Статьи

Зональная статистика в ГИС

ГИС Туториалы
Время прочтения: 2 минуты
Зональная статистика ("Zonal statistics") — это инструмент, с помощью которого можно рассчитать статистику значений пикселей растра для полигонов векторного слоя. В QGIS этот инструмент создает выходные столбцы в таблице атрибутов векторного слоя и рассчитывает для каждого полигона статистику по пикселям нужного вам растра.
Зоны для подсчета статистики могут быть любыми: административные границы, водосборные бассейны или отдельные участки собственности. Для любого полигона можно посчитать статистику ячеек растров, попадающих в его зону.

Пример использования зональной статистики

Допустим, что нам необходимо рассчитать, на какой высоте обычно встречается алтайский кустарник Caragana bungei. Исходным векторным слоем для нашего проекта будут точки местонахождения караганы, а растровым – цифровая модель рельефа (ЦМР).
Для зональной статистики нам нужны зоны в виде полигонов, поэтому для решения этой задачи мы создаем буферный слой вокруг известных точек-наблюдений караганы. Мы не знаем, какова площадь популяций, поэтому создадим полигоны 100 на 100 метров для каждой известной точки. Далее загружаем в QGIS растровый слой ЦМР на нужную территорию, чтобы по нему определить высоты.

Итак, на входе для зональной статистики у нас есть два слоя:

  • растровый – в нашем случае ЦМР;
  • векторный – полигоны, внутри которых будем считать статистику.
Приступим к получению данных. Открываем панель инструментов обработки → "Растровый анализ" → "Зональная статистика". В открытом окне “Зональной статистики” вводим векторный буферный слой в параметр “Исходный слой” (Input layer), а также растровый слой ЦМР в параметр “Растровый слой” (Raster layer).
Окно плагина “Зональная статистика” в QGIS с выбранными векторным и растровыми слоями.
Затем в поле “Статистики для расчета” (Statistic to calculate) необходимо выбрать те характеристики, которые нужно посчитать. Для нашей задачи давайте выберем максимальное значение растра ЦМР, которое попало в каждую зону. На этом этапе можно выбрать не одну, а несколько функций, и все они появятся как отдельные поля в таблице атрибутов.

Вычисляемые параметры зональной статистики:

  • Количество (Count) – количество пикселей в полигоне векторного слоя
  • Сумма (Sum) – сумма значений пикселей, попавших в векторную зону
  • Среднее (Mean) – среднее значение пикселей в зоне
  • Медиана (Median) – медиана значений пикселей
  • Стандартное отклонение (St dev)
  • Минимум (Minimum) – минимальное значение из всех пикселей
  • Максимум (Maximum) – максимальное значение
  • Диапазон (Range) – для получения диапазона значений пикселей (от min до max)
  • Меньшинство (Minority) – показывает наименее представленное значение пикселей
  • Большинство (Majority) – наиболее представленное значение пикселей
  • Вариативность (Variety) – подсчет количества различных уникальных значений пикселей
  • Расхождение (Variance) – подсчет разброса значений пикселей
Инструмент определяет любой из этих параметров, считая за выборку группу пикселей, которые попали в полигон.
Выбираем вычисляемые параметры статистики
Далее, если вы загружаете растр, который состоит из нескольких каналов, то можете выбрать нужный канал растра ("Raster band"). В нашем примере одноканальный слой ЦМР, так что нет необходимости выбирать канал.
Можете также дать название итогового столбца в строке “Префикс поля вывода” (Output column prefix) для результирующей таблицы. После этого запускаем инструмент и получаем таблицу для дальнейшего анализа.
Результат – таблица с данными максимального значения ЦМР для каждого полигона вокруг точек местонахождения вида
Зональная статистика — распространенный инструмент растрового анализа, который поможет при решении самых разных задач. Ее можно использовать, например, для расчета суммы осадков по разным областям, для поиска средних значений количества углерода в почве на участках, для определения самых высоких и низких значений NDVI в отдельных районах или для других целей пространственного анализа.
Чтобы освоить и другие инструменты анализа пространственных данных, загляните на курсы Введение в QGIS и Продвинутый QGIS и научитесь решать сложные задачи пространственного анализа.
Материал подготовила Алия Кутуева