Поиск и загрузка снимка
Чтобы найти снимок Landsat на Сингапур давайте воспользуемся приложением GloVis и поищем по всей базе данных бесплатных снимков Landsat. Нам нужен по возможности недавний снимок с минимальной облачностью. Чтобы загрузить снимок, надо будет создать бесплатную учётную запись в Научном центре наблюдения природных ресурсов Земли – USGS Earth Resources Observation and Science (EROS) Center – позволяющую скачивать сколько угодно снимков Landsat.
Снимки Landsat бывают очень большими. Файл, который вы скачаете, имеет размер примерно 900 МБ. Убедитесь, что у вас на компьютере достаточно свободного места и что есть возможность подождать пока всё загрузится.
Создание учетной записи
Для загрузки данных Landsat нужна учётная запись USGS EROS. Заводится она бесплатно, но вы должны будете предоставить демографическую и контактную информацию.
Примечание:
Если у вас уже есть учётная запись USGS EROS, можете пропустить следующий шаг.
- Зайдите в Систему регистрации EROS.
- Следуйте инструкциям на экране для завершения процесса регистрации.
По завершении на указанный вами адрес электронной почты должно прийти письмо с подтверждением.
- Щёлкните ссылку из письма для активации учётной записи.
Поиск Сингапура
Теперь можно открывать вьюер GloVis и искать Сингапур.
- Откройте главную страницу GloVis .
На этой странице описаны новые доступные вам возможности.
- Щелкните Запуск GloVis, чтобы открыть GloVis.
Примечание:
Сайт GLoVis часто обновляется и может отличаться от приведенных примеров изображений.
- Если необходимо, закройте окно Не хотели бы вы отправиться на экскурсию.
По умолчанию вьюер открывается в центре США. На панели Interface Controls содержатся параметры поиска снимков Landsat.
Сначала вы выполните вход.
- На черной панели инструментов в верхней части карты щелкните Учетную запись.
- На экране Система регистрации EROS введите имя пользователя и пароль и щелкните Войти.
Далее вы определите область интереса.
- На панели инструментов над картой щелкните кнопку Jump To.
- В окне Jump To Location/Scene щелкните Lat/Lng.
Вы введете координаты центра Сингапура.
- Для Широты введите 1,36. Для Долготы введите 103,82.
- Щелкните Jump to Location.
Экстент карты центрируется на городе-государстве Сингапур.
Большая часть острова сильно застроена; там всего несколько зелёных незастроенных пятен в западной и центральной частях острова. Хотя в нижнем углу есть масштабная линейка, оценить размеры Сингапура относительно других географических объектов довольно сложно.
- Щелкните кнопку Уменьшить два или три раза.
Обратите внимание на размеры Сингапура по сравнению с соседними странами — Малайзией и Индонезией.
- Нажмите кнопку Увеличить шесть или семь раз, чтобы вернуться к Сингапуру.
Теперь вы можете увидеть остров Сингапур в деталях.
Эта страна размером с город ставит нелёгкие задачи перед специалистами по землепользованию и городскому планированию. Хотя Сингапур отвоевал часть своих земель у моря, все равно его территория не остаётся в фиксированных границах, что накладывает отпечаток на возможности планирования. Для качественного планирования нужны хорошие данные.
Поиск снимка
Для настоящих градостроительных проектов нужны разнообразные данные из различных источников. Но один снимок, который вы скачаете из базы данных Landsat, послужит отправной точкой, предоставляя высококачественное изображение всего города.
Снимки Landsat являются спектрозональными, что означает, что одно изображение фактически представляет собой набор из нескольких слоев изображений, каждый из которых получен в определенном диапазоне длин волн. Слои могут отображаться в различных комбинациях, чтобы подчеркнуть такие объекты, как растительность, береговые линии или антропогенные объекты. Снимок Landsat будет хорошей подложкой, на которую можно накладывать более специализированные данные.
Чтобы выполнить поиск изображения, вы сначала выберете тип изображения, который подходит вам.
- На панели Элементы управления интерфейсом, около раздела Выбранные наборы данных щелкните кнопку Щелкните, чтобы добавить набор данных.
Появится окно Add Data Set. GloVis содержит множество наборов данных изображений, каждый из которых получается определенной программой спутниковой или аэрофотосъемки. Например, сюда входят результаты нескольких миссий США Landsat и европейских спутников Sentinel-2, охватывающих всю Землю.
Примечание:
Вы можете щелкнуть кнопку информации, чтобы узнать больше о каждом наборе данных.
Вы заинтересованы в поиске снимка Landsat 8 или 9.
- Прокрутите вниз список наборов данных и включите Landsat 8-9 OLI/TIRS C2 L1.
- Щелкните Add Selected Data Sets.
Через несколько секунд на карте появится слой Landsat 8-9.
Примечание:
Изображение, которое появляется на вашей карте, является последним полученным изображением Landsat 8-9 и, вероятно, будет отличаться от изображения в качестве примера.
Слой Landsat 8/9 также отображается в списке в разделе Раздел выбранных наборов данных.
На панели Выбранные наборы данных упоминается, что существует более 300 сцен (или снимков Landsat 8-9), соответствующих вашим критериям.
Примечание:
Поскольку новые изображения ежедневно добавляются в набор данных Landsat 8-9, ваш поиск может вернуть больше изображений.
Теперь вы ограничите поиск определенным диапазоном дат. Вам нужно изображение, сделанное за последние несколько лет, поэтому вы определите диапазон от 2018 года до текущей даты.
- На панели Элементы управления интерфейсом рядом с Общими фильтрами метаданных щелкните кнопку Щелкните, чтобы добавить фильтр метаданных.
Откроется окно Добавить фильтр.
- В окне Добавить фильтр в поле Тип фильтра выберите Дата получения. Для диапазона дат получения установите диапазон с 01/01/2018 по сегодняшнюю дату.
- Щелкните Добавить фильтр.
Территория, показанная на спутниковом снимке, может быть частично или почти полностью закрыта облаками, в зависимости от погодных условий на момент съемки. Это особенно актуально в таком месте, как Сингапур, где климат экваториальный, а это означает, что большую часть года жарко, влажно и дождливо. Вы ограничите свой поиск изображениями с низкой облачностью: облака должны закрывать не более 15 процентов изображения.
- В окне Добавить фильтр в поле Тип фильтра выберите Облачность. Для Облачности установите диапазон от 0 до 15.
- Щелкните Добавить фильтр. Закройте окно Добавить фильтр.
Фильтр применится. Раздел выбранных наборов данных Выбранные наборы данных обновляется. (Изображение, отображаемое на карте, также может обновиться.) Теперь количество сцен, соответствующих указанным вами критериям, гораздо меньше.
Примечание:
Поскольку новые изображения добавляются в набор данных Landsat 8-9 ежедневно, число, которое вы видите, может отличаться от числа, отображаемого на примере изображения.
Далее вы просмотрите изображения, чтобы выбрать то, которое лучше всего подойдет для ваших целей. Чтобы упростить просмотр выбранных сцен, вы отобразите панель временной шкалы.
- На панели Элементы управления интерфейсом щелкните кнопку Показать временную шкалу.
Панель Временная шкала результатов показывает, сколько сцен было выбрано для каждого года. Точная дата сцены, отображаемой в данный момент на карте, показана в верхней части панели.
- В окне Навигатора сцен щелкните Предыдущее.
На карте появится следующая самая последняя сцена.
- Используйте кнопки Предыдущее и Далее, чтобы исследовать доступные изображения.
При перемещении по списку текущий год выделяется красным цветом на временной шкале.
На многих изображениях все еще присутствует облачный покров.
- Перемещайтесь по списку, пока не дойдете до изображения, снятого 2018-05-24.
Это изображение отличного качества и почти не содержит облаков.
Вы определили, что снимок 2018 года является самым подходящим для загрузки.
Примечание:
Возможно, было добавлено новое изображение Сингапура с низкой облачностью. Вы можете выбрать подходящее, более свежее изображение, если оно доступно.
Загрузка снимка
Теперь вы выбрали снимок для своего проекта и можете его загрузить.
- В окне Навигатора сцен щелкните Загрузить.
Есть несколько опций на странице загрузки изображения. Вы выберете пакет продуктов Landsat Collection 2 Level-1 Product Bundle, который является наиболее подходящим форматом для анализа изображений. Он содержит все 11 каналов Landsat 8 и другие связанные с ними файлы, позволяя изменять внешний вид изображения, чтобы выделить различные объекты земной поверхности. В этом формате изображения имеют пространственную привязку, поэтому при добавлении в ГИС-приложение, такое как ArcGIS Pro, они автоматически появятся в нужном месте на карте.
- Для Landsat Collection 2 Level-1 Product Bundle щёлкните кнопку Требуется загрузка.
Файл является загружаемым.
Примечание:
Загрузка может занять несколько минут — это зависит от характеристик вашего компьютера и интернет-соединения.
Вы воспользовались приложением GloVis для поиска в огромной базе данных мультиспектральных снимков Landsat нужного вам изображения. Затем вы скачали снимок, который может пригодиться в качестве исходных данных для вашего проекта планирования развития Сингапура.
Примечание:
В этом упражнении вы изучили снимки Landsat от GloVis, но есть много других спутниковых снимков, которые вы можете изучать и использовать в GloVis и других сервисах. Изучите другие приложения космической съемки, например, LandsatLook и EarthExplorer. Вы также можете познакомиться с Copernicus Open Access Hub.
Теперь вы откроете снимок в ArcGIS Pro и измените комбинацию каналов, чтобы Сингапур было лучше видно.
Подготовка изображения
Ранее вы загрузили снимок Сингапура, полученный со спутника Landsat. Далее вы подготовите его для анализа. Сначала надо извлечь изображение из архива, в котором его загрузили. Затем надо будет добавить снимок на карту в ArcGIS Pro и подобрать символы, изменив комбинацию каналов, чтобы было лучше видно городскую застройку Сингапура.
Распаковка изображения
Необработанные изображения Landsat имеют большой размер файлов. Файл такой большой, в том числе и потому, что вы загружаете архив в действительности содержащий более 10 снимков на одну и ту же территорию, но в разных спектральных каналах. Эти отдельные каналы можно комбинировать, создавая мультиспектральные изображения. Чтобы просмотреть весь этот ресурс, необходимо распаковать загруженный файл. Также необходимо создать папку для хранения этих данных.
- Создайте папку с названием Singapore Data у себя на компьютере в каком-нибудь месте, которое потом сможете легко найти, например, в папке Документы.
- Найдите загруженный файл на вашем компьютере.
Примечание:
Большинство браузеров по умолчанию скачивают файлы в папку Загрузки.
Файл назван по коду идентификации с сайта USGS, представляющему собой длинную строчку из букв и цифр. Файл имеет расширение .tar, которое представляет собой тип сжатого файла. Вам нужно его распаковать, чтобы просмотреть изображения.
- Щёлкните правой кнопкой мыши файл и извлеките всё в папку Singapore Data.
Примечание:
Процесс зависит от установленной на вашем компьютере утилиты разархивации.
- Найдите извлеченную папку LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1 в сингапурских данных Singapore Data.
Подсказка:
Возможно, что ваша утилита сжатия файлов не создала папку LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1, а вместо этого поместила все файлы изображений непосредственно в папку Singapore Data.
- Откройте папку LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1 и просмотрите ее содержимое.
Папка содержит несколько изображений в формате TIFF, а также несколько других файлов.
Большинство изображений имеют то же имя, что и исходный файл, дополненное двумя символами, такими как B1, B2 и B3. Буква B означает “канал” (band); у каждого снимка свой спектральный канал одного и того же изображения. Спектральные каналы Landsat 8 мы подробнее рассмотрим в этом пособии чуть позже.
- Дважды щёлкните файл изображения с суффиксом B1, чтобы открыть его в программе просмотра изображений, установленной по умолчанию на вашем компьютере.
Снимок по большей части серый, местами видны облака. Такие объекты, как суша и море, почти не различимы. Снимки в одном спектральном канале обычно так и выглядят, так как охватывают лишь небольшой диапазон длин световых волн. Чтобы снимок выглядел так, как видит человеческий глаз, несколько спектральных каналов обычно комбинируют в мультиспектральное изображение.
- Закройте изображение.
Открытие изображения в ArcGIS Pro
Чтобы комбинировать несколько отдельных каналов и просматривать их в виде одного мультиспектрального изображения, вы запустите новый проект в ArcGIS Pro.
- Запустите ArcGIS Pro. Если будет предложено, войдите под лицензированной учетной записью организации ArcGIS.
Примечание:
Если у вас нет доступа к ArcGIS Pro или учетной записи организации ArcGIS, см. варианты доступа к программному обеспечению.
Когда вы открываете ArcGIS Pro, вам предоставляется возможность создать новый проект или открыть существующий. Если вы уже создавали проект, вы увидите список последних проектов.
- Под Новым проектом щелкните Карта.
Шаблон Карта создаёт проект с базовой картой по умолчанию.
- В окне Создать новый проект измените Имя проекта на Развитие Сингапура Singapore Development.
Подсказка:
По умолчанию проект сохраняется в папке ArcGIS, расположенной в директории Документы. Чтобы сохранить проект в другом месте, укажите нужную папку.
- Нажмите OK.
Откроется проект. На данный момент он отображает только базовую карту по умолчанию.
- Щелкните вкладку Вид на ленте. В группе Окна щелкните Панель Каталог.
Появится панель Каталог. (Возможно, он уже был открыт.) Он содержит все папки, файлы и данные, связанные с этим проектом. Вы будете использовать эту панель для установки подключения папки Singapore Data, которую создали ранее.
- На панели Каталог щелкните стрелку рядом с элементом Папки, чтобы раскрыть его.
По умолчанию папка, связанная с проектом, называется Singapore Development; она создалась автоматически в тот момент, когда вы создали проект с таким названием. В папке есть пустые база геоданных и набор инструментов, но нет никаких данных.
- Щелкните правой кнопкой мыши на Папки и выберите Добавить подключение к папке.
- В окне Добавить подключение к папке перейдите к папке Singapore Data, из которой извлекли изображение Landsat. Нажмите OK.
На панели Каталог в разделе Папки теперь указана папка Singapore Data.
- Разверните папки Singapore Data и LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1.
Подсказка:
В случае необходимости просмотра полных имен файлов потяните сбоку за панель Каталог, чтобы расширить ее соответствующим образом.
Папка содержит снимок в 11 спектральных каналах (B1, B2, B3 и т.д.), а также несколько других файлов. Файл метаданных продукта (оканчивающийся на MTL.txt) содержит информацию о том, как объединить спектральные каналы в одно мультиспектральное изображение и как настроить их для оптимального отображения.
- Щелкните правой кнопкой LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1_MTL.txt и выберите команду Добавить в текущую карту.
Примечание:
Если появится окно с предложением создать пирамидные слои или рассчитать статистику для изображения, щелкните Да.
Изображение добавится на карту.
Изображение кажется красочным, потому что несколько его спектральных каналов объединены. Слой также отображен на панели Содержание.
- На панели Содержание изучите информацию о отображении, предоставленную в слое Multispectral_LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1_MTL.
Красный, Зеленый и Синий каналы (или каналы под номерами 4, 3 и 2) в настоящее время отображаются через Красный, Зеленый и Синий каналы отображения изображений. Это комбинация каналов естественных цветов. Вместе каналы Красный, Зеленый и Синий представляют видимую часть спектра. Сочетание этих трех каналов приблизительно соответствует тому, как пейзаж видит человек.
Изменение комбинации каналов
Комбинация каналов Естественный цвет может быть полезна для некоторых приложений, но аналитики часто выбирают другие комбинации каналов, руководствуясь тем, какие объекты они хотят подчеркнуть. Теперь вы узнаете, как изменить комбинацию каналов.
- Убедитесь, что на панели Содержание выбран слой Multispectral_LC08_L1TP_125059_20180524_20200901_02_T1_MTL.
- Щелкните на ленте вкладку Растровый слой. В разделе Отображение щелкните кнопку Символы.
Появится панель Символы.
- На панели Символы просмотрите содержимое раздела Основные символы, в котором перечислены каналы, используемые для отображения изображения.
Только три канала можно показать одновременно для отображения изображения: Красный, Зеленый и Синий. Как вы видели на панели Содержание, в данный момент выбраны Красный, Зеленый и Синий каналы, образующие комбинацию каналов естественных цветов. Но для городского планирования может лучше подходить сочетание каналов, подчеркивающее характерные для города объекты и выделяющее их от растительности. В следующей таблице перечислены каналы и то, что каждый из них лучше всего показывает:
Число Имя Что лучше всего видно 1
Побережья и аэрозоли
Мелководья, тонкие частицы пыли
2
Синий
Глубоководья, атмосфера
3
Зеленый
Растительность
4
Красный
Антропогенные объекты, почвы, растительность
5
Ближний инфракрасный
Береговые линии, растительность
6
Коротковолновый инфракрасный 1
Проницаемость облачности, влажность почв и растительности
7
Коротковолновый инфракрасный 2
Улучшенная проницаемость облачности, влажность почв и растительности
8
Панхроматический
Чёрно-белые снимки, чёткие детали
9
Cirrus
Перистые облака
10
Тепловой инфракрасный 1
Термальное картографирование, оценочная влажность почв
11
Тепловой инфракрасный 2
Улучшенное термальное картографирование, оценочная влажность почв
Канал Red лучше всего выделяет антропогенные объекты городской застройки Сингапура, а Near Infrared – береговую линию и растительность. Канал Shortwave Infrared 1 также будет полезен, чтобы выделить растительность и сделать облака на снимке менее заметными.
Вы измените три канала, которые будут отображаться в качестве Красного, Зеленого и Синего.
- На панели Символы задайте следующие параметры:
- Для Красного выберите ShortWaveInfrared_1.
- Для Зеленого установите NearInfrared.
- Для Синего выберите Red.
Изображение на карте автоматически изменится.
Береговые линии стали более чёткими, растительность окрашена в ярко-зеленый цвет, городские районы представлены в виде светло-коричневых кластеров, а водоемы — в черных или темно-синих тонах.
Комбинация каналов также обновилась и на панели Содержание.
Для быстрого доступа вы можете задать эту комбинацию каналов и несколько других распространенных комбинаций на вкладке Растровый слой.
- На ленте, на вкладке Растровый слой, в группе Отображение, щелкните Комбинация каналов и обратите внимание, что выбран Анализ растительности.
Это название новой комбинации каналов, которую вы создали. Как следует из названия, эта комбинация каналов хорошо подходит для выделения растительности. Однако в ней отчетливо видны и другие объекты, такие как застроенная городская среда и водоемы. В результате этот метод отображения является достаточно универсальным. Другие комбинации каналов, такие как Естественные цвета, также доступны в этом списке.
- Попробуйте посмотреть несколько комбинаций каналов в раскрывающемся списке Комбинация каналов и проверьте на панели Содержание, каким каналам они соответствуют. Завершите свое исследование, выбрав Анализ растительности.
- Закройте панель Символы.
- Приблизьтесь к Сингапуру, используя колесико мыши.
Это изображение даёт хорошее представление обо всём острове, показывая различия между застроенными и зелёными территориями.
- На Панели инструментов быстрого доступа щелкните кнопку Сохранить проект.
Теперь изображение подходит для визуального изучения, использования в качестве фонового для отображения других данных или в дальнейших рабочих процессах анализа изображений. Разумеется, при городском планировании никогда не обходятся одним лишь спутниковым изображением, но такой снимок послужит хорошей отправной точкой.
Примечание:
Чтобы узнать больше об анализе изображений, см. учебное пособие Learn ArcGIS Оценка ущерба от града на кукурузных полях с помощью спутниковых снимков и другие учебники, доступные в разделе Извлечение информации из изображений учебного курса Введение в изображения и дистанционное зондирование.
На этом уроке вы выполнили поиск в огромной базе данных с накопленными за 40 лет спутниковыми снимками Landsat и нашли снимок острова Сингапур, подходящий для проекта планирования городского развития. Найдя снимок, вы его загрузили, открыли в ArcGIS Pro и так изменили комбинацию каналов, чтобы было лучше видно город.
Примечание:
Альтернативой загрузке изображений на локальный компьютер, как вы это делали в этом руководстве, является использование сервиса изображений. Этот метод позволяет просматривать и, во многих случаях, анализировать снимки, размещенные в облаке, что позволит сэкономить время и место на вашем компьютере. Изучите примеры размещенные Esri сервисы изображений из каталога изображений ArcGIS Living Atlas of the World.
Чтобы узнать больше об использовании облачного сервиса изображений для доступа к данным изображений, см. учебник Learn ArcGIS Изучение динамических изображений извержения вулкана.
Вы можете найти больше учебных пособий в галерее учебных пособий.
