Настройка проекта и снимков
Сначала вы настроите проект и изображения. Вы скачаете и изучите данные, создадите проект ArcGIS Pro, настройте параметры среды и создадите рабочую область Reality Mapping.
Примечание:
Для работы с Reality for ArcGIS Pro необходимо установить и лицензировать следующее программное обеспечение в указанном ниже порядке:
- ArcGIS Pro Standard или Advanced, версия 3.1 или новее
- ArcGIS Reality Studio
- Дополнительный модуль ArcGIS Reality for ArcGIS Pro
- ArcGIS Coordinate System Data
В этом руководстве предполагается, что эти шаги уже были выполнены. Пошаговые инструкции смотрите на странице Установка ArcGIS Reality for ArcGIS Pro.
Загрузка и изучение данных
Сначала вы скачаете данные, необходимые для этого руководства, и просмотрите их.
- Загрузите файл Orlando_Data.zip и найдите загруженный файл на своем компьютере.
Примечание:
Размер этого файла почти 4 Гб, поэтому его загрузка может занять некоторое время.
Большинство веб-браузеров по умолчанию скачивают все в папку Загрузки.
- Щелкните правой кнопкой файл Orlando_Data.zip и разархивируйте его в местоположение C:\Sample_Data.
Внимание:
Путь к данным должен быть в точности таким: C:\Sample_Data\Orlando_Data. Если вы сохраните данные в другом местоположении на вашем компьютере, необходимо обновить путь к каждой записи в файле Orlando_Frames_Table.csv.
- Откройте извлеченную папку Orlando_Data и изучите ее содержимое.
Она содержит пять вложенных папок: AOI, DEM, Frames, Images и Output.
- Откройте папку Images.
Эта папка содержит все аэроснимки, которые необходимо обработать, в виде 136 файлов TIFF.
- Прокрутите папку вниз и найдите снимки, содержащие в своем имени слово Cam1 , например, 0000123-000275-091314134101-Cam1.tif. Дважды щёлкните его, чтобы открыть его в программе просмотра изображений, установленной по умолчанию.
Все изображения Cam1 imag- это снимки в надире, что означает, что при их съемке оптическая ось камеры была перпендикулярна поверхности Земли (вертикальна). Они обеспечивают хорошее отображение верхней части объектов, присутствующих в ландшафте, таких как крыши зданий.
Примечание:
Данные снимки предоставлены Lead'Air Inc. Это цифровые аэроснимки высокого качества, полученные при помощи сенсоров MIDAS. Более подробно о Lead'Air Inc.
- Закройте окно, показывающее изображение.
- Дважды щелкните изображения, имена которых содержат слова Cam2, Cam3, Cam4 или Cam5, например, 0000168-000245-091314134426-Cam2.tif.
Эти снимки являются перспективными, что означает что при их съемке оптическая ось камеры была наклонена (под углом). Они обеспечивают хорошее отображение сторон объектов, например, стен зданий. Для создания 3D-продуктов необходимо наложение надирных и перспективных снимков. Чтобы получить хорошие результаты, важно использовать снимки высоко качества.
Примечание:
Cam1, Cam2, Cam3, Cam4 и Cam5 - это сокращения от Camera 1, Camera 2, Camera 3 и т.д.
- Дополнительно, откройте и просмотрите другое изображения от различных камер.
- Закройте все окна, показывающие изображения.
- Перейдите к Orlando_Data и откройте папку Frames.
Файлы .csv в этой папке содержат информацию о положении снимков в пространстве и камере, при помощи которой они были получены.
- Дважды щелкните файл Orlando_Frames_Table.csv, чтобы открыть его в программе просмотра CSV по умолчанию.
Файл содержит информацию о снимках, которые будут обрабатываться, в табличном формате. Каждая строка описывает один снимок, включая путь к изображению на диске (столбец A), object ID (столбец B), координаты центра изображения (столбцы D, E, и F) и систему пространственной привязки, связанной с этими координатами (столбец C). Столбцы G, H и I указывают углы поворота, а столбец K указывает камеру, при помощи которой получено изображение.
- Закройте файл Orlando_Frames_Table.csv. Откройте Orlando_Cameras_Table.csv.
Эта таблица содержит информацию, специфичную для пяти камер, при помощи которых были получены снимки:
- ID камеры - название или модель камеры, используемой для съемки изображений.
- Фокусное расстояние - расстояние между линзами камеры и фокальной плоскостью (в микронах).
- X главной точки и Y главной точки - x- и y-координаты главной точки автоколлимации (в микронах).
- Размер пиксела - размер пиксела камеры (в микронах).
- Konrady - параметры искажения камеры.
- Закройте файл Orlando_Cameras_Table.csv.
- Вернитесь к Orlando_Data.
Оставшиеся папки содержат следующую информацию:
- В папке AOI находится класс объектов, предоставляющий границы области интереса для рабочего процесса.
- Растр цифровой модели рельефа из папки DEM обеспечивает высотную информацию для области, где были получены снимки Эта информация будет использована для определения высоты полета для каждого изображения.
- Папка Output содержит итоговые выходные данные этого руководства. Дополнительно можно использовать их позднее в рабочем процессе.
Создание проекта и подключение к данным
Вы скачали и изучили данные, и теперь создадите проект ArcGIS Pro и подключите его к данным.
- 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.
- На начальном экране ArcGIS Pro в Новый проект щелкните Карта.
- В окне Новый проект для Имя введите Orlando_3D_products.
- Примите Местоположение по умолчанию или нажмите кнопку Обзор, чтобы указать местоположение на диске по вашему выбору.
Примечание:
Убедитесь, что в этом местоположении имеется не менее 20 ГБ свободного места.
- Нажмите OK.
Откроется проект, который отображает вид карты с базовой картой. Далее вы подключите проект к загруженным вами данным.
- Щелкните вкладку Вид на ленте. В группе Окна щелкните Панель Каталог.
Появится панель Каталог. Эта панель содержит все папки, файлы и данные, связанные с проектом. Вы будете использовать эту панель для установки подключения к папке Orlando_Data.
- На панели Каталог щелкните стрелку рядом с элементом Папки, чтобы раскрыть его и просмотреть его содержимое.
Папка по умолчанию, связанная с проектом, называется Orlando_3D_products, она создалась, когда вы создали проект. Теперь папка содержит пустую базу геоданных и наборы инструментов, но это не данные.
- Щелкните правой кнопкой мыши на Папки и выберите Добавить подключение к папке.
- В окне Добавить подключение к папке щёлкните Компьютер и перейдите к C:\Sample_Data. Выберите папку Orlando_Data и щелкните OK.
На панели Каталог под Папками теперь указана папка Orlando_Data.
- Разверните папку Orlando_Data и убедитесь, что в ней содержатся изображения и другие данные, которые вы видели ранее.
Теперь у вас есть доступ к аэрофотоснимкам и другим данным, необходимым для рабочего процесса внутри вашего проекта ArcGIS Pro.
Настройка параметров среды
Далее вы выберете определенные значения параметров среды, относящиеся к изображениям, которые система будет учитывать при запуске инструментов, работающих с изображениями.
- На ленте щелкните вкладку Анализ и в группе Геообработка нажмите Параметры среды.
- В разделе Параллельная обработка укажите Коэффициент параллельной обработки, равным 90%.
Коэффициент параллельной обработки задает процент ядер компьютера, который будет использоваться для поддержки обработки. Например, на 4-ядерной машине настройка 50 процентов означает, что операция будет разбита на 2 процесса (50% * 4 = 2). В данном рабочем процессе вы выбираете 90%.
Подсказка:
Проверьте, что включили знак % в 90%.
- Прокрутите вниз до Хранения растра.
- В Статистике растра для Коэффициента пропуска по X и Коэффициента пропуска по Y введите 10.
Статистику для изображений вычислять необходимо, чтобы включить определенные задачи, например, применение растяжки контраста. Для повышения эффективности статистика может быть сгенерирована для выборки пикселов, а не для каждого пиксела. Коэффициент пропуска определяет размер выборки. 10 в X и 10 в Y означает, что для создания статистики будет использоваться каждый одиннадцатый пиксел в строке и столбце изображения.
- Для Размера листа для Ширины и Высоты введите 512.
Для повышения эффективности изображения часто доступны в форме небольших квадратных фрагментов, называемые листами. Этот параметр задает размер листа, вы выберете 512 на 512 пикселов.
- Метод пересчета укажите как Билинейный.
Пересчет - это процесс, используемый для изменения размера ячейки или ориентации растра. Среди различных методов пересчета Билинейный рекомендуется использовать при работе с данными снимков.
- Примите все остальные значения по умолчанию и щелкните OK.
Создание рабочей области
Далее вы создадите рабочую область Reality mapping для получения всех ваших данных и управления ими, включая аэроснимки и таблицы камер и кадров.
- На ленте во вкладке Изображение в группе Reality Mapping щелкните кнопку Новая рабочая область.
Появится панель мастера Новая рабочая область Reality Mapping, показывающая страницу Настройка рабочей области.
- Установите следующие значения параметров:
- В поле Имя введите Orlando_Workspace.
- Тип рабочей области: проверьте, что выбрано Reality Mapping.
- Тип данных сенсора: Аэро - Цифровые.
- Тип сценария: Перспективный.
- Примите все остальное по умолчанию.
Примечание:
Поскольку в рабочем процессе будут использоваться и надирные, и перспективные снимки, для Типа сценария следует выбрать Перспективный.
- Щелкните Далее.
Вы перешли на страницу Коллекция изображений, где введете параметры, связанные с сенсором, используемым при получении снимков.
- На странице Коллекция изображений в качестве Типа сенсора выберите Универсальные кадровые камеры.
Далее вы предоставите файл таблицы кадров.
- В разделе Источник данных 1 для Файл внешней ориентации / Таблица кадров Esri нажмите кнопку Таблица кадров.
- В окне Таблица кадров перейдите к Папки > Orlando_Data > Frames. Выберите Orlando_Frames_Table.csv и щелкните OK.
Панель Коллекция изображений отобразит информацию, предоставленную файлом таблицы кадров, такую как пространственная привязка, связанная с координатами центра изображения, и список пяти камер. Теперь необходимо импортировать информацию о камерах, предоставленную в файле таблицы камер.
- Нажмите кнопку Импорт рядом с Камеры.
- В окне Таблицы камер перейдите к Папкам > Orlando_Data > Frames. Выберите Orlando_Cameras_Table.csv и нажмите OK.
Зеленая отметка рядом с каждым ID камеры указывает, что информация о камере была успешно импортирована.
- Примите все остальное по умолчанию и щелкните Далее.
Теперь вы укажете ЦМР, которая будет использоваться в рабочем процессе.
- На панели Опции загрузчика данных для ЦМР нажмите кнопку Выбрать ЦМР.
- В окне Входной набор данных перейдите к Папки > Orlando_Data > DEM. Выберите North_Downtown_DEM.tif и нажмите OK.
- Примите все остальные настройки по умолчанию в окне мастера и нажмите Готово.
Рабочая область будет создана через несколько секунд. В окне Журналы: Orlando_Workspace в последней строке указано, что процесс успешно завершен.
Также создана новая 2D-карта Orlando_Workspace.
На панели Содержание теперь перечислены компоненты рабочей области. Сюда входит Коллекция изображений, новый набор данных мозаики, содержащий все 136 аэрофотоснимков.
Набор данных Коллекция изображений в основном представлен слоем Контур (зеленые контуры) и слоем Изображение, содержащим собственно снимки. Два слоя отображены на карте.
Подсказка:
Если вы не видите снимки, увеличьте масштаб карты.
По умолчанию, отображаются только первые 20 снимков из набора данных. Это число можно изменить, но увеличение количества может повлиять на производительность.
Если вы хотите изменить номер по умолчанию, на панели Каталог перейдите к Folders > Orlando_3D_products > RealityMapping > Orlando_Workspace.ermw > Imagery > Orlando_Workspace.gdb. Щелкните правой кнопкой Orlando_Workspace_Collection и выберите Свойства. Перейдите на закладку По умолчанию. Введите Максимальное количество растров для мозаики по вашему выбору.
Кроме того, теперь на ленту добавлена вкладка Reality Mapping.
- На ленте щелкните вкладку Reality Mapping.
Вкладка содержит серию инструментов, поддерживающих уравнивание снимков и получение 2D и 3D продуктов. В данный момент группа инструментов Продукт недоступна, так как ваши снимки еще не уравнены.
- На панели инструментов быстрого доступа, щелкните кнопку Сохранить проект, чтобы сохранить проект.
В первой части рабочего процесса вы скачали входные данные, настроили проект ArcGIS Pro, созданный в рабочей области Reality mapping, и заполнили его входными данными. Во второй части рабочего процесса вы выполните уравнивание снимков и создадите 3D-продукты.
Обработка изображений
Теперь, когда настроены ваш проект, рабочая область и изображения, вы начнете обработку снимков. Сначала вы улучшите уравнивание изображений при помощи связующих точек. Затем вы построите плотное облако точек и высококачественную 3D-модель mesh.
Улучшение уравнивания изображений при помощи связующих точек
Для улучшения относительной точности входных изображений вы примените связующие точки, которые являются общими объектами или местоположениями, определенными в областях перекрытий смежных снимков. Инструмент Трансформировать автоматически извлекает связующие точки при помощи методов сопоставления изображений, а затем использует их для лучшего выравнивания изображений относительно друг друга.
- На ленте во вкладке Reality Mapping в группе Трансформировать нажмите кнопку Трансформировать.
Вы зададите некоторые из параметров инструмента Трансформировать, которые определяют качество и точность связующих точек процесса уравнивания изображений.
- Щелкните стрелку рядом с Сопоставлением связующих точек, чтобы развернуть его.
- Убедитесь, что опция Попарное сопоставление полного кадра отключена.
- Для Сходства связующих точек выберите Высокое.
- Включите опцию Попарное сопоставление полного кадра.
- Примите остальные значения по умолчанию и щелкните Запустить.
Этот процесс может занять несколько минут. Вы можете следить за ходом работы в окне Журналы. Инструмент сначала сообщит: Вычисление связующих точек, затем: Вычисление блочного уравнивания, и наконец: Применение блочного уравнивания. Для целей процесса уравнивания изображения группируются в блоки по нескольку изображений. Затем положение блоков уравнивается.
- Когда процесс завершится, в окне Журналы найдите строку MeanReprojectionError(pixel).
Эта строка указывает на точность уравнивания. Средняя ошибка перепроецирования менее одного пиксела является приемлемой.
Примечание:
Число полученной вами точности может немного отличаться от примера изображения.
- На панели Содержание поставьте отметку рядом со слоем Связующие точки, чтобы включить его.
На карте появятся все связующие точки, определенные инструментом Трансформировать.
Теперь вы оптимизируете относительную точность ваших изображений.
Примечание:
Дополнительно можно улучшить абсолютную точность позиционирования изображений, используя наземные опорные точки. Этот шаг выходит за рамки этого руководства, но вы можете узнать больше на странице Добавление наземных опорных точек в рабочую область Reality mapping.
Создание 3D-продуктов
Далее вы создадите 3D-продукты. Чтобы обеспечить краткость рабочих процессов, вы будете создавать эти 3D-продукты только для небольшой области. Слой Orlando_Small_AOI.shp содержит границы для этой области интереса. Вы добавите его на карту, чтобы изучить его.
- На панели Каталог раскройте Папки, Orlando_Data и AOI. Щёлкните правой кнопкой Orlando_Small_AOI.shp и выберите Добавить к текущей карте.
На карте полигон AOI показан произвольным цветом (на примере - пурпурным).
Покрытие снимка значительно больше, чем полигон AOI. Это гарантирует, что будут включены все изображения, которые хоть как-то пересекаются с AOI. Для создания результата высокого качества необходимо использовать все перекрывающиеся изображения.
- На панели Содержание выключите слой Orlando_Small_AOI.
- На ленте во вкладке Reality Mapping просмотрите группу Продукт.
После процесса уравнивания изображений теперь доступны некоторые инструменты из этой группы. Продукты можно создавать по отдельности, используя кнопки определенных продуктов (например, Облако точек или 3D Mesh), или одновременно, используя кнопку Несколько продуктов. Вы используете последнюю опцию.
Примечание:
В данный момент кнопки 2D-продуктов (такие как ЦММ, Истинное орто и ЦММ Mesh) все еще неактивны, так как ваша рабочая область содержит перспективные снимки, которые не подходят для создания 2D-продуктов.
- На вкладке Reality Mapping щелкните Несколько продуктов.
Появится Мастер продуктов Reality Mapping, показывающий страницу Настроек создания продуктов.
- Проверьте, что выбраны продукты Облако точек и 3D Mesh.
- Щелкните Публикация дополнительных настроек.
Появится окно Дополнительные настройки продукта. Оно позволит вам задать параметры, влияющие на все создаваемые продукты.
- В окне Дополнительные настройки продукта проверьте, что в поле Качество выбрано Ультра.
Этот параметр позволит получить продукты с самым высоким разрешением изображений. Параметр Качество Высокое, Среднее или Низкое снижает разрешение исходного изображения в два, четыре или в восемь раз соответственно.
- Для Типа сценария убедитесь, что выбрано Перспективный.
Этот тип сценария Перспективный был выбран в фазе создания рабочей области. Он был выбран, так как в ваш набор данных входят перспективные снимки, необходимые для получения 3D-продуктов.
- Для Границы продукта щелкните кнопку Обзор.
- В окне Граница продукта перейдите к Папки > Orlando_Data > AOI. Выберите Orlando_Small_AOI.shp и нажмите OK.
Созданные 3D-продукты будут ограничены экстентом, заданным классом объектов AOI.
- Отметьте Применить глобальную балансировку цвета.
Иногда между изображениями может быть большое различие в тонах. Эта опция гарантирует, что тональный переход от изображения к изображению будет равномерным.
- Нажмите OK.
- На панели Мастер продуктов Reality Mapping на странице Настроек создания продуктов щелкните Далее.
- На странице Настройки 3D-модели Mesh в поле Формат примите значение по умолчанию SLPK.
Примечание:
В зависимости от системных ресурсов, процесс создания 3D-продуктов может занять до двух с половиной часов и более. Для справки, два с половиной часа - это время обработки на компьютере с процессором i7, 32 ГБ оперативной памяти и жестким диском SSD.
Если вы предпочитаете не запускать этот процесс для экономии времени, в оставшейся части упражнения можно использовать готовый выходной набор данных. На панели Каталог перейдите к Папки > Orlando_Data > Output > Облако точек. Щелкните правой кнопкой Облако точек и выберите Добавить к текущей карте.
Если вы решите использовать готовый выходной набор данных, переходите к следующему разделу Изучение 3D-продуктов.
- Если вы решили запустить процесс, нажмите Готово.
Во время выполнения в окне Журналы отобразится дополнительная информация о статусе. Когда процесс завершится, журнал покажет, что процесс успешно завершен.
Изучение 3D-продуктов
Теперь у вас созданы 3D-продукты (или вы решили использовать готовые 3D-продукты). Далее вы изучите их. Сначала просмотрим облако точек.
- На панели Содержание под Продукты данных включите слой Облако точек и разверните его, чтобы увидеть его символы.
Ваши значения и процентное соотношение данных могут отличаться от показанных на рисунке.
Подсказка:
Если вы используете готовые 3D-продукты, слой Point Cloud.lasd появится под Базовыми данными.
Появится контур облака точек, очерченный красным цветом.
Примечание:
Это набор данных в формате LAS, обычно используемый для хранения данных облака точек. Более подробно о наборах данных LAS.
- На панели Содержание выключите слои Контуры и Изображение, чтобы лучше видеть облако точек.
- Щелкните правой кнопкой слой Облако точек и выберите Приблизить к слою.
- Если необходимо, приблизьте карту, чтобы увидеть слой Облако точек.
Точки с наименьшей высотой обозначены синим цветом, точки со средними высотами - желтым, а точки с наибольшей высотой - красным.
- Дополнительно приблизьте карту еще больше и перемещайтесь по ней, изучая слой.
На 2D-карте визуализация 3D облака точек ограничена. Далее вы визуализируете набор данных в 3D-сцене.
- На панели Каталог раскройте Папки, Orlando_3D_products, Reality Mapping, Orlando_Workspace.ermw, Продукты, Reality, и Point_Cloud. Щелкните правой кнопкой Point_Cloud.lasd, укажите Добавить к новой и выберите Локальная сцена.
Подсказка:
Если вы используете готовые 3D-продукты, перейдите к Папки > Orlando_Data > Output > Point_Cloud.
Облако точек появится в новой сцене, используя те же символы, что и раньше, но отображаясь в 3D.
Чтобы лучше изучить слой облака точек, вы наклоните и повернете сцену с помощью Навигатора.
- Найдите в сцене Навигатор. Щелкните стрелку, чтобы получить доступ к функциям 3D-навигации.
Навигатор изменится на 3D-сферу, и появится дополнительное колесико для 3D-навигации.
- В развернутом Навигаторе используйте среднее колесико для наклона и поворота сцены. Используйте колесико мыши для увеличения и уменьшения масштаба.
Подсказка:
Кроме того, вы также можете перемещаться по сцене с помощью клавиатуры, нажимая следующие клавиши: V для наклона, B для поворота, C для панорамирования и Z для масштабирования, используемых в сочетании с клавишами со стрелками Вверх, Вниз, Влево и Вправо.
- Изучите слой Point_Cloud.lasd, рассматривая его под разными углами.
Слой очерчивает здания, растительность и детали местности.
- Приблизьтесь и убедитесь, что слой состоит из точек на различных уровнях высоты.
- Когда вы выполните исследование, на панели Содержание щелкните правой кнопкой слой Point_Cloud.lasd и выберите Приблизить к слою.
Далее вы просмотрите продукт 3D-модели mesh.
- На панели Каталог в Reality разверните папки Mesh и slpk. Щелкните правой кнопкой Mesh.slpk и выберите Добавить к текущей карте.
Подсказка:
Если вы используете готовые 3D-продукты, перейдите к Папки > Orlando_Data > Output > Mesh.
Модель mesh отображается наложенной на облака точек.
- На панели Содержание отключите слой Point_Cloud.lasd.
- Наклоните и поверните сцену. Масштабируйте сцену, чтобы посмотреть фотореалистичные детали 3D-модели mesh.
- На панели инструментов быстрого доступа, щелкните кнопку Сохранить проект, чтобы сохранить проект.
Чтобы расширить доступ к таким выходным наборам 3D-данных, вы можете опубликовать их в виде онлайн-сцены в учетной записи вашей организации ArcGIS Online. Вы видели такой пример онлайн-сцены в начале этого урока. Узнайте больше на странице Публикация размещенных слоев сцены. Наборы 3D-данных также можно интегрировать в различные проекты и сочетать с другими слоями ГИС или BIM.
В этом руководстве вы построили плотное облако точек и фотореалистичную 3D-модель mesh, используя перекрывающиеся перспективные и надирные снимки высокого разрешения, охватывающие часть Орландо. Вы скачали входные данные, создали проект ArcGIS Pro, и создали рабочую область Reality mapping, куда загрузили снимки. Затем вы улучшили относительную точность уравнивания изображений, используя автоматически созданные связующие точки. И наконец, вы использовали Мастер продуктов Reality Mapping, чтобы построить 3D-продукты, и просмотрели их в сцене.
Больше обучающих материалов, аналогичных этим, доступно в серии Попробуйте ArcGIS Reality для ArcGIS Pro.
