Методики и технологии дистанционного зондирования Земли с целью оценки параметров тектонических процессов (стр. 3 )

Функциональность ArcGIS Spatial Analyst

Картирование расстояний. Относящиеся к этому классу функции делятся на две группы - вычисляющие евклидовы расстояния, и вычисляющие расстояния в терминах других факторов, например, в терминах стоимости перемещения. К первой группе относятся функция Расстояния по прямой линии, измеряющая евклидовы расстояния от каждой ячейки до ближайшего источника; функция Присвоения по прямой линии, присваивающая каждой ячейке значение ближайшего к ней источника; функция Направления по прямой линии, вычисляющая направление до ближайшего источника. Вторая группа, объединяющая функции взвешенных расстояний, включает собственно функцию Взвешенных расстояний, которая взвешивает расстояние по прямой линии с использованием какого-либо фактора, например, уклона. Второй функцией этой группы является функция Взвешенного присвоения, определяющая ближайший источник по суммарной стоимости пути; третьей функцией - функция Взвешенных направлений, определяющая маршрут от каждой ячейки вдоль минимального стоимостного пути к ближайшему источнику. Обычно растровые наборы данных, полученные в результате работы этих функций, используются для вычисления минимального по стоимости (или кратчайшего) пути, например, для прокладки новой дороги. Для этого применяется функция Кратчайшего пути.

Картирование плотности. Вычисление плотности полезно, когда необходимо показать концентрацию точечных или линейных объектов. Например, имея данные по населению городов какого-либо региона, вы можете вычислить распределение населения по этому региону.

Интерполяция растра. Интерполяция позволяет вычислить значения для всех ячеек растра по значениям ограниченного числа точек опробования. Может использоваться для предсказания значений для любых географических данных, измеряемых в определенных точках, - рельефа, уровня осадков, концентраций химических веществ, уровней шума и т. д. Предлагаемыми в модуле Spatial Analyst методами интерполяции являются методы: Обратно взвешенных расстояний, Кригинг и Сплайн, которые основаны на разных предположениях о наилучшей оценке. Вы можете выбрать метод, исходя из того, какое явление оценивается, и как распределены точки опробования.

Анализ поверхности. Рассчитав растровую поверхность, вы можете столкнуться с тем, что некоторые закономерности распределения не выявляются на этой поверхности, поэтому необходимо применить функции анализа. В Spatial Analyst включены функция построения изолиний, показывающая местоположения с одинаковым значением; функция вычисления уклона, используемая, например, при определении риска оползней; функция вычисления экспозиции склонов, полезная, например, при определении участков оптимального земледелия; функция отмывки рельефа, используемая как для реалистичного отображения поверхности рельефа, так и для анализа освещенности местности в различное время дня. Еще одна функция из этой группы - Расчет видимости, - определяет, какие участки поверхности видны из заданных точек наблюдения.

Функции статистики вычисляют такие характеристики как большинство, меньшинство, максимум, минимум, среднее, медиана, диапазон, среднеквадратичное отклонение, сумма и многообразие. К данной группе относятся несколько функций.

Статистика по ячейкам предназначена для вычисления статистических характеристик между многими растровыми слоями, например, для анализа диапазона летних температур за десятилетний период. Статистика соседства вычисляется на основе значения обрабатываемой ячейки и значений ячеек в заданной окрестности соседства, и может быть использована, например, при проверке стабильности экосистемы для определения разнообразия биологических видов в каждой из соседних областей. С помощью функции Зональной статистики статистические характеристики вычисляются по значениям одного набора данных для зон, определяемых другим набором, скажем, вы можете вычислить число аварий для каждой дороги в городе или среднее количество осадков для каждой лесной зоны.

Переклассификация. Эта функция выполняет замену значений ячеек другими значениями, что может быть использовано для группировки значений ячеек, например, для объединения всех видов леса в один класс; для переклассификации значений по общей шкале, например, для анализа пригодности; и т. д.

Калькулятор растров. Это мощный инструмент для вычислений, поддерживающий многочисленные операторы и функции, запросы выборки, а также синтаксис алгебры карт. Входными данными для калькулятора могут быть наборы грид данных или растровые слои, шейп-файлы, таблицы, константы и числа. Математические операторы представлены арифметическими, булевыми операторами и операторами отношений (включая также поразрядные и комбинаторные); математические функции представлены арифметическими, тригонометрическими, логарифмическими и степенными функциями, а алгебра карт позволяет производить операции типа вычисления уклона или статистических характеристик ячеек для нескольких растровых слоев. Вы можете использовать калькулятор растров, например, для моделирования какого-либо процесса или для создания карты пригодности путем переклассификации входных данных по шкале пригодности от 1 до 10 и затем сложении полученных растров с соответствующими весовыми коэффициентами.

Конвертация. Если Вам для анализа требуется растровый тип данных, вы можете при помощи Spatial Analyst конвертировать векторные данные в растр, причем это может быть покрытие, шейп-файл или данные САПР. Также возможно обратное преобразование.

Тип лицензирования модуля должен соответствовать типу лицензирования базового программного обеспечения.

2.3 Функциональные средства ERDAS IMAGINE

Компания ERDAS, как подразделение компании Leica Geosystems, специализируется на разработке программного обеспечения для обработки изображений дистанционного зондирования (ДДЗ) - космических и аэроснимков.
Основной продукт компании - система обработки изображений ERDAS IMAGINE, которая в настоящее время является наиболее развитым коммерческим продуктом для обработки ДДЗ, доступным широкому кругу пользователей. ERDAS IMAGINE построен по модульно-иерархическому принципу, так что можно приобрести только те функции, которые Вам необходимы - покупка программного обеспечения может осуществляться помодульно.

На разных платформах число модулей может различаться (некоторые модули в настоящее время доступны не на всех платформах). Самая последняя версия - ERDAS IMAGINE 8.7 представляет собой следующий уровень развития продукта. ERDAS IMAGINE версии 8.7 содержит усовершенствованные инструменты обработки изображений в среде Вьюера Просветного Стола (IMAGINE Geospatial Light Table™), новые инструменты импорта и экспорта изображений, усовершенствованный инструмент монтажа изображений, а также новые возможности трёхмерной визуализации.

Рис. 4. Трёхмерная визуализация изображения в среде Вьюера Просветного Стола (IMAGINE Geospatial Light Table).

Ядром программного обеспечения ERDAS IMAGINE является один из трех вариантов базовых пакетов IMAGINE Essentials, IMAGINE Advantage и IMAGINE Professional, каждый из которых включает в себя и расширяет функциональные возможности предыдущего. Эта линия программного обеспечения ERDAS IMAGINE базируется на общей архитектуре и имеет тот же интерфейс пользователя и функциональные возможности на различных UNIX платформах и PC. Essentials - это набор средств работы с изображениями: импорт из различных форматов, визуализация, привязка к географическим координатам, подготовка картографических документов.
Более продвинутый вариант, Advantage, включает мощные средства коррекции изображений, позволяющие сделать снимки не менее точными, чем карты. Он позволяет также выполнять всевозможные преобразования изображений, подчеркивающие те или иные объекты, которые необходимы для полноценного визуального дешифрирования изображений.
Вариант Professional - наиболее совершенный, он включает средства визуального программирования обработки изображений и их классификации.
В качестве специализированных инструментов компания ERDAS разрабатывает дополнительные модули, которые можно приобрести отдельно от базового варианта и подключить к нему для получения новых функций. Такими модулями являются IMAGINE Virtual GIS, Модуль OrthoMAX, IMAGINE OrthoBASE, IMAGINE Subpixel Classifier, IMAGINE Radar Mapping Suite, IMAGINE Developer's Toolkit, Stereo Analyst и др.
IMAGINE Virtual GIS - это модуль трехмерной визуализации и анализа. Он позволяет создавать реалистичные трехмерные сцены из снимков и моделей рельефа местности. Идея проста: обрабатывая в реальном времени цифровую модель рельефа с наложенным на нее растровым изображением (снимком, картой), пользователь может "пролетать" над синтезированным, но вполне реалистичным перспективным изображением местности, меняя интерактивно и направление полета, и его скорость, и направление взгляда. Кроме этого, на рельеф можно наложить и векторные карты в формате ARC/INFO. На трехмерном изображении с помощью специального курсора доступны как значения пикселей растра, так и атрибуты векторных данных ARC/INFO. Поскольку направление взгляда может меняться вплоть до надирного, фактически исчезает отличие между плановым (картографическим) и перспективным изображением, тем более, что и на перспективном изображении можно проводить преобразования контраста и другую обработку. Также размывается различие между собственно ГИС-ДЗ-приложениями и моделирующими системами виртуальной реальности, применяемыми в тренажерах и т. п. Модуль OrthoMAX - полнокровная фотограмметрическая система, включающая фототриангуляцию по блоку, стереорежим дисплея, автоматизированное и интерактивное построение цифровой модели рельефа в виде растра или триангуляционной нерегулярной сети, редактирование ЦМР в стереорежиме, построение цифровых ортофото. В текущей версии OrthoMAX отсутствует возможность дешифрирования векторов в стереорежиме.


Рис. 5. Интерфейс модуля OrthoMAX.