监测石油租赁现场的风况

设置工程并加载石油租赁位置

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：
开始下载前，根据 web 浏览器的不同，系统可能会提示您选择文件的位置。大多数浏览器将默认下载到计算机的 Downloads 文件夹下。
将 HRRR.zip 文件解压缩到计算机上可轻松检索的位置。
双击已解压缩的 HRRR 文件夹以将其打开。
该文件夹包含 15 个 GRIB 格式的天气数据文件。稍后，您将在该教程中了解有关 GRIB 格式的详细信息。
启动 ArcGIS Pro。如有必要，请使用获得许可的 ArcGIS 帐户进行登录。
注：
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。
在新建工程下，单击地图。
ArcGIS Pro 使用工程来组织地图和数据。使用地图模板启动工程会为工程设置多个文件，包括空白地图和地理数据库。
在新建工程窗口中，将工程命名为 Cook Inlet Wind Conditions 并单击确定。
除非另有说明，否则会将新建 ArcGIS Pro 工程保存在 Projects 文件夹中的一个新文件夹中。该工程将打开一个空白地图。
首先，您将添加表示美国石油和天然气租赁地点位置的数据。该数据集由美国能源部提供，可在权威地理空间数据的在线存储库 ArcGIS Living Atlas of the World 中找到。
在功能区上，单击视图选项卡，然后单击窗口组中的目录窗格。
在目录窗格中，单击门户选项卡，然后选择 Living Atlas。
搜索 USA Lease Blocks 图层。右键单击结果并选择添加至当前地图。
随即在地图上绘制 USA Lease Blocks 图层。图层的默认范围是墨西哥湾，其在得克萨斯州和路易斯安那州的沿海地区有一个活动租赁聚类。您将监控的石油租赁位于阿拉斯加的库克湾。接下来，您将使用定位工具来定位库克湾。
单击功能区上的地图选项卡。在查询组中，单击定位。
定位窗格随即显示。
在定位窗格中，键入 Cook Inlet 并按 Enter 键。

该地图放大到阿拉斯加，并在水湾上放一个字母点。
进行相应放大，直到您可以看到阿拉斯加荷马附近的租赁区块。
这些租赁区块是您分析风速的感兴趣区域。
关闭定位窗格。
要导航回该视图，您将创建一个书签。
在功能区地图选项卡的导航组中，单击书签，然后选择新建书签。
在创建书签窗口中键入 Cook Inlet 并单击确定。
随即保存书签，并且可以通过书签按钮进行访问。
在快速访问工具栏上，单击保存。

拥有感兴趣区域的地图后，即可从已下载的多维 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整个阿拉斯加地区于 2019 年 12 月 24 日 UTC 时间上午 6:00 至晚上 8:00 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，您想在单个时间点探索库克湾位置的温度。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。栅格的每个像元将包含一个温度值。

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，浏览至已下载的 HRRR 文件夹，选择最后一个 grib2 文件 hrrr.t06z.wrfsfcf14.ak.grib2，然后单击确定。
此文件包含最后一小时：2019 年 12 月 24 日 UTC 时间晚上 8:00 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。您对温度变量 TMP@HTGL 感兴趣。
对于选择变量，选中 TMP@HTGL 框并单击确定。
地图上将绘制出温度数据。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.t06z.wrfsfcf14.ak.grib2_TMP@HTGL 图层以将其选中，然后再次单击该图层。将其重命名为 Temperature。
单击靠近钻井现场的多个点以在弹出窗口中查看有关这些点的信息。
2019 年 12 月 24 日 UTC 时间晚上 8:00，该地区的温度约为 271 开氏度，或大约 -2 摄氏度。
关闭弹出窗口。
现在，您将查看库克湾地区 2019 年 12 月 24 日的阵风数据变化。阵风是指风速的突然增加。高风速可能会损坏石油钻井装置，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 Temperature 栅格以将其关闭。
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 Cook Inlet Wind Conditions.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。
搜索并选择添加栅格至镶嵌数据集。
在添加栅格至镶嵌数据集工具中，选择以下参数：
- 对于镶嵌数据集，选择 WindGust。
- 对于栅格类型，选择 GRIB。
- 对于输入数据，在下拉列表中选择文件夹。单击浏览并浏览至 HRRR 教程数据文件夹。将其选中并单击确定。
随即将文件夹添加到数据框。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 Temperature 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。

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 镶嵌图层包含阿拉斯加地区 2019 年 12 月 24 日 15 个小时的风速数据。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 HRRR 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。
在地图上，使用鼠标滚轮进行缩小，至到能够看到覆盖整个阿拉斯加的数据集为止。
注：
完整的数据集范围不仅涵盖阿拉斯加。最引人注目的是，它超出了地图左侧的边界，并在地图右侧显示了西伯利亚东部。但是，在本练习中，您将只关注阿拉斯加。
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。您将设置时间滑块以随时间正确显示 WindGust 多维栅格。
如有必要，在内容窗格的 WindGust 下，单击 Image 以将其选中。
在地图顶部，将鼠标悬停在时间滑块上以将其激活。
在时间滑块的左侧，单击禁用时间以将其更改为启用时间。
您可以看到当前“时间滑块”从 2011 年 7 月 10 日开始，至 2019 年 12 月 24 日结束。这个时间范围过宽，因为您的数据集仅覆盖了 2019 年 12 月 24 日的 15 个小时。您需要调整时间线参数。
在时间滑块右侧，单击完整时间范围以获取与 WindGust 多维栅格图层匹配的开始和结束日期。

现在，“时间滑块”的开始和结束日期与您的数据相同。
但是，时间跨度，或者说每个时间滑块步长显示的时间长度，仍然不正确，因为它跨越整个时间滑块。应该将其设置为 1 小时，然后您可以在时间选项卡中进行调整。
在功能区时间选项卡的当前时间组中，对于跨度，输入 1，然后在下拉列表中选择小时。
现已设置时间滑块，并可用于查看随时间推移的 WindGust 栅格剖切片。
在时间滑块上，单击播放。
您会看到地图动画，并且改动画会在数据覆盖的 15 个小时内变化。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。
在时间滑块上，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。

在内容窗格中，右键单击 Image 图层（在 WindGust 镶嵌中）并指向创建图表。选择时态图。
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库克湾中的石油租赁区块。
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。
单击功能区上的地图选项卡。在导航组中，单击书签，然后选择您的 Cook Inlet 书签。
地图将重新缩放到您保存的范围。
进行相应放大，直到您能够清晰看到租赁区块为止。
在图表属性窗格中，对于定义感兴趣区域，单击点工具。
在地图上，单击最东南的活动租赁现场以添加一个点。
注：
图层的符号系统颜色将随机生成，可能与示例图像不同，但是不会影响分析结果。
图表窗格将更新，以显示您的数据所代表的 15 小时内该精确点的阵风变化。在此租赁现场， Y02444，阵风达到每秒 10 米以上。该点要素也将添加至图表属性窗格的定义感兴趣区域下的表中。
在图表上，将鼠标悬停在最高点上即可查看时间范围和确切值。
此点处的阵风达到 10.92 米/秒，或大约 21 海里/小时。
注：
根据您在地图上选择的确切位置，您看到的值可能略有不同。
在图表属性窗格中，对于定义感兴趣区域，再次单击点工具。
在地图上，单击最北部的租赁现场以添加第二个点。
图表将更新以显示两个点的数据。最北部的租赁现场 Y02434，阵风较轻，最高刚刚超过 8 米/秒。为了区分这些趋势，您将更改第二个点的颜色并对图表符号化进行一些增强。
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，然后选择鲜红色。
如有必要，请将 Location 0 的符号更改为亮蓝色。
在符号列中，将两个点的大小更改为 7。
图表上的点大小现在更大，并且颜色有助于更易于看到点。您将重命名两个点。
在定义感兴趣区域表中，对于标注，单击 Location 0 并将其重命名为 Lease Y02444。对于 Location 1，将其重命名为 Lease Y02434。
图表上的标签将被更新。
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。
接下来，您需要将图表导出为 PNG 格式。
在图表功能区中，单击导出并选择导出为图形。
输入 GustWind，选择 .png 文件类型，然后单击保存。
保存工程。