栅格那点儿事（四D）

Posted 2020-10-06 冒牌工程师

统计值与空值

 

在上一篇的内容里反复提到了一个统计值。那这个统计值是怎么来的，具体是干嘛用的呢？

 

统计值主要就是用于栅格数据的显示和重分类，顾名思义就是一个波段中所有像元值的一个统计信息，最大值，最小值，中值，标准差等等。这个信息我们可以通过ArcCatalog中查看任一栅格数据的属性，或者在ArcMap中查看栅格属性的Source页中得到，不记得的可以参见下图。

 

 

 

仔细看一下上面这张图，我们可以得到三个信息，

一是统计值是按照波段计算的。展开统计值会看到按照波段数分成了多个组（Band_1,Band_2…），每个波段的统计值记录在对应的波段信息下。

二是统计值中还记录了分类信息（Classes）。在查看土地利用分类图时，直接查看这个信息就可以知道图中一共有几类地类。

三是计算统计值也有参数可以设置，Skipped Value和IgnoredValue。Skipped Value默认值是1，也就是所有行列的象元都参与计算。这个参数在什么时候设置呢？既然这个值表示两次采样的间隔，那么在数据量非常大的时候，比如几十G或者更大的数据的时候，可以设置成100来减少参与运算的象元从而加速计算的时间。

 

对于一个没有统计值的栅格，在首次计算后，就会生成那个与栅格数据如影随形的.aux文件中。这个文件也用来存储色彩映射表，统计数据，直方图，金字塔文件的指针，坐标系等信息。

如果得到的一个栅格数据没有统计值的属性，也可以正常加载，只是在进行拉伸的时候，会提示您的数据没有统计值，点击是就可以自动计算了。如果数据比较大的情况下，会花费很长的时间。所以建议加载前，先使用GP工具Calculate Statistics来进行计算。如果数据中使用极小值作为空值时，也建议使用工具计算以得到更好的渲染效果。

 

空值

空值就是传说中的NoData了。也就是在一个栅格数据中，除了符合比特深度（Pixel Depth）的值之外，用于标记此处无数据的值----就是空值。产生空值的原因有很多种，有可能是在数据采集的时候，传感器没有记录下某个位置的反射值，或者是由于噪声。但是最常见的，则是对卫星影像做了地理配准后，影像的覆盖范围变为菱形/平行四边形所造成的边角是黑色的情况。

 

空值到底是个什么值？

由于不同的软件处理影像时，会使用不同的值来标记这个数据为空的值，有的会使用0值，有的会使用极小值。需要注意的是，在ArcGIS中，0值是一个有效值而不是一个空值。出于这个原因，在渲染这类影像的时候，ArcGIS会将0值渲染出来，而不是作为空值处理成透明色。

 

那么我们如何消除这个黑边的问题呢？

在9.3.1之后的版本中，我们可以在图层属性Symbology页下看到这样的一个设置：Display Background value…as…。通过输入0，0，0，以及将颜色设置成透明，就可以达到让黑边消失的渲染效果。

 

 

 

这是对单一的栅格数据的，如果使用的是Mosaic Dataset这种数据模型呢，ArcGIS中提供了一个解决Mosaic Dataset中黑边问题的工具Define Mosaic Dataset NoData。在工具中可以对每一个波段单独设置空值，完成后就可以得到理想的黑边变透明的效果。

  

或者呢，为了从根本上解决问题，有些筒子喜欢通过导出的方式将黑边设置为空。具体操作就是在Export Data的时候，在NoData的选项中输入0,0,0。但是，BUT，这样是完全达不到预计的效果的。到导出数据是，nodata的设置时针对某一个像元值的，不管是RGB中任何一个波段中的值，都会被设置成空值。也就是说，如果有这样一个位置上的RGB值为56,146,0，其实伦家是绿色的，但是在导出的结果影像中就变成一个洞了。使用Set Null工具也会有类似的结果。这是由于ArcGIS的栅格处理多数是处理单波段的数据，目前也还没有更新到可以同时处理多个波段的数据…所以这个办法要慎用啊…

 

 

 

到当前的版本（10.0）为止，从根本上解决多波段的影像数据的黑边的唯一有效的方式只有裁剪。或者呢，在运行Set Null的时候，在环境变量中设置Mask也是可以的。

 

说起裁剪呢，又会引出一个与NoData相关的问题了。一般裁剪栅格时，大家都会使用Clip，或者是Extract by Mask工具。可能会有人注意到，使用Clip工具，在工具的界面中会有设置Nodata值的位置，而Extract by Mask中则没有。再看得到的结果呢，对于一个8bit的栅格数据，clip的结果仍然是8bit，而extract的结果就会变成16bit。原因就是执行clip时，不管mask是什么形状，工具中只会使用到envelope的坐标，这样得到的结果就是一个标准的矩形。而使用extract工具时，为了保留mask的准确的形状，在envelope内mask外的值需要标记为NoData，而ArcGIS中使用的是一个极大值（一般是65535），导致的结果就是会使用一个16bit的栅格来记录这个裁剪的结果。