【UMEP第3.6期】预处理器 Pre-Processor 总结：城市土地利用
UMEP预处理器 Pre-Processor 总结
- 3.18. Urban Land Cover: Land Cover Fraction (Grid)
- 输入参数设置
- 3.19. Urban Land Cover: Land Cover Fraction (Point)
- 功能详解
- 输出结果
- 3.20. Urban Land Cover: Land Cover Reclassifier
- 插件界面说明
- 参考
3.18. Urban Land Cover: Land Cover Fraction (Grid)
Urban Land Cover: Land Cover Fraction (Grid)是一个用于在QGIS 中计算城市土地覆盖（如建筑、植被、水体等）比例的插件工具，用于支持进一步城市气候与能量平衡建模。
该插件可以基于栅格土地覆盖数据，针对矢量多边形网格（通常是规则方形）计算不同类型土地覆盖的“方向感知（anisotropic）”或 “非方向感知（isotropic）” 的比例结果。
它是类似于 “Land Cover Fraction (Point)” 插件的扩展，区别在于该工具是针对**每个矢量网格单元（polygon）**执行的，而不是单个点。
输入参数设置
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Search Throughout the Grid Extent | 是否在整个矢量栅格网格内进行搜索（与“从网格重心开始搜索”可选）。此设置影响搜索的范围方向。 |
| Wind Direction Search Interval (Degrees) | 搜索风向的角度间隔，用于决定以哪些方向计算地形参数。 |
| Vector Polygon Grid | 输入矢量网格图层，通常为一系列正方形或矩形区域。 |
| ID Field | 所选矢量图层中一个唯一的字段，用于区分网格对象。推荐使用唯一编号字段。 |
| Add results to polygon grid | 勾选时，会将非方向性（isotropic）结果写入多边形图层属性表中。 |
| UMEP Land Cover Grid | 一个整数类型的土地覆盖栅格文件（如 GeoTIFF），由类目值编码（树木、草地、水体等）。 |
| File Prefix | 设置输出文件的命名前缀。 |
| Ignore NoData pixels | 如果勾选，将跳过栅格中为 NoData 的像素，默认这些区域被视为裸土（类别6）。 |
| Output Folder | 指定结果保存路径。 |
输出内容
插件运行成功后，会生成两个文件：
Anisotropic 结果
包含不同风向下，各类型地表覆盖的比例。Isotropic 结果
所有方向的覆盖比例被综合为一个值。
这是特别用于城市气候模型（如 SUEWS、UWG）的重要输入。
注意事项
- 网格应为规则的正方形或矩形，并且应与当前地图工程的坐标参考系统（CRS）对齐。未来版本将支持任意多边形网格（参考 GitHub issue #12）。
- 如果某个网格中的栅格数据完全为 NoData，那么它将被排除在计算之外。
网格创建建议
可使用QGIS 内建功能来生成规则的矢量网格，例如：
菜单栏 -> 矢量 -> 分析工具 -> 矢量网格 (Vector Grid)3.19. Urban Land Cover: Land Cover Fraction (Point)
Land Cover Fraction (Point)插件可从一个用户指定的地理点出发，在其周围设定距离内获取地表类型（如建筑、植被、水体等）所占比例。与 “Land Cover Fraction (Grid)” 不同的是，它是针对单点而不是整个网格进行计算，适合以一个观测点为基础进行模拟。
功能详解
1、选择点位的方式
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| Select Point on Canvas | 手动点击地图画布来选择计算点。点击后插件处于等待状态，直到用户完成点选。 |
| Use Existing Single Point Vector Layer | 如果项目中已有单点图层，可以从下拉菜单中选择该图层作为输入点。 |
2、设置分析区域（Study Area）
- Generate Study Area：根据用户设定的搜索距离（Search distance, m）创建一个圆形研究区域图层，该区域内的地表类别将用于计算比例。
3、风向搜索角度间隔
- Wind Direction Search Interval (Degrees)
设置每次搜索的风向间隔，如 10°、30°，用于构建方向性地表分析（anisotropic）。
4、其他参数录入
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| UMEP Land Cover Grid | 一个整数栅格文件（如 geoTIFF），表示地表类型编号。通常由 Land Cover Classifier 工具生成。 |
| File Prefix | 输出文件的命名前缀。 |
| Output Folder | 指定保存计算结果的路径。 |
5、操作按钮
| 按钮 | 功能 |
|---|---|
| Run | 开始计算 |
| Close | 关闭插件窗口 |
输出结果
运行成功后，会在输出文件夹得到两个文件：
Anisotropic（方向性）结果：
- 各风向上，不同地表类型所占比例。
Isotropic（非方向性）结果：
- 各地表类型的总平均比例（整合所有方向）。
这些数据是用于例如SUEWS（Surface Urban Energy and Water balance Scheme）模型的关键输入。
3.20. Urban Land Cover: Land Cover Reclassifier
Land Cover Reclassifier是一个用于将原始土地覆盖栅格数据重新分类（Reclassify）为 UMEP 所需格式的小型预处理插件。主要作用是从任何加载进 QGIS 的栅格土地覆盖数据中，将原始地表编码值映射（或重分类）为 UMEP 所定义的标准地表类型编号格式。
UMEP 标准地表覆盖分类（共 7 类）
| 类别编号 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | Paved | 铺装表面，如道路、停车场等 |
| 2 | Buildings | 建筑表面 |
| 3 | Evergreen Trees | 常绿植物（树/灌木） |
| 4 | Deciduous Trees | 落叶植物（树/灌木） |
| 5 | Grass | 草地或人工草坪 |
| 6 | Bare soil | 裸露土壤或无人管理土地 |
| 7 | Water | 开阔水面，如湖泊、河流、喷泉等 |
操作完整流程
- 在 QGIS 中加载原始土地覆盖栅格数据；
- 打开Land Cover Reclassifier插件；
- 指定输入和输出文件；
- 设定分类规则（确保无未处理值）；
- 根据需要启用TARGET 分类支持；
- 点击Run，生成 UMEP 支持的
.tif栅格输出。
插件界面说明
上部区域
- 输入栅格数据：选择已加载到QGIS中的原始土地覆盖栅格图层（可为浮点型或整数型）。
- 是否包含 TARGET 特有地类：可勾选支持生成TARGET 工具所用的两个额外分类，用以生成共9 类地表分类栅格数据。
中部区域
- 输出映射规则表：用户指定输入值或数值区间对应的目标类别编号。可支持多个数值段映射到同一类别。
- 注意：所有未被映射的值将在输出中为 0，这可能在后续使用中造成问题，应尽量避免。
下部区域
- 输出文件路径：指定
.tif格式输出文件的位置和名称。 - Run 按钮：执行重分类。
- Close 按钮：关闭插件窗口。
支持 TARGET 模块分类映射
如果选择启用 TARGET 分类支持，会显示两种额外 TYPE 并映射到 UMEP 分类的方式如下：
| TARGET 类别 | 对应 UMEP 类别 | 注释 |
|---|---|---|
| roof | buildings | 建筑物屋顶 |
| road | paved | 铺装路面 |
| watr | water | 水面 |
| conc | N/A（属于 paved） | 属于 impervious |
| Veg | evergreen + deciduous | TARGET 不区分树类型 |
| dry | grass | 干草地 |
| irr | grass | 浇灌草地 |
| N/A | bare soil | TARGET 无裸土分类，源数据需特别注意 |
参考
1、官网教程-Land Cover Reclassifier（地表分类处理器）
2、官网教程-Land Cover Fraction (Point) 插件