ArcGIS教程:模糊隶属

本文档介绍了如何使用ArcGIS的模糊隶属工具,将栅格数据转换为0到1的隶属度表示,适用于模糊叠加分析。讲解了模糊限制语、散度参数的影响,并提供了Python代码示例。

  摘要

  根据指定的模糊化算法,将输入栅格转换为 0 到 1 数值范围以指示其对某一集合的隶属度。

  值 1 表示完全隶属于模糊集,而当值降为 0 时,则表示不是模糊集的成员。

  

  用法

  · 此工具无法对分类数据进行度量。要将分类数据用于模糊叠加分析,需要执行预处理操作。您可以创建一个模型或运行下列地理处理工具。首先,使用重分类工具获得一个新的值域范围(例如,1 到 100)。然后,将重分类结果除以某个因子(例如 100),以便将输出值归一化为介于 0.0 和 1.0 之间的值。

  · 散度 (Spread) 可确定模糊隶属度从 1 下降到 0 的速度。其值越大,中点周围的模糊化就越陡。换言之,随着散度(spread) 的减小,模糊隶属度接近 0 的速度也将随之降低。选择合适的散度 (spread) 值是一个主观过程,它取决于明确值的数值范围。对于高斯函数和近邻 (Near) 函数,使用默认值 0.1 是一个很好的出发点。通常,值分别在 [0.01–1] 或 [0.001-1] 的区间内变化。对于小值 (Small) 函数和大值 (Large) 函数,使用默认值 5 是一个很好的出发点,通常,值在 1 和 10 之间变化。

  · 您有时可能会遇到没有任何一个输入值可以保证 100% 属于指定集合的情况。也就是说,没有任何一个输入值的模糊隶属度为 1。这种情况下,可能需要重新调整模糊隶属度的大小以反映出新的范围。例如,如果输入值的最大隶属度为 0.75,则可以通过将每个模糊隶属度乘以 0.75 来获得新的范围。

  · 执行的模糊限制语是 Very 和 Somewhat。Very 也称为浓缩,被定义为模糊隶属函数的平方。Somewhat 也称为膨胀或Mo

### ArcGIS 中模糊隶属度的概念与实现方法 #### 模糊隶属度概念 模糊隶属度是一种用于描述不确定性和连续变化的方法,在地理信息系统 (GIS) 和遥感领域中广泛应用于空间数据分析。通过定义一个对象属于某一类别的程度,而不是简单的二元分类(即完全属于或不属于),可以更精确地表达复杂的空间现象[^1]。 在 ArcGIS 的 Spatial Analyst 扩展模块中,模糊隶属度函数被用来将输入栅格中的像元值转换为介于 0 到 1 的隶属度值。这些值表示某个像元对于特定条件的适合性或可能性大小。例如,在土地适宜性分析中,可以通过模糊隶属度来评估某区域作为农业用地的可能性。 --- #### 实现方法 ArcGIS 提供了几种内置的模糊隶属度函数,每一种都适用于不同的场景: 1. **高斯型隶属度函数** 高斯模型基于正态分布曲线计算隶属度值。它通常用于处理具有单峰特性的数据集。 ```python import arcpy # 设置工作环境 arcpy.env.workspace = r"C:\path\to\workspace" # 输入栅格路径 input_raster = "input_raster.tif" # 输出模糊隶属度栅格路径 output_fuzzy_gaussian = "fuzzy_gaussian.tif" # 使用 FuzzyGaussian 函数创建模糊隶属度栅格 fuzzy_membership = arcpy.sa.FuzzyMembership( input_raster, arcpy.sa.MembershipType.GAUSSIAN, mean=50, standard_deviation=10) fuzzy_membership.save(output_fuzzy_gaussian) ``` 2. **线性隶属度函数** 线性模型通过指定最小和最大阈值之间的直线关系来分配隶属度值。此方法简单直观,常用于均匀变化的数据范围。 ```python # 定义输出文件名 output_fuzzy_linear = "fuzzy_linear.tif" # 创建线性模糊隶属度栅格 linear_fuzzy = arcpy.sa.FuzzyMembership( input_raster, arcpy.sa.MembershipType.LINEAR, minimum_value=0, maximum_value=100) linear_fuzzy.save(output_fuzzy_linear) ``` 3. **S 形隶属度函数** S 型模型提供了一种平滑过渡的方式,特别适合那些存在明显转折点的情况。 ```python # 定义输出文件名 output_fuzzy_sigmoidal = "fuzzy_sigmoidal.tif" # 创建 S 型模糊隶属度栅格 sigmoidal_fuzzy = arcpy.sa.FuzzyMembership( input_raster, arcpy.sa.MembershipType.SIGMOIDAL, midpoint=50, spread=10) sigmoidal_fuzzy.save(output_fuzzy_sigmoidal) ``` 上述代码片段展示了如何利用 `arcpy` 库调用不同类型的模糊隶属度函数并保存结果。具体参数的选择应依据实际应用需求调整[^2]。 --- #### 示例说明 假设我们正在研究土壤湿度对植被生长的影响,则可以根据已知的最佳湿度区间设置相应的模糊隶属度规则。如果最佳湿度位于 40%-60% 范围内,那么超出该区间的任何数值都将逐渐降低其隶属度得分直到接近零为止。 此外,还可以结合多个因子进行综合评价。比如同时考虑坡度、距离水源等因素时,需先分别构建各自的模糊隶属度图层再运用叠加工具完成最终决策支持地图制作过程[^3]。 ---
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