统计分析

【统计分析】选项卡提供对目标图像中感兴趣的点、线或面区域上的要素进行统计的功能。如图2-25所示:

图2-25 统计分析选项卡

 

2.4.1    点统计

单击【点统计】按钮,弹出查询对话框(图2-26),查询方式分为三种:1)直接在图像上利用鼠标单击选取多个感兴趣点;2)在对话框输入感兴趣点的经纬度数据;3)本地导入批量的感兴趣点的经纬度数据,例如航次站位或走航信息,单击【导入】,可加载预先设定的多行经纬度信息的(.txt)格式文件,(.txt)记录以经度,纬度的格式设定。点击【导出】,可批量导出选择点的信息(图2-27)。如果用户更换目标图像,可以选择之前图层导出的(.txt)文件,读取另一图层相同经纬度的统计结果。该功能只针对单一图层的空间匹配信息进行查询。如果需要匹配源于不同时间的多个遥感数据文件,请使用【对比分析】菜单。

图2-26 点统计对话框

图2-27 导出TXT文本文件

 

2.4.2    线统计

单击【线统计】按钮,在已选择的目标图像上画出所需折线(图2-28),系统对折线经过的网格数据取值后生成折线统计图,并计算该折线上所有网格点的统计信息(最大值、最小值、平均值和标准差)。结果显示有两类:1)横坐标为折线经过的经度(图2-29);2)横坐标为折线相对起始点的距离(图2-30)。

此外,还可以在下拉框中选择其他图层,点击【分析】按钮,输出其他图层相同折线位置的统计信息,进行两个图层结果的比较(图2-31)。

图2-28 2009年第八号台风“莫拉克”8月5日25km分辨率的风速风向图,来源于CCMP风场数据集。色标表示海面上10米的风速,箭头表示海面上10米的风向,白线为进行线统计的选择线。

图2‑29 线统计所得到的各经纬点的结果值。横坐标是折线经过的经度,纵坐标是折线经过的纬度,数字表示折线上各个网格点的风速;右边栏是折线上所有网格点的基本信息,该折线上的最大风速为17.6363 m/s,最小风速为0.834288 m/s,平均风速为12.0919 m/s。通过经纬图可以清晰地看到风速在经纬度上的空间变化过程。

 

图2-30 线统计所得到的沿距离的结果值。横坐标为相对起点的距离,纵坐标为风速。通过距离图可以观察到风速由台风眼到台风外围逐渐增大的过程。

图2‑31 线统计所得到的对比图。横坐标为折线相对起点的距离,纵坐标为温度。蓝色线代表8月5日影像上所选折线各网格点的温度,红色的线代表8月6日影像上同一折线各网格点的温度。通过对比可以观察到该区域在台风过后海面温度降低。通过对比图层分析功能,可以对感兴趣的折线位置在不同遥感图像的变化。可用于感兴趣区域某个参数在不同时间的变化的对比,也可用于用于感兴趣区域不同参数在相同时间内的变化情况。

 

2.4.3    矩形统计

单击【矩形统计】按钮,在已选择的目标网格图像上拖动鼠标绘制矩形(图2-32),系统将对矩形包含的有效网格数据进行统计分析。生成选择区域的直方图并输出最大值、最小值、平均值和标准差等统计结果(图2-33)。

 图2‑32 2009年第八号台风莫拉克(a)过境前(7月11日)和(b)过境后(8月14日)台湾海峡9km分辨率的海水透明度图像。绿色透明矩形代表进行矩形统计所选定的范围。该案例见“He, X., Bai, Y., Chen, C. T. A., Hsin, Y. C., Wu, C. R., Zhai, W., et al. (2015). Satellite views of the episodic terrestrial material transport to the southern Okinawa Trough driven by typhoon. Journal of Geophysical Research Oceans, 119(7), 4490-4504.”


图2‑33 矩形统计结果。(a) 7月30日统计结果,平均叶绿素浓度为0.599 mg/m3;(b) 8月15日统计结果,平均叶绿素浓度为1.099 mg/m3。通过直方图与均值可以看到,由于台风引起藻华,台湾海峡的叶绿素浓度在台风过境后要比台风过境前高


2.4.4    多边形统计

单击【多边形统计】按钮,在目标图像需要统计的区域依次选点画出多边形,双击左键自动闭合(图2-34)。

对于不规则海岸线对应的区域,用户可以可自行导入含有多边形角点经纬度坐标的(.txt)文件。系统可生成选择区域的直方图并输出最大值、最小值、平均值和标准差等统计结果(图2-35)。

 

图2‑34 (a)2012年2月,(b)2012年8月渤海4km分辨率的月平均叶绿素浓度图像,数据来源于ESACCI数据集。绿色透明多边形为系统加载的渤海岸线形状.shp文件。

 

图2‑35 多边形统计结果。(a) 2012年2月统计结果,渤海平均叶绿素浓度为6.132mg/m3;(b) 2012年8月统计结果,渤海平均叶绿素浓度为3.741mg/m3。通过直方图与均值可以看到,冬季渤海表层叶绿素浓度要比夏季高,夏季表层叶绿素浓度分布比冬季更均匀。

 

2.4.5    时序分析

【时序分析】包括【时间序列统计组】和【产品播放】两个模块。

2.4.5.1    时间序列统计组

包括点、线、面时间序列按钮。首先,选择需要统计的时间范围,得到相应的数据库数据查询结果。若同时勾选了【加载选中图像】,所查询到的数据将以图层形式被加载到三维地球体。

【点时间序列】统计:点击【鼠标取点】在图像上单击选点或者直接输入经纬度坐标点,然后点击【导入】(如图2-36),系统将依次输出采样点在所选时间段的序列数值,并绘制成时间序列图,如图2-37所示。

2-36点时间序列查询结果

 

2-37 点时间序列

 

【线时间序列】

用户点击【鼠标取线】在图像上多次单击并双击结束(图2-38),或者点击【导入】按钮导入含有折线转点经纬度坐标的(.txt)文件(格式如图2-39所示)后系统将绘制线序列图。结果图分为两类:

1)时间-线序列图。横坐标为折线上各网格点相对于起点的序号,纵坐标为统计序列内的时间平均值,如图 2-40所示。

2)线-时间序列图。横坐标为时间序列,纵坐标为折线上所有网格点的平均值,如图2-41所示。其中,均值、范围和标准差可点击选择显示或者不显示。

 

图 2-38 孟加拉湾2005年12月4km分辨率月平均叶绿素浓度图像,数据来源于ESACCI数据集。白线表示进行线时间序列统计的折线,折线经过藻华爆发区域。

 

2-39导入格式说明

 

2‑40间-线序列图。横坐标表示折线上各网格点相对于起点的序号,纵坐标表示叶绿素浓度,深蓝色点表示折线上各网格点在统计序列内的时间平均叶绿素浓度,浅蓝色点表折线上各网格点的在统计序列内平均叶绿素浓度的标准差,垂直线段表示各网格点的在统计时间内数值波动范围。

2-41线-时间序列图。横坐标表示时间,纵坐标表示叶绿素浓度,深蓝色点表示折线上所有网格点的平均叶绿素浓度,浅蓝色点表示折线上所有网格点的平均叶绿素浓度的标准差。通过该时间序列可以看到孟加拉湾西南部在每年的12月前后均会出现叶绿素高值,2005年12月和2013年12月的叶绿素浓度是其它年份的3~4倍。该案例见“Chen, X., Pan, D., Bai, Y., He, X., Chen, C. T. A., & Hao, Z. (2013). Episodic phytoplankton bloom events in the Bay of Bengal triggered by multiple forcings. Deep Sea Research Part I Oceanographic Research Papers, 73(3), 17-30.”

 

【面时间序列】统计:点击【取多边形】按钮,在图像上多次单击并双击结束(图2-42),或者点击【导入】按钮导入含有多边形角点经纬度坐标的(.txt)文件(格式如图2-39所示),系统将依次输出用户指定多边形区域对应位置所选时间序列的数据,并将多边形区域内所含网格点的基本统计信息绘制成时间序列图,如图2-43所示。其中,均值、最大值、最小值和标准差可选择显示或者不显示。

2-42孟加拉湾1998年1月4km分辨率月平均叶绿素浓度图像,数据来源于ESACCI数据集。绿色透明矩形表示进行面时间序列统计所选定的范围,矩形内的区域是藻华爆发的区域。

2-43面时间序列图。横坐标表示时间,纵坐标为叶绿素浓度,深蓝色点为矩形范围内有效网格点的月平均叶绿素浓度,绿色点为矩形范围内网格点的月平均叶绿素浓度的最小值,浅蓝色点为矩形范围内网格点的月平均叶绿素浓度的标准差。可以看到孟加拉湾东南部1998年1月份的平均叶绿素浓度是其它年份的2~3倍。

 

针对以上时间序列结果图,用户都可以通过点击X/Y轴进行坐标轴的最小值、最大值、主刻度数以及次刻度数来重绘图表(2-44)。结果可通过【导出图像】和【导出数据】按钮,将统计结果以图像和文本格式保存到本地计算机上。

 

2‑44自定义X/Y轴


 

2.4.5.2    产品播放

【产品播放】模块功能如下:

单击【产品连续动画】按钮后,弹出产品时间连续动画对话框,筛选产品查询结果如图2-45所示。

2‑45产品查询结果对话框

 

单击【确定】按钮,所查询到的产品将以图层形式逐一加载至三维地球体。待全部产品加载成功后,系统将弹出动画播放面板。在播放过程中,单击【暂停】或【停止】按钮,可暂停或停止当前动画。动画效果如图2-46所示。

2-46产品时间连续动画效果

 

风场模拟:单击【风场动态模拟】按钮弹出海洋风场可视化对话框(2-47)

图2-47海洋风场可视化对话框

 

用户可选择相应的【产品级别】、【产品类型】、【时间范围】等条件进行产品查询和选择,然后进行动画参数设置(图2-48)。动画显示结果如图2-49

图2-48确定动画显示速度

2-49风场动画效果