栅格数据处理

栅格数据处理是指对地图内容列表中选中的栅格图层，根据当前地图可视范围进行空间提取、分析或重建操作。内容包括栅格工具、统计以及对齐，

栅格工具

栅格处理

裁剪

定义：裁剪操作用于将选中的栅格图层按照当前地图的可视范围进行空间提取，生成一个新的裁剪后栅格图层。该操作常用于缩小分析范围、提取感兴趣区域、提高处理效率等场景。

• 输入文件：待处理的原始栅格图层，通常为内容列表中已加载并被选中的图层。
• 存储名称：裁剪后生成的新栅格图层的名称。建议命名具备可识别性（如包含时间或区域信息），以便后续管理和调用。
• 存储路径：指定裁剪结果的保存目录。

注意事项：

• 可视范围即掩膜边界：本裁剪操作默认使用当前地图窗口的显示范围作为空间边界。在裁剪前请确认地图缩放与视图范围已准确定位至目标区域。

• 裁剪结果不影响原始图层：裁剪操作仅生成一个新的图层对象，原始输入栅格保持不变。这样既保证数据安全，又方便结果对比与回溯分析。

掩膜

功能说明：掩膜操作用于快速移除地图视图窗口中当前显示范围内的影像像素，仅保留未显示部分的图像数据。 简而言之，该操作可将屏幕上可见的影像区域“掩蔽”掉，生成一个仅包含不可视区域内容的新栅格图层。

此功能适用于以下典型场景：

• 快速移除当前视图范围内冗余数据；
• 保留背景或边缘区域用于叠加、补充分析；
• 在大范围影像数据中进行区域排除处理；
• 进行屏幕级别的数据清理与可视化优化。

• 输入文件：待处理的原始栅格图层，通常为内容列表中已加载并被选中的图层。
• 存储名称：掩膜后生成的新栅格图层的名称。建议命名具备可识别性（如包含时间或区域信息），以便后续管理和调用。
• 存储路径：指定掩膜结果的保存目录。

操作步骤：

• 打开地图项目并加载数据： 在昕图软件中打开包含目标影像数据的项目，确保相关影像图层已加载至内容列表，并可在地图视图中正常显示。
• 调整地图视图：使用缩放和平移工具，定位地图窗口，使视图范围准确覆盖希望移除的区域。此视图范围即将被作为“掩膜”使用，图像中显示的像素将被剔除。
• 选中待掩膜图层：在内容列表中，单击选择目标影像图层，确保该图层处于可视状态。此图层将作为掩膜处理的输入数据。
• 输入存储路径和名称：手动输入掩膜后的栅格数据名称以及存储位置
• 执行掩膜操作：点击栅格处理中的掩膜，系统将自动将当前视图范围作为掩膜区域执行处理。
• 生成掩膜图层：完成处理后，将生成一个新的影像图层。该图层将自动添加至内容面板，仅显示未被当前视图遮罩的部分。

注意事项：

• 基于地图视图的动态掩膜：此工具以当前地图窗口的空间范围作为掩膜边界，执行时不再提示用户设置范围，请在操作前准确调整视图。
• 仅处理选中图层：操作仅作用于当前“内容”面板中所选图层，若需同时处理多个图层，请重复执行或使用批处理方式。
• 像元处理方式：掩膜后的区域像元通常被设置为 NoData，不参与后续计算。
• 数据安全性：掩膜操作不修改原始数据，仅生成新的掩膜图层，确保原始图层可随时恢复或对比。

差异

功能说明：差异操作用于对两个栅格图层进行逐像元减法运算，计算结果为：差值栅格 = 减数栅格 − 被减数栅格该操作在环境监测、变化检测、时间序列分析等应用中尤为常见，如计算某区域在两个时间点的 NDVI 差异、地表高程变化等。

注意图层选择顺序会直接影响结果的正负值：内容列表中先选中的图层作为“减数”，后选中的图层作为“被减数”

• 输入文件 1 ：第一个参与差异计算的栅格数据（减数）

• 输入文件 2 ：第二个参与差异计算的栅格数据（被减数）

• 存储名称：输出差异栅格文件的名称

• 存储路径：输出结果保存的位置

  数据示例：

  输出栅格=目标栅格-起始栅格（Outras.tif=Inras2.tif-Inras1.tif）

  目标栅格为Inras2.tif，起始栅格为Inras1.tif

  目标和起始栅格中，只要有一个像元值为Nodata，则结果值输出为Nodata

操作步骤：

• 加载所需栅格图层： 打开昕图软件并确保已将两个用于差异计算的栅格图层加载到内容列表中；
• 输入要进行差异操作的文件：依次选择栅格图层，先选中的为“减数”图层，再选中的作为“被减数”的图层；
• 输入存储路径和名称：手动输入差异操作后的栅格数据名称以及存储位置；
• 执行差异操作：在工具栏中点击差异按钮。系统将自动读取两个图层的像元值，并进行逐像元减法运算；
• 生成差异操作后图层：系统将在地图中生成一个新的栅格图层， 差值图层的像元值反映了两个输入图层之间的数值变化，便于进一步可视化与统计分析。

注意事项：

• 图层顺序影响结果：差异操作是方向性的（非对称运算），请选择正确顺序以避免结果符号错误。例如，高程变化应为“后时相 − 前时相”，而非相反。
• 像元对齐要求： 输入的两个栅格图层应具有相同的空间参考、分辨率、像元对齐方式和范围。若存在差异，系统可能自动重采样，或建议先进行对齐处理。

复合

功能说明：复合操作用于将多个单波段栅格图层合并为一个多波段栅格图层。该过程通过波段合成函数实现，是多光谱影像分析、遥感影像融合与分类的重要预处理步骤。合并后的多波段栅格具有统一的空间参考与像元对齐结构，同时保留每个原始图层的波段信息。

• 主文件：指在波段合成过程中被指定为主参考栅格的图层。系统通常以该图层的空间参考、像元大小、像元对齐（像元起始点）、范围等属性作为输出栅格的标准。
• 副文件：除主文件以外，参与波段合并的其他单波段栅格图层集合
• 存储名称：复合后输出的多波段栅格数据名称，不包含路径，仅为文件名或数据集名称。
• 存储路径：输出结果的保存位置

注意事项：

• 波段顺序控制：输出图层的波段顺序完全取决于内容列表中图层的选择顺序。例如：若想生成标准 RGB 合成图像，应依次选择红、绿、蓝波段图层。
• 像元对齐要求： 所有输入图层必须满足以下条件：
  • 相同的空间参考系（坐标系统）
  • 相同的像元大小与分辨率
• 波段数量限制：多波段输出图层最多可支持一定数量的波段，建议避免一次性合并过多图层。
• 数据一致性检查：建议使用“波段统计”或图像属性表检查合并后图层的波段分布与数值范围，确保合成结果正确。

镶嵌

功能说明：用于将多个栅格数据集合并为一个统一的栅格数据集，从而形成一个完整的、连续的空间覆盖图层。该过程不会对原始数据进行永久修改，而是生成一个新的输出数据集。

广泛应用于以下场景：

• 拼接遥感影像、DEM数据或地形图；
• 构建跨区域、无缝覆盖的大范围底图；
• 整合分幅采集的数据成果；
• 空间连续性数据的可视化与后续分析处理。

• 主文件：在镶嵌操作中，被指定为主要参考对象的栅格图层。通常是第一张被加载或选择的影像；
• 副文件：除主文件之外，参与镶嵌的其他栅格图层；
• 存储名称：镶嵌后输出的栅格数据名称，不包含路径，仅为文件名或数据集名称
• 存储路径：输出结果的保存位置

注意事项：

• 像元一致性要求： 所有输入图层应具有一致的空间参考、像元大小和对齐方式。若存在差异，系统将进行自动重采样，可能影响图像质量。
• NoData 值管理：确保各图层中 NoData 值设置正确，避免拼接后出现无效像元区域。

像元识别

定义

像元识别是指在栅格数据中，根据用户选定的位置（通常是通过点击或输入坐标），查询并返回该位置对应像元的相关属性信息的过程。

“像元”是栅格数据的最小空间单元，通常为一个规则网格（正方形或矩形），每个像元具有：

• 空间位置（行列号或地理坐标）；
• 数值：表示某种属性或现象的大小，如高程、温度、NDVI、地类编码等；
• 可能的附加属性（如分类标签、质量指标等）。

像元识别即是在用户指定的点位上，检索其所在像元的属性信息，从而理解该点在空间与属性上的含义。

原理

像元识别本质上是一个空间查询过程，其步骤包括：

1. 捕捉位置：记录用户点击或输入的位置坐标；
2. 映射到栅格索引：根据栅格的字段、像素、数量、拉伸值等；
3. 读取像元值：通过行列索引获取对应的像元属性值；
4. 返回属性信息：包括栅格值、像元位置、NoData 状态等。

导出

参数名称	参数说明
输出文件名	用户定义导出的栅格文件名称。应支持常见命名规范（不含特殊字符），通常与输出格式有关（例如 .tif 等后缀）。
存储路径	指定导出文件保存的位置。另外应确保用户具有写入权限。
输出格式	指定导出栅格的文件格式，如 TIFF（GeoTIFF）、IMG（ERDAS IMAGINE）、GRID（ESRI 格式）等。不同格式支持的功能、压缩选项和空间参考支持不同。
投影信息	设置导出文件的坐标参考系统。
输出范围	控制导出区域的空间范围，可设为：① 原数据范围；② 当前地图显示范围；③ 自定义坐标范围（如 xmin, ymin, xmax, ymax）；④ 保持输出范围
像元大小	可选设定导出图像的像素大小（X/Y 分辨率）。若不设置则采用源数据的分辨率
栅格大小	输出栅格的矩阵维度（行列数） 范围宽度=列数×X分辨率 ；范围高度=行数×Y分辨率
像素类型	像素中所包含的数据类型和它所能表示的数值范围
NoData 值设置	指定在导出过程中设定的“无效值”，用于标记无数据区域。例如 -9999。
压缩类型	针对支持压缩的格式（如 TIFF），可设置压缩方式，如：• 无压缩（None）• LZW• JPEG• PACKBITS• DEFLATE等
压缩质量	在有损压缩（如 JPEG）中，控制图像在压缩过程中保留多少原始信息的参数

栅格统计

栅格统计工具是指可通过具有属性表（包括独立表）的栅格地图图层制作图表。如果希望使用地图中尚不存在的数据创建图表，请将图层添加到地图中，使其显示在左侧内容列表中。

步骤：

• 在内容列表选择栅格图层

• 在栅格工具栏中选中创建图表

• 图表属性中选择变量值

图表窗口：图表窗口在视图右侧显示。在图表窗口中，可以定义图表变量、设置变换方法、图格数量、统计数据等信息

参数介绍：

• 变量

  

  • 数值：直方图需要 x 轴上的一个连续数字变量。

  • 存在变换：

    变换模式	说明	应用建议
    对数变换	对数变换通常用于呈正偏分布的数据，其中有些值非常大。 如果这些大值位于数据集中，对数变换有助于使方差更加恒定并会归一化数据。	对数变换只能应用于大于零的数字。
    平方根变换	平方根变换和对数变换类似，因为它会减少数据集的右偏度。 不同于对数变换的是，平方根变换可以应用于零。	平方根变换只能应用于大于零的数字和零。
    Box-Cox变换	将幂函数应用于正态分布值	Box-Cox 变换只能应用于正值。
    倒数变换	倒数变换可获取字段中每个值 (x) 的倒数 (1/x)。	倒数变换不能应用于零值。 如果字段中存在零值，则将这些值评估为空值。

• 标准正态分布：在变换的基础上，设置标准正态分布

• 图格

  

  • 图格数量：条柱数量，通过更改条柱数量，可在数据结构中查看或多或少的详细信息

• 统计数据包括平均值、中值、标准差、计数、最大值、最小值等

  

直方图：

栅格对齐

地理配准工具条用于对栅格和 CAD 、图片等数据进行地理配准。

准备

工具名称	工具说明	几何学意义	应用场景
移动	将栅格整体在地图画布上平移位置	平移矩阵：x' = x + tx，y' = y + ty	初步将影像移到正确区域，方便后续加控制点；不会改变比例或方向。
缩放	改变栅格的大小	缩放矩阵：x' = sx·x，y' = sy·y	用于纠正扫描比例差异；建议保持等比缩放
旋转	将栅格绕中心点旋转任意角度	旋转矩阵：x' = x·cosθ – y·sinθ，y' = x·sinθ + y·cosθ	建议先粗旋转到接近方向，再加控制点精调。
翻转-水平翻转	将栅格左右镜像	变换：x' = –x，y' = y	修正左右颠倒的扫描影像；谨慎使用，误翻会导致控制点不匹配。
翻转-垂直翻转	将栅格上下镜像	变换：x' = x，y' = –y	修正上下颠倒的扫描影像；注意翻转后方向与符号需再次确认。
固定旋转-向左旋转	将栅格固定旋转 90 °（逆时针）	90 ° 旋转矩阵：x' = –y，y' = x	常用于扫描图像横竖方向错误（纵向 ↔ 横向）；快速校正整幅图幅方向。
固定旋转-向右旋转	将栅格固定旋转 90 °（顺时针）	270 ° 旋转矩阵：x' = y，y' = –x	与向左旋转作用类似；用于快速纠正方向。

校正

工具名称	工具说明
添加控制点	用于从图层中选择控制点并将其添加到地图中
选择	选择范围内的控制点并高亮显示
缩放至	以所选控制点为中心显示并放大
删除	删除所选的控制点链接
全部删除	全部删除所添加的控制点链接

变换类型

• 仿射变换：一种线性变换方式，通过平移、旋转、缩放和倾斜等操作，将源图像坐标映射到目标坐标系。通常需要至少 3 个控制点来确定。
• 平移变换：最简单的几何变换，仅进行 X 和 Y 方向的平移，不涉及缩放、旋转或倾斜。通常只需 1 个控制点。
• 相似变换：保持几何形状相似的变换，仅允许平移、旋转和等比缩放，不包含剪切或非等比变形。需要至少 2 个控制点。

步骤：（以北京市东城区为例）

1. 添加北京市东城区影像地图以及同地区无坐标系行政图至内容列表

   

   

2. 添加控制点 首先在影像地图中添加控制起点，然后找到行政图中该位置作为连接终点，依次添加3-5个控制点

   

   

3. 查看控制点列表残差情况，如果相差太多，需要删掉该控制点，重新进行选择，直到所有控制点残差控制在一定范围内

   

4. 查看最终配准结果