监测海上风电租赁的风况

设置工程

您将首先在 ArcGIS Pro 中设置一个新工程，然后将数据加载到其中。

下载教程数据。
注：
此文件大小为 1.8 GB，下载可能需要一些时间。
大多数 Web 浏览器默认将文件下载到计算机的 Downloads 文件夹中。
双击 Hurricane_Elsa 工程包以打开 ArcGIS Pro。如有必要，请使用获得许可的 ArcGIS 帐户进行登录。

如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户，请参阅软件访问权限选项。
打开工程包后，会映射显示两个图层。外大陆架活跃可再生能源租赁数据集由海洋能源管理局提供。地图还显示了历史飓风轨迹图层中飓风艾尔莎的路径。该图层由 NOAA 数据发布，可在权威地理空间数据在线存储库 ArcGIS Living Atlas of the World 中查阅。
注：
.ppkx 文件是一个 ArcGIS Pro 工程包，可能包含可以在 ArcGIS Pro 中打开的地图、数据和其他文件。通过本指南了解有关管理 .ppkx 文件的详细信息。
在地图上，单击其中一个风能源租用面。
弹出窗口显示有关工程名称、租赁日期、所有者等更多信息。
关闭弹出窗口。
ArcGIS Pro 工程还包含有 15 个 GRIB 格式的天气数据文件的文件夹。稍后，您将在该教程中了解有关 GRIB 格式的详细信息。

接下来，即可从多维 GRIB 文件中添加天气数据。

从多维天气数据集中提取数据

在地理空间分析领域，尽管可以将单个变量或 2D 数据打包到 shapefile 或 GeoTIFF 中，但更复杂的多维数据需要更复杂的数据结构。天气数据集就是这种情况，它通常包含整个地理区域、多个变量以及多个时间点的数据。气象和气候学中最常见的数据结构为 GRIB、netCDF 和 HDF，ArcGIS Pro 可在其格式化为世界气象组织 (WMO) 或气候与预报 (CF) 标准时进行读取。

您在教程开始时下载的此 GRIB 文件来自高分辨率快速刷新 (HRRR) 数据集。 HRRR 由美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 提供，是一个每小时刷新一次的全美天气模型。它包含许多变量，可提供有关温度、风速、降水以及其他气象数据的信息。您已下载的子集包含美国大陆 UTC 时间 7 月 9 日下午 12:00 至 7 月 10 日上午 2:00 之间每小时的数据。

由于 HRRR 数据包含如此多的信息，因此难以同时查看所有信息。相反，您将提取感兴趣的特定元素以将其显示在地图上。

首先，您要查看单个时间点的持续风速。为此，您将从 GRIB 数据集中提取数据并将其作为单个栅格添加至地图。栅格的每个像元都将包含以米每秒为单位的风速值。

在功能区地图选项卡的图层组中，单击添加数据下拉按钮，然后选择多维栅格图层。
对于输入文件、镶嵌数据集或影像服务，单击导入变量按钮。
在从 NetCDF、GRIB 或 HDF 文件导入变量窗口中，浏览到 Hurricane_Elsa 工程文件夹，展开 commondata 文件夹，展开 userdata 文件夹，然后双击 HRRR 文件夹。
在 HRRR 文件夹中，选择最后一个 grib2 文件 hrrr.t23z.wrfsfcf00.grib2，然后单击确定。
此文件包含最后一小时：7 月 9 日 UTC 时间晚上 11:00 的数据。
随即将该数据集中包含的所有气象变量的列表添加至选择变量表。这些变量将按字母顺序排列并附有简短说明。风速变量 WIND@HTGL 和您相关。
对于选择变量，选中 WIND@HTGL 框。
地图上将绘制出风数据。您需要将图层重命名为更加直观的名称。
在内容窗格中，单击 hrrr.t23z.wrfsfcf00.grib2_WIND@HTGL 图层以将其选中，然后再次单击该图层。将它重新命名为风速（米/秒）。
单击靠近活动租赁现场的多个点以在弹出窗口中查看有关这些点的信息。
UTC 时间 2021 年 7 月 9 日晚上 11 点，该地区的风速约为 12.19 米/秒。
关闭弹出窗口。
现在您将查看 2021 年 7 月 9 日至 10 日之间阵风数据的变化。阵风是指风速的突然增加。强阵风可能会损坏涡轮，因此需要对其进行监测。
您将每小时从 GRIB 文件中提取阵风数据，并将其放入多维镶嵌数据集中以将其添加至您的地图。镶嵌是一种将多维或数据（时间、空间、变量、波段等）组织到地理数据库的单一组成部分中的方法。
首先，您将创建一个空的镶嵌数据集以用作数据的容器。
在内容窗格中，取消选中风速（米/秒）栅格将其关闭。
在功能区上，单击分析选项卡。在地理处理组中，单击工具。
在随即显示的地理处理窗格中，搜索并选择创建镶嵌数据集。
在创建镶嵌数据集工具中，输入以下参数：
- 对于输出位置，单击浏览。在随即显示的窗口中，单击数据库，选择 Hurricane_Elsa.gdb，然后单击确定。
- 对于镶嵌数据集名称，键入 WindGust。
- 对于坐标系，选择当前地图 [Map]。
单击运行。
接下来，您会将阵风数据添加到此镶嵌容器中。
在地理处理窗格中，单击后退箭头。
搜索并选择将栅格添加到镶嵌数据集。
在将栅格添加到镶嵌数据集工具中，为镶嵌数据集选择 WindGust。对于栅格类型，选择 GRIB。
对于输入数据，单击文件并选择文件夹。在文件夹下单击浏览。
浏览至 HRRR 教程数据文件夹。将其选中并单击确定。
该文件夹被添加到数据框中，并指定了 GRIB 文件类型。选择该文件夹后，可以指定要从多维 GRIB 数据集中获取的变量。
单击栅格类型旁边的属性按钮。
将显示栅格类型属性窗口，其中包含有关文件夹中 GRIB 文件的信息。
单击变量选项卡并选中代表风速的 GUST@SFC 复选框。单击确定。
栅格类型字段将更新为包括带有 GUST@SFC 变量的文件路径。
展开栅格处理并选中计算统计数据。
单击运行。
数据将添加到镶嵌并在地图上绘制。由于您选择了整个 HRRR 文件夹（而非特定 GRIB 文件，类似于针对风速图层执行的操作），因此 HRRR 文件夹中存在的所有 15 小时的数据已添加至镶嵌。要一次查看一个小时的数据，您将使用多维选项卡。
在功能区中，单击多维上下文选项卡。在当前显示时间片组中，对于 StdTime，选择图像之一。

接下来，您需要将其视为随着时间推移的动画。

以动画形式呈现并符号化多维阵风图层

WindGust 镶嵌图层包含 2021 年 7 月 9 日至 10 日期间美国大陆 15 小时的阵风速度数据。在本部分中，您将以此动画形式查看此数据，并选择适当的符号化。首先，您将检查有关镶嵌内容的信息。

在内容窗格中，展开 WindGust 镶嵌图层并双击影像。
随即出现图层属性窗口。该窗口包含有关镶嵌影像的信息。
在图层属性窗口中，单击源选项卡并展开多维信息。对于变量，展开 gust@sfc (StdTime = 15) 和 StdTime。
将提供数据集的描述，包括测量单位（单位）、时间间隔（间隔）和时间范围（范围）。计数为 15 表示镶嵌内存在 15 个数据图层（或剖切片），每小时一个。
关闭图层属性窗口。
接下来，您将以时间动画的形式查看阵风数据。由于地图中的某些数据可以随时间显示，因此时间滑块已添加到地图顶部。在功能区上，还将显示时间选项卡。这些设置为地图配置时间。您将使用多维上下文选项卡来使用特定于图层的时间设置。
如有必要，在内容窗格的 WindGust 下，单击 Image 以将其选中。
在功能区的多维选项卡的当前显示时间片组中单击播放。
您会在数据覆盖的 15 个小时内变化看到地图改动。当前的彩虹色带可能会产生误导，因此您将选择连续的色带来更好地对阵风较强的区域进行符号化。
在内容窗格中，根据需要展开 Image 图层并右键单击色带。
展开下拉列表，单击显示名称，然后选择紫-蓝色（连续）色带。
再次右键单击该色带，然后单击反向配色方案以深蓝色显示最强的阵风。
地图随即更新，以深蓝色显示较高的阵风，而以浅紫色阴影显示较低的阵风。
在功能区上，再次单击播放以查看经过最终符号化的动画。
保存地图。

使用时态图图表可视化多维数据

现在，您将使用时态图图表来可视化特定石油钻探地点的阵风活动。时态图图表可用作表示时间序列的多维数据的基本分析工具。这是一种图表，可使您对多维栅格数据进行深入可视化和分析。

在多维选项卡的分析组中，单击时态图。
随即显示图表属性窗格，并且名为 Chart of Image 的空白图表将添加至工程。该图表还将在 WindGust 镶嵌图层下的内容窗格中列出。
要填充图表，您需要将您的感兴趣区域定义为风租赁区块。
注：
在处理大型多维数据集时，您可以选择将其存储为 CRF 或生成多维栅格的地理处理工具的默认输出栅格格式。当执行时态分析时随时间访问很多切片时，多维 CRF 将是更快的选择。
如有必要，请缩小图表窗口占用的空间，以确保地图仍然具有合理大小。
在图表属性窗格中，对于定义感兴趣区域，单击矩形工具。
在地图上，绘制一个大致覆盖活动租赁区块的矩形。
图表弹出，显示您所画矩形区域的平均风速变化。
注：
根据您选择的区域，您的图表可能会有所不同。

图表显示，阵风的峰值超过 14 米/秒。要显示单个租赁的情况，也可以使用点工具。
在图表属性窗格的定义感兴趣区域下，在符号列中，单击 Location 1 的点符号，然后将透明度更改为 75％。
对于定义感兴趣区域，单击点工具
在地图上，点击最南端的一个活动租赁和最北端的一个活动租约。
图表会更新，显示您添加到地图上的两个点的每小时情况。图表上现在有三条线
该图表所代表的北部租赁地离飓风路径更近，风速更高，达到每秒 28 米以上。为了更好地识别图表数据，您可以自定义标签。
注：
针对时态图图表，系统还提供了许多其他选项。例如，可以将每小时的数据汇总成每日、每月和每年的时间间隔，并在不同的时间尺度上可视化趋势。有关您可以对图表进行的自定义和修改的详细信息，请参阅时态图图表。
在图表属性窗格中，将位置 1 的标签更改为大西洋租赁区域。
根据您在地图上放置点的方式，将位置 2 和位置 3 的标签分别改为北部租赁和南部租赁。
保存工程。