数据栅格(格网)化过程中应该注意的几个问题

数据栅格化过程包括从矢量数据到栅格(raster或grid)的过程,点状数据插值形成格网的过程,在这个过程中有几个常见的问题容易被忽视,现将这些问题总结如下:
一、起始点的问题
起始点标识数据格网的开始位置,一方面决定了数据的行列值是从(0,0)开始还是从(m,n)(m>0,n>0)开始,如,以本初子午线和赤道的交点为起始点,1度×1度的中国陆地部分的数据集的行列值大约从(73,18)开始,如果是以中国最西边界和最南边界的交叉点为起始点,中国范围的数据的行列值是从(0,0)开始.

图1 不同的起始点导致行列值不同（栅格大小为5度×5度）
另一方面起始点位置也决定了栅格代表的地理范围.图示如下:

图2 不同的起始点导致栅格值的不同（栅格大小为5度×5度）
从上图可以看出，由于定义的起始点不同，同样行列号的数据表示的区域不同，数值自然也不同。
如果只有一个图层的栅格数据进行结算，起始点的位置不影响计算的结果。如果有多个图层参与计算，不同图层采用不同的起始点，就会产生较大的误差。
起始点的设置容易被很多人忽略，在一些软件中（如arcview），矢量转栅格的过程没有明确提示，软件一般以显示窗口的起始点作为输出栅格图层的起始点。当数据为经纬度投影时，有些人还会考虑以整数的经纬度值作为图层的起始点，当数据为Albers、Lambert或墨卡托投影时，很多人就不清楚应该以什么地方作为起始点。
另外，一般软件都是以左下角作为坐标原点，但也有软件以右上角作为坐标原点，如IDL软件，因此也有必要对这种情况进行区分。
为多个图层设置相同的起始点，用arcview等软件可以采用以下的方法，1）首先设置一个统一的数据范围，如创建一个名为bound的图层，2）在将矢量转换成栅格的过程中，将输出的栅格范围（Output Grid Extent）设置成预先设置的图层（bound）

图3 多图层数据的栅格化过程
二、栅格的值
一般情况下，我们使用的栅格值都为0或1，表示是或否，这通过GIS软件可以轻松的获得。但有时也需要栅格内某种成份的百分比，通过现有的软件没有办法直接实现这一过程。可以人工方法形成矢量的格网（多边形的），将图层进行分割获得若干小块（如arcview软件Geoprocessing 中的union two themes），重新计算分割后的图层多边形的面积，在除以栅格的面积，就可以计算栅格内某种成份的百分比，然后再做栅格化处理。
形成格网的过程可以用arcinfo的generate grid命令实现，也可以编程实现。需要注意的是arcinfo的cover不能包含过多的多边形，不能直接形成全国1km大小的格网，这种情况下就需要分片处理。

图4 利用arcview将图层分割
三、栅格的代表位置
GIS和大气学科表示栅格位置有两种不同方法，GIS中栅格的坐标表示栅格左下角的坐标，而大气中栅格的坐标表示栅格中心点的坐标。如经纬度坐标位置为(81,35)的栅格，在GIS中表示左下角的坐标，在大气中表示中心点的坐标。这两种坐标的表示方法实质上就是起始点的不同，如果对这两种情况不加区分，相同位置的栅格起始代表了不同的区域。要解决这个问题，一般重设起始点，然后再对数据进行重采样。

图5 GIS和大气学科中栅格位置的不同表示方法

转自http://wulizong.westgis.ac.cn/archives/category/westdc