Модуль ArcView Image Analysis
В результате сотрудничества ESRI и ERDAS разработан модуль ArcView Image Analysis — современное, гибкое и простое в использовании средство для работы с географическими изображениями на обычном персональном компьютере. Модуль разработан так, чтобы с помощью имеющего в Image Analysis инструментария:
растровые изображения дистанционного зондирования и дополнительная информация по этим изображениям, полученные из самых разных источников, могли включаться в любое приложение ArcView GIS и обрабатываться в нем;
любой пользователь ArcView GIS, независимо от уровня его подготовки или опыта в области дистанционного зондирования, мог легко работать с новым добавленными инструментарием;
комплект программного обеспечения ArcView GIS, ArcView Spatial Analyst и ERDAS IMAGINE работал с Image Analysis в режиме прямого потока данных, “прозрачного” с точки зрения конечного пользователя.
“Это радостное событие для обеих компаний, но что еще более важно, для пользователей ArcView GIS.” — сказал Джек Данджермонд, президент ESRI - “После того, как мы объявили о разработке ArcView Image Analysis, к нему был проявлен огромный интерес, и сейчас наши пользователи получили именно то, что хотели: современные возможности работы с изображениями в простой среде ArcView GIS”.
По существу ArcView Image Analysis разработан для того, чтобы облегчить работу, связанную с интерпретацией данных космических и аэросъемок, такую как создание и редактирование карт, анализ характеристик земной поверхности количественными методами, качественного анализа, анализ развития ситуации во времени и выявление произошедших изменений по данным разновременных съемок. Хотя диапазон применения и возможных приложений нового модуля крайне широк, ArcView Image Analysis разрабатывался прежде всего для работы с природными ресурсами, то есть, для лесного и сельского хозяйства, геологии, оценки состояния природной среды, инженерных проектов и изыскательских работ, проектов управления инфраструктурой территории, общих задач ведения и обновления картографических баз данных ГИС.
“Мы всегда помнили, что растровые изображения служат важным источником информации для картографических проектов”, — сказал Брюс Радо, вице-президент ERDAS.
Доступность изображений
ArcView Image Analysis добавляет новую тему “Анализ изображения” (Image Analysis) в ArcView GIS. Это существенно для пользователей, так как расширяет возможности нового модуля по использованию целого ряда общепринятых для данных дистанционного зондирования форматов, таких как Landsat, SPOT, IRS-1C, USGS Digital Ortho Quads (DOQQ), RPF, CIB, CADRG, GeoTIFF, а также форматов ERDAS IMAGINE. IMG и ARC GRID. Всего поддерживается 18 форматов, а также есть новая возможность прямого чтения и записи в форматах .IMG, ARC GRID и GeoTIFF. Таким образом, возникают новые возможности гибкого взаимообмена данными в этих форматах в модуле ArcView Image Analysis, а также между ArcView Spatial Analyst и ERDAS IMAGINE.
Быстрое интерактивное отображение и другие удобства
Модуль ArcView Image Analysis разработан специально для работы с данными дистанционного зондирования, которые сегодня являются одним из главных источников пополнения новой информацией пространственных баз данных в геоинформационных системах. Как известно, данные дистанционного зондирования, то есть космических и аэросъемок, часто представляются растром очень большого размера, но в то же время использование для работы с ними методов сильной компрессии изображения, таких как JPEG и MrSID часто является недопустимым, так как при этом происходит потеря информации, визуально, может быть и неощутимая, но сильно и отрицательно влияющая практически на все методы количественной работы с изображением и искажающая его яркостную гистограмму. Поэтому, если только речь не идет исключительно о визуальном восприятии снимка как картинки и его ручном дешифрировании, приходится иметь дело с очень значительными файлами изображений, даже простейшая работа с которыми, такая как вывод на экран, панорамирование, увеличение или уменьшение без использования специальных решений становится длительной и утомительной процедурой. ArcView Image Analysis как раз и обеспечивает такие средства, впервые отработанные в специализированном профессиональном пакете по работе с данными дистанционного зондирования ERDAS Imagine. Теперь они доступны и в составе массовой ГИС широкого назначения. Кроме того, данные дистанционного зондирования обычно поставляются в специальных форматах, содержащих помимо собственно изображения, также и массу дополнительной информации об условиях съемки, которая не может быть передана в растровых файлах общего назначения, таких как PCX, BMP, TIFF. Неиспользование же этой информации значительно снижает потребительскую ценность данных дистанционного зондирования, особенно современных цифровых космических съемок, и уменьшает возможности извлечения полезной информации из изображения. Кроме того, данные дистанционного зондирования часто имеют несколько независимых зон съемки, и число градаций яркости в одной зоне более чем 256. Вся эта специфика снижает эффективность использования для работы с данными дистанционного зондирования обычных средств для работы с изображением, чем обычно и исчерпываются возможности стандартной ГИС, использующей растр просто как подложку. В новом модуле удалось учесть всю эту специфику, что, тем не менее, не сделало его сложным в использовании.
Фактически этот модуль впервые позволяет рядовым пользователям ГИС эффективно использовать возможности дистанционного зондирования. В особенности это окажется привлекательно для российских пользователей, которые в условиях малодоступности готовых цифровых карт и постоянно падающей эффективности цифрования имеющихся бумажных из-за потери ими актуальности не обязательно должны обратиться к массовому использованию данных дистанционного зондирования.
В модуле предусмотрены многочисленные функции обработки изображения, улучшающие его интерпретируемость человеком. В частности, есть три уровня корректировки контраста, начиная от простейшего управления яркостью и контрастом при помощи линеек прокруткой до продвинутых средств графического редактирования функции передачи контраста с произвольным преобразованием гистограммы яркостей изображения в каждом канале съемки независимо.
Привязка изображений к базе данных карты
Другой ключевой особенностью модуля ArcView Image Analysis служит инструмент привязки (Align). Этот инструмент дает возможность привязать “сырое” изображение к базовой карте и при необходимости геометрически трансформировать его, в том числе и с помощью нелинейных преобразований. Таким образом открывается простой доступ к этой зачастую трудной процедуре. Он предназначен для быстрой привязки изображения к карте с минимальным участием пользователя в этом процессе. Одна из важных черт инструмента привязки — режим геометрической калибровки, который позволяет привязать изображение к Вашему проекту без пересчета пикселов на новую сетку растра, что экономит время и дисковое пространство. При этом инструмент привязки создает только математическую модель необходимого трансформирования, а само геометрическое трансформирование снимка выполняется при этом “на лету” при его отображении в окне вьюера, не затрагивая без специального указания самого исходного файла изображения и не создавая нового его варианта на диске.
Выполнение ключевых этапов анализа изображений
Для того, чтобы Вы могли извлечь важную картографическую и ресурсную информацию из изображений и ее эффективно использовать в Вашем проекте и базе данных ArcView GIS, в ArcView Image Analysis был введен ряд легко доступных функций для выполнения основных видов анализа изображений. Многие из этих функций управляются всего одной-двумя кнопками.
Автоматическое дешифрирование объектов
С помощью инструмента “выращивания объекта из затравки” (Seed), вы можете автоматически откартировать заболоченные земли, сельскохозяйственные угодья, береговые линии, или другие отдельные интересующие Вас объекты, в первую очередь, площадные. Функция выращивания из затравки дает Вам возможность построить тему отдельного объекта/явления, используя его цветовые или спектральные характеристики. Вы можете за одну операцию идентифицировать и автоматически выделить отдельные объекты на карте, и перевести их из растрового изображения в шейп-файл.
Фактически, это простой и удобный метод выделения на изображении границ площадных объектов, более однородных внутри себя, чем их окружение. Если такие однородные участки уже имеются на изображении, достаточно только выбрать в его пределах характерный участок, и функция автоматически нарастит его, проведя границы по резкой смене спектральных характеристик. Если же нет, то можно интерактивно преобразовать изображение, оперируя функциями преобразования контраста, чтобы интересующие области выделялись бы как достаточно однородные на изображении, и уже после этого воспользоваться данным инструментом. Он эффективно работает, как и все многомерные методы, на многозональных изображениях, где съемка проводилась одновременно и независимо в нескольких участках электромагнитного спектра.
Затем с помощью функции поиска сходных областей (Find Like Areas) Вы можете создать тематическую карту объектов определенного, указанного Вами типа.
Карта растительности
Биомасса и состояние растительности относятся к важным показателям во многих ГИС проектах в области охраны и регулирования природной среды. ArcView Image Analysis обладает функцией, управляемой всего одной кнопкой, с помощью которой по многозональным изображениям можно построить карты широко используемых для этого так называемых вегетационных индексов растительность и закартировать ее состояние и выделить области угнетенной растительности, например, вследствие недостаточного обеспечения влагой, питательными веществами или повреждения вредителями или болезнями. Данная функция сегодня находит широкое применение в экологии, лесном хозяйстве и сельском хозяйстве.
Автоматизированная классификация многозональных изображений
Один их самых распространенных видов использования цифровых изображений — это каталогизация и картографирование ресурсов по результатам автоматизированной классификации. Модуль ArcView Image Analysis обеспечивает простое решение этой задачи с помощью метода классификации без обучения, по типу кластерного анализа, использование которого не требует особой подготовки и участия пользователя. В результате, можно выполнить классификацию изображений в имеющейся среде ArcView GIS и автоматически получить по снимку тематическую карту (например, растительных комплексов) или ее прообраз.
Обнаружение изменений во времени
Слежение за изменениями в ландшафте — одно из самых частых задач при работе с аэро- и космическими изображениями. ArcView Image Analysis предлагает Вам для этого специальную процедуру, настраиваемую в диалоговом режиме, которая поможет Вам организовать и выполнить поиск и обнаружение произошедших со временем изменений как по непрерывным (полутоновым) изображениям (то есть снимкам), так и тематическим изображениям (то есть картам в растровом представлении). Таким образом, весьма облегчается решение множества задач мониторинга.
Интеграция результатов с базой данных ГИС и другими модулями ArcView GIS
Одной из привлекательных сторон ArcView Image Analysis является и его совместимость с ArcView Spatial Analyst, ArcView 3D Analyst и ERDAS Imagine. ArcView Image Analysis выдает данные и результаты, которые непосредственно применимы и для ArcView Spatial Analyst, и для ArcView 3D Analyst. В дополнение, файлы GRID из ArcView Spatial Analyst могут быть без конвертирования использованы в функциях ArcView Image Analysis.
Модуль ArcView Image Analysis работает под Windows 95 и Windows NT на ПК с архитектурой Intel.
