将多维数据添加到地图中
首先，您需要将数据添加到地图。 然后，您需要将地图投影更改为适用于您的分析的投影。
添加数据
在本教程中，您要使用的数据在 ArcGIS Online 中以 zip 文件的形式托管。 要将数据添加到地图，您需要下载该数据，进行解压，然后在 ArcGIS Pro 中新建工程。
- 下载 Multidimensional Data to Predict Coral Bleaching Events zip 文件。
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 MultidimensionalAnalysis_SampleDataset.zip 文件的内容提取至所选位置。
本课程的数据包由 NCAR 研究资料库提供。 该数据包包含气候预测系统再分析 (CFSR) 产品随附的网络公用数据格式 (netCDF) 文件，文件中包含 35 年间每月海面温度数据，空间分辨率为 0.5 度。 netCDF 格式通常用于存储和管理多维科学数据。
- 打开 ArcGIS Pro 并登录您的 ArcGIS 帐户。
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。
ArcGIS Pro 打开时，其新建工程标题下包含空白工程模板列表。 如果您之前创建了一个工程，则该工程将在最近工程下。
- 在新建工程下，单击地图。
地图模板可用于创建包含 2D 地图（包括地形底图）的工程。
- 在新建工程窗口中，对于名称，输入 Coral Bleaching Prediction。
- 请确保选中为此工程创建新文件夹，然后单击确定。
该工程即会创建并包含一个默认地图。
提示：
要拖动并平移地图，请单击并按住鼠标左键。 要进行放大和缩小，按住鼠标右键或使用鼠标滚轮。 要在地图中旋转视图，按住 V 键同时使用鼠标更改方向。
由于您将使用海面温度数据而不是基于土地的数据，因此您需要将底图更新为地形详细程度较低的底图。
- 单击功能区上的地图选项卡。 在图层组中，单击底图按钮，然后选择浅灰色画布。
底图将更改为详细程度较低的底图。 此底图将强调海面温度数据，您需要将该数据作为多维栅格添加到地图中。
- 在地图选项卡的图层组中，单击添加数据，然后选择多维栅格图层。
随即显示添加多维栅格图层窗口。
- 如有必要，对于输出配置，选择多维栅格。
- 对于输入文件、镶嵌数据集或影像服务，单击导入变量按钮，然后选择从文件导入变量。
随即显示从 NetCDF、GRIB 或 HDF 文件导入变量窗口。 可在此窗口中浏览到具有适当文件类型的文件位置。 您在课程开始时下载的数据包括一个 netCDF 文件，因此您将浏览到该文件。
- 浏览到提取数据的位置，然后选择 CFSR_sst.nc 文件。 单击确定。
该数据即会添加到添加多维栅格图层窗口。 指定要分析的多维栅格后，即可选择要包含的变量。 在本课程中，源数据仅包含海面温度 (cfsrsst) 变量。
- 对于选择变量，选中 cfsrsst。
- 单击确定。
随即使用 netCDF 文件创建名为 CFSR_sst.nc_cfsrsst 的多维栅格图层并将其添加到内容窗格。 该数据将使用渐变配色方案显示在地图中。 蓝色区域温度较低，红色区域温度较高。 温度以开氏度为单位。
更改地图投影
将数据添加到地图后，地图投影发生了变化。 地图投影是指地球的 3D 表面转换为 2D 地图的方式。 无法在世界在任何方面均不存在畸变的情况下完成此类转换，因此有许多不同的投影在减少某些畸变的情况下将引入其他畸变。
当前投影会使区域发生畸变，因此无法对区域之间的大小进行适当比较。 您需要将投影更改为可更好地表示可能发生珊瑚白化事件的区域的相对大小的投影。
- 在功能区地图选项卡的导航组中，单击全图范围按钮。
地图即会缩放至数据的全图范围。
- 在内容窗格中双击地图。
地图属性窗格随即出现。
- 单击坐标系选项卡。
此选项卡显示当前坐标系 WGS 1984。 您需要将其更改为贝尔曼投影，该投影是一个等积投影。
- 在搜索栏中，输入贝尔曼，然后按 Enter 键。
- 展开投影坐标系，展开世界，然后选择贝尔曼（世界）。
- 单击确定。
该投影即会应用于地图。
CFSR_sst.nc_cfsrsst 图层表示海面温度（以开氏度为单位）。 您需要更新图层属性以指明此信息。
- 如有必要，可在内容窗格中，展开 CFSR_sst.nc_cfsrsst 图层。
- 单击值以将其选中。
- 再次单击值对其进行编辑。 输入 Sea Surface Temperature (degrees Kelvin)，然后按 Enter 键。
图层属性即会更新。 您还需要重命名图层。 其当前名称包含许多首字母缩写，难以理解。
- 如有必要，单击 CSFR_sst.nc_cfsrsst 图层名称将其选中。 再次单击进行编辑，输入 Sea Surface Temperature，然后按 Enter 键。
- 在快速访问工具栏上单击保存按钮。
工程已保存。
您已将数据添加到地图并更改地图投影，以在全球范围内比较区域。 可立即开始分析。
可视化多维数据
接下来，您将调查数据。 多维数据包含彼此堆叠成立方体的多个信息图层。 堆叠图层可以表示来自不同深度或高度的数据，或此示例中的时间数据。
本课程中使用的海面温度数据集包含 1980 年至 2015 年的每月温度观测值，其中，每月数据均可有效地被视为其自己的图层。
查看数据
要查看数据集的每月时间片，您将使用多维选项卡中的工具。
- 如有必要，可以在 ArcGIS Pro 中打开您的 Coral Bleaching Prediction 工程。
- 在内容窗格中，单击 Sea Surface Temperature 图层将其选中。
在选择多维栅格图层后，多维选项卡在功能区中变为可用。
- 在功能区中，单击多维选项卡。
该选项卡包含浏览、分析和数据管理工具。
- 在当前显示剖切组中，验证变量已设置为 cfsrsst。
- 在当前显示时间片组中，单击 StdTime 下拉菜单。
该菜单包含数据中随附的每月时间片列表。 时间格式为年、月和日。
时间片表示每月海面温度观测值。 要显示各个时间片，可通过从菜单中进行选择。 或者，可以按顺序将其显示为动画。
- 单击菜单外的任何位置即可将其关闭。
- 在当前显示时间片组中，单击沿 StdTime 播放时间片按钮。
地图将按顺序显示数据集的每月时间片。
- 完成后，再次单击沿 StdTime 播放时间片按钮可暂停动画。
- 保存工程。
您已可视化多维数据并熟悉了一些多维工具。
生成趋势并预测海面温度
接下来，您将使用多维地理处理工具来调查数据并运行趋势分析。
生成时态图
要查看多维数据，一种方法是使用时间分布图。 借助 Sea Surface Temperature 图层，时态图图表将显示一个图形，其中 x 轴表示时间，y 轴表示海面温度。 该图形概述了海面温度随时间的变化。
- 如有必要，可以在 ArcGIS Pro 中打开您的 Coral Bleaching Prediction 工程。
- 如有必要，在内容窗格中，选择 Sea Surface Temperature 图层。
- 在功能区中，单击多维选项卡。 在分析组中，单击时态图。
海面温度 - 海面温度图窗格将在地图下方显示，图表属性窗格将在地图右侧显示。
借助时态图图表，您可以使用点、线或面来定义感兴趣区域。 然后，该图表将绘制感兴趣区域随时间变化的值。
- 在图表属性窗格中，单击点感兴趣区域工具。
需要将感兴趣区域设置为珊瑚多样性较高的位置。
- 在点工具处于活动状态的情况下，单击地图上位于澳大利亚西北海岸和印度尼西亚之间的某个位置。 （如有必要，放大以更好地定位该区域。）
注：
您的时态图将有所不同，具体取决于所选的确切位置。
海面温度 - cfsrsst 随标准时间发生的变化窗格将更新，以显示所选位置在 1980 年到 2015 年期间每月海面温度的时态图。
提示：
可调整该窗格的大小以更好地查看图表。
该图表指示了海面温度的周期模式。 此模式与该位置的季节性温度变化相对应。 您需要修改图格间隔（数据在图表中的分组方式）以显示每年平均温度。
- 在图表属性窗格中，展开聚合选项。 将时间聚合设置为平均值。
- 对于时间图格选项，单击确定时间聚合的间隔大小按钮，然后将间隔更改为 1 年。
该图表将更新，以显示平均每年海面温度的变化。
可通过浏览时态图了解所选位置的海面温度变化情况。 该区域从 2000 年开始平均温度较高，这可能导致该区域存在珊瑚白化风险。
- 关闭海面温度 - 平均 cfsrsst 随标准时间发生的变化和图表属性窗格。
注：
关闭图表并不会将其从工程中移除。 图表可以作为内容窗格中的项目进行访问。
- 保存工程。
计算趋势并预测海面温度
可使用其他多维工具分析数据趋势。 了解现有趋势有助于预测哪些位置温度会升高并存在珊瑚白化风险。 由于具有丰富生物多样性的珊瑚礁高度集中在澳大利亚和印度尼西亚周围的地区，因此您会将分析范围限制在该区域。
- 单击功能区上的地图选项卡。 在导航组中，单击转到 XY 按钮。
地图下方随即显示一个导航窗格。 可在此窗格中使用位置的经度和纬度导航到该位置。
- 在导航窗格中，对于经度，输入 127 E，对于纬度，输入 10 S。
- 按 Enter 键。
地图在所选坐标上居中显示。 但是，地图比例仍缩放到全球范围。
- 在地图下方的比例尺中，输入 42500000，然后按 Enter 键。
地图随即放大。 该区域是本地和全球珊瑚生态系统的重要组成部分，面临珊瑚白化的严重威胁。 您将在分析的其余部分中使用此范围，因此确保不要更改该范围。
提示：
如果意外更改该范围，可在地图选项卡的导航组中单击上一范围按钮进行恢复。
接下来，需要查找数据中的趋势。
- 在功能区中，单击多维选项卡。 在分析组中，单击趋势。
地理处理窗格中随即显示生成趋势栅格工具。 该工具可根据一个或多个变量估计多维栅格图层中每个像素的趋势。
大多数默认参数适用于您的分析。 Sea Surface Temperature 图层是输入图层，维度为标准时间，并需要选中 cfsrsst 变量。 需要将趋势线类型从线性更改为谐波。 对于遵循周期性模式的数据，建议使用谐波趋势线，例如季节性温度。
- 在地理处理窗格中，对于趋势类型，选择谐波。
注：
生成趋势栅格工具用于创建使用云栅格格式 (.crf) 的输出。 .crf 格式针对基于云的处理和分析进行了优化，也可以在 ArcGIS Pro 中显示和处理。
由于数据集较大且处理过程可能需要几分钟，因此您将应用处理范围，以将分析范围限制在澳大利亚和印度尼西亚附近的区域。
- 单击环境选项卡。 在处理范围部分中，对于范围，选择当前显示范围。
注：
在地理处理工具中更新环境设置将覆盖与工程关联的默认分析和输出设置。
分析处理范围将更改为当前地图范围的分析处理范围。
- 单击运行。
注：
根据您计算机的处理速度，此工具可能需要几分钟时间运行。
该工具将处理输入文件并创建 Sea Surface Temperature_GenerateTrend.crf 输出文件，该文件将作为图层添加到地图中。
紫色区域温度不断升高，而绿色区域温度不断降低。 地图内的大部分区域随着时间的推移温度不断升高。 可使用此趋势分析结果来预测海面温度。
- 在内容窗格中，取消选中 Sea Surface Temperature 图层将其关闭。
- 在功能区多维选项卡的分析组中，单击预测。
提示：
确保已选择 Sea Surface Temperature_GenerateTrend.crf 图层以激活分析组中的预测工具。
地理处理窗格中随即显示使用趋势栅格预测工具。 该工具将使用趋势栅格图层生成新的多维数据集。
输入趋势栅格和变量参数已分别设置为趋势栅格 (Sea Surface Temperature_GenerateTrend.crf) 和海面温度变量 (cfsrsst)。 维度定义参数用于确定工具预测的值或间隔。 您需要将其设置为介于 2011 年 1 月 1 日到 2022 年 1 月 1 日之间的周间隔。
- 在地理处理窗格中，更改以下参数：
- 对于输出多维栅格，输入 Sea_Surface_Temperature_Predict.crf。
- 对于维度定义，选择按间隔。
- 对于开始，输入 2011-01-01T00:00:00。
- 对于结束，输入 2022-01-01T00:00:00。
- 如有必要，对于值间隔，键入 1。
- 对于单位，选择周。
- 单击运行。
使用趋势栅格预测工具将运行并向地图添加预测的海面温度趋势图层。
注：
将 Sea_Surface_Temperature_Predict.crf 图层添加到地图后，该图层最初可能不会显示。 如果未显示，请尝试刷新地图，然后在图层属性中取消选中图层缓存。
该图层可显示从 2011 年 1 月到 2021 年 12 月的每周预测海面温度。 与原始多维栅格图层一样，可使用多维选项卡中的工具浏览每周时间片。
- 在内容窗格中，取消选中 Sea Surface Temperature_GenerateTrend.crf 图层以将其关闭。
- 在功能区的多维选项卡的当前显示时间片组中，单击标准时间下拉菜单。
时间片为介于 2011 年 1 月 1 日到 2022 年 1 月 1 日之间的周间隔。
预测的海面温度地图仍无法回答可能发生珊瑚白化事件的位置。 但是，您可以使用预测的每周温度和其他多维地理处理工具来识别异常并确定最有可能发生白化事件的区域。
- 单击下拉菜单外的任何位置将其关闭。
- 保存工程。
您分析了海面温度数据的趋势并使用这些趋势预测未来海面温度。 接下来，您将使用创建的这些图层预测将发生珊瑚白化事件的位置。
预测将会发生珊瑚白化事件的位置
当珊瑚礁长时间暴露在升高的水温下时，将会发生珊瑚白化事件。 在使用趋势分析预测截止到 2022 年 1 月 1 日的海面温度后，您需要分析预测数据以查找水温在较长一段时间内保持温暖状态的位置。
预测珊瑚白化
首先，您需要计算数据中的异常值。 在此上下文中，异常值是指观测值与其平均值的偏差。 您的分析将显示温度高于平均值的区域。
- 如有必要，可以在 ArcGIS Pro 中打开您的 Coral Bleaching Prediction 工程。
- 在功能区中，单击多维选项卡。 在分析组中，单击异常值。
在地理处理窗格中随即打开生成多维异常工具。 您需要调整工具参数，以通过将每个位置的月平均温度与总体平均温度进行比较来确定异常值。
- 在地理处理窗格中，更改以下参数：
- 对于输出多维栅格，输入 Sea_Surface_Temperature_GenerateAnom.crf。
- 对于平均计算间隔，选择每周循环。
- 单击运行。
生成多维异常工具将运行并将 Sea_Surface_Temperature_GenerateAnom.crf 图层添加到地图中。
蓝色区域的温度低于平均值，而黄色和红色区域的温度高于平均值。 位于澳大利亚和印度尼西亚之间的大部分区域在显示的时间片中为黄色。
与其他多维数据集一样，此数据集具有时间片。 一些区域可能在一周内温度高于平均温度，而在下一周温度低于平均温度。 如果海面温度在很长一段时间内都居高不下，则可能发生珊瑚白化事件，因此您需要计算海面温度统计数据，来确定位置温度升高（高于平均值 0.1 到 5 度）的频率。
- 在内容窗格中，取消选中 Sea_Surface_Temperature_Predict.crf 图层以将其关闭。
- 在多维选项卡的分析组中，单击查找参数统计数据。
地理处理窗格中随即打开查找参数统计数据工具。 该工具将提取在获取给定统计数据时使用的值或波段。 通过将统计类型参数设置为时长，可查找每个位置海面温度升高的连续周数。 如果在很长一段时间内温度在升高，则会发生珊瑚白化。
- 在地理处理窗格中，设置以下参数：
- 对于输出栅格，输入 Sea_Surface_Temperature_Statistics.crf。
- 对于统计类型，选择时长。
- 对于维度定义，选择间隔关键字。
- 对于关键字间隔，选择每年。
- 对于最小值，输入 0.1。
- 对于最大值，输入 5。
借助这些参数，该工具将查找每个位置一年中温度高于平均值 0.1 到 5 度的周数。
- 单击运行。
该工具将运行并将异常图层添加到地图中。
蓝色区域表示温度每次仅高于平均值几周时间，而黄色和红色区域则表示温度高于平均值的持续时间较长。 在当前时间片中，位于澳大利亚和印度尼西亚之间的区域在很长一段时间内温度并未升高。 但是，此数据集具有介于 2011 年到 2021 年之间的年时间片。
- 在内容窗格中，取消选中 Sea_Surface_Temperature_GenerateAnom.crf 图层以将其关闭。
- 在多维选项卡的当前显示时间片组中，单击沿 StdTime 播放时间片按钮。
地图将逐个显示时间片。 当时间片到达 2021 年时，越来越多的区域温度高于平均温度的持续时间变长。
与新几内亚的东北区域一样，某些区域温度升高的持续时间极长。 其他区域的温度升高持续时间较短，但仍令人感到担忧。 位于澳大利亚和印度尼西亚之间的区域在很长一段时间内温度并未高于平均温度。
根据此分析，您可以推断您的研究区域在 2022 年之前不会发生珊瑚白化。 但是，世界其他区域可能发生珊瑚白化。
- 动画结束时，保存工程。
在本教程中，您已使用历史海面温度数据和多维数据地理处理工具预测珊瑚白化事件。 首先，您检测到了每个位置随时间的平均水温变化趋势。 利用这些趋势，您预测了接下来几年的海面温度。 您确定了异常升高的温度并量化了这些异常温度的持续时间。 通过确定水温将长时间处于变暖阶段的区域，您可以确定可能发生珊瑚白化事件的位置，这种现象会导致严重的环境和生态破坏。
提示：
要为珊瑚礁地点创建警报地图：构建地图以帮助确定和管理珊瑚礁，并确定珊瑚礁的优先级。 使用 Living Atlas NOAA 珊瑚礁观测 (CRW) 虚拟站要素图层和分区统计工具（同时位于多维选项卡），以确定每个礁石位置预计会经历水温升高的周数。 可以使用 ArcGIS Operations Dashboard 发布此结果并将其与保护和管理团队共享。 有关示例，请参阅面临白化风险的珊瑚礁。
多维数据通常用于海洋和气候研究。 除了确定可能发生珊瑚白化的位置之外，在调查温度、降水和海洋盐度的趋势时，可以使用类似的工具和流程。 本课程中使用的多维地理处理工具可以帮助提供当今世界上许多重要问题的答案。
您可以在教程库中找到更多教程。
