块统计的工作原理

块统计工具所执行的邻域运算可为一组固定的不重叠的窗口或邻域中的输入像元计算统计数据。将为每个邻域内的所有输入像元计算统计数据（如最大值、最小值、平均值或总和）。为单个邻域或块生成的值会分配给包含在指定邻域的最小外接矩形中的所有像元。

由于各邻域不重叠，所以只会将一个块的任何特定像元包括在计算中。

邻域的形状可以是环形（圆环）、圆形、矩形或楔形。邻域中可以计算的统计量有均值、众数、最大值、中值、最小值、少数、范围、标准差、总和以及变异度。

从概念上讲，块统计工具的工作原理如下：

• 在分析窗口的左上角创建第一个指定的邻域，例如圆形邻域。

• 计算最小外接矩形以确定输出块的大小。

• 将栅格的其余区域分成多个已定义块。块之间不能出现重叠。

• 在每个块中识别块计算将要使用的像元位置。像元位置由适合外接矩形的指定邻域（如圆形邻域）确定。

• 为每个块的每个邻域计算输出值。将结果值分配给对应输出块中的每个像元。

邻域类型

邻域的形状可以是环形（圆环）、圆形、矩形或楔形。通过使用核文件，也可自定义邻域形状，以及在计算统计数据之前将不同的权重分配给邻域中的各个特定像元。

以下是不同邻域形状的介绍及其定义方法：

• 环形
  • 由一个较大圆及位于其中的较小圆构成的环形（圆环形）。中心落在小圆半径范围以外，但落在大圆半径范围以内的像元将包含在邻域处理范围内。
  • 内半径和外半径的单位可定义为像元或地图单位。

  灰色阴影像元为定义的块。

  黄色阴影像元为将包括在计算中的环。

• 圆形
  • 像元中心落在圆半径范围内的任何像元均将包含在邻域处理范围内。
  • 半径的单位可定义为像元或地图单位。

  灰色阴影像元为定义的块。

  黄色阴影像元为将包括在计算中的圆。

• 矩形
  • 矩形邻域的大小由宽度和高度确定。
  • 宽度和高度值的单位可定义为像元或地图单位。

  灰色阴影像元为定义的块。

  黄色阴影像元为将包括在计算中的矩形。

• 楔形
  • 中心落入楔形的像元均将包含在邻域处理范围内。
  • 起始角度和终止角度为介于 0 至 360 之间的整数值或浮点值。范围值从 x 轴正方向上的 0 开始（3 点钟方向）沿逆时针方向逐渐增大，直至再次归 0。
  • 半径的单位可定义为像元或地图单位。起始角度和终止角度的单位为度。

  灰色阴影像元为定义的块。

  黄色阴影像元为将包括在计算中的楔形。

• 不规则形状
  • 用于指定形状不规则的邻域。
  • 通过不规则形状核文件可指定应包含在邻域范围内的像元位置。
  • 对于不规则邻域的核文件：
    • 不规则形状核文件属于 ASCII 文本文件，可定义不规则邻域的值和形状。
    • 第一行指定了邻域的宽度和高度（表示为由空格分开的 x 轴方向上的像元数和 y 轴方向上的像元数）。
    • 随后几行则指定了邻域中各个位置的值。按照与各像元在所在邻域中相同的配置输入这些像元值。各个值之间需要由空格分隔。
    • 核文件中的值非 0（零）即 1（一）。任何不等于 0 的值均将视为 1。
    • 某像元位置的值为 0（非空）表示该像元不属于该邻域从而无法用于邻域处理。而值为 1 则表示该值对应的像元（和像元值）属于该邻域。

  灰色阴影像元为定义的块。

  黄色阴影像元为将包括在计算中的不规则形状。

• 权重
  • 定义处理像元周围的形状不规则的邻域，并指定用于乘以输入栅格中像元值的权重。
  • 权重核文件可指定应包含在邻域范围内的各像元位置以及将应用于这些位置的权重。
  • 权重邻域仅适用于平均值、标准差 (STD) 和总和统计类型。
  • 对于加权邻域的核文件：
    • 权重核文件属于 ASCII 文本文件，可定义权重邻域的值和形状。
    • 第一行指定了邻域的宽度和高度（表示为由空格分开的 x 轴方向上的像元数和 y 轴方向上的像元数）。
    • 随后几行则指定了邻域中各个位置的权重值。按照与各像元在所在邻域中相同的配置输入这些像元值。正值、负值和小数值均可用作权重。各个值之间需要由空格分隔。
    • 对于邻域中不用于计算的位置，核文件中的相应位置将用值 0 表示。

  • 以下示例为 ASCII 加权核文件及其所代表的邻域：

  灰色阴影像元为定义的块。

  黄色阴影像元为将包括在计算中的核形状。

统计类型

可用的统计数据包括众数、最大值、平均值、中值、最小值、少数、范围、标准差和总和。默认统计类型为平均值。

• 众数
  • 只有整型栅格数据可以作为输入。
  • 当邻域范围内存在多个众数值时，输出中该块所有像元的值将为 NoData。
• 最大值
  • 如果输入栅格值为整型，则输出栅格中的值也将为整型；如果输入栅格值为浮点型，则输出栅格中的值也将为浮点型。
• 平均值
  • 输出栅格将始终为浮点型。
  • 平均值统计数据适用于权重邻域类型。
• 中值
  • 只有整型栅格数据可以作为输入。
  • 如果邻域中有效像元值数量为奇数，则将通过排列这些值然后选择位于中间的值计算出中值。如果邻域中值的数量为偶数，则将对这些值进行排列，然后取中间两个值的平均值。
• 最小值
  • 如果输入栅格值为整型，则输出栅格中的值也将为整型；如果输入栅格值为浮点型，则输出栅格中的值也将为浮点型。
• 少数
  • 只有整型栅格数据可以作为输入。
  • 当邻域范围内存在多个少数值时，输出中该块所有像元的值将为 NoData。
• 范围
  • 如果输入栅格值为整型，则输出栅格中的值也将为整型；如果输入栅格值为浮点型，则输出栅格中的值也将为浮点型。
  • 通过应用以下这个简单的公式可逐个像元地确定输出栅格中各个像元位置上的值：块范围 = 块最大值 – 块最小值。
• STD
  • 输出栅格将始终为浮点型。
  • STD 统计数据适用于权重邻域类型。
• 总和
  • 如果输入栅格值为整型，则输出栅格中的值也将为整型；如果输入栅格值为浮点型，则输出栅格中的值也将为浮点型。
• 变异度
  • 只有整型栅格数据可以作为输入。

NoData 的待处理像元

在计算中忽略 NoData 选项可控制邻域窗口内 NoData 像元的处理方式。选中此选项时（DATA 选项），输出像元值的计算将会忽略邻域中的所有 NoData 像元。取消选中此选项时（NODATA 选项），如果邻域中存在任何 NoData 像元，则输出像元将为 NoData。

块统计的用途

块统计工具可用于取代重采样工具将栅格从精细分辨率重采样到粗糙分辨率。但是，其不使用最邻近、双线性或三次卷积等重采样方法，而是为粗糙的栅格像元分配粗糙像元所包围的原精细分辨率下各像元的最大值、最小值或平均值。要完成此操作，应将适当的统计数据应用于块，例如平均值或最大值。

“制图综合”工具集中的聚合工具在以下方面与块统计类似：它允许根据空间窗口内各像元的总和值、平均值、中值、最小值或最大值（由所需输出分辨率确定）实现聚合。但这两种方法也存在两方面的主要区别：

• 聚合工具生成的输出栅格会被重采样到所需分辨率。
• 聚合工具中不存在指定邻域这一概念。邻域与输出块完全相同，且始终为矩形且包围相同的像元位置。在聚合工具中，块的大小由达到期望分辨率所必需的多个像元的聚合来确定。