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栅格数据

栅格数据是一种以规则网格形式组织空间数据的模型，广泛用于地理信息系统和遥感领域。它通过将地理空间划分为等间距的格网来表示空间现象，每个像元对应一个地理位置，并记录该位置上的属性值（如温度、高程、土地覆盖类型等）。

  • 栅格数据结构特征
组成要素描述
像元网格中的最小单元，具有固定的空间分辨率（例如 30 m × 30 m）
行列结构数据以二维数组的形式按行列组织，每个像元按其位置索引访问
空间参考信息包括坐标系统、投影、像元大小及其空间范围
波段在遥感图像中，栅格可包含多个波段，如红、绿、蓝、红外等
  • 栅格数据的典型格式：GeoTIFF、IMG、NetCDF、ASCII Grid、JPEG2000
  • 栅格数据主要用途：
    • 遥感分析：多光谱或高光谱遥感图像处理（如Landsat、Sentinel）；土地覆盖 / 土地利用分类、NDVI等植被指数计算；水体检测、变化检测
    • 地形与地貌建模：基于DEM（数字高程模型）提取坡度、坡向、可视域分析、分析地形遮蔽、流域分析、洪水模拟等
    • 环境与气候建模：表面温度、降水、风速等气象变量建模；空气质量、噪声污染扩散模拟；火灾风险、土壤侵蚀预测等
    • 空间统计与插值：使用栅格网格对离散点进行空间插值（IDW、Kriging等）；创建等值线图（如等高线）
    • 地图代数与栅格计算：执行栅格栅格之间的加减乘除（Map Algebra）；条件运算、逻辑判断、掩膜分析
    • 可视化与制图：生成专题地图、热力图、模拟图层（如降水分布图、土壤类型图）；三维地形可视化与剖面图生成

添加栅格数据​

添加单波段栅格数据​

单波段栅格数据是仅包含一个波段的栅格影像，每个像元只存储一个数值，通常用于表示一个特定的空间属性或变量。

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添加多波段栅格数据​

多波段栅格数据包含两个或更多波段，每个像元在每个波段上都有一个对应值。常用于遥感图像，每个波段代表不同电磁波段（如红、绿、蓝、红外等）的反射值。

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以图片形式加载栅格数据​

图片形式栅格就是指使用常见图像文件格式来存储栅格数据的一种方式。这类文件本质上仍是栅格数据，只是文件结构和用途略有不同。

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展示栅格数据​

拉伸​

  • 定义：拉伸是将原始栅格数据的像元值通过线性或非线性方式重新映射到一个显示范围（通常是 0 - 255 的灰度或RGB范围）来增强影像对比度和视觉效果。

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  • 适用数据：

    • 连续型栅格数据（如高程、温度、影像等）

    • 单波段或多波段数据（以灰度或伪彩色显示）

  • 常见拉伸方式：

    类型说明
    最小-最大将影像值按最小值和最大值线性拉伸至 0 - 255 。
    百分比剪裁忽略两端极值（如 0.5 %和 99.5 %），增强主要区域对比。
    标准差拉伸基于均值和标准差的拉伸，突出常规范围内的变化。
    直方图均衡增强影像的对比度，使像素值分布更均匀。

  • 应用场景：

    • 增强遥感影像的可视性

    • 显示高程等连续值数据的细节变化

分级​

  • 定义：分级渲染将像元值分为若干类别，并为每一类指定一个符号（通常是颜色）。常用于表示离散型栅格数据。

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  • 适用数据：

    • 分类影像（如土地利用、土壤类型）

    • 离散值数据（如土地覆盖等级、污染等级等）

  • 分级方式：

    类型说明
    等间距法每一类的值范围相等，适合均匀分布的数据。
    分位数法每类包含相同数量的像元，适合非均匀分布数据。
    自定义法用户根据业务需求手动设定分类边界。

  • 应用场景：

    • 表达土地利用类型

    • 环境敏感区域分级

    • 风险等级划分

唯一值​

  • 定义：唯一值渲染为每一个不同的像元值分配一个唯一的颜色，适用于具有离散且有限值的栅格数据。

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  • 适用数据：

    • 离散且值域有限的数据（如行政区域编号、类别码）

    • 已分类的栅格数据（分类结果栅格）

  • 特点：

    • 不进行值域拉伸

    • 显示清晰明确的类别边界

    • 每个值均可单独设置图例和颜色

  • 应用场景：

    • 显示区域编码、地块标识、栅格化的矢量数据

    • 影像分类结果可视化

RGB合成​

  • 定义：RGB合成是将三波段（红、绿、蓝）分别映射到显示系统的R、G、B通道中，从而形成彩色影像。

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  • 适用数据：

    • 多波段遥感影像（如Landsat、Sentinel、无人机影像）

    • 具备光谱信息的数据

  • 常见组合：

    波段组合类型说明
    3-2-1真彩色R、G、B对应红、绿、蓝波段，接近人眼所见。
    4-3-2假彩色增强植被反射的近红外波段，提高植被可辨性。
    5-4-3假彩色更清晰区分土壤、岩石和植被。

  • 应用场景：

    • 遥感影像处理与分析

    • 变化检测、植被监测、城市扩张分析

影像金字塔​

  • 定义：影像金字塔是一种多分辨率层级影像结构，将原始影像逐级缩小，形成多个分辨率层，每一层都是上一层分辨率的一半或其他比例的缩略图。

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  • 影像金字塔目的和优势：

    目标说明
    加快显示速度在不同缩放级别加载对应分辨率的图层，避免加载大图
    平滑缩放体验显示过程中快速切换图层，无需临时重采样
    降低内存消耗浏览小比例尺时不加载完整原始数据
    支持大影像对超大遥感图像或镶嵌数据集尤其关键