Crear una capa de imágenes alojada
Para identificar infraestructuras vulnerables a riesgos naturales, como incendios, inundaciones y corrimientos de tierra, debe conocer las ubicaciones de las infraestructuras, así como las áreas en las que es más probable que se produzcan estos riesgos. Utilizará el análisis de aprendizaje profundo en ArcGIS Image for ArcGIS Online para extraer automáticamente huellas de edificios de imágenes aéreas y realizar análisis con funciones ráster para clasificar áreas del paisaje según su susceptibilidad a los corrimientos de tierra. ArcGIS Image for ArcGIS Online es una oferta completa de software como servicio (SaaS) para alojar, analizar y transmitir colecciones de imágenes y rásteres. Con el tipo de usuario Creator y una licencia complementaria para ArcGIS Image for ArcGIS Online, puede administrar colecciones de imágenes, transmitir servicios de imágenes dinámicos y en teselas para el análisis, y realizar análisis avanzados como, por ejemplo, el aprendizaje profundo, en la nube.
Descargar datos y crear una capa de imágenes en teselas
En esta sección, creará una capa de imágenes alojada para una parte de Granada. Para ello, utilizará un flujo de trabajo guiado en su navegador web para cargar las imágenes en la nube de Esri y crear la capa en su organización en línea.
Antes de crear la capa de imágenes alojada, descargará los archivos de imágenes necesarios para el tutorial.
- Descargue el archivo Grenada TIFF files.
- Localice el archivo .zip en su equipo y extráigalo en una carpeta que usará para este tutorial.
Ahora que tiene los datos, iniciará sesión en ArcGIS Online y creará la capa de imágenes alojada.
- Abra ArcGIS Online e inicie sesión con su cuenta de organización.
- En la cinta, haga clic en la pestaña Contenido.
- Asegúrese de que la pestaña Mi contenido esté seleccionada.
- En la pestaña Mi contenido, haga clic en el botón Nuevo elemento.
- En la ventana Nuevo elemento, haga clic en Capa de imágenes.
Aparece la ventana Crear capas de imágenes. Primero, elegirá el tipo de capa de imágenes que va a crear, ya sea una capa de imágenes en teselas o una capa de imágenes dinámicas.
- En el Paso 1: Introducción, seleccione Capa de imágenes en teselas y haga clic en Siguiente.
Cuando crea una capa de imágenes en teselas, ArcGIS Image for ArcGIS Online convierte los datos al formato ráster de nube (CRF). El formato CRF está optimizado para leer y escribir archivos grandes en un entorno de procesamiento y almacenamiento distribuidos, lo que hace que las capas de imágenes en teselas sean ideales como entradas para herramientas de análisis de ráster que generan resultados de salida persistentes. Una capa de imágenes en teselas es la opción recomendada para este flujo de trabajo, ya que ejecutará una herramienta de análisis de ráster para extraer huellas de edificios en el siguiente tema. Las capas de imágenes dinámicas también se pueden usar en el análisis de ráster, pero no se recomiendan para este flujo de trabajo porque no admiten el procesamiento distribuido, a menos que los datos ya estén en un formato optimizado para la nube en teselas, como CRF. Además, los costes corrientes de alojar imágenes dinámicas son ligeramente mayores que los de las capas de imágenes en teselas. La verdadera potencia de las capas de imágenes dinámicas es que admiten el procesamiento y análisis al vuelo en el lado del servidor, lo cual no se cubre en este tutorial.
- Haga clic en Siguiente.
- En el Paso 2: Configurar capa, haga clic en Una imagen en mosaico.
Nota:
Puesto que va a cargar una colección de 64 imágenes individuales, las dos opciones válidas para este paso son Una imagen en mosaico y Varias capas de imágenes. Para este flujo de trabajo, Una imagen en mosaico es la opción correcta, dado que querrá que las imágenes de entrada formen un mosaico en una sola capa de imágenes.
- Haga clic en Siguiente.
- En el Paso 3: Definir imágenes, haga clic en Examinar. Vaya al archivo 3-band TIFF JPEG 90 que extrajo y ábralo. Seleccione todos los archivos de imágenes (64 en total) pulsando Ctrl+E o haciendo clic en el primer archivo y pulsando Mayús mientras hace clic en el último archivo.
- Haga clic en Abrir.
Los archivos de imágenes comienzan a cargarse y las barras de progreso muestran el estado de carga.
Puede avanzar a la siguiente pantalla mientras se cargan las imágenes para completar el flujo de trabajo.
- En Elija el tipo de ráster que mejor describa sus imágenes, deje el parámetro definido como Dataset ráster.
- Haga clic en Siguiente.
Nota:
Puede continuar con la pantalla siguiente mientras se cargan las imágenes.
- En el Paso 4: Configurar los detalles del elemento, introduzca la siguiente información:
- En Título, escriba Imagenes_aereas_granada_sn seguido de las iniciales de su nombre (sn es una abreviatura que hace referencia a las iniciales del nombre, pero agregue las suyas)
- En Etiquetas, escriba Granada.
- En Resumen, escriba Imágenes aéreas de la isla de Granada.
Nota:
Si usted o alguien de su organización han completado este flujo de trabajo, es posible que aparezca un mensaje de error que indica que el nombre de la capa ya existe. Si recibe este mensaje, proporcione un nombre único para su capa de imágenes en teselas, por ejemplo, incorporando sus iniciales al final.
- Acepte la carpeta predeterminada en la que se almacenará la capa de imágenes y haga clic en Crear.
Una vez completada la carga, ArcGIS Image for ArcGIS Online inicia el proceso para crear su capa de imágenes alojada. Después de que la imagen se procese durante unos minutos, aparece un mensaje que indica que ya puede salir de forma segura de esa página. Cuando se cree la capa, se le dirigirá automáticamente a su página de detalles del elemento. Ha creado una capa de imágenes en mosaico en ArcGIS Online que contiene varias imágenes TIFF de Granada. Ahora abrirá su capa de imágenes alojada en un mapa web e inspeccionará visualmente si hay edificios.
- En la página Detalles del elemento de su capa de imágenes, haga clic en Abrir en Map Viewer Classic.
Nota:
Si el botón indica Abrir en Map Viewer, haga clic en la flecha desplegable y elija Abrir en Map Viewer Classic.
La capa de imágenes aparece en el mapa.
- Acérquese y desplácese por el mapa para inspeccionar más de cerca las ubicaciones de los edificios.
Hay cientos de edificios en esta parte de Granada. Podría crear manualmente cada edificio y almacenar las huellas como entidades de una capa de entidades alojada, pero resultaría tedioso y lento. Utilizará la inteligencia artificial y el aprendizaje profundo para extraer información de las imágenes, como huellas de edificios, uso del suelo, tipos de cobertura de suelo, etc. La capa resultante almacenará las huellas de los edificios, pero tardará mucho menos en completarse.
Ha cargado una colección de imágenes en ArcGIS Online y ha creado una capa de imágenes en teselas, que está optimizada para el procesamiento y el análisis distribuidos en la nube.
Extraer entidades de las imágenes
Crear y entrenar sus propios modelos de aprendizaje profundo o afinar los modelos entrenados existentes es una tarea avanzada. El aspecto más difícil de utilizar el aprendizaje profundo es crear una serie de muestras de entrenamiento para enseñar a un modelo a reconocer el tipo específico de información u objetos que le interesan. Para ahorrar tiempo en el tutorial, utilizará un modelo de aprendizaje profundo entrenado existente en lugar de crear el suyo propio. ArcGIS Image for ArcGIS Online ofrece una biblioteca cada vez mayor de modelos de aprendizaje profundo entrenados. Con estos modelos, puede empezar a usar inmediatamente la inteligencia artificial para extraer información y descubrir nuevas perspectivas de sus imágenes. A continuación, usará un modelo entrenado en ArcGIS Living Atlas of the World para detectar huellas de edificios en su capa de imágenes alojada. Con estas huellas de edificios y los resultados de un análisis de susceptibilidad de corrimientos de tierra que realizará más adelante, puede identificar los edificios de Granada con riesgo de corrimientos de tierra.
Extraer huellas de edificios con aprendizaje profundo
A continuación, utilizará la inteligencia artificial con un modelo de aprendizaje profundo para extraer huellas de edificios de las imágenes y crear una capa de entidades de edificios que usará para análisis posteriores.
- En la cinta, haga clic en Análisis. En el panel Realizar análisis, haga clic en Análisis ráster.
Aparece el panel de herramientas de Análisis de ráster.
Todas las herramientas de este panel son exclusivamente para el análisis de ráster.
- En el panel Análisis de ráster, haga clic en Aprendizaje profundo para expandirlo y haga clic en Detectar objetos con aprendizaje profundo.
Aparece el panel de la herramienta Detectar objetos con aprendizaje profundo.
- En Elegir la imagen utilizada para detectar objetos, asegúrese de que Imagenes_aereas_Granada esté seleccionado.
- En Elegir el modelo de aprendizaje profundo utilizado para detectar objetos, haga clic en la flecha desplegable y elija Elegir modelo de aprendizaje profundo.
Aparece la ventana Elegir modelo de aprendizaje profundo.
- Haga clic en Mi contenido y seleccione Living Atlas.
Aparece una lista de paquetes de aprendizaje profundo con modelos de aprendizaje profundo entrenados.
Existen muchos modelos entrenados administrados por Esri en ArcGIS Living Atlas.
- En Building Footprint Extraction – USA, haga clic en Seleccionar.
El parámetro Elegir el modelo de aprendizaje profundo utilizado para detectar objetos se actualiza al paquete que ha seleccionado.
Una vez que seleccione el paquete de aprendizaje profundo, el siguiente parámetro, Especificar los argumentos del modelo de aprendizaje profundo, muestra inicialmente el texto Consultando argumentos del modelo.
Cuando terminan de consultarse los argumentos del modelo, aparecen los argumentos y los valores.
- En threshold, escriba 0,6.
El argumento threshold controla la sensibilidad del análisis, la cual determina cuántos edificios se detectan y cuántos de ellos son falsos positivos. El valor óptimo para un análisis determinado puede variar en función de la tolerancia para falsos positivos y falsos negativos y el grado de precisión con el que las imágenes se corresponden con las imágenes utilizadas para entrenar el modelo. Las pruebas han demostrado que un valor de 0,6 genera buenos resultados con las imágenes de Granada.
- En Nombre de capa de resultados, escriba Edificios_de_Granada.
La herramienta está lista para ejecutarse. Cada análisis que realiza en ArcGIS Online supone un coste en créditos por usar los recursos de Esri para procesar sus datos. Puede determinar cuántos créditos consumirá una herramienta antes de ejecutarla. Una vez ejecutado el análisis, los créditos se deducirán de los créditos disponibles de su organización.
- Desactive Usar la extensión del mapa actual y haga clic en Mostrar créditos.
Aparece una ventana emergente que muestra cuánto costará ejecutar la herramienta.
- Cierre la ventana Informe de uso de créditos.
Nota:
El coste de ejecutar una herramienta en ArcGIS Image for ArcGIS Online depende de la complejidad del análisis y el número de píxeles que se procesarán. Puede reducir el coste dejando activada la opción Usar la extensión del mapa actual y acercándose a un área más pequeña para el análisis.
- En la parte inferior del panel de la herramienta, haga clic en el botón Ejecutar análisis.
La herramienta puede tardar de 10 a 15 minutos en ejecutarse. Mientras se ejecuta la herramienta, el panel de la herramienta se cierra y aparece el panel Contenido. La capa de salida no está disponible inicialmente, con un indicador de espera para indicar que la herramienta todavía se está ejecutando.
Cuando finaliza la herramienta, el nombre de la capa de resultados pasa a estar disponible y se muestra en el panel Contenido.
Las huellas de edificios extraídas aparecen en el mapa con su capa de imágenes.
- Acerque el mapa e inspeccione los resultados del análisis.
- En el panel Contenido, cambie la visibilidad de la capa Edificios de Granada para ver los edificios de las imágenes y los edificios que se detectaron con aprendizaje profundo.
El modelo de aprendizaje profundo hizo un buen trabajo de detección de edificios en las imágenes y creó polígonos a partir de ellos. Ahora que tiene los edificios como una capa de entidades, puede utilizarla para muchos tipos de operaciones, incluido el análisis espacial, que requiere otras capas para determinar el riesgo de corrimientos de tierra.
Nota:
Aunque el paquete de aprendizaje profundo extrajo edificios de las imágenes, puede que tenga que posprocesar la capa para que sea más precisa. Por ejemplo, es posible que haya edificios duplicados que puede quitar, o bien puede regularizar las huellas.
Ha utilizado el aprendizaje profundo con un modelo entrenado de ArcGIS Living Atlas para extraer huellas de edificios de las imágenes y almacenar los resultados en una capa de entidades alojada. Al examinar los resultados en el mapa, vio que el modelo detectó correctamente casi todos los edificios. Ahora que tiene las ubicaciones de los edificios, la siguiente tarea es determinar si alguno de ellos se encuentra en áreas propensas a corrimientos de tierra.
Realizar un análisis de susceptibilidad de corrimiento de tierra
Ahora que conoce las ubicaciones de los edificios, su siguiente tarea consiste en realizar un análisis de ráster para identificar las áreas de la isla de Granada que son propensas a corrimientos de tierra. Para este análisis, utilizará capas de imágenes y una plantilla de función ráster que ya están alojadas en ArcGIS Online. Utilizará el uso del suelo, la distancia hasta los ríos y los tipos de suelo como factores principales que contribuyen a que un área presente un riesgo elevado de corrimientos de tierra. Con el resultado de este análisis, podrá identificar los edificios que están en áreas de alto riesgo.
Abrir el mapa web y explorar las capas de análisis
Para analizar la susceptibilidad de corrimientos de tierra en Granada, abrirá un mapa web compartido y explorará las capas de imágenes que utilizará para realizar el análisis.
- Abra el mapa web Grenada landslide analysis de ArcGIS Online.
Si no ha iniciado sesión con su cuenta ArcGIS Online, inicie sesión ahora.
Nota:
Este mapa web se creó a partir de los datos proporcionados por el Gobierno de Granada, suministrados por el Reino Unido. Se trata de un producto secundario que no ha sido verificado ni está autorizado por el Gobierno de Granada ni el Reino Unido.
- En la página Detalles del elemento, haga clic en Abrir en Map Viewer Classic. Si solo ve la opción Abrir en Map Viewer, haga clic en la flecha desplegable y elija Abrir en Map Viewer Classic.
El mapa web aparece y muestra la isla de Granada. No se muestra ninguna capa aparte del mapa base topográfico porque están desactivadas. Antes de ver las capas, guardará el mapa web en su cuenta, ya que actualmente está alojado en otra organización de ArcGIS Online.
- En la cinta, haga clic en Guardar y elija Guardar como.
- En Título, borre Copy del final para que se llame Grenada landslide analysis. Acepte el resto de valores predeterminados y haga clic en Guardar mapa.
Ahora tiene una copia del mapa web guardada en su cuenta de ArcGIS Online.
- Haga clic en el botón Contenido. En el panel Contenido, en cada capa, active su casilla de verificación para que se muestre en el mapa.
Las capas de análisis aparecen en el mapa, pero la mayoría de las capas están tapadas por la que se dibuja encima.
Nota:
Grenada DEM 5m y Distance to rivers almacenan datos continuos, mientras que Soil types y Sentinel 2 land use son de categorías. Si examina los datos con el zoom aplicado a un área pequeña, verá que tienen diferentes tamaños de píxel y no tienen los píxeles alineados entre sí. Es importante tener en cuenta estas observaciones a la hora de elegir un método de remuestreo.
- Explore cada una de las capas y sus leyendas desplazándose panorámicamente y haciendo zoom, cambiando la visibilidad y haciendo clic en el botón Leyenda para ver qué representan los símbolos.
Las capas que utilizará en el análisis incluyen el uso del suelo, los tipos de suelo, la elevación y la distancia a las carreteras. Todos estos factores contribuyen a que un área sea más propensa a corrimientos de tierra. Por ejemplo, cuanta más arcilla haya en el suelo, más propensa será el área a los corrimientos de tierra. A continuación, utilizará las capas que agregó al mapa para realizar un análisis de susceptibilidad de corrimientos de tierra utilizando una plantilla de función ráster en línea.
Crear una capa de susceptibilidad utilizando una función ráster
A continuación, realizará un análisis utilizando una función ráster y las capas de análisis que agregó al mapa.
- En la cinta, haga clic en Análisis. En el panel Realizar análisis, haga clic en Análisis ráster.
Aparece el panel de herramientas de Análisis de ráster.
- En el panel Análisis de ráster, haga clic en el botón Examinar plantillas de función ráster.
Aparece el panel Herramientas de análisis y funciones ráster personalizadas.
Accederá a una plantilla de función ráster compartida en ArcGIS Online. Primero, configurará el filtro de búsqueda para buscar solo en ArcGIS Online.
- En Herramientas de análisis y funciones ráster personalizadas, haga clic en Sistema y elija ArcGIS Online.
Ahora la búsqueda solo buscará funciones ráster compartidas en ArcGIS Online.
Las funciones ráster son operaciones que permiten obtener una vista previa de los resultados antes de generar una nueva capa de imágenes y se pueden encadenar para flujos de trabajo complejos como una plantilla de función ráster. Con ArcGIS Image for ArcGIS Online, también puede elegir cómo se comparten las plantillas de función ráster existentes en ArcGIS Online. Utilizará una plantilla existente para analizar la susceptibilidad de corrimientos de tierra en Granada.
- En el cuadro de búsqueda, escriba Grenada landslide.
Aparece la plantilla de función ráster Landslide Susceptibility Grenada.
La cadena de funciones ráster Landslide Susceptibility Grenada de esta plantilla normaliza las capas de entrada a un rango común basándose en la susceptibilidad de corrimientos de tierra (por ejemplo, las áreas con pendientes más pronunciadas o más próximas a ríos son más propensas a corrimientos de tierra). Una vez normalizadas las capas a un rango común, la función realiza una suma ponderada de los valores normalizados, y clasifica y simboliza los valores sumados en cinco clases de susceptibilidad de corrimientos de tierra.
Nota:
ArcGIS Image for ArcGIS Online incluye un editor de plantillas de función ráster que puede utilizar para crear sus propias plantillas o para abrir plantillas existentes como esta para ver cómo están creadas.
- En la plantilla de función ráster Landslide Susceptibility Grenada, haga clic en el botón Seleccionar.
La plantilla de función ráster Landslide Susceptibility Grenada aparece en el panel de la herramienta.
Las capas de imágenes de entrada del primer parámetro, Seleccionar los datos de entrada y definir parámetros, ya están definidas para esta herramienta. Antes de ejecutar la herramienta, ajustará otros parámetros.
- En Nombre de capa de resultados, escriba Susceptibilidad de corrimientos de tierra de Granada.
- En Guardar resultado como, compruebe que esté definido como Capa de imágenes en teselas.
- En la parte superior del panel de la herramienta, junto a Susceptibilidad de corrimientos de tierra de Granada, haga clic en el botón de opciones para abrir la ventana Entornos de análisis.
Aparece la ventana Entornos de análisis.
- En la ventana Entornos de análisis, debajo de Almacenamiento de rásteres, en Método de remuestreo, confirme que Vecino más cercano (para datos discretos) esté seleccionado.
El remuestreo garantiza que todos los píxeles utilizados en el análisis tengan el mismo tamaño y estén alineados a la vez que conservan la precisión de los datasets de entrada. Los píxeles de los datos de origen se remuestrean antes de que se transmitan al análisis. El método de vecino más cercano realiza una asignación de vecino más cercano y es adecuado para análisis que incluyen datos discretos o de categorías. Para análisis que incluyen solo datos continuos, como elevación o precipitación, los métodos Interpolación bilineal y Convolución cúbica son opciones más adecuadas. Sin embargo, estos métodos darán lugar a cierto suavizado de los valores de entrada.
- En la ventana Entornos de análisis, haga clic en Aplicar.
- En el panel de la herramienta de plantilla de función ráster, en todos los parámetros, haga clic en el botón Mostrar vista previa.
Tras unos segundos, se muestra una vista previa de los resultados del análisis para la extensión de mapa visible.
La vista previa se muestra antes si se acerca primero a un área pequeña.
- Acérquese a un área más pequeña de la isla.
- Haga clic de nuevo en Mostrar vista previa para desactivarla.
- En la herramienta de plantilla de función ráster, haga clic en el botón Ejecutar análisis.
Después de ejecutar el análisis, el panel de la herramienta se cierra automáticamente y el panel Detalles se abre de nuevo. La capa de salida del análisis aparece en la tabla de contenido del mapa y no está disponible inicialmente, con un indicador de espera para indicar que la herramienta todavía se está ejecutando. El análisis se completará en unos 2 minutos si lo ejecuta para la extensión completa de los datos.
Agregar huellas de edificios y comparar capas
Ha ejecutado la función ráster para crear una capa de imágenes de susceptibilidad de corrimientos de tierra. A continuación, agregará las huellas de edificios que se detectaron con el aprendizaje profundo para ver qué estructuras se encuentran en áreas de alto riesgo.
- En la cinta, haga clic en Agregar y seleccione Buscar capas.
La ubicación predeterminada debe definirse como Mi contenido, que es donde almacenó la capa de edificios.
Debería ver su capa Edificios_de_Granada en la lista. Si no es así, puede escribir el nombre en el cuadro Buscar capas para buscarla.
- En la lista de resultados, en la capa Edificios_de_Granada, haga clic en el botón Más para agregarla al mapa.
- Junto a Mi contenido, haga clic en el botón Atrás para volver a la vista Contenido.
- En la vista Contenido, desactive todas las capas excepto Edificios de Granada y Susceptibilidad de corrimientos de tierra de Granada.
- En el panel Contenido, apunte a la capa Edificios de Granada y haga clic en Mostrar leyenda.
Aparece la leyenda de los edificios.
- Si es necesario, en el panel Contenido, apunte a la capa Edificios de Granada, haga clic en el botón Más opciones y elija Acercar.
El mapa se acerca a los edificios que se detectaron con el modelo de aprendizaje profundo.
- En el panel Contenido, en la capa Susceptibilidad de corrimientos de tierra de Granada, muestre su leyenda.
- Desplácese por el mapa y aplique zoom para identificar las relaciones entre los edificios y las cinco clases de susceptibilidad de corrimientos de tierra.
Parece que la mayoría de los edificios de Granada se encuentran en áreas de menor riesgo según la distancia hasta los ríos, la elevación, el uso del suelo y los tipos de suelo.
En este tutorial, creó varias capas que utilizó para realizar un análisis de susceptibilidad de corrimientos de tierra de Granada. Creó capas de imágenes en teselas en su organización de ArcGIS Online utilizando un flujo de trabajo guiado sencillo en el navegador web. Una vez creadas las capas de imágenes en teselas, accedió a un modelo de aprendizaje profundo entrenado en ArcGIS Living Atlas que utiliza la inteligencia artificial para automatizar la extracción de edificios de una capa de imágenes. Utilizó una plantilla de función ráster existente compartida en ArcGIS Online para realizar un análisis de ráster con el fin de clasificar el paisaje de acuerdo con la susceptibilidad de corrimientos de tierra. Todos los resultados del análisis están disponibles para que usted u otros miembros de su organización los utilicen en más flujos de trabajo de representación cartográfica y análisis. Por ejemplo, vea los resultados del análisis en una escena web 3D. En la escena, encontrará las mismas capas que creó y con las que trabajó en el tutorial. Los edificios se muestran como objetos 3D porque las huellas de edificios planas tienen aplicada una extrusión de 20 metros, de modo que se ven más altas y como formas 3D.
Encontrará más tutoriales en la galería de tutoriales.
