Создание 3D-данных из 2D-снимков
Изучение данных снимков
Вы завершили облёт беспилотным летательным аппаратом и получили серию снимков квартала бизнес-зданий Вёртзе (Бавария, Германия). Полученные с беспилотного летательного аппарата снимки хранятся онлайн в виде архивной папки. Вам надо загрузить папку и просмотреть некоторые снимки.
- Загрузите zip-файл Drone_images.
- Найдите загруженный файл на вашем компьютере.
Примечание:
В зависимости от настроек браузера, вам может быть предложено выбрать местоположение для сохранения загружаемого файла. Большинство браузеров по умолчанию скачивают все в папку Загрузки.
- Щёлкните файл правой кнопкой мыши и сохраните его в местоположении, в котором вы сможете его легко найти, например в папку Документы.
- Откройте папку.
Папка содержит 36 изображений. Перед тем, как начать их обрабатывать, надо посмотреть на некоторые из них.
- Дважды щёлкните первый снимок DSC00153, чтобы открыть его во вьюере изображений по умолчанию, установленном на вашем компьютере.
На снимке показано строящееся офисное здание. Основной этап стройки уже завершён, то есть вы можете показывать снимок соучредителям в рамках презентации готовых проектов.
- Закройте изображение. Откройте какие-нибудь другие изображения и посмотрите, что на них запечатлено.
На снимках показано это же здание, но снятое под разными углами. По типу эти изображения перспективные.
Примечание:
Беспилотные летательные аппараты обычно делают снимки двух типов: строго вниз (надир) или под углом (перспективные). Оба типа можно использовать в ГИС для карт, но из них получаются разные виды наборов данных. Из снимков, снятых в надире, получаются 2D ортоизображения – это аэрофотоснимки, показывающие территорию в определённом масштабе и с минимальными искажениями. Ортоизображения можно сшить друг с другом в мозаики, из которых получаются базовые карты изображений.
Снятые под углом снимки можно использовать для создания облака 3D-точек, в котором тысячи точек используются для отображения поверхностей в 3D-пространстве. Затем из облака точек можно построить 3D модель mesh, в которой точки соединены в треугольники, формируя реалистичную 3D-схему данных. В результате получится доступная для навигации 3D-сцена.
- Закройте все открытые изображения.
В этом разделе вы скачали и изучили перспективные изображения, полученные с БПЛА.
Создание проекта
Далее вы создадите проект в ArcGIS Drone2Map и добавите на карту снимки, полученные с беспилотного летательного аппарата.
- Откройте ArcGIS Drone2Map.
Примечание:
Если у вас нет Drone2Map, см. опции доступа к программному обеспечению.
- Войдите с помощью лицензированной учетной записи ArcGIS.
Примечание:
Если у вас нет доступа к ArcGIS Pro или учетной записи организации ArcGIS, см. варианты доступа к программному обеспечению.
Откроется приложение.
- В ниспадающем меню шаблона щелкните Шаблон 3D продуктов. Этот шаблон генерирует облака точек и текстурированные модели mesh. Это шаблон, который будет использовать в этом руководстве для создания 3D сцены здания с навигацией.
- В опции Дайте имя своему проекту введите Проект развития здания.
Также можно выбрать местоположение на компьютере, где будут храниться данные проекта. Местоположение по умолчанию можно изменить, щёлкнув кнопку Обзор. Теперь вы добавите изображения в проект. Вы можете добавить изображение по отдельности, или загрузив папку.
- Щелкните Добавить папку.
Откроется диалоговое окно Обзор папок снимков.
- Перейдите к папке Drone_Images, которая содержит ваши изображения, и щелкните, чтобы ее выбрать. Щёлкните OK, чтобы добавить изображения из папки в список изображений.
У каждого снимка есть атрибуты Lat [Y], Long [X] и Alt [Z], которые соответствуют их широте, долготе и высоте. Эти географические атрибуты каждой фотографии беспилотный летательный аппарат (БПЛА) сохранял в процессе съёмки; теперь это позволит привязать снимки к карте.
- Нажмите Создать.
Через некоторое время проект создастся, а снимки добавятся на карту; каждый снимок представлен синей точкой.
Точки соединены оранжевыми линиями. Эти линии показывают траекторию полёта снимавшего здание БПЛА. Судя по точкам и траектории, БПЛА облетел вокруг здания.
В зависимости от настроек вашей организации базовая карта может отличаться. Вы поменяете базовую карту, чтобы она была такой же, как на рисунке выше.
- При необходимости на ленте над картой на вкладке Главная в группе Слои щелкните Базовая карта и выберите Снимки гибрид.
Снимки с БПЛА сами по себе на карте не отображаются. Снимки, которые вы видите, входят в базовую карту Снимки гибрид, разрешение которой гораздо ниже, чем у снимков с БПЛА.
Чтобы убедиться, что снимки правильно размещены на карте, надо увеличить масштаб и рассмотреть окрестную территорию.
- Используйте колесико мыши, чтобы уменьшить масштаб, пока не увидите надписи Etterschlag и Waldbrunn.
Если вы отдалитесь еще сильнее, то вы увидите надпись Wörthsee на карте. Etterschlag и Waldbrunn – это деревни в муниципалитете Вёртзе. Похоже, что снимки размещены правильно.
- На панели Содержание в разделе Данные проекта щёлкните правой кнопкой мыши Центры изображений и выберите Приблизить к слою.
Карта снова приблизится к кругу из синих точек.
В этом разделе вы создали проект в Drone2Map и добавили на карту снимки с БПЛА.
Создание 3D-продуктов
Теперь, когда ваш проект готов, вы будете обрабатывать снимки для создания 3D модели mesh и облака точек. Сначала укажите необходимые параметры обработки.
Примечание:
Поскольку снимки с БПЛА частично перекрываются, Drone2Map может выполнять некоторые вычисления на своей стороне для вывода трехмерной информации. Этот процесс использует технику структура из движения.
- На ленте, на вкладке Главная в группе Обработка щелкните Опции.
Появится окно Опции. Вы увидите три вкладки с параметрами, которые относятся к вашему проекту: 3D продукты, Настройка изображений и Общее.
Примечание:
В зависимости от того, какие вы укажете параметры, и каковы вычислительные мощности вашего компьютера, время обработки может варьироваться от 5 минут до часа. При работе с собственными данными обычно стремятся к самому высокому качеству обработки при создании итогового продукта данных. Но для того, чтобы выполнить это руководство побыстрее, вы выберете значения параметров, сокращающих время на обработку.
- В окне Опции щелкните вкладку Настройка изображений.
Ключевые точки – это такие точки, которые генерируются в процессе обработки изображений и представляют уникальные местоположения снимков. Как правило, для каждого снимка генерируются тысячи ключевых точек. Те ключевые точки, которые представляют общие для нескольких снимков позиции, называются точками связей и сопоставляются, чтобы определить, где снимки перекрываются.
- В разделе Опции точки привязки убедитесь, что для Начальный масштаб изображения установлено 1/4 (Четверть размера изображения) и Уточнить выравнивание отключено.
- Перейдите на вкладку Общие. Измените Плотность облака точек с Высокая на Низкая.
- Щелкните вкладку 3D-продукты.
Сначала вы выберете тип файла для выходного облака точек. LAS – это стандартный тип файла для облаков точек в ArcGIS. Именно его вы и выберете.
- В параметре Create Point Clouds проверьте, чтобы было отмечено LAS, а остальные опции не были отмечены.
Теперь надо выбрать выходные типы файлов для текстурированной 3D модели mesh. Вы можете открыть тип файла пакета слоя сцены (SLPK) в ArcGIS и опубликовать его в ArcGIS Online, этот вариант подходит для заданных целей. Следующий формат - OBJ - широко используется для 3D-графики и может открываться в различных приложениях. Он также является ключевым компонентом Пакета слоёв сцены, поэтому при создании соответствующего пакета его надо оставить отмеченным.
- Нажмите OK.
Параметры применятся. Теперь снимки готовы к обработке.
- На ленте в группе Processing (обработка) щёлкните Start (Пуск).
Запустится обработка. Это может занять порядка пяти минут. В нижней части окна приложения в строке состояния можно следить за ходом выполнения; там же появится сообщение о завершении процесса.
В этом разделе вы обработали снимки с БПЛА для создания 3D-продуктов.
Изучение 3D-продуктов
Сейчас некоторое время вы потратите на изучение созданных 3D-продуктов.
- Щелкните вкладку 3D карта во вьюере карт.
В 3D карте вы увидите текстурированную 3D модель Mesh.
- Изучите Облако точек, появившееся на 3D карте. Когда выходной формат LAS отмечен в опциях 3D-обработки, выходные файлы LAS не будут отображаться на карте по умолчанию. Они будут храниться в папке проекта: <имя проекта>\Products\3D\PointCloud\LAS.
- Приблизьтесь с помощью колесика мыши, чтобы получше рассмотреть интересующее здание.
- На карте в инструменте Исследовать щелкните Показать полное управление, чтобы развернуть инструмент.
- Изучите модель mesh. Используйте внутреннее кольцо инструмента Исследовать, чтобы выполнить поворот и наклон. Передвигайте мышь, чтобы переместиться.
3D модели mesh содержит точное представление здания, как было показано на исходных снимках с БПЛА. При большем увеличении текстуры становятся более заметными (использование параметров обработки с большей точностью вероятно несколько сгладят текстуры). Модель mesh даст соучредителям лучшее представление о том, как выглядит здание в 3D, чем просто снимки.
Теперь вы изучите Облако точек в 3D-виде.
- На панели Содержание в разделе 3D продукты отключите 3D Mesh и включите Облако точек.
На вкладке 3D-карта модель 3D mesh будет заменена на облако точек.
- Перемещайтесь по облаку точек с помощью мыши или инструмента Исследовать, чтобы изучить его.
- Увеличивайте масштаб до тех пор, пока не увидите отдельные точки облака.
- Щелкните несколько точек, чтобы посмотреть информацию о них во всплывающем окне, включая их высоту и координаты.
- Закройте всплывающее окно.
Формат облаков точек не будет использоваться непосредственно в демонстрации для соучредителей. Тем не менее, это может быть отправной точкой для множества вариантов анализа в приложениях ГИС, таких как ArcGIS Pro.
Далее вы найдете 3D-продукты на своем компьютере.
- Откройте на своем компьютере проводник файлов и перейдите к папке Building Development Project.
Примечание:
Эта папка появилась при создании проекта. По умолчанию она помещается в вашу папку Documents в раздел Drone2Map и Projects, вы можете перенести ее в другое место.
- В папке Building Development Project откройте папку Products и в ней папку 3D.
Папка 3D содержит все продукты 3D, которые вы создали в рамках проекта Building Development Project. Mesh содержит продукты SLPK и OBJ, а PointCloud содержит файлы облаков точек LAS.
- Закройте проводник файлов и вернитесь в Drone2Map.
- На панели быстрого доступа щёлкните Сохранить, чтобы сохранить проект.
В этом разделе вы изучили созданные 3D продукты и просмотрели их в 2D и 3D.
Публикация слоя 3D-сцены онлайн
Теперь вы опубликуете пакет слоя сцены из Drone2Map в ArcGIS Online. Это позволит вам легко делиться данными с соучредителями.
- На ленте на вкладке Общий доступ в группе Опубликовать как щелкните Слой сцены.
На панели Опубликовать слои сцены выберите продукт для публикации и измените метаданные и свойства публикации.
- На панели Опубликовать как слой сцены установите следующие параметры:
- Для Слоев выберите 3D Mesh.
- Для Name (имя) введите Building Development Project добавьте после названия по умолчанию свои имя и инициалы, чтобы имя получилось уникальным в вашей организации.
- Для параметра Папка также можно выбрать, в какой папке вашей учётной записи ArcGIS Online сохранить слой сцены (по умолчанию установлено Мои ресурсы).
- Для Описания введите The newly constructed Worthsee office building.
- Для Тегов добавьте Bavaria, Germany, office building в виде списка тегов и нажмите Enter.
- В Группах укажите, для кого хотите публиковать – для всех, лишь для участников организации или для участников определённой группы.
- Щёлкните Опубликовать.
Пакет слоёв сцены и соответствующий слой сцены опубликуются в вашей учётной записи ArcGIS Online. Через несколько секунд появится сообщение, подтверждающее, что публикация выполнена.
- Щелкните Очистка завершена.
- Нажмите Ctrl+S, чтобы сохранить проект.
Теперь вы можете видеть опубликованную 3D сцену в ArcGIS Online.
- Перейдите по адресу ArcGIS Online и выполните вход. Щелкните в верхней строке Содержание.
- Перейдите к слою сцены Building Development Project Mesh и щелкните его, чтобы открыть информационную страницу для сцены.
- Щелкните Открыть во вьюере сцен.
Появится 3D-сцена со слоем в ней. Вы изучите слой в 3D-сцене.
- Используйте инструменты навигации для переключения между Переместить и Повернуть. Также вы можете щелкнуть, щелкнуть правой кнопкой мыши, перетащить и использвоать кнопку колесика мыши для перемещения, масштабирования, наклона и поворота.
Веб-сцена позволяет вам приблизиться и рассмотреть детали здания в 3D. Теперь вы можете поделиться ей с соучредителями.
Далее вы можете добавить дополнительные слои и информацию в сцену, создать встроенные слайды, чтобы выделить интересные аспекты в сцене и много другое. Для изучения этих возможностей см. руководство Начало работы с Scene Viewer.
В этом руководстве вы создали 3D продукты данных, полученных на основе снимков с БПЛА. Затем вы опубликовали слой сцены в ArcGIS Online, чтобы поделиться им с заинтересованными лицами. Также вы добавили набор данных облака точек LAS, который вы можете открыть в ArcGIS Pro или других приложениях для последующего анализа.
Больше подобных руководств вы можете найти на странице Данные дистанционного зондирования и изображения.
