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栅格序列累积

该工具对多幅栅格的对应像元进行累积计算，主要用于气象、农业和生态分析，尤其是**积温（Growing Degree Days，GDD）**及相关生物气候指数的计算。

功能说明​

工具支持生长度日、有效积温、Huglin 指数和平均值方法，并可将现有基础栅格加入输出。积温方法需要适当的温度数据、单位和阈值，不能把任意变量当作温度解释。

参数说明​

参数说明必填默认值
输入多个栅格文件选择参与计算的同类栅格。是空
基础栅格文件可选的既有累积结果，加入输出。否空
下限栅格文件提供逐像元累积基线。否空
上限栅格文件提供逐像元截止值；GRASS 原生仅用于 bedd。否空
累积方法gdd、bedd、huglin 或 mean。是gdd
缩放因子输入变换中的乘数。是1.0
平移因子输入变换中的加数，即变换值 = 输入值 × 缩放因子 + 平移因子。是0.0
数值范围min,max；对缩放和平移后的值过滤。否空
限制值lower,upper；未提供对应阈值栅格时使用。否10,30
传播空值任一输入为空时传播空值。否关闭
不保持文件打开减少同时打开的输入文件数。否关闭
输出 FCELL 栅格启用单精度浮点输出。否关闭
输出累积栅格指定结果保存位置。是空

累积方法与计算公式​

“累积方法”决定如何根据各输入栅格的同一位置像元计算本次结果。可选 gdd、bedd、huglin 和 mean，默认是 gdd。下面说明 GRASS 原生计算方式；温度类方法应使用符合所选模型的温度数据和阈值。

对当前像元，先将每个输入值按 输入值 × 缩放因子 + 平移因子 转换，排除空值和“数值范围”之外的值。设剩余有效值为 x1,…,xnx_1,\ldots,x_n，其算术平均值为 xˉ\bar{x}，最大值为 xmax⁡x_{\max}；LL 为下限、UU 为上限：

xˉ=∑i=1nxin\bar{x}=\frac{\sum_{i=1}^{n}x_i}{n}
方法含义和使用场景本次计算值
gdd生长积温 / Winkler 指数：衡量平均温度超过生长基准的部分。max⁡(0,xˉ−L)\max(0,\bar{x}-L)
bedd生物有效积温：先将平均温度限制在上限以内，再扣除生长基准。max⁡(0,min⁡(xˉ,U)−L)\max(0,\min(\bar{x},U)-L)
huglinHuglin 光热指数：结合平均温度与最高温度，衡量超过基准的部分。max⁡(0,xˉ+xmax⁡2−L)\max\left(0,\frac{\bar{x}+x_{\max}}{2}-L\right)
mean平均值：计算有效输入的算术平均，不是输入值的累加总量。xˉ\bar{x}

上式中下限优先使用“下限栅格文件”，未提供时使用“限制值”的下限；bedd 的上限同理。上限必须大于下限。gdd、bedd 和 huglin 的本次计算值小于 0 时归零；mean 的负平均值不会因这一规则归零。

提供“基础栅格文件”时，将该基础值加到本次结果；例如逐日积温可将前一日的累计结果作为基础，再加入当日计算值。若未提供基础栅格，输出就是本次计算值。模型的累计时间段和最终单位取决于输入数据及使用方式；不要把任意多期输入一次计算的结果自动解释为完整季节积温。

原生计算在未启用“传播空值”时使用有效输入，公式中的 nn 是当前像元参与计算的有效值个数；启用传播空值时，含空值或被范围过滤的位置不会按上述公式计算。若同时提供基础栅格，原生模块在输入无有效值或触发空值传播时会使用基础栅格值，因此应结合基础栅格检查输出。

输出结果​

输出一张栅格；像元含义和单位取决于方法及输入。mean 是输入对应像元的平均值，不是总和；积温类方法的负计算值归零。基础栅格提供时，其值加入计算结果。

使用步骤​

  1. 打开【计算工具箱】→【GRASS GIS】→【栅格工具】→【序列分析】→【栅格序列累积计算】。
  2. 选择适合分析目标的输入和方法；根据数据单位设置缩放、平移及必要阈值。
  3. 按需选择基础栅格和空值处理，指定输出并运行。

使用示例​

示例项目 grass-计算栅格累积量 使用平山样区 2025 年 1、2、3 月 NPP 栅格 01.tif、02.tif、03.tif，选择 mean，缩放 1、平移 0，未提供基础栅格。结果 npp_2025_q1_mean_0abee94b.tif 为 EPSG:3857、599 × 531 像元，项目统计有效值约 0–57.16。该案例演示月度 NPP 平均，不是温度积算，也不是季度 NPP 总量；输入单位为 g C/m²/月。

栅格序列累积示例

注意事项​

  • gdd、bedd 和 huglin 的输入及阈值需符合相应模型；默认 10,30 不适合所有变量或地区。
  • 若温度输入需要单位转换，先正确设置缩放和平移；数值范围过滤针对变换后的值。
  • 注意积温类方法的负结果归零及 NoData 处理对结果的影响；逐日累积与多期平均并非同一概念。

相关工具​

  • 栅格计算（序列）：逐像元计算平均、求和等统计量。
  • 计算栅格插值：估计序列中间位置的栅格。

技术参考​

GRASS GIS 原生模块 r.series.accumulate。