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创建正态栅格

功能概述​

该工具用于生成像元值符合正态（高斯）分布的栅格图层。它按照指定的均值和标准差在给定空间范围和像元大小内填充像元数值，可用于空间建模、随机模拟、噪声扰动、地统计实验等。

应用场景​

  • 土壤属性模拟模拟：土壤湿度/密度等不确定性值的扰动图层
  • 地统计学建模：用作克里金、半变异函数分析中的初始误差图层
  • 风险模拟与评估：模拟不确定影响因子（如污染物浓度分布）
  • 生态系统扰动建模：对连续变量做随机扰动以进行灵敏度分析
  • 机器学习输入扩充：生成空间变量数据，用于模型训练与增强

理论图示​

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参数介绍​

参数名称参数描述补充说明
方差衡量数据值的离散程度（波动范围大小）。值越大，数据点偏离中心位置越显著。
平均值数据分布的中心位置数值。在正态分布中，它既是分布的对称轴，也决定了概率密度峰值的水平位置。
输出设置定义输出栅格的空间参考系来源：
• 手动输入：自定义坐标系参数
• 图层获取：从现有矢量/栅格文件提取空间参考		• 选择手动输入时需激活下方地理参数
• 图层获取模式将自动获取源数据的投影信息
四至范围输出栅格的地理边界框 （最小经度XMin, 最小纬度YMin, 最大经度XMax, 最大纬度YMax）• 单位与目标坐标系一致（如度/米）
• 必须构成有效矩形范围（ XMin < XMax, YMin < YMax ）
• 示例值："115.23,39.12,117.30,41.05"
像元大小输出栅格的空间分辨率，即单个像元在地图单位中的尺寸 (宽度, 高度)单位与坐标系匹配（如EPSG:4545单位为米），示例：" 900 , 900 " 表示宽 900 米/高 900 米
栅格大小输出栅格的维度规格 (列数, 行数)与【像元大小】共同决定空间范围，示例：" 100 , 100 " 表示 100 列× 100 行栅格矩阵
输出路径存储结果栅格的目录位置（建议使用绝对路径）需确保路径存在且具有写入权限
输出文件名结果栅格文件的完整名称（含扩展名）扩展名决定输出格式，如 .tif 生成GeoTIFF文件

操作步骤​

  1. 定位并启动工具：

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    • 在 工具箱面板中，展开目录："【栅格基础工具】 > 【栅格数据集】 > 【创建栅格】"。
    • 在该目录下，找到名为 "【创建正态栅格】" 的工具。
    • 操作： 双击 "【创建正态栅格】" 工具图标，或右键单击选择“打开”。

  2. 设置随机数种子：

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    • 在工具参数窗格中，找到标有 "【方差】"和"【平均值】" 的输入框。
    • 操作： 在 "【方差】"和"【平均值】" 的输入框中，分别输入 数字 " 50 " 和" 600 "。

  3. 配置输出坐标系来源 (坐标系及获取方式)：

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    • 找到标有【坐标系及获取方式】参数。
    • 操作：
      • 点击该参数的下拉箭头。
      • 从下拉列表中选择选项 "通过栅格/矢量图层获取" 。
      • 选择此选项后，下方会激活一个用于选择源图层的控件。
      • 在源图层输入框中直接键入栅格数据文件的完整路径和名称 "dem.tif"。
      • 输出栅格的空间参考系统（坐标系、像元大小、范围基准等）将自动与 "dem.tif" 一致。

  4. 指定像元大小和栅格尺寸：

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    • 找到标有 "【像元大小】" 的参数输入框。

    • 操作： 在对应的输入框中，直接键入 数值 30 (X方向) 和 30 (Y方向)。注意：由于步骤 3 选择了“图层获取”，此处的像元大小设置可能被锁定或覆盖，具体行为取决于工具实现。但按照步骤要求，仍需在此输入。

    • 找到标有 "【栅格大小】" 的参数输入框。该参数通常指定输出栅格的列数和行数。

    • 操作： 在对应的输入框中，直接键入 数值 2021 (列数) 和 1797 (行数)。

  5. 设置输出位置：

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    • 找到标有 【输出路径】的参数输入框。
    • 操作：
      • 点击 "【输出路径】" 输入框旁边的 "文件夹按钮"。
      • 在弹出的“保存输出”或“选择工作空间”对话框中，导航 到指定的目录："用户空间/工具箱/栅格基础工具/栅格数据集/创建栅格/创建正态栅格"。直接键入文件名 "normal.tif" (包含扩展名 .tif)

  6. 执行生成

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  • 点击窗格底部的 【运行】 按钮 → 等待任务列表提示"工具执行成功"

注意事项​

  • 空间参数：

    • 明确空间分析范围，建议从图层获取或手动输入，避免随机栅格大小和分析对象不一致

    • 像元大小也就是分辨率，过大会导致精度不足，过小会影响性能和存储效率，应与分析需求一致

    • 若输出后的栅格参与叠加分析，务必设置与目标图层一致的投影坐标系（避免空间偏移）

  • 数据类型与精度：

    • 若值为浮点型，建议使用Float 32 ，避免使用整型，会被截断为 0
    • 通常不设置Nodata值，除非结合掩膜使用

  • 正态随机性控制：

    • 均值为控制生成值的中心位置，推荐根据业务设定，如 0 、 50 、或背景平均值
    • 标准差决定数据的波动范围。标准差越大，值越离散（“更噪”）

  • 后续分析使用：

    • 可直接用于加权叠加、扰动计算或条件判断
    • 可乘以权重因子作为模型扰动源（如：扰动因子 = 原值 × ( 1 + 正态扰动)）
    • 多次运行建议使用不同种子或生成多个图层，适合蒙特卡洛模拟等使用场景