Настройка проекта
Сначала вы создайте новый проект в ArcGIS Pro и загрузите в него данные.
- Загрузите учебные данные.
Примечание:
Размер этого файла составляет 1,8 ГБ, его загрузка займет некоторое время.
Большинство веб-браузеров по умолчанию скачивают все в папку Загрузки.
- Дважды щелкните пакет проекта Hurricane_Elsa, чтобы открыть ArcGIS Pro. Если будет предложено, в войдите под лицензированной учетной записью ArcGIS.
Если у вас нет доступа к ArcGIS Pro или учетной записи организации ArcGIS, см. варианты доступа к программному обеспечению.
Пакет проекта откроется на карте, показывающей два слоя. Набор данных Outer Continental Shelf Active Renewable Energy Leases предоставлен Бюро управления энергией океана. На карте также показан путь урагана Эльза из слоя Historical Hurricane Tracks. Этот слой опубликован из основе данных NOAA и доступен в ArcGIS Living Atlas of the World, онлайн-хранилище достоверных геопространственных данных.
Примечание:
Файл .ppkx является пакетом проекта ArcGIS Pro и может содержать карты, данные и другие файлы, которые вы можете открыть в ArcGIS Pro. Подробнее об управлении файлами .ppkx в этом руководстве.
- На карте щелкните один из полигонов Wind Lease.
Откроется всплывающее окно с дополнительной информацией о названии проекта, дате аренды, владельце и многом другом.
- Закройте всплывающее окно.
Проект ArcGIS Pro также содержит папку с 15 файлами данных о погоде в формате GRIB. Вы узнаете о формате GRIB позже в этом уроке.
Далее вы добавите данные о погоде из многомерных файлов GRIB.
Извлечение данных из многомерного набора данных о погоде
В домене геопространственного анализа данные на основе одной переменной или двумерные данные можно упаковать в виде шейп-файлов или GeoTIFF, а для более сложных многомерных данных требуются более сложные структуры данных. В нашем случае необходимо несколько переменных и несколько точек для одного и того же времени, чтобы представлять данные о погоде, которые, как правило, представлены для всей географической области Наиболее частыми структурами в метеорологии и климатологии являются GRIB, netCDF и HDF, которые ArcGIS Pro может читать, если они форматированы в стандартных форматах WMO (Всемирная метеорологическая организация) или CF (Соглашения о метаданных климата и прогноза).
Файлы GRIB, которые вы загрузили в начале урока, содержатся в наборе данных High-Resolution Rapid Refresh (HRRR). Предоставляемые U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), HRRR являются моделью погодных данных для всей территории США, которые обновляются каждый час. Они включают ряд переменных с информацией о температуре, скорости и направлении ветра, осадках и других погодных данных. Поднабор, который вы скачали, содержит данные для континентальной части США за каждый час с 12:00 9 июля по 2:00 ночи по всемирному координированному времени 10 июля.
Так как данные HRRR включают очень много информации, очень трудно посмотреть их целиком одновременно. Вы извлечете только нужные вам элементы и отобразите их на карте.
Во-первых, вы посмотрите на постоянную скорость ветра в определенный момент времени. Чтобы сделать это, вы извлечете данные из набора данных GRIB и добавите их в виде растра на карту. Каждая ячейка растра будет содержать значение скорости ветра в метрах в секунду.
- На ленте на вкладке Карта в группе Слой щелкните ниспадающее меню Добавить данные и выберите Слой многомерного растра.
- Для Входного файла, Набора данных мозаики или Сервиса изображений щелкните кнопку Импорт переменных.
- В окне Импорт переменных из файлов NetCDF, GRIB или HDF перейдите в папку проекта Hurricane_Elsa, разверните папку commondata, разверните папку userdata и дважды щелкните папку HRRR.
- В папке HRRR выберите последний файл grib2, hrrr.t23z.wrfsfcf00.grib2, и щелкните OK.
Этот файл содержит данные за последний часовой период 9 июля: 23:00 по всемирному координированному времени.
Список переменных с данными о погоде, содержащихся в этом наборе данных, добавлен в таблицу Выбрать переменные. Переменные располагаются в алфавитном порядке и сопровождаются кратким описанием. Вас интересует переменная скорости ветра WIND@HTGL.
- Для Выбрать переменные отметьте WIND@HTGL.
Данные о погоде отрисовываются на карте. Вы дадите слою более понятное имя.
- На панели Содержание щелкните слой hrrr.t23z.wrfsfcf00.grib2_WIND@HTGL, чтобы выбрать его, затем щелкните его еще раз. Переименуйте его в Скорость ветра (м/с).
- Щелкните несколько точек рядом с участками активной аренды, и посмотрите информацию во всплывающем окне.
В 23:00 9 июля 2021 г. по всемирному координированному времени скорость ветра в этом районе составляла около 12,19 м/с.
- Закройте всплывающее окно.
Теперь вы посмотрите на изменение данных о порывах ветра в период с 9 по 10 июля 2021 года. Порывы ветра - это моменты резкого увеличения скорости ветра. Сильные порывы ветра могут повредить турбины, поэтому за ними необходимо следить.
Вы извлечете данные о порывах ветра из файлов GRIB для каждого часа и создадите на основе их многомерный набор данных мозаики, который добавите к своей карте. Мозаика это способ организации нескольких измерений или данных (времени, пространства, переменных, каналов и т.п.) в виде единого набора в вашей базе геоданных.
Сначала вы создадите пустой набор данных мозаики, чтобы использовать его как контейнер для данных.
- На панели Содержание снимите отметку с растра Скорость ветра (м/с), чтобы выключить его.
- Щелкните вкладку Анализ на ленте. В группе Геообработка щелкните Инструменты.
- На панели Геообработка найдите и выберите инструмент Создать набор данных мозаики.
- В инструменте Создать набор данных мозаики задайте следующие параметры:
- Для параметра Выходное местоположение щелкните Обзор. В открывшемся окне щелкните Базы данных, выберите Hurricane_Elsa.gdb и щелкните OK.
- В параметре Имя набора данных мозаики введите WindGust.
- В качестве Системы координат выберите Текущая карта [Map].
- Щелкните Запустить.
Далее, вы добавите данные о порывах ветра в этот контейнер мозаики.
- На панели Геообработка щелкните стрелку назад.
- Найдите и выберите Добавить растры в набор данных мозаики.
- В инструменте Добавить растры в набор данных мозаики для Набор данных Мозаики выберите WindGust. Для Тип растра выберите GRIB.
- Для Входные данные щелкните Файл и выберите Папка. В разделе Папка щелкните Обзор
- Перейдите к папке данных руководства HRRR. Выберите его и щелкните OK.
Папка добавлена в поле данных и обозначена как файл типа GRIB. После того, как папка будет выбрана, вы можете указать переменные, которые нужно извлечь из многомерного набора данных GRIB.
- Рядом с Тип растра щелкните кнопку Свойства.
Появится окно Свойства типа растра с информацией о файлах GRIB в папке.
- Щелкните вкладку Переменные и отметьте GUST@SFC, которая представляет скорость ветра. Нажмите OK.
Поле Растрового типа обновится и там появится пусть к файлу с переменной GUST@SFC.
- Разверните Обработка растра и отметьте Вычислить статистику.
- Щелкните Запустить.
Данные будут добавлены в мозаику и отрисованы на карте. Так как вы выбрали всю папку HRRR (а не конкретный файл GRIB, как для слоя Wind speed), данные для всех 15 часов, представленные в папке HRRR, добавлены к мозаике. Чтобы просмотреть данные за один час, вы используете вкладку Многомерные.
- На ленте щелкните контекстную вкладку Многомерные. В группе Срез текущего отображения для StdTime выберите одно из изображений.
Далее вы просмотрите их в режиме анимации во времени.
Анимация и символы слоя данных по порывам ветра
Слой мозаики WindGust содержит данные о скорости порывов ветра в континентальной части США за 15 часов в период с 9 по 10 июля 2021 года. В этом разделе вы просмотрите их в режиме анимации и выберите подходящие символы. Сначала вы проверите содержимое набора данных мозаики.
- На панели Содержание разверните слой мозаики WindGust и дважды щелкните Изображение.
Откроется окно Свойства слоя. В этом окне содержится информация об изображении мозаики.
- В окне Свойства слоя щелкните вкладку Источник и разверните Многомерная информация. В разделе Переменные разверните gust@sfc (StdTime= 15) и StdTime.
Обратите внимание на описание набора данных, включающее единицы измерения (Единица измерения), временной интервал (Интервал) и временной диапазон (Экстент). Количество 15 говорит о том, что в мозаике имеется 15 слоев (или срезов) данных, один для каждого часа.
- Закройте окно Свойства слоя.
Далее, вы просмотрите данные о порывах ветра в режиме анимации. Поскольку некоторые данные на вашей карте могут отображаться с течением времени, вверху карты добавлен Бегунок времени. На ленте также появилась вкладка Время. Эти параметры настраивают время для карты. Вы будете использовать контекстную вкладку Многомерные, чтобы использовать настройки времени, определенные для слоя.
- Если необходимо, на панели Содержание в слое WindGust щелкните Изображение, чтобы выбрать его.
- На ленте на вкладке Многомерные в группе Срез текущего отображения щелкните Воспроизвести.
Вы видите, как меняется карта в течение 15 часов, которые охватывают данные. Текущая радужная шкала может быть не очень подходящей, поэтому вы выберите непрерывную шкалу, чтобы наилучшим способом показать участки с сильными порывами ветра.
- На панели Содержание разверните слой Изображение, если необходимо, и щелкните цветовую шкалу правой кнопкой.
- Разверните ниспадающий список, щелкните Показать имена и выберите схему Пурпурно-синий (плавный переход).
- Щелкните правой кнопкой еще раз, и щелкните Обратить цветовую схему, чтобы самые сильные порывы ветра были показаны темно-синим.
Карта обновится таким образом, что самые суровые ветра будут показаны темно-синим цветом, а наименее сильные - оттенками светло-фиолетового.
- На ленте щелкните Воспроизвести еще раз, чтобы увидеть анимацию с новыми символами.
- Сохраните карту.
Использование диаграммы временного профиля для визуализации многомерных данных
Вы используете диаграмму временного профиля для визуализации участков с порывами ветра в районах нахождения буровых скважин. Диаграмма временного профиля является базовым инструментом анализа многомерных данных, представляющих временные серии. Это диаграмма, обеспечивающая полную визуализацию и анализ ваших многомерных растровых данных.
- На вкладке Многомерные в группе Анализ щелкните Временной профиль.
Откроется панель Свойства диаграммы, а в проект добавится пустая диаграмма с именем Диаграмма изображения. Диаграмма также появится на панели Содержание под слоем мозаики WindGust.
Чтобы заполнить диаграмму, вы определите область интереса как участки аренды ветровых установок.
Примечание:
При работе с большими наборами многомерных данных вы можете сохранить их в формате CRF или в формате выходного растра по умолчанию для инструментов геообработки, создающих многомерные растры. Многомерный CRF – это более быстрый вариант при доступе к большому количеству срезов с течением времени при выполнении временного профилирования.
- При необходимости уменьшите размер окна диаграммы, чтобы вы могли видеть карту в читаемом размере.
- На панели Свойства диаграммы для Задать область интереса щелкните инструмент Прямоугольник.
- Нарисуйте на карте прямоугольник, который примерно перекрывает активные арендуемые участки.
Диаграмма заполнится, показывая среднее изменение скорости ветра для области нарисованного вами прямоугольника.
Примечание:
В зависимости от выбранной вами области ваша диаграмма может выглядеть по-другому.
Диаграмма показывает, что порывы ветра достигают максимума в более чем 14 м/с. Чтобы показать условия по отдельным областям аренды, вы также можете использовать инструмент Точка.
- На панели Свойства диаграммы в разделе Задать область интереса в столбце Символ щелкните точечный символ для Местоположение 1 и измените Прозрачность на 75 процентов.
- Для Задать область интереса щелкните инструмент Точка.
- На карте щелкните одну из самых южных действующих областей аренды и одну из самых северных.
Диаграмма обновляется, чтобы показать почасовые условия для двух точек, которые вы добавили на карту. Теперь на диаграмме есть три линии
В северной области аренды, представленной на этой диаграмме, которая находилась ближе к пути урагана, наблюдался более сильный ветер, порывы которого достигали более 28 м/с. Чтобы лучше идентифицировать данные на диаграмме, вы настроите надписи.
Примечание:
Есть множество других опций для диаграмм временного профиля. К примеру, можно агрегировать ежечасные данные в дневные, месячные и годовые интервалы и оценить тренды на разных временных масштабах. Более подробно об изменениях и настройках, которые можно выполнить для диаграммы, см. раздел Диаграмма временного профиля. - На панели Свойства диаграммы измените Надпись для Местоположения 1 на Регион аренды Атлантика.
- Измените надписи для Местоположения 2 и 3 на Северная аренда и Южная аренда, в зависимости от того, как вы разместили точки на карте.
- Сохраните проект.
Теперь у вас есть диаграмма, показывающая скорость порывов ветра в местоположениях двух ваших площадок аренды, а также общее среднее значение по региону. Самые сильные порывы ветра, которые наблюдались на площадках аренды в выбранный период времени, достигали 28.9 метров в секунду, или 56 узлов. Они классифицируются как штормовые и сильные штормовые условия и, вероятно, требуют дополнительной проверки на предмет повреждений.
С помощью ArcGIS Pro вы можете визуализировать множество форматов файлов, а также несколько переменных для точного моделирования в конкретных местоположениях.
Больше подобных руководств вы можете найти на странице Введение в дистанционное зондирование и изображения.