Добавление растра HYCOM
Пакет проекта ArcGIS Pro содержит все данные и символы, необходимые для этого учебного руководства. После загрузки и открытия пакета проекта вы сначала разархивируйте многомерный растр HYCOM, вырезанный по экстенту Мексиканского залива.
Загрузка и извлечение пакета проекта
Пакет проекта для этого учебного руководства размещен в ArcGIS Online. После того как вы извлекли и открыли пакет, внутри вы увидите дополнительную заархивированную папку CRF, которая содержит текущие переменные океана HYCOM. Вы должны распаковать данные, прежде чем работать с ними в проекте.
- Загрузите проект Прогнозирование океанических течений для планирования дистанционных проверок скважин.
- Найдите загруженный файл и дважды щелкните, чтобы извлечь и открыть проект в ArcGIS Pro.
- При необходимости на панели Выбрать место распаковки в ArcGIS Pro найдите и выберите папку для проекта, чтобы распаковать в нее содержимое.
Если вам не предлагается выбрать место для распаковки, приложение распаковывается в местоположение по умолчанию, например, в C:\Users\<NAME>\Documents\ArcGIS\Packages\ predict ocean currents to plan remote well inspections.
Откроется проект с картой Gulf of Mexico HYCOM и сценой Gulf of Mexico Scene.
- В File Explorer найдите местоположение извлеченного проекта, например, C:\Users\<NAME>\Documents\ArcGIS\Packages\ predict ocean currents to plan remote well inspections.
Имя папки проекта теперь сопровождается дополнительными символами, например, \predict ocean currents to plan remote well inspections_d33969.
- Откройте папку commondata, а затем папку userdata.
- Извлеките в папку \commondata\userdata файл HYCOM_GoM.zip, непосредственно в эту папку.
Здесь же находятся файлы слоев и стилей, которые будут использоваться далее в этом учебном руководстве.
Растр HYCOM извлечен, и теперь вы можете добавить его на карту и изучить его многомерные свойства.
- В File Explorer убедитесь, что вы извлекли папку HYCOM_GoM.
- В ArcGIS Pro на панели Каталог правой кнопкой мыши щелкните Папки и выберите Добавить подключение к папке.
Появится окно Добавить подключение к папке.
- В окне Добавить подключение к папке перейдите к папке userdata, содержащей растр HYCOM_GoM и щелкните OK.
- В панели Каталог разверните Папки и разверните userdata.
Теперь вы можете получить доступ к растру HYCOM_GoM в этой папке.
- На панели Инструменты быстрого доступа щелкните кнопку Сохранить, чтобы сохранить проект, и нажмите Да, если вас спросят про сохранение текущей версии ArcGIS Pro.
Добавление растра HYCOM на карту
Cценарий этого учебного руководства написан для даты 19 апреля 2021 г. и использует модель семидневного прогноза океанических течений, с уже вырезанными на область проекта данными, чтобы сократить время обработки и обеспечить согласованные результаты. В реальном сценарии один из предоставляемых ArcGIS Living Atlas сервисов HYCOM в режиме, близком к реальному времени, будет использоваться для прогнозирования океанических течений и даже высоты морской поверхности, солености или температуры.
В проекте есть вкладки для карты и сцены Мексиканского залива. Сначала вы будете использовать 2D-карту для изучения и выборки местоположений скважин и данных HYCOM, а затем перейдете к сцене для отображения результатов в 3D.
- При необходимости активируйте карту Gulf of Mexico HYCOM.
- На панели Содержание изучите слои карты.
Это следующие слои:
- Oil Wells (Нефтяные скважины) - слой, содержащий 30 нефтяных и газовых скважин.
- Major Oceans Currents (Основные океанические течения) - слой, отображающий кольцевое течение Гольфстрима, крупное океаническое течение, которое проходит через Мексиканский залив и вокруг южной оконечности полуострова Флорида. Слой отображает постоянные теплые и холодные течения по всему земному шару.
Примечание:
Слой Основные океанические течения можно найти в ArcGIS Living Atlas of the World.
- Используйте инструмент Исследовать, чтобы уменьшить масштаб и изучить некоторые основные теплые и холодные течения, прежде чем добавлять на карту растр Gulf of Mexico HYCOM.
Некоторые скважины находятся внутри кольцевого течения Гольфстрима, в то время как другие, расположенные на северо-западе, вне течения.
- На панели Каталог в разделе Папки щелкните правой кнопкой растр HYCOM_GoM и затем щелкните Свойства.
Появится окно Свойства наборов растровых данных.
- В окне Свойства наборов растровых данных щелкните вкладку Многомерная информация.
- Просмотрите раздел Свойства и для параметра Переменная по умолчанию щелкните ниспадающее меню Значение.
У многомерного растра HYCOM есть две переменные и два измерения. Переменные названы u и v. У каждой переменной есть измерения глубины и времени.
- В разделе Переменные разверните Eastward_Sea_Water_Velocity__u и разверните измерения Depth и StdTime.
Теперь вы можете проверить свойства измерений Depth и StdTime.
- Для измерения Depth экстент меняется от -5000 до 0, а количество равно 40.
- Для измерения StdTime интервал равен 3 часам, а количество равно 56 и экстент - от 2021-04-19T00:00:00 до 2021-04-25T21:00:00.
Теперь вы добавите растр HYCOM_GoM на карту Gulf of Mexico HYCO.
- Самостоятельно изучите свойства размеров для переменной Northward_Sea_Water_Velocity__v. После этого нажмите Отмена, чтобы закрыть панель Свойства наборов растровых данных.
- На панели Каталог щелкните правой кнопкой растр HYCOM_GoM и выберите Добавить к текущей карте.
Растр будет добавлен на карту.
- Воспользуйтесь инструментом Исследовать, чтобы приблизиться к экстенту растра HYCOM_GoM.
Для многомерного растра HYCOM включено время. При добавлении растра на карту обратите внимание, что бегунок времени отображается вверху экрана. В настоящий момент лучше всего свернуть и скрыть бегунок времени. Вы включите время и будете работать с ним позже в этом учебном руководстве.
- Поместите курсор на бегунке времени на карте и щелкните кнопку Свернуть.
- На панели Содержание щелкните слой HYCOM_GoM.
- На ленте во вкладке Растровый слой в группе Отображение щелкните кнопку DRA.
Подсказка:
DRA - это настройка динамического диапазона.
Карта обновится.
- На панели Содержание изучите слой HYCOM_GoM.
В легенде слоя отображаются минимальное и максимальное значения цветовой шкалы, чтобы четче показать изменения величины океанических течений.
- С помощью инструмента Исследовать приблизьтесь к объектам слоя Oil Wells.
- На вкладке Отображение щелкните ниспадающее меню Метод пересчета и выберите Билинейная интерполяция.
Это действие позволит сгладить пикселы растра.
У многомерного растра HYCOM есть две переменные и два измерения. Переменные названы u (показана на карте в настоящий момент) и v, отображающие глубину и время.
Затем вы измените переменную, отображающуюся на растре с компонентами направления от u (с востока на запад) до v (с севера на юг).
- Перейдите на вкладку Многомерные и в группе Разрез текущего отображения щелкните ниспадающее меню Переменная, выберите Northward_Sea_Water_Velocity_v.
Если вы измените активную переменную, вам также надо заново применить DRA и билинейную интерполяцию.
- Щелкните вкладку Растровый слой и в группе Отображение щелкните DRA. Щелкните ниспадающее меню Метод пересчета и выберите Билинейная интерполяция.
- На вкладке Многомерные в группе Срез текущего отображения раскройте ниспадающее меню StdTime.
Измерение StdTime выполняется с трехчасовым шагом, как вы заметили при просмотре свойств переменных и измерений растра HYCOM_GoM.
- На вкладке Многомерные в группе Срез текущего отображения раскройте ниспадающее меню Depth (Глубина).
Обратите внимание на более плотный интервал ступеней ближе к поверхности и менее плотный - глубже -5000 м. Самостоятельно изучите разное время и глубины и наблюдайте, как обновляется растр HYCOM на карте.
- Сохраните проект.
В этом разделе вы познакомились с областью проекта обследования нефтяных скважин в Мексиканском заливе и начали исследовать переменные и измерения набора данных HYCOM в 2D. В следующем разделе вы будете использовать нефтяные скважины для отбора океанических течений в определенных местах, чтобы определить, где и когда можно безопасно использовать ROV вблизи кольцевого течения Гольфстрима. В следующем модуле вы создадите на растре выборку HYCOM из 30 скважин как по глубине, так и по времени, и преобразуете векторы u и v в направление и скорость.
Пример растра HYCOM
Скважины в Мексиканском заливе регулярно осматриваются и, при необходимости, консервируются, пока океанические течения не станут достаточно слабыми, чтобы позволить ROV осуществить безопасный спуск и подъем.
В этом разделе вы воспользуетесь трехчасовой выборкой с шагом по времени в три часа для текущих векторов u и v в растре HYCOM для каждого из 30 местоположений скважин. Затем вы преобразуете эти значения в скорость и направление, которые будут использоваться для визуализации океанического течения с помощью динамических 3D-символов.
Выборка нефтяных скважин HYCOM
Для планирования миссии проверки с помощью ROV нужно исследовать океанические течения во времени в местах расположения скважин. Инструмент геообработки Извлечь по образцу, который поддерживает многомерные растры, позволяет извлекать полный диапазон измерений времени и глубины прогнозного растра HYCOM в местах расположения скважин.
- При необходимости откройте карту Gulf of Mexico HYCOM.
- На панели Содержание снимите отметку с растрового слоя HYCOM_GoM.
- На панели Содержание разверните слой Oil Wells.
Существует два типа доступа к нефтяным скважинам на шельфе. 30 нефтяных скважин показаны разными символами - в зависимости от того, будет ли ROV запускаться с плавучего судна или с платформы.
Ниже приведено изображение типа запуска с плавучего судна.
Ниже приведено изображение типа запуска с платформы.
- Воспользуйтесь инструментом Исследовать, чтобы приблизить группу скважин, расположенных как внутри кольцевого течения, так и вне его.
- Вверху ArcGIS Pro, в Поиске команд введите Извлечь по образцу, в списке результатов выберите Извлечь по образцу (Инструменты Image Analyst).
Появится панель инструмента Извлечь по образцу.
- В инструменте геообработки Извлечь по образцу задайте следующие параметры.
- Для Входных растров выберите HYCOM_GoM.
- Для Входного местоположения растра или объектов выберите Oil Wells.
- Для Выходной таблицы или класса объектов введите Sample_HYCOM_Go1.
- Для Поля уникального ID выберите Well ID.
- Поставьте отметку Обработать как многомерный.
- Поставьте отметку Построение класса объектов.
Исследование свойств измерений глубины и времени показало, что количество глубин равно 40, а времен - 56. Эти количества в сочетании с числом образцов (30 скважин) определяют количество выходных точек, создаваемых инструментом геообработки Извлечь по образцу.
- Щелкните Запустить.
Слой Sample_HYCOM_Go1 добавится на карту. Он содержит 67 200 точек, соответствующих 40 интервалам глубин, 56 временным интервалам и 30 местоположениям скважин.
- Сохраните проект.
В следующем модуле вы преобразуете атрибуты, необходимые для показа океанических течений в 3D, используя переменные u и v.
Вычисление скорости и направления из переменных u и v
Растр HYCOM использует компоненты вектора направлений с востока на запад (u) и с севера на юг (v), которые описывают скорости движения океанических течений. Чтобы масштабировать и поворачивать 3D-символы, вы должны сначала преобразовать значения в скорость (м/с) и направление (градусы). На следующих этапах вы воспользуйтесь простой моделью ModelBuilder, из набора инструментов проекта, которая позволяет добавить эти дополнительные атрибуты к точкам выборки.
- Щелкните правой кнопкой Sample_HYCOM_Go1 на панели Содержание и выберите Таблица атрибутов.
- Изучите таблицу атрибутов Sample_HYCOM_Go1.
Инструмент Извлечь по образцу сначала обрабатывает первый Well ID, первый временной диапазон и самый глубокий интервал глубин, а затем идет по всем глубинам для каждого местоположения, прежде чем перейти к следующему временному диапазону и снова повторить процесс.
Вы можете обратить внимание на то, что в более глубоких интервалах есть нулевые значения - это нормально. Глубина Мексиканского залива в местах расположения 30 скважин находится в диапазоне от -1000 м до -3000 м, поэтому все лежащие вне этого диапазона глубины в растре HYCOM и ваших точках выборки получили значение NoData.
- Откройте панель Каталог и разверните Наборы инструментов.
- Раскройте набор инструментов Прогнозирование океанических течений для планирования дистанционных проверок скважин.
- Щелкните правой кнопкой Вычисление скорости и направления из переменных u и v и выберите Редактировать.
Появляется редактор ModelBuilder.
- На канве модели вверху нажмите на кнопку Показать панель инструментов.
- На панели инструментов модели, в группе Запустить щелкните Проверить.
Откроется панель инструментов модели.
- В группе Модель щелкните Сохранить и закройте вид ModelBuilder.
- На панели Каталог дважды щелкните модель Calculate Velocity and Direction from u and v.
- В наборе инструментов Визуализация многомерных данных океана дважды щелкните модель Calculate Velocity and Direction from u and v.
Примечание:
Вы можете также найти инструменты геообработки для u and v так же, как вы искали инструмент Извлечь по образцу.
- В инструменте модели Calculate Velocity and Direction from u and v для параметра Sample Points выберите Sample_HYCOM_Go1 и нажмите Запустить.
Инструмент запустится, но выдаст предупреждение. Поскольку некоторые точки выборки содержат нулевые значения на больших глубинах, инструмент не может обработать эти записи и выдает предупреждение.
Примечание:
Векторы u и v представляют собой положительный и отрицательный компоненты X и Y океанического течения, поэтому в модели для определения скорости в м/с применяется теорема Пифагора:
Скорость = √u² + v²
Определить направление океанического течения исходя из значений u и v вам поможет следующая тригонометрическая формула:
Направление = (180/π) * arctan(u,v)
- Изучите таблицу атрибутов Sample_HYCOM_Go1.
У точек выборки теперь есть атрибуты, необходимые для масштабирования и поворота трехмерных символов океанических течений в пространстве и во времени. Изучая значения Скорости в таблице атрибутов, вы можете заметить, что они быстро уменьшаются по мере того, как вы погружаетесь на глубину, то есть максимальное воздействие кольцевого течения имеет место вблизи водной поверхности.
- Закройте таблицу атрибутов Sample_HYCOM_Go1.
- Сохраните проект.
В этом модуле вы создали в растре выборку HYCOM из 30 скважин как по глубине, так и по времени, и преобразовали векторы u и v в направления и скорости. В следующем модуле вы добавите к сцене точки выборки и отобразите их настраиваемыми трехмерными стрелками, учитывающими время и показывающими направление и магнитуду океанических течений.
Настройка символов для отображения океанических течений в 3D
Природа многомерных данных HYCOM состоит в том, что сложно синтезировать несколько измерений изменения и магнитуды в двухмерном представлении. Вы можете смотреть по одному срезу глубины или времени, но в этом случае вы теряете информацию о срезе "до" и "после". Используя сцену, вы можете преобразовать свои 67 200 точек выборки в интуитивно понятные символы, которые фиксируют все измерения глубины в трехмерном виде.
Добавление точек выборки HYCOM к сцене и настройка глубины
В этом модуле вы добавите точки выборки HYCOM к сцене, представленной в проекте, и настроите свойства слоя для поддержки им визуализации глубин океана в глобальной сцене с помощью сервиса высот TopoBathy 3D (топография и батиметрия), доступного в ArcGIS Living Atlas. В проект также включен файл слоя (.lyrx), который содержит простой трехмерный символ направления, созданный в SketchUp.
- На карте Мексиканского залива HYCOM, на панели Содержание, щелкните правой кнопкой Sample_HYCOM_Go1 и выберите Копировать.
- Активируйте Сцену Мексиканского залива.
Сцена содержит увеличенный трехмерный вид Скважины 20. Эта скважина доступна для проверки с судна и показывает максимальную глубину -2604 м ниже океанического дна:
- На панели Содержание сцены щелкните правой кнопкой Gulf of Mexico Scene и выберите Вставить.
Слой добавится в группу 2D-слои сцены.
- На ленте, на вкладке Карта в группе Навигация щелкните Закладки и выберите Новая закладка.
- В окне Создать закладку для Имя введите Well 20 и щелкните OK.
- Воспользуйтесь инструментом Исследовать, чтобы уменьшить масштаб и изучить объекты слоя Sample_HYCOM_Go1.
Вы примените файл слоя, который переместит слой Sample_HYCOM_Go1 в группу 3D слои.
- Щелкните на панели Содержание слой Sample_HYCOM_Go1.
- На вкладке Векторный слой щелкните кнопку Символы.
Появится панель Символы.
- На панели Символы найдите и щелкните кнопку Импорт символов.
- В инструменте Применить символы слоя задайте следующие параметры:
- Для Входного слоя убедитесь, что выбран Sample_HYCOM_Go1.
- Для Символов слоя выберите 3D Arrows.lyrx в подключении к папке.
- Проверьте, что заданы параметры Поля символов файлом слоя 3D Arrows.lyrx.
- Для Типа задано Поле значений.
- Для Исходного поля задано Velocity.
- Для Целевого поля задано Velocity (m/s).
- В опции Обновить диапазоны символов по данным выберите Сохранить диапазоны.
- Щелкните Запустить, чтобы применить символы.
Сцена обновится, чтобы показать набор перекрывающихся трехмерных стрелок на поверхности океана, расположенных в Скважине 20. Большая часть работы с символами была выполнена файлом слоя, в частности, был применен пользовательский символ 3D-стрелки; слой был перемещен в группу 3D-слои, были заданы границы скорости с градуированными цветами и добавлены надписи.
- На панели Содержание изучите легенду слоя Sample_HYCOM_Go1.
Примечание:
На панели Содержание не показываются настроенные 3D-стрелки, примененные к слою Sample_HYCOM_Go1. Однако скважины сцены отображаются символами, а границы - градуированными цветами и подписями.
Границы скорости океанических течений и символы определяются гипотетическими эксплуатационными ограничениями аппарата ROV, используемого на этом занятии для проведения инспекций нефтяных скважин.
- На панели Символы щелкните вкладку Изменять символы по атрибуту и разверните Размер.
Обратите внимание, что для поля размера выбрано Velocity(m/s).
- Закройте панель Символы.
- Воспользуйтесь закладкой Скважина 20, чтобы приблизиться к нужной скважине.
- В сцене воспользуйтесь инструментом Исследовать для изучения, поворота и наклона Скважины 20.
- Зелеными стрелками показаны оптимальные низкие скорости течения (<0.25 м/с)
- Желтыми стрелками показаны средние (но все еще допустимые) скорости течения (0.25-0.5 м/с)
- Красные стрелки указывают на скорости течения (>0.5 м/с), выходящие за пределы, подходящие для работы ROV.
Обратите внимание, что параметры высоты элемента все еще необходимо настроить в свойствах слоя.
- Дважды щелкните на панели Содержание слой Sample_HYCOM_Go1.
Откроется окно Свойства слоя.
- Щёлкните вкладку Высоты в диалоговом окне Свойства слоя. Убедитесь, что для Объекты находятся выбрано На абсолютной высоте. Для Поля щелкните ниспадающее меню и выберите Depth.
Вы задали значение Z для каждой точки выборки. Теперь проверьте свойства отображения.
- В окне Свойства слоя перейдите на вкладку Отображение. Убедитесь, что стоит отметка Отображать 3D-символы в единицах реального мира, и нажмите ОК.
Сцена обновится, и каждый набор точек выборки будет показан на их глубине под поверхностью, с подписью скорости океанического течения в м/с.
- В сцене воспользуйтесь инструментом Исследовать для вращения и наклона объекта скважины и изучения текущей скорости.
- Сохраните проект.
Настройка времени
Для многомерного растра HYCOM включено время.
Подсказка:
Когда вы добавляли растр на карту для создания выборки, вам было предложено свернуть и скрыть бегунок времени, показанной в верхней части экрана.
Хотя точки выборки содержат временные диапазоны как атрибут из растра HYCOM, в самом слое сцены еще нет информации о том, что время включено. В следующих шагах настраивается время, чтобы вы могли исследовать (и анимировать) изменения скорости океанического течения в этом измерении.
- Дважды щелкните на панели Содержание Сцены Мексиканского залива слой Sample_HYCOM_Go1.
- Щелкните вкладку Время в диалоговом окне Свойства слоя.
- На вкладке Время В разделе Фильтрация с использованием времени щелкните Фильтрация содержания слоя на основании значений атрибутов.
- Для свойств Время слоя и Поле времени должно быть выбрано, соответственно, Все объекты имеют только одно поле времени и Поле времени.
В настоящее время временной экстент набора данных HYCOM настроен на отображение данных с полуночи 19 апреля до 21:00 25 апреля. В HYCOM хранятся данные с временной частотой в три часа (время UTC), поэтому свойства времени точек выборки должны быть соответствующими.
- Для Временного интервала поставьте отметку Просмотреть, используя регулярный временной интервал и задайте Шаг, равный 3, а единицами - Часы.
- Для Часового пояса щелкните ниспадающее меню и выберите (UTC) Всемирное координированное время.
- Нажмите OK.
После настройки времени для слоя он отобразится наверху сцены.
- В сцене наведите курсор на бегунок времени и нажмите на кнопку Время недоступно.
Подсказка:
Когда бегунок Время отключен, на кнопке отображается красный значок.
Бегунок отфильтрует данные, чтобы отобразить первый шаг серии: полночь 19 апреля 2021 г.
- Щелкните стрелку вправо в верхней части бегунка времени, чтобы переместиться на несколько шагов вперед по временному ряду.
Вы заметите, что в настоящее время отображается перемещающееся трехчасовое временное окно, но вы хотите перейти через одно значение времени, а не через движущееся окно.
- На вкладке Время ленты, в группе Текущее время, выберите Промежуток и измените 3 на 0.
- В группе Шаг убедитесь, что для Интервала шага задано 3 часа.
Бегунок времени теперь показывает одно значение при перемещении вперед и назад по временному ряду с трехчасовым шагом.
- Используйте в сцене инструмент Исследовать, чтобы приблизиться к Скважине 20.
- На панели Содержание снимите отметку со слоя Well Tops чтобы лучше видеть поверхностные течения.
Примечание:
Стрелки на вашей карте могут быть другими.
Измерения глубины и времени теперь настроены для точек вашей выборки.
- Самостоятельно изучите местоположения других скважин сцены и используйте бегунок времени, чтобы сравнить, как текущая скорость и направление меняются в пространстве, на глубине и во времени.
Примечание:
Вы также можете настроить этот слой так, чтобы он учитывал диапазон, вставив атрибут глубины в бегунок диапазона. Вы можете показать определенные глубины или диапазоны глубин, например, в случае, если вас интересуют только точки выборки в верхних 100 метрах. Для получения информации см. раздел документации ArcGIS Pro о настройке диапазона. Настройка времени (или диапазона) для набора данных - отличный способ фильтрации и визуализации динамических процессов как в 2D, так и в 3D.
По сценарию этого занятия необходимо обработать большой объем информации, чтобы определить, где и когда океанические течения являются достаточно спокойными для погружения ROV на глубину. К счастью, в ArcGIS Pro есть возможность построения диаграмм, которые могут еще больше упростить набор данных для планирования и изучения потенциальных окон для погружения ROV. Вы создадите диаграмму в следующем модуле.
Изучение окон для погружения ROV с помощью матричной диаграммы интенсивности
Визуализация течений в виде трехмерных стрелок - это интуитивно понятный способ представления их направления, магнитуды и глубины. Однако вы можете оценивать только одну скважину за раз, что плохо подходит для больших наборов данных выборок. Чтобы как-то отобразить наш недельный анализ HYCOM и 30 мест расположения лунок на одном листе бумаги, вы воспользуетесь матричной диаграммой интенсивности.
Настройка матричной диаграммы интенсивности
Матричная диаграмма интенсивности - это удобный способ анализа взаимосвязи между двумя категориальными полями (ID скважины и Время) в соответствии со значением числового поля (Скорость). Диаграмма поможет ответить на вопрос, соответствует ли скорость течения в районе скважины в заданное время рабочим параметрам вашего ROV? В этой ситуации вас не беспокоят отдельные значения глубин, так как вам придется пройти через все их значения при спуске на дно океана и подъеме наверх. Однако вас интересует максимальное течение на всех глубинах для заданной скважины в заданное время.
На следующих этапах вы настроите матричную диаграмму интенсивности, используя атрибуты точек выборки, что поможет вам ответить на вопрос.
- При необходимости активируйте Сцену Мексиканского залива.
Примечание:
Ползунок времени, по сути, работает как определяющий запрос, поэтому для отображения всего набора данных на диаграмме его необходимо отключить. Однако вы также можете использовать его для диаграмм, если хотите пошагово просматривать отдельные значения времени, чтобы увидеть, как себя ведет диаграмма.
- В сцене, на бегунке времени, нажмите на кнопку Время включено, чтобы отключить время.
- На панели Содержания щёлкните правой кнопкой слой Sample_HYCOM_Go1, укажите Построить диаграмму и выберите Матричная диаграмма интенсивности.
Пустая матричная диаграмма интенсивности будет добавлена под сценой - вместе с соответствующей панелью Свойства диаграммы справа.
- При необходимости вы можете перемещать диаграмму и панель свойств.
- На панели Свойства диаграммы, на вкладке Данные, внесите следующие изменения:
- Для Категории столбца выберите StdTime.
- Для Категории строки выберите WellID.
- Для Агрегирования выберите Максимум.
- Для Номера выберите Скорость (м/с).
- Для Классы выберите 3.
- На панели Свойства диаграммы разверните Границы классов.
Примечание:
Значения классов не отражают текущие ограничения скорости.
Вы должны перенастроить три границы классов - 0,25, 0,5 и 2,0 и сопоставить цвета с трехмерными направленными стрелками.
- Щелкните ниспадающее меню Цветовая схема и отметьте Показать названия. В ниспадающем меню Цветовая схема выберите схему HYCOM Velocity Colors.
Схема HYCOM Velocity Colors включена в пакет проекта и состоит из трех цветовых стилей, установленных для каждого из верхних пороговых значений, настроенных для отображения зеленого, желтого и красного цветов.
- На вкладке Классы для Границ классов обновите верхнее значение для каждого интервала следующим образом:
- Для зеленого введите 0.25.
- Для желтого введите 0.5.
- Для красного введите 2.0.
- Для параметра Сортировать строки щелкните ниспадающее меню и выберите По убыванию Z-A.
Диаграмма становится более читаемой. Ее дополнительное форматирование еще прояснит ситуацию.
- На панели Свойства диаграммы на вкладке Формат щелкните кнопку Элементы символов.
- Щелкните Линии сетки Для Цвета выберите Серый 50% (1 столбец, 6 строка), а для Толщины введите 0.25pt. Для Типа линии выберите Сплошная.
Подсказка:
Чтобы увидеть название цвета, наведите на него курсор.
Диаграмма обновится, и вам станет проще различать скважины и временные интервалы.
- На панели Свойства диаграммы перейдите на вкладку Общие и обновите следующие свойства:
- Для Заголовка диаграммы проверьте, что указано Максимум скорости для StdTime и WellID.
- В опции Заголовок по оси X введите Время (UTC).
- В опции Заголовок по оси Y введите Well_ID.
- В опции Заголовок легенды введите Еженедельно (м/с).
- В поле Описание введите Эта диаграмма показывает максимальную скорость океанического течения по ID скважин в Мексиканском заливе, рассчитанную HYCOM в период с 19 по 25 апреля 2021 г.
- После этого увеличьте готовую диаграмму, чтобы изучить ячейки и временные диапазоны.
На диаграмме обратите внимание на изменения течения при перемещении по скважинам с запада на восток (и в сторону кольцевого течения).
- Найдите на диаграмме самые западные скважины (№№ 1-15), обозначенные как A на изображении ниже, и обратите внимание, что у этих скважин есть максимальные течения со значениями 0,25 и 0,50, находящиеся в рабочих пределах для ROV.
- Найдите на диаграмме восточные скважины (№№16-26), обозначенные на изображении B. Обратите внимание, что у всех этих скважин есть некоторый период времени, в пределах которого течение слишком сильное (2.0 и выше) и превышает рабочие пределы ROV.
По мере того, как вы углубляетесь в течение, некоторые скважины (№№ 27-29), обозначенные на изображении как C, не имеют доступных рабочих окон, поскольку они расположены полностью внутри кольцевого течения. Это может быть сезонным явлением, и эксплуатационные ограничения могут изменяться по мере смещения кольца течения в результате сезонных изменений.
- В сцене включите бегунок времени, сфокусируйтесь на части временных данных и задайте временной период в один день.
Диаграмма изменится, отобразив только один день океанских течений. Переместите сцену и диаграмму, чтобы можно было видеть скважину и диаграмму.
- Сохраните проект.
В этом разделе вы просуммировали 67 200 индивидуальных прогнозов океанских течений в удобную диаграмму, которую можно использовать для планирования операций ROV. Изучая процесс поиска сигнала в шуме HYCOM, вы использовали в рабочем процессе подход доктора Бена Шнейдермана: «Сначала обзор, масштабирование и фильтрация, затем детализация по запросу». Вы создали диаграмму (обзор), воспользовались этой диаграммой, чтобы упростить набор данных и найти выбросы (масштабирование и фильтрация), а далее вы завершите это занятие, создав анимацию течений для конкретной интересующей вас скважины (детализация по запросу).
Анимирование океанических течений в 3D
В этом модуле вы создадите анимацию для одной скважины, используя временное измерение из HYCOM, чтобы проиллюстрировать подробную динамику изменения интенсивности и направления океанических течений за одну неделю. К счастью, уже была выполнена часть подготовительных работ (настройка и включение времени в точках выборки), поэтому все, что осталось сделать, - это увеличить масштаб скважины, загрузить временные шаги в новую анимацию, добавить аннотацию и экспортировать анимацию.
Загрузка временных рядов в анимацию
- При необходимости активируйте Сцену Мексиканского залива.
- В сцене, в бегунке времени, нажмите на кнопку Время включено, чтобы отключить время и свернуть бегунок времени.
- На панели Содержание поставьте отметку и выберите слой Well Tops.
- На ленте во вкладке Векторный слой в группе Эффекты установите Прозрачность на 95%.
Судно и нефтяная вышка будет скрыта, а подпись - видна.
- Используйте инструмент Исследовать, чтобы изучить Скважину 20 (или любую другую выбранную вами). Выделите верхнюю часть скважины на экране, показывая, где находится большая часть сильных океанических течений.
- На ленте на вкладке Вид в группе Анимация щёлкните Добавить.
Появится панель Временная шкала анимации.
- На панели Временная шкала анимации щелкните Создать первый ключевой кадр.
Окно сцены обновится, показав, как анимация будет вырезана с разрешением выходного видео (HD 720, HD 1080 и т.д.).
После этого выберите выходной формат видеоролика в опциях.
- На ленте во вкладке Анимация в группе Экспорт щёлкните Видеоролик.
- На панели Экспорт видеоролика в разделе Предварительные установки экспорта видеоролика щелкните HD 1080.
- На вкладке Анимация ленты, в группе Экспорт должна быть включена кнопка Заблокировать размер вида.
Блокировать размер вида активируется, когда у кнопки синий фон.
Это позволит гарантировать, что вид сцены будет обрезан в соответствии с выбранным разрешением 1080.
- Просмотрите сцену и убедитесь в том, что выбор формата изображения выходного видеоролика не привел к обрезанию каких-либо данных или подписей. При необходимости переместите и перекадрируйте сцену так, чтобы все адекватно выглядело в заблокированном виде.
- На панели Временная шкала анимации, в Галерее кадров, щелкните первый ключевой кадр, чтобы выбрать его, щелкните правой кнопкой и выберите Удалить выборку.
- На вкладке Анимация ленты, в группе Создать, щелкните стрелку ниспадающего меню Импорт и выберите Шаги бегунка времени.
Временные серии состоят из 56 шагов (7 дней по 8 измерений ежедневно). Каждый из этих шагов добавляется в качестве ключевого кадра на шкалу времени вместе с начальным кадром - в результате чего получается 57 кадров.
Затем выберите всю временную шкалу.
- Щелкните первый ключевой кадр (№1), задержите клавишу Shift, прокрутите к последнему ключевому кадру (№57) и щелкните его.
- На вкладке Анимация ленты, в группе Редактировать, нажмите кнопку Свойства (или щелкните кадры на временной шкале правой кнопкой и выберите Свойства анимации).
На панели Свойства анимации можно задать длину отдельных (или всех) кадров. По умолчанию, применяется значение 3 секунды на ключевой кадр, что в итоге дает длительность, равную 2:48. Затем вы измените длительность воспроизведения на 30 секунд.
- На панели Свойства анимации измените Длину на 0.25 секунды.
В результате общее время выполнения составит 14 секунд.
- Сохраните проект.
Добавление наложений анимации
Затем вы добавите наложение анимацию.
- На ленте во вкладке Анимация в группе Наложение щелкните ниспадающее меню Добавить наложение.
- В группе Динамический текст выберите Время карты.
В сцене начальный и конечный текст аннотации добавляется в виде наложения. Однако у ваших данных есть значение времени для каждого шага.
- В сцене выберите для наложения и удалите вторую линию конечного времени.
- Убедитесь, что наложение содержит следующий текст:<dyn type="animation" property="startTime" format="short|long"/>
- Щелкните в сцене кнопку Закрыть экранное редактирование и зафиксировать изменения.
- На панели Свойства анимации щелкните вкладку Наложения. Убедитесь, что для опции Начальный кадр выбрано 1, а для опции Конечный кадр - 57.
Это позволит быть уверенными в том, что изменения будут применены ко всем ключевым кадрам анимации.
- Для наложения динамического текста щелкните кнопку Формат символа наложения.
- На панели Формат текстового символа разверните Оформление и обновите оформление текста, изменив при необходимости его шрифт и размер.
- Щелкните стрелку назад, чтобы вернуться на вкладку Наложение и выберите одно из девяти предустановленных положений для отображения наложения на ключевом кадре.
Примечание:
С помощью вкладки Наложения можно в кадры анимации добавить заголовок, изображение и другой текст.
- Убедитесь, что наложение Времени карты было успешно отформатировано и отображается в ключевом кадре в нужном месте.
- Сохраните проект.
- На ленте во вкладке Анимация в группе Экспорт щёлкните Видеоролик.
- На панели Экспорт видеоролика для Имени файла выберите нужное вам местоположение и укажите выходное имя.
- Разверните раздел Настройки экспорта файла выберите для Формата медиа вариант MPEG4 movie (mp4).
- Для опции Кадров в секунду выберите 30 кадров в секунду.
- После этого щелкните кнопку Экспорт.
Примечание:
Процесс экспорта анимации может занять определенное время - в зависимости от процессора и видеокарты вашего компьютера. Этот процесс может длиться от 10 до 15 минут.
- Щелкните на панели Экспорт видеоролика Воспроизвести видео, чтобы познакомиться с видеороликом.
Помимо снимков экрана, диаграмм и интерактивных сцен, анимация является одним из главных инструментов для изучения 3D-данных, особенно при работе со слоями со временем, в частности, точками, взятыми из HYCOM. Одни и те же техники создания анимации можно применять в 2D и в 3D. Например, вместо конкретных скважин вы можете использовать сетку с регулярными интервалами точек для наблюдения за региональными изменениями поверхностных течений и температур океана.
В этой 48-часовой анимации ураган Дориан двигался на север по восточному побережью после того, как почти полностью остановился и разрушил Багамы в 2019 году.
В данном учебном пособии показано, как из многомерных наборов растровых данных HYCOM можно извлечь прогнозные данные об океанических течениях и сделать выборку из них для планирования проведения операций ROV в Мексиканском заливе. Попутно вы преобразовали переменные u и v океанических течений в простые для понимания трехмерные символы, создали матричную диаграмму интенсивности, суммирующую окна для погружения ROV во всем наборе данных, и выбрали одну скважину для детального изучения изменений характеристик океанических течений во времени. Вы можете применить эти рабочие процессы и инструменты к другим переменным HYCOM или любым другим многомерным наборам данных, чтобы лучше проанализировать сложные земные процессы в пространстве и во времени.
Вы можете найти больше учебных пособий в галерее учебных пособий.