QGIS 3.10 栅格样式与栅格分析

科学观测与研究经常产生栅格（raster）数据集。栅格是由包含特定数值的像元（pixel）组成的网格（grid）。通过对这些数值进行数学运算，可以完成有价值的分析。QGIS的栅格计算器（Raster Calculator）内置了栅格分析功能。

本教程将演示栅格数据样式选项与栅格计算器的使用。

任务概述

通过人口网格数据创建2000年与2010年之间世界范围内人口变化专题地图（thematic map）。

将会学到的其他技巧

• 如何在图层之间复制/粘贴样式。

获取示范数据

示范数据采用哥伦比亚大学的网格化世界人口数据集v4（Gridded Population of the World (GPW) v4），使用全球2.5度分（Degree Minute）分辨率的人口数（Population Count），数据格式为GeoTiFF，时间为2000年和2010年。

数据下载地址为：

http://www.qgistutorials.com/downloads/gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min_tif.zip

http://www.qgistutorials.com/downloads/gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min_tif.zip

将QGIS界面设置为中文

制作地图之前，请将您的QGIS软件界面设置为简体中文（如果您已经设置过了，可以忽略本节后续内容）。操作方式为：通过菜单【Settings】->【Options…】打开对话框，选择其中的【General】标签，找到“Override system locale”前面的复选框并打勾，在“User Interface Transaction”下拉框中找到并选择“简体中文”，单击【OK】，退出QGIS。重新启动QGIS后即可看到简体中文界面。

详细操作步骤

1. 解压缩下载的两个数据集。打开QGIS，在【浏览】面板中找到解压缩后生成的文件夹，选中gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min.tif文件，拖拽到地图画布中。
   

2. 【图层】面板中打开了gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min图层，采用相同步骤，把gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min.tif也添加到地图画布中。
   

3. 点击【属性】工具栏中的【识别要素】按钮，查看图层包含的信息。按钮呈选中状态后，点击地图任意区域。
   

4. 地图右侧的【识别结果】面板中列出了鼠标点击位置的像元取值。找到【识别结果】面板下方的【模式】下拉框，点击选择“从上往下”。在此模式下，不仅会显示最上方图层当前点击位置的像元取值，同时会把所有其他图层当前位置的像元取值也显示出来。示范数据集的分辨率大约是5km*5km，单个像元的取值表示该区域（25平方公里）内的人口数量。查看【识别结果】面板，对比鼠标点击位置对应的像元取值，即可得出该地区不同时间人口数的差异。
   

5. 关闭【识别结果】面板，从【图层】面板顶部点击【打开图层样式面板】按钮，为图层设置样式。
   

6. 在【图层样式】面板中，点击【渲染类型】下拉列表，选择【单波段伪彩色】。
   

7. 【单波段伪彩色】渲染器采用“渐变颜色”渲染图层。默认情况下，渐变色是从白色到红色，像元最小值默认为白色，像元最大值默认为红色，中间的像元用线性插值的方式确定其颜色值。示范数据集中，大部分像元的取值是0，为最小值，因此地图呈现出大片最小值代表的颜色，效果非常不好。展开“最小/最大值设置”，选择【Cumulative count cut】选项，将标准数据范围设置成数据原始取值的2%-98%，这意味着奇异值（outlier）将不会被设置成最小值或最大值，地图可视化的效果将显著改观。
   

8. 关闭【图层样式】面板。QGIS提供了一个简便的方法，可以快速把一个图层的样式复制给另一个图层。右键点击gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min图层，在弹出菜单中点击【样式】->【复制样式】。
   

9. 右键点击gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min图层，在弹出菜单中点击【样式】->【粘贴样式】。
   

10. 通过为两个图层设置完全相同的样式，可以方便地比较相同数据类别在不同图层中的差异。通过切换顶部图层gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min的可见性，可以直观看出2000年与2010年人口的变化情况。
    

11. 点击菜单【栅格】->【栅格计算器】，在弹出的“栅格计算器”对话框中计算两个图层像元取值的差，得到新的栅格图层。新图层的每个像元取值代表2000年到2010年人口数的变化情况。
    

12. 在【栅格波段】列表框中双击，可以选中图层。波段的命名格式为：图层名+@+波段号，两个示范图层都只有一个波段，因此波段名就由栅格图层名+@1组成。在【栅格计算器】下方的“栅格计算表达式”文本框中输入表达式，可以对像元取值进行数学运算。例如，要得到2000年到2010年间人口变化情况，可以用2010年栅格图层像元取值减去2000年栅格图层像元取值。在“栅格计算表达式”文本框中输入下面的表达式，然后点击【输出图层】旁边的【…】按钮。

"gpw-v4-population-count-rev11_2010_2pt5_min@1" - "gpw-v4-population-count-rev11_2000_2pt5_min@1"

13. 【输出图层】设置为：population_change_2010_2000.tif，点击【OK】按钮开始计算。
    

14. 计算完成后，新图层population_change_2010_2000已经自动添加到【图层】面板中，但是可视化效果并不好。点击【打开图层样式面板】按钮，在【图层样式】面板中选择样式参数，使人口的正增长和负增长更加直观。
    

15. 点击【颜色渐变】下拉列表，选择【Spectral】，然后点击【反转颜色渐变】，用蓝色代表小的像元值，用红色代表大的像元值。
    

16. 至此，得到了不错的可视化效果，但难以解读出人口变化的空间分布规律。如果把人口变化数据分为四个级别：人口减少、人口持平、人口增长和人口快速增长，并用不同颜色来表示，将会得到一幅更好解读的地图。在分类列表中点击第一行，按住键盘上的Shift键，点击最后一行以选中列表中的所有行，然后点击【移除选中行】。
    

17.点击【插值】下拉框，选择【离散】，分类列表框里目前没有条目，需要手动创建一个颜色渐变（Color ramp）。点击【手动添加值】为分类列表框增加一个条目，“值<=”字段设置为-100，“标签”字段设置为“人口减少”，为该类别指定蓝色，选中图层（即population_change_2010_2000）中所有小于等于-100的像元都将变为蓝色，值得注意的是，地图画布中此时只显示人口减少的区域，其他区域都被隐藏了。

18. 按照同样的步骤，用100、1000、100000作为人口持平、人口增长和人口快速增长类别的人口数量上限值，为每个类别选择不同颜色，完成样式设置。
    

19. 设置完成后，关闭【图层样式】面板，一幅世界范围2000年到2010年人口变化专题地图就制作完成了。
    
    本教程到此结束。

吴建玲

2020年6月4日

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本文主要翻译并改编自qgistutorials网站，原文链接为http://www.qgistutorials.com/en/docs/3/raster_styling_and_analysis.html，原文已根据《知识共享署名4.0国际许可协议（Creative Commons Attribution 4.0 International License）》获得许可，在此向原文作者乌加尔·甘地（Ujaval Gandhi）致以敬意，感谢他为分享QGIS技术做出的贡献。