样,最大空间误差将是像元大小的一半。

其次,众数算法 根据过滤器窗口中频率最高的数值来作为像元的新值。其与最邻近分配法一样,主要用于离散数据 ;但与最邻近分配法相比,众数算法通常可生成更平滑的结果。众数算法将在与输出像元中心最接近的输入空间中查找相应的4 x 4像元,并使用4 x 4相邻点的众数作为像元的新值。

再次,双线性插值法 基于四个最邻近的输入像元中心的加权平均距离来确定像元的新值。这一方法对连续数据非常有用(且只能对连续数据使用),且会对数据进行一些平滑处理。

最后,三次卷积插值法 通过拟合穿过16个最邻近输入像元中心的平滑曲线确定像元的新值。这一方法仅适用于连续数据,但要注意其所生成的输出栅格可能会包含输入栅格范围以外的值。如果大家不想出现这种情况,按照官方的说法,就需要转而使用双线性插值法。与通过运行最邻近分配法获得的栅格相比,三次卷积插值法的输出结果的几何变形程度较小。三次卷积插值法的缺点是需要更多的处理时间。

了解上述原理,我们就对选择哪一个方法有了比较清楚地认识。例如,我这里需要进行重采样操作的是一个类别数据 ,因此就只能选择最邻近分配法众数算法 ;而后,我们可以结合实际需要进行2种方法的二选一即可(或者直接用2种方法运行一遍,看看哪一个方法对应的结果更符合自己的需要)。如果大家需要进行重采样操作的是连续数据,那么4种方法理论上都是可以的,但是后2种方法相对更适合一些;大家结合需要选择或者分别运行一次,找到最合适的结果即可。

重采样后,可以看到结果数据中像元的大小已经是我们需要的数值了。

至此,大功告成。

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