波段合成、去除黑边并制作土地利用转移矩阵

这次呢，我们来做一做第七届全国大学生GIS技能大赛试题A（上午），因为这次的大赛其实有蛮多套试题，所以我们可能会多写一点类似的文章哦~~试题A告诉我们：土地利用每年都在发生变化，在统计一些大区域的土地利用情况时，我们可以使用遥感数据来进行粗略的估计。根据以下要求，研究2010年到2015年土地利用的变化情况。

首先我们看到题目要求：数据处理（100分）

1.对遥感影像进行预处理：波段合成，去除黑边，并提取出与2015年土地利用数据（class2015.tif）相同的影像区域。（15分）

2.使用最大似然法监督分类对影像分类，分为5种地物类别：林地，耕地，裸地，建筑物等不透水面，水（请使用提供的矢量数据“训练样本2010”作为训练样本）。（15分）

3.对分类后的结果的边界进行一定的平滑处理，并消除如下图所示像元个数小于5个像元的独立区域，用周围的像元值来代替。（15分）
4.使用GPS采集了一些点并生成了表格（点位置.txt），需要知道这些点对应于class2015.tif数据中的地物类别。（10分）

5.提取出2010年是林地/耕地，并且2015年变为建筑用地的区域。（10分）

6.计算2010年到2015年土地利用转移矩阵。（15分）

7.在地图上展现出2010年到2015年用地类型是如何变化的，制图并保存为jpg格式。（20分）

那么由于步骤较多，这次我们先完成前4个步骤，下一篇我们完成生于3个步骤。

首先给我们的数据有：（文末有练习数据下载链接）

lt51190382010144bjc00文件夹：2010年的影像数据存放在此文件夹中。
class2015.tif：2015年的土地利用结果数据。
训练样本2010.shp：对2010年影像执行最大似然分类法所使用的训练样本数据。
点位置.txt：GPS采集的点生成的表格。

开始操作

首先我们把数据都丢进ArcGIS中查看，第一步，我们需要在ArcGIS中进行波段合成：
合成之后我们需要去除黑边，左下图是未去除黑边的影像图，ArcGIS中去除黑边有太多种方法了，观众老爷们可以自行百度~这里我们采取一种比较简便的——复制栅格：

得到去黑边的影像之后，我们只需要提取出和class2015相同的区域即可完成第一步了，想必这一步大家都已经再熟悉不过了——按掩膜提取：

我们需要使用最大似然法进行分类，分为5种地物类别：林地，耕地，裸地，建筑物等不透水面，水（请使用提供的矢量数据“训练样本2010”作为训练样本），那么既然已经提供给我们训练样本，那真是再简单不过了，由于最大似然法分类需要一个特征文件，这里的特征文件我们需要先创建，就在最大似然法分类工具的上面，在这里需要注意的是，我们的特征文件输入的栅格图像需要是B2010，也就是未按掩膜提取之前的栅格图像，因为我们的训练样本可观察到是覆盖原图像区域的：
然后我们执行最大似然法分类，将我们按掩膜提取后的C2010和得到的D特征文件丢进去，其他选择默认即可，得到class2010：

我们得到class2010之后，也可以将其的图例颜色选择和class2015相同，方便我们观察变化的区域，下一步我们需要对分类后的结果的边界进行一定的平滑处理，这里我们使用到的是栅格综合的边界清理工具：
然后消除集聚像元个数小于5个像元的独立区域，用周围的像元值来代替，这里我们采用众数滤波，并且在相邻要素那里选择8，替换阈值选择Majority，这样可以保证至少八分之五的连接像元必须具有相同值：

最后我们需要使用GPS点来指导对应class2015.tif数据中的地物类别，那么很明显我们首先需要进行XY转点，那么我们就需要先知道转出来的坐标系是什么，CGCS2000，还是BJ54，还是WGS84？那么我们就现需要查看class2015.tif的坐标系，观察到是WGS84：
因此，我们首先进行转点，然后我习惯导出为点shp文件：
很明显的，我们的点已经有了，那么class2015.tif我们也是有的，这一步其实非常简单，我们需要用到值提取到点工具！

然后我们打开得到的GPS点含义的属性表，最后一列不正是我们需要的吗？但是现在还只是数字，很简单，我们只需要新建一列字段，然后赋上对应的含义不就好啦？：

那这样最终前面4步我们就算做完啦，这完全是小编摸索的，如果错误请在评论区不吝指正！可能有的观众老爷最大的疑问就是：你每一步说的这么简单，你怎么知道这一步就要用这个工具？？？你这个工具你怎么就知道是在那个工具栏下面？

这里就需要告诉观众老爷们，请善用ArcGIS中的搜索工具哦_{有时候即使说你不知道要用哪个工具，但比如第三步中的平滑，虽然我不知道要用到边界清理工具，但是我只要搜索“平滑”二字，它同样会跳出来具有此功能的工具，然后我们只需要一个个查看就可以了，别看出来的工具多，有的是针对矢量的，有的是针对栅格的，然后有的针对线，有的针对面，其实最后往往只剩下1个或者2个工具，而那个工具也往往就是你的真命工具}~~~~~

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下面是土地利用转移矩阵的制作，那其实这个东西在我们做作业或者做科研中都是经常碰到的比较基础的工作，这里呢我们就演示一下，也相当于跟大家探讨一下土地利用转移矩阵的制作了，其实这个有好几种方法，我们先讲第一种，那就是在ArcGIS中使用相交工具：

使用相交前，我们首先需要将栅格转为矢量，因为矢量工具是针对矢量数据，我们做出来的class2010和初始给我们的class2015都是栅格数据：
依次将class2010和class2015都转为矢量数据之后，我们就可以进行相交了，但是首先我们需要查看两个矢量数据的属性表，确保他们都有一个土地类型的字段，如果没有，你用12345来代替土地类型也可以，但是一定要自己记清楚哦~

接着我们就来到了土地利用转移矩阵的制作了，因为当土地利用转移矩阵制作完成，我们自然可以快速地提取出2010年是林地/耕地，并且2015年变为建筑用地的区域了：

最终我们得到名为LUCC的土地利用转移矩阵矢量图层，我们打开属性表观察，位于前面的类型是2010类型，位于后面的类型是2015类型：
那么很简单的，此时我们先提取出第五步要求的2010年是林地/耕地，并且2015年变为建筑用地的区域，按属性选择，然后导出为“耕林至建筑”：
如图所示第五步我们的结果为：
接下来的第六步和第七步其实都是一个步骤，只不过第六步多出一步导出为EXCEL表格然后计算的过程，那么我们首先需要新建一个面积的字段，然后计算几何：
接着我们就可以转EXCEL进行计算了：
我们将无用的列删掉，只剩下三列，然后插入透视表：
然后在右边进行如下图左的设置即可，最终就可以得到土地利用的转移矩阵，由于研究区域较小，所以这里是以亩为单位的哦~~：