定位深海珊瑚数据

在本课程中,您是一位希望提高夏威夷群岛深海珊瑚意识的教育工作者。首先,您将从国家海洋和大气管理局 (NOAA) 深海珊瑚和海绵动物国家数据库获取数据。然后,您将在 ArcGIS Pro 中探索、分析和丰富数据。

您可能希望查看文章 NOAA 深海珊瑚和海绵动物国家数据库简介

下载珊瑚观测

通过 NOAA 深海珊瑚数据门户,您将执行数据查询,以将珊瑚观测范围缩小至夏威夷群岛所在的北太平洋。

  1. 在您的计算机上,创建一个名为 HawaiiDeepSeaCorals 的文件夹。
  2. 转至 NOAA Deep-Sea Coral Data Portal

    NOAA 深海珊瑚数据门户网站

    通过此门户,NOAA 深海珊瑚研究和技术计划将共享其深海珊瑚数据库。

    注:

    NOAA 和美国国家海洋渔业局 (NMFS) 对此数据不作任何明示或暗示担保,分销事实也不构成此类担保。NOAA 和 NMFS 对于此数据中的任何错误或遗漏而造成的任何损失不承担责任,也不对此数据在特定系统上运行失败负责。

  3. 在地图查看器上方的功能区中,单击数据查询

    “数据查询”按钮

  4. 数据查询窗口中,将区域更改为太平洋西部,选中 Fish Council Region,然后单击搜索

    数据下载的“区域”参数

    查询窗口随即关闭。地图将更改为显示西太平洋的深海珊瑚观测。观测数量可能会随着定期新增新位置而发生变化。

    北太平洋珊瑚

  5. 在功能区上,单击数据下载

    “数据下载”按钮

  6. 数据下载窗口中,单击自定义下载

    “自定义下载”按钮

    数据访问表页面将在新的浏览器选项卡或窗口中打开。其中包含从门户搜索和下载数据的选项。可以按分类、区域、时间和深度进行搜索。

  7. 数据访问表页面上,选中以下变量(并取消选中任何其他变量):
    • CatalogNumber
    • ImageURL
    • Repository
    • ScientificName
    • VernacularNameCategory
    • latitude (degrees_north)
    • longitude (degrees_east)
    • DepthInMeters (m)
    • ObservationDate
    • SamplingEquipment
    • RecordType
    • DataProvider
    • WebSite

    这些变量表示将添加到您下载的数据集的属性字段。

    要导出的所选数据变量

  8. 在变量列表上方,单击元数据。查看所选变量的说明。
  9. 完成后,单击浏览器的后退按钮返回数据访问表页面。

    接下来,您需要确认数据已限于北太平洋。

  10. 对于 Ocean 变量,确认 Optional Constraint #1 设置为 = "North Pacific"。(应取消选中 Ocean 变量。)

    Ocean 变量已限于北太平洋

  11. 对于变量列表底部的文件类型,选择 .csv

    “文件类型”参数设置为 .csv

  12. 单击提交以下载文件。
    注:

    除了将所选数据下载为文件外,数据访问表页面还具有仅生成 URL 选项。如果选择此选项,则系统将生成一个 URL,用于标识数据集、所需文件类型以及要下载的所选变量。

    注:

    对于国际用户:逗号分隔值 (CSV) 文件是一种使用逗号来分隔值的分隔文本文件。如果 CSV 表未正确打开,请转至操作系统的控制面板,单击区域,然后将格式更改为英语(美国)。您的操作系统小数分隔符随即更改为点,且 CSV 文件应成功打开。完成本课程后,您可以将该区域更改回原生设置。

  13. 找到已下载的 .csv 文件,然后将其移动到 HawaiiDeepSeaCorals 文件夹。在 Microsoft Excel 或同类程序中打开该文件。

    电子表格的第二行表示列标题。此行不需要,因此您需要将其删除。

  14. 选择并删除第二行。

    电子表格中的第二行

  15. HawaiiDeepSeaCorals 文件夹中将文件另存为 Deep_sea_corals_North_Pacific.csv

下载海洋保护区数据

NOAA 海洋保护区 (MPA) 清单介绍了美国水域的所有 MPA,并强调了其位置和用途。您将下载 MPA 数据库。稍后,您将使用该数据库来更好地了解夏威夷海洋保护区内的深海珊瑚。

  1. 转至 NOAA MPA Inventory 网站。
  2. 简介窗格中,单击可下载 GIS 数据

    可下载 GIS 数据链接

    MPA 数据随即自动下载到您的计算机。

  3. 如有必要,请找到 MPAI2017.zip 文件并将其复制到 HawaiiDeepSeaCorals 文件夹。
  4. 右键单击该文件并提取其内容。

    下载的 MPA 数据采用 shapefile 形式。

将数据添加到工程中

接下来,您需要将下载的数据添加到 ArcGIS Pro 工程并准备分析和探索所需的数据。

  1. Start ArcGIS Pro. If prompted, sign in using your licensed ArcGIS account.
    注:

    If you don't have ArcGIS Pro or an ArcGIS account, you can sign up for an ArcGIS free trial.

  2. 空白模板下,单击地图模板。
  3. 新建工程窗口中,对于名称,输入 Exploring Hawaii Deep Sea Corals。对于位置,浏览到 HawaiiDeepSeaCorals 文件夹。取消选中创建新文件夹

    “新建工程”窗口参数

  4. 单击确定
  5. 目录窗格中,展开文件夹,然后展开 HawaiiDeepSeaCorals。右键单击 MPAI_2017.shp shapefile 并选择添加至当前地图

    将 MPAI_2017 shapefile 添加到地图

    注:

    根据您从 ZIP 文件中提取 shapefile 的方式,您可能需要展开 MPAI_2017 文件夹以访问 shapefile。

    面数据将显示在地图上。地图现在在修改后的埃克特 IV 投影中绘制,以匹配 shapefile 的坐标系。世界埃克特 IV 是等积投影,主要用于世界地图。

    地图上的面数据具有世界埃克特 IV 投影

  6. 内容窗格中,取消选中 MPAI_2017 图层。

    您稍后将使用该图层。

  7. 目录窗格中,右键单击 Deep_sea_corals_North_Pacific.csv,然后选择添加至当前地图

    “添加至当前地图”选项

  8. 内容窗格中,右键单击 Deep_sea_corals_North_Pacific.csv 并选择显示 XY 数据

    “显示 XY 数据”选项

  9. XY 表转点地理处理工具中,设置以下参数:

    • 如有必要,对于输入表,选择 Deep_sea_corals_North_Pacific.csv
    • 对于输出要素类,输入 deep_sea_corals_North_Pacific
    • 如有必要,对于 X 字段,选择经度
    • 如有必要,对于 Y 字段,选择纬度

    “XY 表转点”工具参数

  10. 单击运行

    执行工具可能需要几分钟时间,因为该文件至少包含 500,000 个观测。

    完成后,系统会向地图添加名为 deep_sea_corals_North_Pacific 的新图层。图层包含在北太平洋进行的所选珊瑚观测。

    转换为要素类的 XY 点数据

  11. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_North_Pacific 并选择属性表
  12. 在属性表中,确认该表包含 605,242 或更多记录。

    属性表中的记录数

    注:

    深海珊瑚数据库将定期更新。您可能会遇到与示例图像中显示的数据略有不同的数据。

  13. 关闭属性表。
  14. 快速访问工具栏上单击保存按钮。

    当您拥有地图中所需的空间数据后,即可开始探索数据以发现模式和趋势。在下一部分中,您将学习一些工具以帮助汇总夏威夷的珊瑚数据,通过使用图表和图形来探索观测属性,并使用 ArcGIS Living Atlas of the World 中的内容来丰富数据。

定位夏威夷附近的珊瑚观测

接下来,您将在夏威夷附近的美国专属经济区内选择珊瑚观测。您将通过使用 ArcGIS Living Atlas of the World 中提供的专属经济区 (EEZ) 边界来实现上述操作。国家水域通常包括距离海岸 0 至 3 海里的区域,而夏威夷附近专属经济区中标识的联邦水域最多可达 200 海里。由于深海珊瑚存在的水域比国家水域更深,因此您将在专属经济区内选择珊瑚观测。

  1. 目录窗格中,单击门户。单击 Living Atlas 按钮。

    Living Atlas 搜索选项

  2. 在搜索框中,键入 World Exclusive Economic Zone Boundaries,然后按 Enter 键。在结果列表中,指向 World Exclusive Economic Zone Boundaries 并查看图层详细信息。

    World Exclusive Economic Zone Boundaries 图层的元数据

    此图层为要素图层,允许用户创建要素的本地副本以进行编辑、丰富和优化。

  3. 右键单击 World Exclusive Economic Zone Boundaries 并选择添加至当前地图
  4. 内容窗格中,展开 World Exclusive Economic Zone Boundaries 图层。
  5. 在功能区的地图选项卡的选择组中,单击选择按钮。

    选择按钮

  6. 在地图上,选择夏威夷群岛附近的面。

    所选夏威夷专属经济区

  7. 内容窗格中,右键单击 Sovereign Country 图层并选择属性表
  8. 在属性表的底部,单击显示所选记录。确认您仅选择了 Hawaiian Exclusive Economic Zone
  9. 关闭属性表,但无需清除选择。

    接下来,您将使用按位置选择图层工具选择与 EEZ 边界相交的珊瑚。由于您已选择夏威夷专属经济区,因此该工具将仅返回夏威夷专属经济区内的珊瑚。

  10. 在功能区地图选项卡的选择组中,单击按位置选择

    按位置选择图层地理处理工具随即打开。

  11. 按位置选择图层工具中,设置以下参数:

    • 对于输入要素,选择 deep_sea_corals_North_Pacific
    • 对于关系,选择相交
    • 对于选择要素,选择 World Exclusive Economic Zone Boundaries\Sovereign Country
    • 选择类型中,选择新建选择内容

    “按位置选择图层”工具的参数

  12. 单击运行

    该工具随即运行并选择 60,000 多个珊瑚观测。(可通过打开 deep_sea_corals_North_Pacific 属性表来验证数量。) 由于定期更新,总计可能会有所不同。

    接下来,您需要将所选珊瑚导出到其自己的要素类中。

  13. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_North_Pacific,指向数据,然后选择导出要素

    导出所选要素

  14. 要素类至要素类工具中,设置以下参数:

    • 对于输入要素,选择 deep_sea_corals_North_Pacific
    • 对于输出位置,确认已选择 Exploring Hawaii Deep Sea Corals.gdb
    • 对于输出要素类,输入 deep_sea_corals_Hawaii

    要素类至要素类工具参数

  15. 单击运行
  16. 内容窗格中,取消选中 deep_sea_corals_North_Pacific 图层。取消选中并折叠 World Exclusive Economic Zone Boundaries 图层。
  17. 在地图上,导航至夏威夷。在功能区地图选项卡的图层组中,单击底图并选择海洋

    将底图更新为海洋

  18. 保存工程。
  19. ArcGIS Pro 外,浏览至 HawaiiDeepSeaCorals 文件夹,然后创建一个名为 Graphs 的新文件夹。

    稍后,您将导出创建的图形副本并将其保存到此文件夹。

在本课程中,您探索并下载了 NOAA 深海珊瑚数据门户中的数据。您使用了 NOAA 深海珊瑚数据门户来定位和下载北太平洋的珊瑚数据。然后,您使用了专属经济区边界来仅选择在夏威夷群岛进行的观测。

在下一课程中,您将使用夏威夷珊瑚观测和海洋保护区来回答多个问题,涉及珊瑚类型、进行观测的方式、发现珊瑚的深度以及珊瑚与海岸的距离等。


探索深海珊瑚

在上一课程中,您查找、下载并准备了用于分析和探索的数据。在本课程中,您将使用 ArcGIS Pro 工具和工作流回答有关在夏威夷记录的深海珊瑚观测的相关问题。

您可以按顺序浏览本课程中的每个问题,也可以跳到您感兴趣的特定问题。

主要的深海珊瑚类型有哪些?

通过确定主要珊瑚类型及其平均深度来开始探索夏威夷深海珊瑚将非常有用。您将通过汇总观测的属性来回答这个问题。

Euplectella aspergillum 玻璃海绵

墨西哥湾西北部的 Euplectella aspergillum 玻璃海绵。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供。

  1. 如有必要,请打开 Exploring Hawaii Deep Sea Corals 工程。
  2. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层并选择属性表
  3. 在属性表中,右键单击 VernacularNameCategory 字段并选择汇总

    VernacularNameCategory字段包含生物的常用(方言)名称类别。这些被分类为石珊瑚(杯状珊瑚)、石珊瑚(分枝)、石珊瑚(未指定)、黑珊瑚、金珊瑚、柳珊瑚、软珊瑚、海鳃、紫侧孔珊瑚、匍匐珊瑚、lithotelestid 珊瑚、长角水螅型珊瑚,以及其他状似水螅、海绵(未指定)、玻璃海绵、普通海绵、钙质海绵、硬海绵和 N 的珊瑚。

  4. 汇总统计数据工具中,设置以下参数:

    • 对于输入表,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于输出表,输入 DominantCorals
    • 对于统计数据字段字段,选择 DepthInMeters
    • 对于统计数据字段统计数据类型,选择平均值
    • 对于案例字段,选择 VernacularNameCategory

    “汇总统计数据”工具的参数

  5. 单击运行

    该工具将生成 DominantCorals 表并将其添加到内容窗格。

  6. 内容窗格中,右键单击 DominantCorals 并选择打开

    DominantCorals 汇总统计数据表

    在该表中,FREQUENCY 字段将显示每种珊瑚类型的观测数量。此外,MEAN_DepthInMeters 字段将显示具体珊瑚类型的平均观测深度。

  7. 在该表中,右键单击 FREQUENCY 字段,并选择降序排序

    观测到数量最多的珊瑚

    柳珊瑚是观测到的主要类型 (35,045)。观测到这些珊瑚位于表面以下平均深度 1,242 米处。

  8. 对于其他挑战,确定观测深度大于 1,000 米的珊瑚类型。(按降序排列 Mean_DepthInMeters 字段。)
  9. 关闭属性表。

何时进行的珊瑚观测?

受环境条件影响,珊瑚类型的观测数量可能会随时间而变化。由于温度或盐度的波动,某些珊瑚类型可能会增加或减少。要探索这些珊瑚的观测时间,您需要使用折线图。

黄色毕加索海绵和白色海绵

戴维森海山的黄色毕加索海绵和白色海绵。图片由 NOAA/MBARI 提供。

  1. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii,指向设计,然后选择字段

    字段表格随即显示。

    字段表中的 ObservationDate,数据类型为“文本”

  2. 找到 ObservationDate 字段。

    ObservationDate 字段的数据类型为文本。接下来,您要将该字段转换为日期数据类型,以便用于创建基于时间的图表。

  3. 关闭字段视图。
  4. 单击分析选项卡。在地理处理组中,单击工具
  5. 地理处理窗格中搜索并打开转换时间字段(数据管理工具)工具。
  6. 转换时间字段工具中,设置以下参数:

    • 对于输入表,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于输入时间字段,选择 ObservationDate
    • 对于输入时间格式,输入 mm/dd/yyyy
    • 对于输出时间字段,接受默认名称 ObservationDate_Converted
    • 对于输出时间类型,选择日期

    已填充参数的“转换时间字段”工具

  7. 单击运行
  8. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层,指向创建图表并选择折线图

    图层快捷菜单中的“创建折线图”

  9. 图表属性窗格中,设置以下参数:

    • 对于日期或数值,选择 ObservationDate_Converted
    • 对于聚合,选择计数
    • 对于间隔大小,选择 10 年
    • 对于数据标注,选中标注线

    设置折线图属性

    该折线图在图表视图中更新。

    观测日期折线图

    1902 年前后进行了最早的珊瑚观测。然后,近 60 年无记录。1960 年代中期,再次对珊瑚进行了探索,直到 1980 年代中期观测达 4,000。随着技术的进步以及潜艇和视频的广泛使用,1983 年后观测的速度呈指数增长。最近的观测发生于 2002 年前后。

  10. 单击图表上表示观测数量最多的点 (19,520)。

    相应的点也会在地图中处于选中状态。

    在图表上选择最新的观测

    2003 年前后在 3,000 公里的范围内进行了观测,其中包括太平洋上的许多岛屿和海山。借助现代技术,这些观测得以实现,潜水设备和潜水器的应用有助于记录观测速度和数量。

  11. 在图表上,单击表示 1902 年前后的观测点。

    选择最早的观测

    这些观测主要集中在夏威夷本岛周边区域,覆盖范围约 700 公里。大多数的观测都是由史密森学会的美国国家自然历史博物馆记录的。作为美国鱼类及渔业委员会勘探结果的一部分,这些标本可能是通过挖泥机或拖网收集而来。一些记录也可能由渔民捕获。

  12. 在功能区地图选项卡的选择组中,单击清除以清除图表上的所选点。
  13. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层的符号并选择姜粉色

    更改观测点颜色

    地图和图表将使用所选颜色进行更新。

    已更新图表符号系统

    接下来,您将修改图表标题并添加图例标题和描述。

  14. 图表属性窗格中,单击常规。请更改以下参数:

    • 对于图表标题,输入 Coral Observations Over Time
    • 对于 X 轴标题,输入 Observation Date
    • 对于 Y 轴标题,输入 Number of Observations
    • 对于描述,输入 Coral Observations within the U.S. EEZ around Hawaii. Coral data obtained from NOAA Deep-Sea Coral Database.

    已更新常规折线图属性

  15. 单击数据选项卡。

    图表属性已更新。

    已更新图表标题

    注:

    图表作为它们从中派生的图层的属性保留在 ArcGIS Pro 工程中,并可根据需要添加到布局中。如果您选择将图表添加到故事地图或在其他演示文稿中使用这些图表,则必须将它们作为图形单独导出和保存。

  16. 图表视图中,单击导出
  17. 将折线图另存为 Graphs 文件夹中的 Coral Observations Over Time.jpg

    您需要在输出名称中添加 .jpg,确保以正确的图像格式保存图表。

  18. 关闭图表属性窗格和折线图。
    注:

    关闭图表并不会将图表从工程中移除。除非您将其删除,否则该图表将保留在内容窗格中。

    图层图例中的图表

如何收集观测结果?

接下来,您将对深海珊瑚的原始及当前观测的记录方式进行深入了解。您可以通过绘制每个观测点的 RecordType 字段中包含的记录方法来完成此操作。

黑珊瑚 (Bathypathes)

约翰斯顿环礁岩石山脊上的黑珊瑚 (Bathypathes)。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供。

  1. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层,指向创建图表并选择条形图
  2. 图表属性窗格中,设置以下参数:

    • 对于类别或日期,选择 RecordType
    • 对于聚合,选择计数
    • 对于数据标注,选中标注条柱

    条形图随即更新以显示每个观测记录类型的计数。

    记录类型的条形图

    如您所知,条形图显示的大多数观测是通过视频观测收集的,并由专家在视频镜头中进行识别。2000 年代中期之前及期间从美国太平洋岛屿地区的视频调查中获取的大部分深海珊瑚记录都是在海岸附近收集的。

    ROV 收集珊瑚

    ROV Deep Discoverer (D2) 从 2,078 米的深海收集到一个未知的珊瑚种类。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供,2015 年 Hohonu Moana。

    2015-2017 年 NOAA 举办的旨在满足太平洋纪念碑科学、技术和海洋需求的运动 (CAPSTONE) 极大地扩展了以往在该地区探索的地理和深度限制。

  3. 图表窗口中,单击排序并选择 Y 轴降序

    按 Y 轴降序对条形图进行排序

    RecordType 值按从左到右、从最高值到最低值的顺序进行排序。

  4. 打开 deep_sea_corals_Hawaii 图层的符号系统窗格。对于主符号系统,选择唯一值;对于字段 1,选择 RecordType。选择一个适合的配色方案。

    更新条形图符号系统

    与观测相关联的颜色值将反映在图表中。您的颜色可能会根据所选符号而有所不同。

    符号化条形图

    注:

    RecordType 字段表示记录的来源和类型。选项包括已出版的文献资料(文献资料)、收集的标本(标本)、从静止图像观测(静止图像)、从视频观测(视频观测)、无标本或图像的表示法 (表示法),或从拖网调查、延绳钓调查或观察点记录(捕捞记录)观测。

    视频观测

    ROV Deep Discoverer 拍摄到一条有柄海绵。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供,2015 年 Hohonu Moana。

  5. 图表属性窗格中,单击常规。请更改以下参数:

    • 对于图表标题,输入 Coral Observations by Record Type
    • 对于 X 轴标题,输入 Record Type
    • 对于 Y 轴标题,输入 Number of Coral Observations
    • 对于描述,输入 Coral Observations within the U.S. EEZ around Hawaii. Coral data obtained from NOAA Deep-Sea Coral Database.

    设置条形图属性

  6. 单击数据选项卡。

    图表上的属性将更新。

    绝大多数的观测借助基于视频的方法完成。潜水器能够轻松地用于深海远程录像,而不会伤害潜水员和研究人员。1,900 多次观测是通过收集珊瑚的物理标本完成的。由于这些标本的收集方法存在限制,是否可以以这种方式有效地收集很多深海珊瑚标本,这一点值得怀疑。

  7. 单击标本条柱。

    已选择标本记录

    这 1,907 次观测遍布整个夏威夷群岛,大部分观测集中在南部的五个主要岛屿上。这些标本可能是由当地渔民和潜水员采集而得。

    注:

    您的观测数量可能会有所不同。

  8. 清除选择内容。在图表视图中,单击导出
  9. 将折线图另存为 Graphs 文件夹中的 Coral Observations by Record Type.jpg
  10. 关闭图表属性窗格和条形图。保存工程。

使用什么设备收集珊瑚数据?

既然您已对记录类型有所了解,那么您需要了解有关珊瑚观测收集的采样设备的详细信息。您将创建另一个条形图,以便显示该数据。

柳珊瑚

夏威夷的一种名为 Rhodaniridogorgia 的柳珊瑚(目前处于弯曲状态)。图片由 NOAA-HURL Archives 提供。

  1. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层,指向创建图表并选择条形图
  2. 图表属性窗格中,设置以下参数:

    • 对于类别或日期,选择 SamplingEquipment
    • 对于聚合,选择计数
    • 对于数据标注,选中标注条柱

  3. 图表窗格中,按 Y 轴降序对图表进行排序。

    采样设备条形图

    该图表显示了大多数记录是通过潜水器和遥控操作潜水艇 (ROV) 观测收集而得。

    注:

    SamplingEquipment 字段是指数据收集的方法,包括 ROV、AUV、潜水器、水下照相机、拖曳式照相机、拖网、鱼网、挖泥机、延绳钓、鱼罐、鱼钩、鱼线、抓斗、取样器、SCUBA、其他、NA 和 N。

  4. 图表属性窗格中,单击常规。请更改以下参数:

    • 对于图表标题,输入 Coral Observations by Sampling Equipment
    • 对于 X 轴标题,输入 Sampling Equipment
    • 对于 Y 轴标题,输入 Number of Coral Observations
    • 对于描述,输入 Coral Observations within the U.S. EEZ around Hawaii. Coral data obtained from NOAA Deep-Sea Coral Database.

    大多数深海珊瑚观测需借助潜水器(可能有人驾驶)完成,然后使用 ROV(无人驾驶)获得观测结果。这两种均为现代方法,可以轻松快速地覆盖大面积区域并收集大量数据以供后续处理。可以确定较旧的样本方法涉及拖网、鱼网以及疏浚。SCUBA 观测受到潜水员下潜以收集标本的深度的限制。

  5. 图表视图中,单击导出。将条形图另存为 Graphs 文件夹中的 Observations by Sampling Equipment.jpg
  6. 关闭图表属性窗格和条形图。保存工程。

夏威夷周边区域发现哪些类型的珊瑚?

存在许多不同类型的深海珊瑚。您将使用一些绘图工具对不同的珊瑚类型及其相关数量进行分类。您将使用 Vernacular Name Category 字段在条形图中完成此操作。

Iridogorgia 软珊瑚

位于西北夏威夷群岛附近的 Iridogorgia 软珊瑚。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供。

  1. 下载深海珊瑚图层文件

    NOAA 提供了一个图层文件,模拟数据在“深海珊瑚数据门户”上的显示方式。您可使用该文件将符号系统应用于夏威夷的珊瑚图层,并创建一个图表,以显示不同的方言名称分类以及相关计数。

  2. deep-sea-coral.lyr 文件复制到 HawaiiDeepSeaCorals 文件夹。
  3. 内容窗格中,单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层。
  4. 在功能区外观选项卡的绘图组中,单击导入
  5. 对于应用图层的符号系统工具,更改以下参数:
    • 对于输入图层,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于符号系统图层,浏览至 deep_sea_coral.lyr

    “应用图层的符号系统”工具

  6. 单击运行

    图层符号系统随即更新,并且 deep_sea_corals_Hawaii 图层观测使用观测到的深海珊瑚类型的方言或常用名称进行显示。

  7. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层,指向创建图表并选择条形图
  8. 图表属性窗格中,配置以下设置:
    • 对于类别或日期,选择 VernacularNameCategory
    • 对于聚合,选择计数
    • 对于数据标注,选中标注条柱

    条形图随即更新以按名称显示珊瑚类型。

    按方言名称的珊瑚计数条形图

    已经观测到的三个主要方言名称类别是柳珊瑚、黑珊瑚和玻璃海绵,但在当前图表配置中,很难轻松识别这三种主要的珊瑚类型。

  9. 图表窗格中,按 Y 轴降序对图表进行排序。
  10. 常规选项卡上,更改以下参数:
    • 对于图表标题,输入 Coral Observations by Vernacular Name Category
    • 对于 X 轴标题,输入 Vernacular Name Category
    • 对于 Y 轴标题,输入 Number of Coral Observations
    • 对于描述,输入 Coral Observations within the U.S. EEZ around Hawaii. Coral data obtained from NOAA Deep-Sea Coral Database.

    按方言名称对珊瑚计数进行排序的条形图

    紫侧孔珊瑚的观测次数最少,其生长区域可能具有非常明确的深度、光照和营养需求。接下来,您将探索珊瑚深度,以深入了解影响其位置和分布的因素。

  11. 图表视图中,单击导出。将折线图另存为 Graphs 文件夹中的 Coral Observations by Vernacular Name Category.jpg
  12. 关闭图表属性窗格和条形图。保存工程。

珊瑚的深度是多少?

观测到的珊瑚位置直方图将帮助您更好地了解珊瑚观测的深度以及相关范围。

密集而多样的深海珊瑚群落

ROV Deep Discoverer 观测到 4 个不同种类的珊瑚和 12 个不同的珊瑚礁,深度为 1,967 米,位于 16.14331 N,167.85602 W。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供,2015 年 Hohonu Moana。

  1. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层,指向创建图表并选择直方图
  2. 图表属性窗格中,配置以下参数:
    • 对于数值,选择 DepthInMeters
    • 选中显示正态分布
    • 对于条柱,选择 32
    • 选中平均数
    • 选中中位数
    • 选中标准 差

    直方图属性

    直方图随即更新以按深度显示珊瑚计数分布。

    按深度的珊瑚计数分布

    该图表显示了在深度为 308 和 459 米处观测到的深海珊瑚数量最多。观测到珊瑚深度的平均数为 1,061 米,中位数为 633 米。但是,该图表并未向您显示具体种类所处的深度。

  3. 常规选项卡上,更改以下参数:

    • 对于图表标题,输入 Coral Observations by Depth
    • 对于 X 轴标题,输入 Depth (m)
    • 对于 Y 轴标题,输入 Legend
    • 对于描述,输入 Coral Observations within the U.S. EEZ around Hawaii. Coral data obtained from NOAA Deep-Sea Coral Database.

  4. 单击数据选项卡。
  5. 图表视图中,单击导出。将折线图另存为 Graphs 文件夹中的 Coral Observations by Depth.jpg
  6. 关闭图表属性窗格和直方图。保存工程。

不同种类的珊瑚喜好的深度是什么?

虽然了解按深度值进行的珊瑚观测很有帮助,但了解某些珊瑚的观测深度也十分有趣,可帮助您确定喜好的具体珊瑚的深度。您可以通过生成箱形图来进行了解。

Zoanthids 过度生长珊瑚

位于西北夏威夷群岛附近的 Zoanthids 过度生长珊瑚。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供。

  1. 内容窗格中,右键单击 deep_sea_corals_Hawaii 图层,指向创建图表并选择箱形图
  2. 图表属性窗格的数值字段中选中 DepthInMeters,然后单击应用
  3. 对于类别,选择 VernacularNameCategory

    箱形图属性

    箱形图随即更新以显示按每个方言名称类别的深海珊瑚深度。

    按珊瑚类型的深度箱形图

    该箱形图按每个方言名称类别显示观测的深海珊瑚深度范围。

    金珊瑚

    金珊瑚(左)在竹状珊瑚礁(右)过度生长的过程中将最终完全被覆盖。图片由 NOAA-HURL Archives 提供。

    金珊瑚的深度范围最窄,观测到在 165 到 661 米之间,但大部分生长在 370 到 426 米之间(四分之一和四分之三),平均深度为 396 米。

    金珊瑚箱形图

    注:

    由于在珊瑚数据库中添加了更多记录,因此您的值可能有所不同。

    另一方面,玻璃海绵的深度范围最宽,观测到在 87 到 4,824 米之间,但大部分生长在 1,460 到 2,106 米之间(四分之一和四分之三),平均深度为 1,866 米。

    玻璃海绵箱形图

  4. 图表属性窗格的常规选项卡上,更改以下参数:
    • 对于图表标题,输入 Depth Distribution by Vernacular Name Category
    • 对于 X 轴标题,输入 Vernacular Name
    • 对于 Y 轴标题,输入 Depth (m)
    • 对于描述,输入 Coral Observations within the U.S. EEZ around Hawaii. Coral data obtained from NOAA Deep-Sea Coral Database.
  5. 单击数据选项卡。
  6. 图表视图中,单击导出。将折线图另存为 Graphs 文件夹中的 Depth Distribution by Vernacular Name Category.jpg
  7. 关闭图表属性窗格和箱形图。保存工程。

珊瑚距离海岸多远?

NOAA 深海珊瑚数据附带众多属性,可帮助您回答有关夏威夷深海珊瑚的问题。但是,要回答更为复杂的问题,您可能需要使用其他属性来丰富数据。接下来,您将通过 ArcGIS Living Atlas of the World 中的在线图层,使用离岸观测距离的相关信息来丰富深海珊瑚数据。

Stylasterid 珊瑚 Crypthelia kelleyi

最新描述的 stylasterid 珊瑚种类 Crypthelia kelleyi,于 2015 年在西北夏威夷群岛的 CAPSTONE 探险中发现。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供。

  1. 目录窗格中,单击门户。单击 Living Atlas 按钮。
  2. 搜索离岸距离,然后按 Enter 键。

    Living Atlas 搜索离岸距离

  3. 在搜索结果中,右键单击 Distance from Shore (km) 影像图层并选择添加至当前地图

    Distance from Shore (km) 图层为连续栅格,其中每个像素代表离岸的距离。

    添加到地图的离岸距离图层

    目前,该图层基于预定义配色方案显示以红色、绿色、蓝色 (RGB) 图像显示的转换像素值。

  4. 内容窗格中,右键单击 Distance from Shore (km) 图层并选择属性
  5. 图层属性窗口中,对于处理模板,将处理模板更改为

    为了进行分析,您需要访问基础像素值(实际距离),以使用离岸距离丰富每个观测点。通过从处理模板中选择,您可以将像素值从 RGB 中的显示值切换为以千米为单位的实际距离值进行分析。

    更新处理模板

  6. 单击确定

    离岸距离实际像素值

    Distance from Shore (km) 图层随即更新,现在显示表示可用于分析的距离的基础像素值。接下来,您将使用距离值来丰富珊瑚观测。

  7. 在功能区分析选项卡的地理处理组中,单击工具
  8. 地理处理窗格中,搜索并打开多值提取至点工具。

    “多值提取至点”工具

  9. 对于多值提取至点工具,单击环境
  10. 范围更改为 deep_sea_corals_Hawaii

    “多值提取至点”工具的环境设置

  11. 单击参数
  12. 请更改以下参数:
    • 对于输入点要素,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于输入栅格,选择 Distance from Shore (km)
    • 对于输出字段名称,输入 Distance_from_Shore__km

    “多值提取至点”工具的参数设置

  13. 单击运行

    此过程会向 deep_sea_corals_Hawaii 图层添加新属性字段,您可以使用该字段确定离岸的观测距离。接下来,您将生成汇总了每种珊瑚类型离岸距离最小值、最大值和平均值的统计数据。

  14. 搜索并打开汇总统计数据地理处理工具。设置以下参数:
    • 对于输入表,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于输出表,输入 Hawaii_Corals_Dist_From_Shore
    • 对于字段,选择 Distance_from_Shore__km,然后对于统计数据类型选择最小值
    • 对于字段,选择 Distance_from_Shore__km,然后对于统计数据类型选择最大值
    • 对于字段,选择 Distance_from_Shore__km,然后对于统计数据类型选择平均值
    • 对于案例字段,选择 VernacularNameCategory

    生成汇总统计数据

  15. 单击运行

    新的独立表将添加到内容窗格中。

  16. 打开 Hawaii_Corals_Dist_From_Shore 表。

    汇总统计数据表

    该表显示,普通海绵、玻璃海绵和金珊瑚的平均离岸距离约为 140 公里,最大离岸距离约为 370 公里。可以确定这些珊瑚绝大部分生长在此范围内,并且需要生长在远离海岸线且湍流较少的位置。

  17. 关闭所有打开的表。保存工程。

在本课程中,您使用了几种不同的 ArcGIS Pro 绘图工具和数据丰富工作流来回答有关夏威夷深海珊瑚的相关问题。通过提出并回答这些问题,您可以更好地了解深海珊瑚以及影响其分布和未来生存的因素。在下一课程中,您将生成一份简短的报表,以汇总您的一些结果。


设计珊瑚报表

在上一课程中,您探索了珊瑚数据。在本课程中,您将汇总在海洋保护区内外观测到的每种深海珊瑚类型的数量。

确定哪些珊瑚位于保护区内

此前,您已下载并将海洋保护区 (MPA_2017) 图层添加到地图中。接下来,您将使用 MPA 数据来确定哪些珊瑚位于保护区内以及哪些位于保护区外

蘑菇珊瑚

蘑菇珊瑚在近 2,000 米处的特写。图片由 NOAA 海洋勘探与研究办公室提供,2015 年 Hohonu Moana。

  1. 如有必要,请打开您的工程。
  2. 在功能区分析选项卡的地理处理组中,单击工具。在地理处理窗格中,搜索并打开添加字段工具。
  3. 添加字段工具中,设置以下参数:

    • 对于输入表,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于字段名称,输入 MPA
    • 对于字段类型,选择文本
    • 对于字段长度,键入 5
    • 对于字段别名,输入 Inside MPA
    • 选中字段可为空

    “添加字段”工具的参数

  4. 单击运行

    字段已被添加到表中。

  5. 内容窗格中,关闭除 deep_sea_corals_HawaiiMPAI_2017 和底图之外的所有图层。
  6. 内容窗格中,单击 MPAI_2017 的符号以打开符号系统窗格。
  7. 如有必要,可单击图库选项卡。搜索并单击黄色透明程度

    “黄色透明程度”符号

  8. 在功能区地图选项卡的选择组中,单击按位置选择
  9. 按位置选择工具中,设置以下参数:

    • 对于输入要素,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于关系,选择相交
    • 对于选择要素,选择 MPAI_2017
    • 选择类型中,选择新建选择内容

    “按位置选择图层”工具的参数

  10. 单击运行
  11. 如有必要,请打开 deep_sea_corals_Hawaii 图层的属性表。确认已选择约 40,000 个珊瑚观测值。(您的数量可能会有所不同。)
  12. 在表中,右键单击 Inside MPA 字段并选择计算字段

    计算 Inside MPA 字段

  13. 对于计算字段工具,设置以下参数:

    • 对于输入表,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于字段名称,选择 Inside MPA
    • 对于 MPA =,输入 "Yes"

    “计算字段”工具的参数

  14. 单击运行
  15. 在属性表中,确认已将 Yes 添加到所选记录的 Inside MPA 字段中。

    使用 Yes 值更新 Inside MPA 字段

  16. 在表上方,单击切换按钮。

    切换选择

    该选择将从与 MPA 相交的珊瑚切换到不相交的珊瑚。接下来,您将再次运行计算字段工具,并使用 No 为不与 MPA 相交的珊瑚填充 Inside MPA 字段。

  17. 计算字段工具中,设置以下参数:

    • 对于输入表,选择 deep_sea_corals_Hawaii
    • 对于字段名称,选择 Inside MPA
    • MPA = 框中,将现有文本替换为 No

  18. 单击运行。确认已将 No 成功添加到所选记录的 Inside MPA 字段中。
  19. 清除选择内容。

    根据该表,MPA 内存在 39,167 个观测值,MPA 外存在 56,879 个观测值。

  20. 保存工程。

创建报表

接下来,您将创建一个报表,以传达您的一些发现。报表允许您配置数据,应用字段分组和排序,添加汇总统计数据以及选择模板和样式主题。

  1. 插入选项卡的工程组中,单击新建报表

    “新建报表”按钮

    创建新报表窗格随即显示。

  2. 创建新报表窗格中,将报表名称更改为 Hawaii Deep Sea Coral in Marine Protected Areas

    “报表名称”选项

  3. 对于数据源,选择 deep_sea_corals_Hawaii

    “数据源”选项

  4. 单击下一步

    “下一步”按钮

    过滤数据页面随即打开。

  5. 对于,选择按表达式过滤

    “行”参数的“按表达式过滤”选项

  6. 单击新建表达式

    “新建表达式”按钮

    查询构建器随即打开。

  7. 构建表达式 Where Inside MPA is equal to Yes 并单击验证按钮。

    构建表达式

    表达式已经过验证,确认它将正确运行。

  8. 对于字段,取消选中全选
  9. 在字段列表中,检查以下字段:
    • VernacularNameCategory{VernacularNameCategory}
    • DepthInMeters{DepthInMeters}
    • Distance_from_Shore_km{Distance_from_Shore_km}

    选择报表字段

    这些字段将添加到最终报表中。

    提示:

    如果您的列表中不包括 Distance_from_Shore,请保存工程,然后关闭并重新打开 ArcGIS Pro 以刷新列表。

  10. 在字段列表中,将 VernacularNameCategory 拖动到列表顶部。将 DepthInMetersDistance_from_Shore_km 字段拖动到 VernacularNameCategory 字段的下方。

    重新排序的报表字段

  11. 单击下一步
  12. 组织数据页面的分组和排序下的分组列中,单击(添加项目)并选择 VernacularNameCategory

    “按 VernacularNameCategory 分组”字段

    注:

    要了解有关在报表中组织数据的详细信息,请转到组织报表数据文档页面。

  13. 汇总统计数据下,选择以下字段和统计数据组合:

    • 对于字段,选择 DepthInMeters。对于统计数据,选择平均值
    • 对于字段,选择 Distance_from_Shore_km。对于统计数据,选择平均值

    选择汇总统计数据字段

  14. 单击下一步
  15. 设计报表页面上,对于模板,选择具有分组的基本汇总

    “具有分组的基本汇总”选项

  16. 对于样式,选择冷色调

    “冷色调”样式选项

  17. 对于边距,选择

    “窄”边距选项

  18. 单击完成

    报表将以设计布局添加到工程中。最终报表将以不同方式显示。例如,在最终报表中,大括号中的所有文本都将替换为实际属性值。

    工程报表布局页面

    稍后,您可以选择通过更新元素属性来修改报表布局。包括更改文本字体和颜色以及分组、排序和添加新字段。

  19. 确认报表视图处于活动状态。

    报表可以共享为 PDF 文件或报表文件。在这种情况下,您将生成一个 PDF 文件并发送给 MPA 管理员,以告知他们保护区中存在哪些深海珊瑚。

  20. 在功能区共享选项卡的导出组中,单击 PDF
  21. 导出报表窗口中,浏览到 HawaiiDeepSeaCorals 文件夹。单击保存

    报表导出完成后,PDF 将在默认 PDF 查看器中打开。

  22. 保存工程。

在本课程中,您使用 NOAA 深海珊瑚数据门户对 NOAA 深海珊瑚和海绵动物国家数据库进行了调查。您使用了该门户查找并下载北太平洋的珊瑚数据。借助 ArcGIS Pro,您导入、探索、丰富并分析了数据,以更好地了解深海珊瑚的分布以及珊瑚所在的深度。最后,您生成了一份汇总您的一些发现的报表。

特别感谢 NOAA 深海珊瑚研究与技术计划创建并共享了 NOAA 深海珊瑚和海绵动物国家数据库(数据库版本:20190117-0)。要浏览最新的数据和图像,请访问 NOAA 深海珊瑚数据门户网站。

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