- Источники данных
- Обработка посредством функций
- Свойства
- Обзор конфигураций набора данных мозаики
- Организационные типы наборов данных мозаики
- Рекомендации управления коллекциями изображений
- Размещение наборов данных мозаики для общего доступа
- Когда необходима предварительная обработка
- Свойства или параметры для рассмотрения
- Пример наборов данных мозаики
Удобный способ управления небольшими и крупными коллекциями изображений и растровых данных в ArcGIS for Desktop предоставляет набор данных мозаики. Набор данных мозаики
- Осуществляет управление данными в виде каталога изображений, вне зависимости от их пространственных, спектральных, временных и радиометрических разрешений, и с полным доступом к метаданным по каждому элементу
- Динамически строит мозаикированное изображение, а также предоставляет доступ к отдельным изображениям
- Обрабатывает данные "на лету"
- Может быть размещен для общего доступа как набор данных или сервис изображений
Наборы данных мозаики позволяют пользователям получать необходимые данные путем предоставления доступа к отдельным источникам. Этим достигается простота в обслуживании данных и разработке приложений. Также возможен доступ к таблице (каталогу), где пользователи, вводя запросы, могут работать с определенными элементами набора данных мозаики. В то же время, мозаикированное изображение используется как набор растровых данных – является единым непрерывным набором данных и может обрабатываться при помощи инструментов для обработки растра.
Наборы данных мозаики могут быть весьма обширными, как по общему размеру файла, так и по количеству наборов растровых данных. Они содержат только указатели на источники данных, поэтому они не обрабатывают сами источники.
Их создание, редактирование и управление производится при помощи инструментов из набора Набор данных мозаики на панели Управление данными (Data Management).
Источники данных
Изображения и растровые данные могут быть получены из различных источников: в ходе аэро- или космосъемки, сканирования карт, в результате анализа и даже в ходе лазерного сканирования. Кроме того, они делятся на панхроматические, мультиспектральные, тепловые, изображения рельефа и тематические изображения. Они могут храниться как файлы на диске или в файловой системе хранения (например, NAS или SAN), в базе геоданных или на некотором сервисе (например, на сервисе изображений или на веб-сервисе покрытий WCS).
Изображения и растровые данные добавляются в набор данных мозаики в соответствии со своим типом растра. Тип растра упрощает процесс добавления сложных изображений в набор данных мозаики. Он предназначен для распознавания формата файла и сопутствующей информации о продукте (метаданных, пространственной привязки, даты получения и типа сенсора, типа обработки или длины волны), а также формата растра, который определяет способ хранения пикселов (число строк и столбцов, число каналов, сами значения пикселов и прочие параметры, зависящие от формата растра). В ArcGIS for Desktop предусмотрено множество различных типов растра, одни из которых предназначены для изображений в какой-либо поставке, а другие – для снимков с определенных спутниковых сенсоров, например, Landsat 7, WorldView-2 или IKONOS.
Если растровые данные добавлены с указанием их типа, соответствующие им метаданные доступны для чтения и могут использоваться для настройки процессов обработки. К примеру, при добавлении сцены QuickBird Standard, тип растра определяет, что метаданные хранятся в файле .imd, а каналы изображения организованы в один или несколько файлов .tif. Также в него заложено, что данное изображение может быть подвергнуто слиянию с панхроматическим каналом или ортотрансформированию. Таким образом, в зависимости от выбранных опций, будут добавлены соответствующие функции для обработки изображения. Если бы эти данные были добавлены как обычный набор растровых данных, то были бы распознаны и добавлены только файлы TIF, при этом все метаданные, необходимые для ортотрансформирования и работы определенных функций, отсутствовали бы.
Важно использовать корректный тип растра для добавления изображений в набор данных мозаики. Возможно, вам потребуется исследовать файлы и их источники метаданных, чтобы определить формат файлов или продукт снимка, которые отображаются при использовании типа растра.
Функции обработки также могут быть добавлены после того, как изображения были добавлены в набор данных мозаики. Это часто делается для конвертации выходных данных в определенный продукт изображений или чтобы применить изменения к отдельным изображениям. Функции можно применить к отдельным изображениям или ко всему набору данных мозаики.
Обработка посредством функций
Функции – это ключевые компоненты для каждого набора данных мозаики. Они настраивают или изменяют мозаикированное изображение посредством операций обработки "на лету", к ним относится ортотрансформирование, улучшение вида изображений и алгебраические действия с ними. Функции могут применяться ко всему набору данных мозаики или к отдельным растрам из набора данных мозаики, или же при добавлении данных к набору данных мозаики с указанием типа растра. Например, если продукты определённых растровых данных (например, из сенсора спутника) добавляются к набору данных мозаики, к растровым данным автоматически добавляются некоторые функции.
При помощи функций можно создать несколько продуктов из одного исходного растра, так как обработка изображений происходит при доступе к ним.
В число функций, применимых ко всему набору данных мозаики или к его элементам, входят
- Растяжка (Stretch) – эта функция настраивает вид изображения, изменяя его яркость, контрастность и цветовую гамму на основе статистики.
- Объединение каналов (Composite Band) – эта функция комбинирует несколько файлов в одно изображение, например, объединяет в одну сцену несколько файлов TIFF, представляющих отдельные каналы.
- Арифметическая (Arithmetic) – эта функция выполняет арифметическую операцию между двумя пространственно перекрывающимися растрами, или между растром и постоянным значением.
- Отмывка (Hillshade) – функция строит изображение с отмывкой рельефа на основе модели рельефа.
- LAS в растр (LAS To Raster) – данная функция позволяет визуализировать файлы лазерного сканирования LAS в наборе данных мозаики, определив метод их растеризации.
Свойства
Свойства набора данных мозаики включают свойства, общие для всех наборов растровых данных, в частности, источник данных, экстент, размер ячейки и глубина в битах. Однако, помимо этих свойств, присутствуют и другие дополнительные параметры, отвечающие за представление мозаикированного изображения в клиентских приложениях и за способ взаимодействия с ним. Эти свойства также влияют на быстродействие сервера или сервиса изображений при публикации набора данных мозаики.
К примеру, существует несколько методов мозаики, определяющих порядок расположения отдельных растров в мозаикированном изображении. Среди них метод мозаики По атрибуту (By Attribute), который упорядочивает изображения на основе атрибута (к примеру, даты), метод мозаики Северо-запад (North-West), который располагает наверху мозаики изображение с центром в северо-западном углу экрана, и метод Блокировать растр (Lock Raster), отображающий только указанные изображения. Существуют также свойства, отвечающие за обрезку изображений по их контурам и за обрезку всего набора данных мозаики по его границе. Свойство Допустимые поля (Allowed Fields) определяет, какие поля в таблице атрибутов будут видимы при размещении набора данных мозаики для общего доступа в качестве сервиса изображений.
При публикации набора данных мозаики с помощью ArcGIS for Server администратор сервера может изменять некоторые из этих свойств в составе параметров сервиса изображений; но они не смогут превышать установленные вами максимумы. Например, если допустить создание мозаики только тремя методами, администратор не сможет добавить четвертый метод. Или, если вы установите максимальное число выгружаемых элементов, они могут уменьшить это число, но не увеличить. Если вы изменили свойства так, чтобы они превышали заданные значения, или ограничили их, например, изменили параметр Максимальный размер запросов, необходимо повторно полностью опубликовать набор данных мозаики Если вы повторно запустите сервис изображений, измененные свойства набора данных мозаики не будут отобраны.
Более того, некоторые свойства управляют добавлением данных в набор данных мозаики и влияют на способ отображения набора данных в ArcGIS for Desktop. К примеру, определение продукта (product definition) позволяет установить, что набор данных мозаики должен содержать данные с определенным числом каналов и длин волн. Это свойство управляет процессом добавления данных в набор данных мозаики, его отображением по умолчанию, и помогает в некоторых процессах обработки. Определение продукта, как правило, используется для конкретных поставок спутниковых снимков, например снимков QuickBird и Landsat, но возможна его настройка с указанием необходимого числа каналов, порядка каналов и диапазонов длин волн для каждого канала.
Часто используемые определения продукта:
- Естественные цвета (RGB) – создает трехканальный набор данных мозаики, диапазоны длин волн: красный, зеленый и синий.
- Естественные цвета (RGBI) – создает четырехканальный набор данных мозаики, диапазоны длин волн: красный, зеленый, синий и ближний инфракрасный.
- Псевдоцвета (IRG) – создает трехканальный набор данных мозаики, диапазоны длин волн: красный, зеленый и ближний инфракрасный.
Определение продукта удобно применять при добавлении данных, имеющих метаданные с информацией о длинах волн. Если информация о длинах волн расположена во входных данных в другом порядке, то при добавлении их в набор данных мозаики метаданные будут приведены в надлежащий порядок. К примеру, если канал 1 снимка QuickBird содержит синюю длину волны, а в наборе данных мозаики синюю длину волны хранит канал 3, то синий канал снимка QuickBird будет приведен в соответствие синему каналу в наборе данных мозаики. Без определения продукта, синий канал снимка может быть ошибочно сопоставлен красному каналу набора данных мозаики.
Обзор конфигураций набора данных мозаики
Основным вариантом дизайна является один набор данных мозаики, содержащий коллекцию изображений. В этом случае каждое изображение или набор растровых данных добавляется как отдельный элемент набора данных мозаики и представлено как строка в таблице атрибутов.
Обычно рекомендуется управлять изображениями в наборе данных мозаики, а не использовать другой набор (базовый набор данных мозаики) для распространения (публикации) содержания. При использовании справочного набора данных мозаики, пользователи не смогут случайно внести изменения в основной набор данных, добавив или удалив данные.
Для различных типов данных могут публиковаться различные наборы данных мозаики, например, изображения в естественных цветах, в псевдоцветах, или рельеф. Не требуется организовывать данные по географическому признаку, типу сенсора или диапазону дат, так как эти различия могут сосуществовать в одном наборе данных мозаики.
Стандартные примеры наборов данных мозаики:
- Изображения в естественных цветах – цвета на изображении соответствуют цветам, видимым глазом (как правило, используется комбинация каналов 3,2,1 (RGB))
- Изображения в псевдоцветах – содержат искусственный цвет для инфракрасного канала (как правило, используется комбинация каналов 4,3,2 (RGB))
- Мультиспектральные изображения для визуального анализа – изображения, вид которых был настроен для визуального анализа, их резкость может быть повышена путем слияния с панхроматическим каналом
- Мультиспектральные изображения для анализа – Изображения со всеми доступными каналами, предоставляющие значения излучения или отражения
- NDVI – стандартизованный индекс различий растительного покрова
- Рельеф – компиляция цифровой модели рельефа (ЦМР), которая представляет высоты над уровнем моря или над поверхностью эллипсоида.
- Уклон – изображения, представляющие уклон, вычисленный в градусах на основании значений рельефа
- Экспозиция – цветные изображения, представляющие экспозицию, вычисленную на основании значений рельефа
- Отмывка – изображения с отмывкой рельефа, созданные на основании значений рельефа
- Цветная отмывка – изображения с цветной отмывкой, созданные на основании значений рельефа
- Отсканированные топографические или тематические карты
- Результаты анализа в виде тематической карты, где атрибутами являются значения пикселов
Организационные типы наборов данных мозаики
Организация наборов данных мозаики может стать более сложной, если вам нужно управлять различными типами данных. Ниже показаны две стандартных комбинации, которые могут использоваться для управления и публикации изображений.
Как правило, удобнее всего разделить наборы данных мозаики на два типа: те, которые в основном используются для управления данными, и те, которые размещаются для общего доступа. Такое разделение удобно при организации данных.
При построении и организации коллекций изображений с помощью наборов данных мозаики следует учитывать, что для разных целей подходят разные типы наборов. Исходный и производный наборы данных мозаики, о которых говорится ниже, различаются только названиями – это различие способствует пониманию организационной структуры всех наборов данных мозаики, тогда как справочный набор данных мозаики является существенно отличной формой набора данных.
Исходный набор данных мозаики
Используется для управления изображениями. Как правило, содержит коллекцию одинаковых изображений. Вы можете использовать некоторые из этих исходных наборов данных мозаики для управления разными коллекциями. Их можно опубликовать напрямую или использовать в качестве источника для других наборов данных мозаики. Для безопасности рекомендуется предоставить доступ к этому набору данных мозаики (опубликовать его) с помощью справочного набора данных мозаики.
Исходный набор данных мозаики можно построить с помощью инструмента Создать набор данных мозаики (Create Mosaic Dataset). Если входные изображения имеют одинаковую глубину в битах или количество каналов, то эти значения в инструменте определять не требуется, т.к. они будут взяты из первого добавленного изображения. Система пространственной привязки, скорее всего, будет аналогична входным данным, но если входные данные охватывают несколько систем пространственных привязок, то выберите подходящую систему для всех них. Затем воспользуйтесь инструментом Добавить растры в набор данных мозаики (Add Rasters To Mosaic Dataset) и подходящим типом растра.
Во многих случаях, изображения в исходном наборе данных мозаики будут иметь одинаковое количество каналов и глубину в битах. Данные исходные мозаики используются для настройки конфигурации коллекции: определения контуров и настройки процессов – например, ортотрансформирования.
Функции, применяемые к отдельным изображениям, можно изменить, открыв окно Обзор (Viewer) для каждого изображения через таблицу атрибутов или, при изменении нескольких изображений, воспользовавшись Мастером редактирования функций растра (Raster Functions Editor Wizard), который вызывается из слоя Контур (Footprint) в таблице содержания ArcMap.
Как правило, если эти изображения представляют собой один набор данных, например, на определенную дату, то для этого набора данных мозаики должны быть построены обзорные изображения.
Производный набор данных мозаики
Используется для определения наборов снимков, часто просматриваемых пользователями, как одну коллекцию. Источниками полученного набора данных мозаики как правило являются один или несколько исходных наборов. Например, это может быть коллекция всех снимков в натуральных цветах, источник которой ссылается на несколько исходных наборов данных мозаики. Для безопасности рекомендуется предоставить доступ к этому набору данных мозаики (опубликовать его) с помощью справочного набора данных мозаики. Кроме того, из этого набора можно создать и другие наборы данных мозаики, в которых будут собраны только определенные изображения – например, с определенной комбинацией каналов или только на конкретную территорию.
Производный набор данных мозаики также можно построить с помощью инструмента Создать набор данных мозаики (Create Mosaic Dataset). Зачастую входные изображения имеют различную глубину в битах и различные каналы, поэтому следует указывать эти параметры или задать какое-либо определение продукта, чтобы получить корректный результат на выходе. Дополнительно, выберите систему пространственной привязки, которая может подойти всем изображениям.
Система пространственной привязки используется для создания контуров, границ и других связанных элементов в наборе данных мозаики, а также параметров по умолчанию, с помощью которых изменяется разрешение мозаичного изображения. Вам нужно выбрать ту, которая подходит для всех добавленных изображений. Это может быть национальная система координат, зона UTM и т.п. Однако, если вы создаете набор данных мозаики, который может быть вписан в глобальный экстент, или будет совмещен с веб-сервисами, можно использовать проекцию WGS 1984 Web Mercator Auxiliary.
Рекомендуется добавлять один набор данных мозаики в другой набор данных мозаики с использованием типа растра Таблица (Table). При этом будет получен набор данных мозаики, содержащий все элементы таблицы (или их часть) из исходных наборов данных, а не единые элементы, представляющие весь набор данных мозаики. Это даст возможность выполнять запросы по отдельным элементам и запрашивать метаданные по каждому из них. Кроме того, можно добавлять функции к отдельным элементам, а настройка набора данных мозаики (установка линий сшивки, метода мозаики и цветовой коррекции) происходит легче. Также инструмент Синхронизировать набор данных мозаики (Synchronize Mosaic Dataset) с отключенной опцией Обновить диапазоны размеров ячеек (Update cell size ranges) может использоваться для обновления набора данных мозаики, если изменены источники, например, отредактированы контуры или добавлены новые изображения.
Если вы добавили исходные наборы данных мозаики с помощью типа растра Набор растровых данных, вместо Таблица, каждый исходный набор данных мозаики будет представлен в полученном мозаичном изображении как отдельный элемент. Это ограничивает возможности выполнения запросов, ограничивает доступ метаданных только до источника набора данных мозаики, вместо доступа к каждому изображению, а также ограничивает масштабируемость мозаики.
Вообще, нет надобности строить обзорные изображения для этого набора данных, поскольку они уже построены для исходных наборов. Это может понадобиться в случае, когда производный набор данных покрывает значительно больший экстент, нежели каждый источник. Вместо построения обзорных изображений, можно использовать дополнительное изображение или сервис изображений, который будет полностью покрывать весь экстент набора данных мозаики. Добавляя это изображение, следует отключить опцию построения границы, поскольку граница будет охватывать весь экстент этого изображения, что может быть неудобно.
Набор данных мозаики с ссылками
Он ведет себя так же, как регулярный набор данных мозаики; однако вы не можете добавить дополнительные растры к набору данных мозаики, вы не можете строить просмотры, а также не можете рассчитывать диапазоны размеров пикселов. Вы можете повторно определить границу, например, чтобы ограничить доступ к определенным областям или определить дополнительные функции, которые будут применяться ко всем изображениям. Он используется для обеспечения доступа ко всем наборам данных мозаики (или обслуживания каталогов растров как сервисов изображений) с различными функциями уровня набора данных мозаики. Общий доступ к набору данных мозаики с ссылкой также гарантирует, что этот доступ к нему не может вносить изменения в исходный набор данных мозаики, которые могут влиять на других пользователей.
Справочные наборы данных мозаики создаются инструментом Создать справочный набор данных мозаики (Create Referenced Mosaic Dataset), при этом необходимо указать другой набор данных мозаики, играющий роль источника. Обычно таким источником является исходный или производный набор данных мозаики. 
Все свойства, заданные во входном наборе данных, будут перенесены в создаваемый справочный набор данных мозаики (например, метод мозаики по умолчанию или функции набора данных мозаики). Эти свойства можно изменить или удалить, при этом входной набор данных мозаики останется без изменений. Изменение функций и свойств производится в диалоговом окне Свойства (Properties) набора данных мозаики, открытом из окна Каталога (Catalog).
Рекомендации управления коллекциями изображений
Вы можете управлять всеми изображениями в одном наборе данных мозаики. Это удобно в случае, если данные одинаковы по своим свойствам: по типу изображения, количеству каналов и глубине цвета. Однако, если у вас большие коллекции изображений, которые охватывают данные из различных источников и сервисов, оптимально организовать изображения в меньшие, специфичные для данных коллекции. Это упрощает установку и поддержку набора данных мозаики, если все изображения, которые управляются в нем, имеют тот же источник и число каналов и глубину битов, например:
- Предварительная обработка листов ортотрансформированных изображений одной даты
- Снимки, полученные с одного спутникового сенсора, с одинаковым числом каналов и глубиной цвета.
- Коллекции 16-битных изображений с 4 каналами (QuickBird, IKONOS)
- RapidEye (5 канала)
- SPOT
- Landsat 5 или 7
- ASTER
- Изображения из одного воздушного проекта обследования
- Данные высоты из одного источника
- SRTM
- Лидар
С такими источниками в виде раздельных наборов данных мозаики проще работать. В дальнейшем, можно их объединить в наборы данных мозаики, которые будут опубликованы для использования в определенных приложениях.
Пример одиночных коллекций ортофотоснимков
У вас может быть большая коллекция цветных аэроснимков, например, тысячи изображений штата или провинции. Вы можете создать один набор данных мозаики, чтобы управлять всеми ими. Такой набор данных мозаики, скорее всего, будет иметь 3 канала и глубину цвета 8 бит. Вы можете изменить таблицу атрибутов, чтобы добавить информацию для изображений, например, дата или место приобретения (штат или город). Затем вы можете напрямую опубликовать их или создать базовые наборы данных мозаики, чтобы предоставить эти изображения пользователям какой-либо организации. Граница справочного набора данных мозаики может быть изменена, чтобы включить изображения только на определенную территорию, либо отвечающие какому-либо запросу (например, покрывающие отдельный город).
Пример нескольких коллекций ортофотоснимков
У вас может быть коллекция аэрофотоснимков за три года, например, 1995, 2005 и 2008. Они могут иметь разное разрешение, например, 1 метр, 2 фута и 0,5 фута. Самая ранняя коллекция – панхроматическая в проекции UTM, а две другие – цветные в плоской проекции. Существует два способа организации данных: отдельные исходные наборы данных мозаики в сочетании с одним производным, либо единый набор данных мозаики. Сочетание исходных и производных наборов данных мозаики обычно упрощает управление данными, а также способствует оптимальному быстродействию.
- Чтобы сделать это, создайте три исходных набора данных мозаики. Вы можете задать канал и битовую глубину при создании их, или позволить программному обеспечению определить его при добавлении данных. В конце концов будут 1-канальный и 3-канальный наборы данных мозаики. Добавьте изображения соответствующим образом. Как правило, вычислять статистику не требуется, поскольку в таких данных часто произведена цветовая настройка вида. Создание пирамидных слоев для предварительно созданных листов изображения обычно не приносит никакой выгоды, поэтому построение пирамидных слоев может быть пропущено. Но для каждого исходного набора данных мозаики следует построить обзорные изображения. В этом случае, когда пользователи будут запрашивать данные из производного набора на какую-либо дату, при приближении и отдалении изображения оно будет непрерывным. Если таких обзорных изображений не будет, то необходимо будет построить обзорное изображение для производного набора данных мозаики, но такой обзор может быть создан только на одну дату. Измените таблицу атрибутов для каждого, добавив то же новое поле для Года и заполнив поле годами.
- Затем создайте один производный набор данных мозаики, содержащий три канала. Он будет использоваться для предоставления лучшей комбинации цветовых изображений. Затем добавьте три исходных набора данных мозаики, используя тип растра Таблица и отключив опцию Обновить диапазоны размеров ячеек (Update cell size ranges). Обзорные изображения создавать не требуется, т.к. они уже созданы для всех исходных наборов данных мозаики. Вы можете изменить некоторые свойства, например, сменить метод мозаики на метод По атрибуту (By Attribute) или задать год по умолчанию (к примеру, 3000) для показа последних изображений.
- Разумнее создать базовый набор данных мозаики для публикации содержания производного набора данных мозаики, если доступ будет напрямую к набору данных. Если вы публикуете набор данных мозаики как сервис изображения, вы можете опубликовать его напрямую. В любом случае, пользователи будут иметь дело только с одним набором данных.
Управление данными в одном наборе данных мозаики
Управление данными в одном наборе данных мозаики неудобно по той причине, что невозможно будет построить обзорные изображения на каждый год. При построении обзорных изображений применяется метод мозаики по умолчанию, стало быть, будут использоваться только последние (самые новые) изображения. Это может не понравится пользователям, которые хотят просмотреть обзорное изображение на какой-либо определенный год, а не на последний. Если вы, тем не менее, желаете использовать только один набор данных мозаики, то вам следует построить обзорные изображения с помощью метода мозаики По атрибуту (By Attribute) и указать подходящий год (например, 3000). То же рекомендуется при публикации подобного набора данных мозаики.
Добавление данных
Добавление новых изображений неизбежно. Подавляющая часть современных аэрофотоснимков содержит четыре канала (синий, зеленый, красный и ближний инфракрасный). Если ортофотоснимки были получены в 2010 году, следует создать новый исходный набор данных мозаики для изображений 2010 года. Это будет 4-канальный набор данных мозаики.
Затем следует добавить исходный набор данных мозаики на 2010 г. в имеющийся производный набор данных мозаики, используя тип растра Таблица (Table), и построить обзорные изображения. Т.к. этот набор данных мозаики разработан для поддержания только трех каналов, будут добавлены только первые три канала. Опять же, для большего быстродействия, рекомендуется добавить в производный набор данных мозаики обзорные изображения, но они должны быть мелкого масштаба, так как на большую часть территории уже существуют обзорные изображения. По умолчанию, пользователи этого набора данных мозаики сразу увидят изображения 2010, без необходимости изменять их приложения, т.к. метод мозаики По атрибуту (By Attribute) был определен ранее.
Дополнительные наборы данных мозаики
Для размещения инфракрасных изображений в псевдоцветах, можно построить справочный набор данных мозаики на основе исходного, четырехканального набора. Затем нужно открыть свойства набора данных мозаики в окне Каталога и добавить функцию Извлечь каналы (Extract Bands). Определите идентификаторы каналов как "4 3 2". Поначалу набор данных мозаики содержал четыре канала (так же, как и исходные снимки). Однако, добавив эту функцию, вы определили комбинацию каналов по умолчанию, и теперь набор данных мозаики выводит только три канала.
Также можно создать набор данных мозаики стандартизованного индекса различий растительного покрова (NDVI). Это можно сделать при помощи справочного набора данных мозаики, указывающего на набор данных мозаики в псевдоцветах, добавив функцию обработки NDVI. Или, можно создать новый набор данных мозаики, который ссылается на исходный набор данных мозаики 2010 и добавляет функцию NDVI.
Начиная с версии ArcGIS 10.1 for Server вы можете использовать возможность обработки на стороне сервера при предоставлении доступа к сервису изображений. Это позволяет создать один сервис изображений из набора данных мозаики, который может использовать множество серверных функций для обработки и отображения данных.
Пример коллекции спутниковых снимков
При наличии коллекции снимков с одинаковых спутниковых сенсоров, например с IKONOS (поставка Orthoready) или QuickBird (поставка Basic Bundle), которые содержат четыре мультиспектральных канала одного разрешения и панхроматический канал высокого разрешения, управление ими может осуществляться в одном наборе данных мозаики. Вы можете создать панхроматически настроенный набор данных мозаики из этих изображений.
До включения изображений в наборе данных мозаики целесообразно построить пирамидные слои и статистику.
При работе со спутниковыми снимками необходима дополнительная информация, такая как длины волн и углы направления на Солнце. Для использования этой информации рекомендуется при создании набора данных мозаики установить определение продукта. Определение продукта содержит диапазоны длин волн, соответствующие каждому каналу набора данных мозаики. Поскольку снимки QuickBird и IKONOS имеют одинаковые диапазоны длин волн, в качестве определения продукта можно выбрать любой из них.
В данном случае, создадим набор данных мозаики, используя определение продукта IKONOS. Добавьте снимки с указанием соответствующего типа растра (IKONOS или QuickBird). Убедитесь, что в диалоговом окне Свойства типа растра (Raster Type Properties) определен шаблон продукта Панхроматическая настройка (Pansharpen), который является шаблоном по умолчанию. Использование соответствующего типа растра также удобно тем, что контуры для каждого снимка будут рассчитаны без учета нежелательных граничных областей.
Обзорные изображения не требуются, однако, они могут быть необходимы при проведении работ определенного рода. Может быть выгодно создавать обзоры, используя метод мозаики По атрибуту (By Attribute) с базовым значением, которое будет использовать последние изображения или те, облачность на которых наименьшая.
Будет добавлено количество атрибутов как часть типа растра. Вы можете добавить дополнительные атрибуты, чтобы помочь в управлении и организации данных, например, определение точности или качества изображений. Также можно задать атрибут Опубликовать (Publish), если снимок будет опубликован для общего доступа пользователям. Это позволяет с легкостью включать или исключать определенные сцены из публикации, или регулировать их участие в конкретных запросах, связанных с публикацией.
Затем вы можете добавить этот набор данных мозаики как источник для некоторого количества различных наборов данных мозаики. Например, вы можете добавить некоторые или все изображения в созданные ранее наборы данных мозаики, содержащие ортофотоснимки.
Вы можете напрямую сделать доступным этот набор данных мозаики или создать базовый набор данных мозаики, чтобы сделать его доступным.
Коллекция рельефа
Есть много причин для создания набора данных мозаики для данных рельефа: например, вы можете получить доступ ко всем данным рельефа из одного источника или использовать данные рельефа в качестве источника данных для ортотрансформирования других изображений. В большинстве случаев вы можете управлять данными высоты в одном наборе данных мозаики. Создайте набор данных мозаики, указав наибольшую глубину цвета, встречающуюся в ваших данных (обычно это 32 бита), затем добавьте все изображения в соответствии с их типом растра. Убедитесь, что данные рельефа представляют собой ортометрические или эллипсоидальные высоты и что единицы измерения высот одинаковы (например, метры или футы). Если это не так, то создание набора данных мозаики потребует большее количество действий. Однако есть возможность изменить эти значения в каждом входном изображении при помощи Арифметической функции (Arithmetic).
См. инструкции для преобразования ортометрических высот в эллипсоидальные и наоборот.
Для преобразования футов, метров и градусов обратитесь к Таблице коэффициентов преобразования единиц измерения.
Затем можно отредактировать свойства набора данных мозаики, выбрав метод мозаики По атрибуту (By Attribute) и определив в качестве значения по умолчанию 0; таким образом, будут отображаться или использоваться данные рельефа наиболее высокого разрешения, в масштабе вида или в требуемом масштабе.
Если есть несколько источников данных рельефа, например, лазерное сканирование, батиметрия и эхолокация, вы можете создать отдельные исходные наборы данных мозаики для этих разных источников, управлять ими по отдельности, а затем создать один набор данных мозаики, в котором они будут скомбинированы.
Как правило,пользователи, работая с данными высоты, хотят использовать наиболее точные изображения, имеющие самое высокое качество. Вы можете редактировать свойства набора данных мозаики, чтобы выбрать метод мозаики По атрибуту (By Attribute). Определите LoPS как поле порядка и 0 – как значение по умолчанию. Таким образом, будут отображаться или использоваться данные рельефа наивысшего разрешения, в масштабе вида или в запрашиваемом масштабе. Если существует поле для точности, то будет использоваться оно.
Этот набор данных мозаики может действовать как источник для нескольких наборов данных мозаики с ссылками, которые вычисляются для создания выходных данных из данных высот, например, отмывки, экспозиции или уклона.
Из приведенного выше примера видно, как с простой коллекцией изображений есть выбор, как управлять данными. Но рекомендуемый ход работы – создать исходные наборы данных мозаики, затем объединить их с помощью производного набора данных мозаики и опубликовать данные.
Чтобы узнать, как это делается, см. Создание набора данных мозаики, содержащего растровые данные на разные даты.
Размещение наборов данных мозаики для общего доступа
К набору данных мозаики предоставляется общий доступ либо с помощью создания базы геоданных с общим доступом (при этом будет предоставлен прямой доступ к набору данных), либо при публикации сервиса изображений в ArcGIS for Server.
Если вы планируете или выкладываете для общего доступа набор данных мозаики, используя прямой доступ, рекомендуется создать базовый набор данных мозаики, чтобы предоставить этот прямой доступ. Любой пользователь, имеющий прямой доступ к набору данных мозаики, может редактировать его; поэтому предоставлять прямой доступ к основному исходному набору данных мозаики не рекомендуется.
Если планируется публикация набора данных мозаики как сервиса изображений, создание справочного набора данных не требуется, так как пользователи не будут иметь прямой доступ к набору данных мозаики.
Кэширование наборов данных мозаики
Возможно кэширование как самого сервиса изображений, так и картографического сервиса или сервиса глобуса, в состав которого входят растровые данные или сервис изображений. Как правило, пирамидные слои, созданные для наборов растровых данных, или обзоры, созданные для наборов данных мозаики, в результате дают данные изображения, которое обслуживается на приемлемой скорости. Однако, если вам известно, что конкретное изображение или исследуемую область будут посещать неоднократно, вы можете создать кэш.
Удобнее будет не включать в опубликованный документ карты или глобуса векторные данные и данные изображений. Обычно лучше, чтобы векторы и изображения обслуживались как два отдельных сервиса, которые затем объединяются клиентским приложением.
Свойства опубликованного набора данных мозаики
При публикации набора данных мозаиики как сервиса изображений, есть много свойств, которые можно изменить, что контролирует доступ к набору данных мозаики и отдельным изображениям. Например, есть параметры для
- Изменения доступных полей в таблице атрибутов
- Ограничения количества изображений для загрузки
- Ограничения размера запроса
- Ограничения доступных метаданных
- Определения методов мозаики по умолчанию
- Определения сжатия по умолчанию для переноса
Когда необходима предварительная обработка
Управление и публикация изображений с помощью набора данных мозаики может сэкономить время по сравнению с традиционными методами создания мозаики из коллекций изображений или создания нескольких выходных данных, однако в некоторых ситуациях необходимо предварительно выполнить некоторую обработку. С ее помощью создается наиболее быстрое и качественное изображение.
Построение пирамидных слоев (Build pyramids) – пирамидные слои способствуют увеличению скорости показа изображений. Они также могут влиять на количество обзорных изображений, которые генерируются в наборе данных мозаики. Как правило, вы пирамидные слои строятся для изображений, которые состоят более, чем из 3000 столбцов. Для коллекции предварительно обработанных и разбитых на листы изображений построение пирамидных слоев может оказаться бесполезным, т.к. обзоры обычно предоставляют лучшее решение для повышения производительности.
Расчет статистики (Calculate statistics) – статистика используется в алгоритме улучшения вида изображений. Как правило, ее необходимо вычислить для изображений, которые не расширены (радиометрически). К примеру, многие ортофотоснимки в процессе обработки подвергаются такому улучшению (NAIP, DOQQ...), поэтому для них не требуется расчет статистики. Тогда как необработанные изображения или спутниковые снимки, как правило, не подвергаются улучшению вида, поэтому для настройки удобного их отображения необходим расчет статистики. Статистику не всегда нужно вычислять для всех пикселов, вы можете увеличить скорость ее вычисления, задав коэффициент пропуска. Определить величину этого коэффициента можно, поделив количество столбцов на 1000 и округлив это значение до целого числа.
Оптимизированные форматы изображений (Optimized image formats) – некоторые изображения могут читаться медленнее из-за формата их хранения или сжатия, поэтому рекомендуется конвертировать их в более оптимальные форматы. К примеру, чтение ЦМР в кодировке ASCII (формат изображений ASCII DEM) весьма замедлено, поэтому рекомендуется конвертировать эти файлы в формат TIFF. Кроме того, если изображение очень большое, не разбитое на листы, рекомендуется разбить его на листы формата TIFF для оптимизации доступа к диску. Также, при конвертировании изображений, выберите либо сжатие без потерь (например, LZW), либо сжатие с потерями (например, JPEG). Вы, конечно, можете выбрать сжатие на основе вейвлет-преобразований, например JPEG 2000, но оно, как правило, требует больше вычислительных ресурсов процессора при декомпрессии, обеспечивая лишь незначительно лучшее сжатие. Если конвертация изображений нежелательна, вы можете построить обзорные изображения для набора данных мозаики, начиная с очень малого размера пиксела (используя инструмент Определить обзорные изображения (Define Overviews)).
Свойства или параметры для рассмотрения
Контуры
Контуры определяют экстенты всех изображений из набора данных мозаики. Для исключения нежелательных частей изображений в наборе данных мозаики (черных или белых границ, или закрытых областей) можно изменить контуры инструментом Построить контуры (Build Footprints). Как правило, изменение контуров происходит в исходных наборах данных мозаики, а не в справочных наборах данных мозаики.
NoData
Это другой способ определения значений в изображении, которое вы не хотите включать в выходное мозаичное изображение. Инструмент Задать значения NoData набора данных мозаики (Define Mosaic Dataset NoData) включает в последовательность функций для каждого изображения из набора данных функцию Маски (Mask). Это может привести к медленной производительности, если есть много накладывающихся изображений. В целом, для удаления данных рекомендуется изменять контуры изображения.
Граница
По умолчанию, граница объединяет все полигоны контуров для создания одной границы, представляющей экстент изображений. Она может иметь пробелы или быть составным полигоном. Ее создание может занять какое-то время, поэтому, если вы последовательно добавляете несколько коллекций изображений, используя инструмент Добавить растровые данные в набор данных мозаики (Add Raster Data To Mosaic Dataset), вы можете отключить параметр Обновить границу (Update Boundary), пока не добавите последнюю коллекцию. Если вы добавляете новые изображения в набор данных мозаики, вы можете запустить для обновления границы инструмент Построить границу (Build Boundary), т.к. этот инструмент может использовать существующую границу, а не создавать новую, что поможет сэкономить время.
Граница также может использоваться для исключения областей изображений в наборе данных мозаики. Например, вы можете импортировать файл полигона границы, который соответствует точной исследуемой области, даже если изображения набора данных мозаики покрывают большую площадь. Вы также можете редактировать границу, используя инструменты редактирования ArcMap. Если вы добавляете к мозаике сервис или большое изображение, чтобы заполнить пропуски среди исходных изображений, повторное вычисление границы обычно не требуется, так как включения полного экстента добавляемого изображения не происходит. Поэтому также отмените опцию обновления границы.
Статистика
Если вам нужно улучшить изображения, вычислите статистику. Статистика поддерживается для всех изображений и для всего набора данных мозаики.
Если для набора данных мозаики есть статистика, ArcMap всегда будет применять растяжку по умолчанию. Если применение растяжки нежелательно, есть возможность отключить эту функцию по умолчанию. Для этого откройте свойства набора данных мозаики, перейдите на закладку Общие (General) и задайте значение свойства Тип источника (Source Type) как Обработан (Processed).
Улучшения
Вам может потребоваться применить растяжку гистограммы к изображениям, чтобы удостовериться, что они отображаются хорошо. Например, вам может потребоваться конвертировать 12- или 16-битные изображения в хорошее 8-битное отображение. Вы можете применить улучшения к изображениям при добавлении их в набор данных мозаики, изменяя свойства типа растра. Или, вы можете добавить функцию Растяжка (Stretch) после добавления изображений.
Цветовая коррекция
Вообще, цветовая коррекция применяется только к изображениям RGB – продукт изображений натурального или ложного цвета (хотя это может быть сделано на нескольких каналах). Рекомендуется создать производный набор данных мозаики, который включает цветные изображения, затем применить к нему цветовую коррекцию. Инструменты цветовой коррекции доступны в окне Цветовая коррекция (Color Correction) в ArcMap.
Атрибутивные поля
Вы можете добавить дополнительные поля в таблицу атрибутов, которая будет содержать все атрибуты, подходящие для исходных изображений. Некоторые поля импортируются из изображений, как определено в типе растра. При создании нескольких исходных наборов данных мозаики, которые будут объединены в главный набор данных мозаики, вам требуется определить последовательные поля.
Некоторые общие поля, которые вы захотите добавить:
- Start_Date – поле даты
- End_Date – поле даты
- Quality (Качество) – целочисленное или текстовое поле, определяющее значение качества для каждого изображения
- Comments – текстовое поле с комментариями
Кроме того, не забудьте добавить значения в поля для обзоров. Эти поля будут доступны для просмотра и построения запросов для пользователей набора данных мозаики; таким образом, вы можете ограничить те, которые доступны. Вы можете установить, какие поля могут быть доступными в диалоговом окне Свойства (Properties) набора данных мозаики.
Обзоры
Создание обзоров занимает некоторое время; поэтому следует строить их, только если в них есть необходимость. Например, вы будете вычислять обзоры главным образом при создании наборов данных мозаики, но вам моет не понадобиться создавать их при создании производного набора данных мозаиики. Кроме того, вы можете использовать изображения или сервисы низкого расширения в качестве источника данных более мелкого масштаба, тем самым устраняя необходимость создания обзоров.
Датумы
Если система пространственной привязки исходных данных отличается от системы привязки набора данных мозаики или той, что используется пользователями, то потребуется указать определенное географическое преобразование. Вы можете задать это преобразование в двух местах. При добавлении изображения в набор данных мозаики с другим датумом (эллипсоидом), задайте Географическое преобразование (Geographic Transformation) в диалоговом окне Установки (Environment Settings). Если вы знаете, что пользователь или приложение будут использовать датум, отличный от датума исходных изображений или набора данных мозаики, откройте свойства набора данных мозаики (в ArcCatalog или окне Каталога) и выберите закладку По умолчанию (Defaults), затем задайте параметр Преобразование географической системы координат (Geographic Coordinate System Transformation).
Пример наборов данных мозаики
Ниже приведены примеры некоторых типичных наборов данных мозаики, наряду с некоторыми подробностями конкретных свойств или соображений:
Цветные изображения – изображения в естественных цветах
- Создайте 3-канальный, 8-битный набор данных мозаики
- Могут также включать и цветные и панхроматические изображения
- По умолчанию метод мозаики – По атрибуту (By Attribute), для отображения последней, лучшего качества
- Тип сжатия по умолчанию – JPEG с качеством 80%
- Если для изображений требуется цветовая коррекция, то добавьте ее
Изображения ложных цветов – Лучшие изображения ложных цветов (432)
- Создайте 3-канальный, 8-битный набор данных мозаики
- Добавьте все каналы и примените функцию Извлечь канал (Extract Band), чтобы определить комбинацию 432, либо определите комбинацию каналов при добавлении изображений в набор данных мозаики
- По умолчанию метод мозаики – По атрибуту (By Attribute), для отображения последней, лучшего качества
- Тип сжатия по умолчанию – JPEG с качеством 80%
- Вы можете применить цветовую коррекцию, чтобы удалить тренды
Изображения для интерпретации или анализа – Для оптимальной интерпретации спутниковых или аэроснимков
- Создайте 4-канальный, 16-битный набор данных мозаики
- По умолчанию метод мозаики – По атрибуту (By Attribute), для отображения последней, лучшего качества
- Тип сжатия по умолчанию – JPEG с качеством 90%
Мультиспектральные изображения для анализа – Часто более 3 каналов
- Создайте набор данных мозаики, задав количество битов и каналов, равное максимальному числу изображений
- По умолчанию метод мозаики должен отображать поверх остальных либо новые элементы, либо наивысшего качества
- Обычно создается для анализа, поэтому сжатие по умолчанию должно быть LZW
- Обычно при ссылке на исходные наборы данных мозаики должны исключаться панхроматические изображения и повторно определяться MinPS мультиспектральных изображений, равные 0. Это обеспечивает отсутствие панхроматических изображений при анализе.
NDVI – стандартизованный индекс различий растительного покрова с цветовой таблицей
- Создайте 3-канальный, 8-битный набор данных мозаики
- По умолчанию метод мозаики должен отображать поверх остальных либо новые элементы, либо наивысшего качества
- Тип сжатия по умолчанию – JPEG с качеством 90%
- Создайте как производный набор данных мозаики из мультиспектральных изображений для анализируемого набора данных мозаики
- Добавьте функцию NDVI в набор данных мозаики
Ортометрические данные высоты поверхности или Земли – Лучшая высота земной поверхности с ортометрическими высотами (над уровнем моря)
- Создайте 1-канальный, 32-битный набор данных мозаики
- Чтобы отобразить наиболее точные наверху, создайте поле в таблице атрибутов для определения этого значения и установите метод мозаики по умолчанию на По атрибуту (By Attribute)
- Тип сжатия по умолчанию должен быть LZW
- Также может включать сервисили ЦМР низкого разрешения в качестве фонового источника для областей, где отсутствуют данные высоты
Эллипсоидный рельеф земной поверхности – Лучший рельеф земной поверхности с эллипсоидальной высотой
- Свойства такие же, что и у набора данных мозаики ортометрических данных рельефа земной поверхности
- Большинство данных высот – ортометрические. Есть некоторые требования для точного эллипсоидального сервиса (например, для точной ортотрансформации спутниковых снимков). Эти наборы данных мозаики могут быть созданы путем применения соответствующего геоида к ортометрическому набору данных мозаики. См. раздел Конвертация ортометрических высот в эллипсоидальные.
Уклон – Уклон рельефа земной поверхности в градусах
- Создайте 1-канальный, 8-битный набор данных мозаики на основе набора данных мозаики с ортометрическими высотами земной поверхности
- По умолчанию метод мозаики должен отображать лучшее качество
- Тип сжатия по умолчанию должен быть LZW
- Добавьте функцию Уклон (Slope) в набор данных мозаики
- Это было бы квантовано в точность 1 градус
- В некоторых приложениях выгоднее применять мозаики, определенные с использованием типа пикселов с плавающей точкой (float)
Экспозиция – Экспозиция высоты земной поверхности
- Создайте 3-канальный, 8-битный производный набор данных мозаики на основе набора данных мозаики с ортометрическими высотами земной поверхности
- По умолчанию метод мозаики должен отображать лучшее качество
- Тип сжатия по умолчанию должен быть LZW
- Добавьте функцию Экспозиция (Aspect) в набор данных мозаики
Отмывка – Отмывка высоты земной поверхности
- Создайте 1-канальный, 8-битный набор данных мозаики на основе набора данных мозаики с ортометрическими высотами земной поверхности
- По умолчанию метод мозаики должен отображать лучшее качество
- Тип сжатия по умолчанию – JPEG с качеством 80%
- Добавьте функцию Отмывка (Hillshade) в набор данных мозаики
Цветная отмывка – Цветная отмывка высота земной поверхности
- Создайте 3-канальный, 8-битный производный набор данных мозаики на основе набора данных мозаики с ортометрическими высотами земной поверхности
- По умолчанию метод мозаики должен отображать лучшее качество
- Тип сжатия по умолчанию – JPEG с качеством 80%
- Добавьте функцию Цветная отмывка (Shaded Relief) в набор данных мозаики