添加 HYCOM 栅格

ArcGIS Pro 工程包包含本教程所需的所有数据和符号系统。 下载并打开工程包后,您将首先解压缩已裁剪到墨西哥湾范围内的 HYCOM 多维栅格。

下载并提取工程包

本教程的工程包托管在 ArcGIS Online 上。 提取并打开包后,里面有一个附加的压缩 CRF 文件夹,其中包含 HYCOM 洋流变量。 您必须先解压缩此文件夹,然后才能在工程中使用。

  1. 下载预测洋流以计划远程油井检查工程。
  2. 找到所下载的文件,然后双击以提取并在 ArcGIS Pro 中打开工程。
  3. 如有必要,在 ArcGIS Pro 中的选择解压位置窗格中,浏览并选择工程的文件夹以解压内容。

    如果未提示您选择解压缩位置,则应用程序将解压缩到默认位置,例如 C:\Users\<NAME>\Documents\ArcGIS\Packages\ predict ocean currents to plan remote well inspections

    选择解压位置。

    工程将打开并显示标题为 Gulf of Mexico HYCOM 的地图和标题为 Gulf of Mexico Scene 的场景。

    在 Gulf of Mexico 中打开工程并显示油井

  4. File Explorer 中,浏览到解压缩工程的位置,例如 C:\Users\<NAME>\Documents\ArcGIS\Packages\ predict ocean currents to plan remote well inspections

    工程文件夹名称后面会有一组额外的字符,例如 \predict ocean currents to plan remote well inspections_d33969

  5. 打开 commondata 文件夹,然后打开 userdata 文件夹。
  6. \commondata\userdata 文件夹中,提取同一文件夹中的 HYCOM_GoM.zip 文件。

    您还可以在此处找到本教程稍后使用的图层和样式文件。

    提取 HYCOM_GoM.zip 文件。

    HYCOM 栅格已被提取,您现在可以将其添加到您的地图并探索其多维属性。

  7. File Explorer 中,确认 HYCOM_GoM 文件夹已被提取。

    HYCOM_GoM 文件夹已成功解压到 userdata 文件夹

  8. ArcGIS Pro目录窗格中,右键单击文件夹,然后选择添加文件夹连接

    添加文件夹连接。

    随即出现添加文件夹连接窗口。

  9. 添加文件夹连接窗口中,浏览并选择包含 HYCOM_GoM 栅格的 userdata 文件夹,然后单击确定

    找到文件夹

  10. 目录窗格中,展开文件夹,然后展开用户数据

    您现在可以访问此文件夹中的 HYCOM_GoM 栅格。

    浏览文件夹内容

  11. 快速访问工具栏中,单击保存按钮以保存工程,并在系统询问是否保存到当前版本的 ArcGIS Pro 时单击“是”。

    快速访问工具栏上的“保存”按钮

向地图添加 HYCOM 栅格

本教程场景发生在 2021 年 4 月 19 日,并使用模拟的 7 天洋流预测,该预测已被裁剪到工程区域以减少处理时间并确保一致的输出。 在现实场景中,ArcGIS Living Atlas 提供的近实时 HYCOM 服务之一将用于预测洋流 - 甚至海面高度、盐度或温度。

工程包含墨西哥湾的地图和场景的选项卡。 您将首先使用 2D 地图来探索和采样油井位置和 HYCOM 数据,然后移动到场景以 3D 形式可视化结果。

  1. 如有必要,激活 Gulf of Mexico HYCOM 地图。

    Gulf of Mexico HYCOM 地图

  2. 内容窗格中,查看地图图层。

    地图图层

    这些图层包括如下内容:

    • Oil Wells:一个由 30 口油气井组成的图层。
    • Major Ocean Currents:显示墨西哥湾流环流的图层,这是一种主要洋流,蜿蜒穿过墨西哥湾和佛罗里达州南端。 图层显示了全球一致的暖流和寒流。
    注:

    您可以在 ArcGIS Living Atlas of the World 上找到 Major Ocean Currents 图层。

  3. 在将 Gulf of Mexico HYCOM 栅格添加到地图之前,使用探索工具缩小并探索世界上的一些主要暖流和寒流。

    环流

    一些油井位置位于墨西哥湾流环流内部,而西北部的其他油井位于环流外。

    油井位于环流内

  4. 目录窗格的文件夹下,右键单击 HYCOM_GoM 栅格,然后单击属性

    显示 HYCOM_GoM 属性。

    栅格数据集属性窗口随即出现。

  5. 栅格数据集属性窗口中,单击多维信息选项卡。

    显示 HYCOM_GoM 多维属性。

  6. 查看属性部分,对于默认变量,单击下拉菜单。

    多维 HYCOM 栅格有两个变量和两个维度 - 变量是 u 和 v。 每个变量都有一个深度和时间维度。

    查看 HYCOM_GoM 变量。

  7. 变量下,展开 Eastward_Sea_Water_Velocity__u,然后展开 DepthStdTime 维度。

    现在您可以查看 DepthStdTime 维度的属性。

    • 对于深度,范围从 -5000 — 0,计数为 40。
    • 对于 StdTime,间隔为 3 小时,计数为 56,范围为 2021-04-19T00:00:00 — 2021-04-25T21:00:00。

    查看 HYCOM_GoM 深度和时间维度。

    接下来,您将 HYCOM_GoM 栅格添加到 Gulf of Mexico HYCOM 地图。

  8. 自行调查 Northward_Sea_Water_Velocity__v 变量的维度属性。 完成后,单击取消关闭栅格数据集属性窗格。
  9. 目录窗格中,右键单击 HYCOM_GoM 图层,然后选择添加至当前地图

    将 HYCOM_GoM 图层添加到地图

    栅格随即添加到地图。

  10. 使用浏览工具缩放至 HYCOM_GoM 栅格的范围。

    浏览 HYCOM_GoM 图层。

    HYCOM 多维栅格已启用时间。 将栅格添加到地图时,请注意屏幕顶部显示的时间滑块。 目前,最好折叠并隐藏时间滑块。 您将在本教程的后续部分中启用和使用时间。

  11. 在地图上,指向时间滑块,然后单击折叠按钮。

    浏览时间滑块。

  12. 内容窗格中,单击 HYCOM_GoM 图层。
  13. 在功能区上,单击栅格图层选项卡,然后在渲染组中,单击 DRA 按钮。
    提示:

    DRA 表示动态范围调整。

    选择 DRA。

    地图随即更新。

    HYCOM_GoM l 应用了 DRA 的图层

  14. 内容窗格中,查看 HYCOM_GoM 图层。

    展开 HYCOM_GoM 图层图例。

    图层图例显示色带的最小值和最大值,以更好地显示洋流量级的变化。

  15. 使用探索工具可缩放至 Oil Wells 图层中的要素。

    HYCOM 栅格 DRA

  16. 渲染组中,单击重采样类型下拉菜单,然后选择双线性

    选择双线性重采样方法。

    此操作平滑了栅格像素。

    HYCOM 栅格 DRA 双线性重采样

    多维 HYCOM 栅格有两个变量和两个维度。 变量是 u(当前显示在地图上)和 v,代表深度和时间。

    接下来,您要将栅格中显示的变量从 u(东西向)更改为 v(南北向)分量方向。

  17. 单击多维选项卡,在当前显示时间片组中,单击变量下拉菜单并选择 Northward_Sea_Water_Velocity_v

    选择显示变量。

    如果更改活动变量,还必须重新应用 DRA 和双线性重采样。

  18. 单击栅格图层选项卡,然后在渲染组中,单击 DRA。 单击重采样类型下拉菜单,然后选择双线性
  19. 单击多维选项卡,在当前显示时间片组中,单击 StdTime 下拉菜单。

    显示时间片。

    正如您在查看 HYCOM_GoM 栅格的变量和维度属性时所观察到的那样,StdTime 维度以三个小时为步长。

  20. 多维选项卡的当前显示时间片组中,单击深度下拉菜单。

    查看深度剖切片,

    当观测值达到 -5000 m 时,更靠近表面的更密集的步长间隔和更不密集的间隔。 自行探索不同的时间和深度,观察地图中的 HYCOM 栅格如何更新。

  21. 保存工程。

在本部分中,您熟悉了墨西哥湾油井检测工程区域,并开始以 2D 方式探索 HYCOM 数据集的变量和维度。 在下一部分中,您将使用油井对特定位置的洋流进行采样,以确定何时何地在墨西哥湾流环流附近操作 ROV 是安全的。 在下一模块中,您将在深度和时间维度上对 30 个油井位置的 HYCOM 栅格进行采样,并将 u 和 v 向量转换为方向和速度。


对 HYCOM 栅格进行采样

将对墨西哥湾的井进行定期检查,必要时,可在洋流足够低时加盖井盖,以允许 ROV 安全下降和上升。

ROV 任务。 图片来源:Keith VanGraafeiland

在本部分中,您将利用 3 小时的时间在 HYCOM 栅格内对 30 个井位置的 uv 洋流向量进行逐步采样。 然后,您需要将这些值转换为速度和方向,以将其用于通过 3D 符号来可视化洋流。

油井位置 HYCOM 采样

要规划 ROV 检查的任务,需要调查油井位置处洋流随时间变化情况。 支持多维栅格的采样地理处理工具,可用于提取油井位置处 HYCOM 预测栅格时间和深度维度的完整范围。

  1. 如有必要,请打开 Gulf of Mexico HYCOM 地图。
  2. 内容窗格中,取消选中 HYCOM_GoM 栅格图层。
  3. 内容窗格中,展开 Oil Wells 图层。

    展开 Oil Wells 图层。

    海上油井有两种访问方式。 30 个油井已根据 ROV 是从浮船还是平台启动进行符号化。

    下面是浮船访问类型的图像。

    从船启动的 ROV。 图片来源:Keith VanGraafeiland

    下面是平台访问类型的图像。

    从平台启动的 ROV。 图片来源:Keith VanGraafeiland

  4. 使用浏览工具放大位于环流内外的油井聚类。

    浏览油井聚类。

  5. ArcGIS Pro 顶部的命令搜索中,键入 Sample,然后在结果列表中选择 Sample (Image Analyst Tools)

    查找并使用采样工具。

    采样窗格随即出现。

  6. 采样地理处理工具中,设置下列参数:

    • 对于输入参数,请选择 HYCOM_GoM
    • 对于输入位置栅格或要素,请选择 Oil Wells
    • 对于输出表格或要素类,请键入 Sample_HYCOM_Go1
    • 对于唯一 ID 字段,请选择 Well ID
    • 选中以多维方式处理
    • 选中生成要素类

    采样工具参数。

    调查深度和时间维度属性,可获悉深度计数为 40,时间计数为 56。 这些计数与采样数量 (30 个油井) 相结合,可以确定采样地理处理工具生成的输出点的数量。

  7. 单击运行

    即会将 Sample_HYCOM_Go1 图层添加到地图。 它包含 67,200 个点,表示 40 深度间隔、56 时间步长、30 个油井位置的采样。

  8. 保存工程。

    在下一个模块中,您将转换在 3D 模式下使用 u 和 v 变量符号化洋流所需的属性。

从 u 和 v 变量计算速度和方向

HYCOM 栅格针对描述洋流移动量级的东西 (u) 和南北 (v) 使用分量方向向量。 要缩放或旋转 3D 符号,您必须首先将这些值转换为速度 (m/s) 和方向(度)。 在下列步骤中,您只需使用包含在此工程工具箱中的 ModelBuilder 模型,并将这些附加属性添加到采样点。

  1. 内容窗格中,右键单击 Sample_HYCOM_Go1 并选择属性表
  2. 查看 Sample_HYCOM_Go1 属性表。

    采样工具通过以下方式启动:处理第一个油井 ID,第一个时间步长以及最深的深度间隔,并在移动至下一个时间步长之前转至每个位置的深度,重复此处理过程。

    浏览 Sample_HYCOM_Go1 属性表。

    您会注意到,较深间隔处为空值,这是正常的。 墨西哥湾 30 个油井的最大深度介于 -1000m 与 -3000m 之间,因此,此深度范围之外的任何数据都被视为 HYCOM 栅格以及采样点中 NoData。

  3. 打开目录窗格,展开工具箱
  4. 展开预测洋流以计划远程油井检查工具箱。

    查找模型工具。

  5. 右键单击从 u 和 v 计算速度和方向,然后选择编辑

    在目录窗格中编辑从 u 和 v 计算速度和方向模型

    ModelBuilder 编辑器随即出现。

  6. 在模型画布上方,单击显示工具栏按钮。

    “显示工具栏”按钮

  7. 在模型工具栏的运行组中,单击验证

    “验证”按钮

    模型工具栏随即显示。

  8. 模型组中,单击保存,然后关闭 ModelBuilder 视图。
  9. 目录窗格中,双击从 u 和 v 计算速度和方向模型。
  10. 可视化多维海洋数据工具箱中,双击从 u 和 v 变量计算速度和方向模型。
    注:

    对于地理处理工具,您也可以搜索 u and v,以利用在采样工具中使用的同样方式查找它。

  11. 从 u 和 v 变量计算速度和方向 模型工具中,针对采样点,选择 Sample_HYCOM_Go1,然后单击运行

    使用模型工具。

    工具成功执行,但提供了一个警告。 因为某些采样点的较深间隔处包含空值,工具无法处理这些记录,从而生成警告。

    模型工具警告。

    注:

    此处的 u 和 v 向量表示洋流的正负 X 和 Y 分量,因此将在此模型中使用毕达哥拉斯定理来计算速度(以 m/s 为单位):

    速度 = √u² + v²

    您可以使用一些几何根据 u 和 v 再次确定洋流方向:

    方向 = (180/π) * arctan(u,v)

  12. 查看 Sample_HYCOM_Go1 属性表。

    查看新字段值。

    采样点现在具有在空间和时间上缩放和旋转 3D 洋流符号所需的属性。 通过扫描属性表中的速度值,您会发现,随着深度加深,速度值会迅速减小,因此环流的大多数动作发生在地表附近。

  13. 关闭 Sample_HYCOM_Go1 属性表。
  14. 保存工程。

在此模块中,您对 30 个井位置从深度和时间维度进行了 HYCOM 栅格采样,并将 u 和 v 向量转换为方向和速度。 在下一个模块中,您需要将采样点添加到场景中并在时间感知型自定义 3D 箭头显示洋流方向和量级时对其进行符号化。


配置 3D 洋流符号

HYCOM 多维数据的性质意味着很难在 2D 视图中合成多个维度的变化和量级。 您可以一次查看一个深度或时间片,但随后您会丢失切片之前或之后的上下文。 使用场景,您可以将 67,200 个采样点转换为直观的符号,在单个 3D 视图中捕获所有深度维度。

向场景中添加 HYCOM 采样点并配置深度

在本模块中,您将向工程中提供的场景添加 HYCOM 采样点,并使用 ArcGIS Living Atlas 提供的 TopoBathy 3D(地形和海洋测深)高程服务配置图层属性以支持全球场景中海洋深度的可视化。 工程中还提供了一个图层文件 (.lyrx),其中包含一个在 SketchUp 中创建的简单 3D 方向符号。

  1. Gulf of Mexico HYCOM 地图的内容窗格中,右键单击 Sample_HYCOM_Go1 并选择复制

    复制图层以创建副本。

  2. 激活 Gulf of Mexico 场景

    Gulf of Mexico 场景选项卡

    场景包括 20 号油井的特写 3D 视图。 这口油井可供轮船检查,显示到海底的最大深度为 -2604m:

    Gulf of Mexico 场景

  3. 在场景内容窗格中,右键单击 Gulf of Mexico 场景,然后选择粘贴

    复制并粘贴图层。

    图层将添加到 2D 图层组中。

  4. 在功能区上,单击地图选项卡导航组中的书签新建书签

    添加新书签。

  5. 创建书签窗口中,对于名称,键入 Well 20,然后单击确定

    创建书签。

  6. 使用浏览工具缩小和浏览 Sample_HYCOM_Go1 图层要素。

    浏览 Sample_HYCOM_Go1 图层要素。

    您将应用图层文件,将 Sample_HYCOM_Go1 图层移动到 3D 图层组。

  7. 内容窗格中,单击 Sample_HYCOM_Go1 图层。
  8. 在功能区的要素图层选项卡中,单击符号系统按钮。

    显示“符号系统”窗格。

    随即显示符号系统窗格。

  9. 符号系统窗格中,找到并单击导入符号系统按钮。

    单击导入符号系统。

  10. 应用图层的符号系统工具中,设置以下参数:
    • 对于输入图层,验证 Sample_HYCOM_Go1 是否已选择。
    • 对于符号系统图层,浏览并从您的文件夹连接选择 3D Arrows.lyrx

    选择符号系统图层。

  11. 验证由 3D Arrows.lyrx 图层文件设置的符号系统字段参数。
    • 类型被设置为值字段
    • 源字段被设置为速度
    • 目标字段被设置为速度 (m/s)
    • 对于按数据更新符号系统范围,选择维护范围

    应用图层的符号设置。

  12. 单击运行以应用符号系统。

    场景现已更新,以显示位于 20 号油井的海面重叠的 3D 箭头集合。 大多数符号系统工作由图层文件完成,例如应用自定义 3D 箭头符号、将图层移动到 3D 图层组、使用渐变颜色设置速度中断以及添加标注。

  13. 内容窗格中,查看 Sample_HYCOM_Go1 图层图例。
    注:

    内容窗格不会显示应用于 Sample_HYCOM_Go1 图层的自定义 3D 箭头。 但是,场景中的油井是用符号渲染的,并用渐变颜色和标注显示速度中断。

    “内容”窗格

    洋流速度中断和符号基于本教程中用于油井检查的 ROV 的假设操作限制。

  14. 符号系统窗格中,单击按属性改变符号系统选项卡,然后展开大小

    设置符号系统窗格属性

    请注意,大小字段设置为使用 速度 (m/s)

  15. 关闭符号系统窗格。
  16. 使用 20 号油井书签缩放到目标油井。
  17. 在场景中,使用浏览工具调查、旋转和倾斜 20 号油井。

    • 绿色箭头显示最佳低洋流速度 (<0.25 m/s)
    • 黄色箭头代表中等(但仍然允许)洋流速度 (0.25-0.5 m/s)
    • 红色箭头显示超出 ROV 操作限制的洋流速度 (>0.5 m/s)。

    查看堆叠的箭头

    请注意,仍然需要在图层属性中配置要素高度设置。

  18. 内容窗格中,双击 Sample_HYCOM_Go1 图层。

    随即出现图层属性窗口。

  19. 图层属性窗口中,单击高程选项卡。 验证要素位于设置为绝对高度处。 对于字段,单击下拉菜单并选择深度

    设置高程属性。

    您现在已经为每个采样点设置了 Z 值。 接下来,您将验证显示属性。

  20. 图层属性窗口中,单击显示选项卡。 验证以实际单位显示 3D 符号是否选中,然后单击确定

    设置图层显示属性。

    场景更新以显示地表以下深度处的每组采样点,并带有一个以米/秒为单位显示洋流速度的标注。

    验证显示属性。

  21. 在场景中,使用浏览工具旋转和倾斜油井要素并观察洋流速度。
  22. 保存工程。

配置时间

HYCOM 多维栅格已启用时间。

提示:

当您为采样步骤将栅格添加到地图时,系统会指示您折叠和隐藏显示在屏幕顶部的时间滑块。

虽然采样点将时间步长合并为来自 HYCOM 栅格的属性,但场景图层本身还不知道它已启用时间。 以下步骤将配置时间,以便您可以更轻松地探索(并制作动画)该维度中的洋流速度变化。

  1. Gulf of Mexico 场景的内容窗格中,双击 Sample_HYCOM_Go1 图层。
  2. 图层属性窗口中,单击时间选项卡。
  3. 时间选项卡的使用时间过滤下,单击根据属性值过滤图层内容

    显示图层属性。

  4. 对于图层时间时间字段,请验证其值分别为每个要素具有单个时间字段时间字段

    选择时间字段。

    目前,HYCOM 数据集的时间范围设置为显示从 4 月 19 日午夜到 4 月 25 日晚上 9 点。 HYCOM 的时态频率为三小时(UTC 时间),因此采样点的时间属性必须与之匹配。

  5. 对于时间间隔,选择使用固定时间间隔进行查看并将步长设置为 3,单位设置为小时

    设置时间间隔步长

  6. 对于时区,单击下拉菜单并选择 (UTC) 协调世界时间

    将时区设置为 (UTC) 协调世界时间。

  7. 单击确定

    为图层配置时间后,它会显示在场景顶部。

    场景中的时间滑块

  8. 在场景中,指向时间滑块,然后单击时间已禁用按钮。
    提示:

    时间滑块被禁用时,按钮中有一个红色图标。

    启用或禁用时间。

    滑块将过滤数据以显示序列的第一步:2021 年 4 月 19 日午夜。

    序列中的第一步

  9. 单击时间滑块顶部的右箭头可在时间序列中向前移动几步。

    向前移动。

    您会注意到它当前显示的是一个移动的三小时时间窗口,但您想要步进一个时间值,而不是移动窗口。

  10. 在功能区时间选项卡的当前时间组中,找到跨度并将 3 更改为 0

    设置时间跨度。

  11. 步长组中,验证步长间隔是否设置为 3 小时

    验证步长间隔。

    当您在时间序列中向前和向后移动时,时间滑块现在显示单个值,增量为三小时。

    播放时间与步长间隔。

  12. 在场景中,使用浏览工具放大到 20 号油井。
  13. 内容窗格中,取消选中 Well Tops 图层以更好地查看近表面洋流。

    无油井盖下的播放时间。
    注:

    您地图上的箭头可能会与此有所不同。

    现在已经为您的采样点配置了深度和时间维度。

  14. 自行探索场景中的其他一些油井位置,并使用时间滑块比较洋流速度和方向如何随空间、深度和时间变化。

    动画

    注:

    您还可以通过将深度属性插入范围滑块来将此图层配置为具有范围感知能力。 例如,如果您只想查看前 100 米中的采样点,则可以显示某些深度或深度范围。 有关详细信息,请参阅有关配置范围ArcGIS Pro 文档。 在数据集上配置时间(或范围)是过滤和可视化 2D 和 3D 动态过程的基本方法。

对于教程场景,需要处理大量信息来确定洋流何时何地足够平静以将 ROV 发送到深处。 幸运的是,ArcGIS Pro 中有图表绘制选项可以进一步将数据集简化为潜在 ROV 潜水窗口的规划或执行概览。 您将在下一模块中生成图表。


使用矩阵热点图探索 ROV 潜水窗口

将洋流可视化为 3D 箭头符号是表示方向、量级和深度的直观方式。 但是,您一次只能评估一口油井,这不能很好地扩展到大型样本数据集。 为了将我们对 HYCOM 一周和 30 个油井位置的分析提炼成一张纸上可以容纳的东西,您将使用矩阵热点图

配置矩阵热点图

矩阵热点图是一种根据数值字段(速度)的值分析两个分类字段(油井 ID时间)之间关系的便捷方法。 图表将有助于回答问题:在给定的油井位置和给定的时间,洋流速度是否超过了 ROV 的操作参数? 在这种情况下,您不必担心单个深度值,因为您将不得不在下降到海底和从海底上升时通过它们。 但是,您关心给定油井和时间的所有深度的最大洋流值是多少。

在以下步骤中,您将使用采样点属性配置矩阵热点图以帮助回答问题。

  1. 如有必要,激活 Gulf of Mexico 场景
    注:

    时间滑块本质上用作定义查询,因此要在图表中显示完整数据集,您必须禁用它。 但是,如果您想逐步查看各个时间值以查看图表的反应,您也可以将其与图表一起使用。

  2. 在场景的时间滑块中,单击时间已启用按钮以关闭时间。

    禁用时间滑块。

  3. 内容窗格中,右键单击 Sample_HYCOM_Go1 图层,指向创建图表,并选择矩阵热点图

    创建矩阵热点图。

    场景下方将添加一个空矩阵热点图,以及右侧对应的图表属性面板。

  4. 如有必要,重新定位图表和属性窗格。

    重新定位和停靠图表和属性窗格。

  5. 图表属性窗格中的数据选项卡上,更新以下内容:
    • 对于列类别,选择 StdTime
    • 对于行类别,选择 WellID
    • 对于聚合,选择最大值
    • 对于数量,选择速度 (m/s)
    • 对于,选择 3

    设置图表属性。

  6. 图表属性窗格中,展开分类间隔
    注:

    分类间隔值不反映您当前的速度中断。

    默认分类间隔

    您必须重新配置三个分类间隔以使用 0.25、0.5 和 2.0 的中断并将颜色与 3D 方向箭头匹配。

  7. 单击配色方案下拉菜单并选中显示名称。 从配色方案下拉菜单中选择 HYCOM 速度颜色方案。

    选择 HYCOM 速度颜色方案。

    HYCOM 速度颜色方案包含在工程包中,由三种颜色样式组成,设置为每个配置为显示为绿色、黄色和红色的上限中断。

  8. 选项卡中,对于分类间隔,更新每个间隔的上限值,如下所示:
    • 对于绿色,输入 0.25
    • 对于黄色,输入 0.5
    • 对于红色,输入 2.0

    更新分类间隔。

  9. 对于对行进行排序,单击下拉菜单并选择 Z-A 降序

    “对行进行排序”选项

    图表开始变得有意义;然而,附加格式会让事情变得更清楚。

    符号化矩阵热点图

  10. 图表属性窗格中,单击格式选项卡,然后单击符号元素按钮。

    图表格式选项卡

  11. 单击格网线。 对于颜色,选择灰色 50%(第一列,第六行),对于宽度,输入 0.25pt,对于线型,选择实线
    提示:

    要查看颜色的名称,请指向该颜色。

    设置图表显示属性。

    图表更新,更容易识别油井和时间间隔。

    查看更新的油井和图表上的时间间隔。

  12. 图表属性窗格中,单击常规选项卡,然后更新以下属性:

    • 对于图表标题,验证其已设置为 Maximum of Velocity (m/s) for StdTime and WellID
    • 对于 X 轴标题,输入 Time (UTC)
    • 对于 Y 轴标题,输入 Well_ID
    • 对于图例标题,输入 Weekly (m/s)
    • 对于描述,输入 This chart shows the maximum ocean current velocity by Well ID in the Gulf of Mexico calculated from HYCOM between April 19 - April 25, 2021.

    设置常规图表属性。

  13. 完成后,放大完成的图表以探索单元格和时间步长。

    在图表中,注意洋流的变化以及位置从西向东移动(并朝向环流)。

  14. 在图表中,找到下图中标识为 A 的最西油井 (#1-15),并注意这些油井的最大洋流为 0.25 和 0.50,并且在 ROV 的操作范围内。

    使用图表调查油井可访问性。

  15. 在图表中,找到东边的油井 (#16-26),在图像中标识为 B。 请注意,它们都有一段时间洋流过高(2.0 和更高)并超过 ROV 的操作限制。

    随着您对洋流的深入了解,图像中标识为 C 的一些油井 (#27-29) 没有可用的操作窗口,因为它们完全位于环流内。 这可能是季节性的,并且操作限制可能会随着循环因季节性变化而变化。

  16. 在场景中,启用时间滑块,关注时间数据的子集,并将时间设置为一天。

    图表仅显示一天的洋流。 重新定位场景和图表以观察油井和图表。

    查看日常矩阵热点图。

  17. 保存工程。

在本部分中,您将 67,200 个单独的洋流预测汇总到一个清晰图表中,该图表可用于规划 ROV 操作。 在调查尝试在 HYCOM 噪声中查找信号的过程时,您在工作流中使用了 Ben Shneiderman 博士的信息搜索口诀:“首先概述,缩放和过滤,然后按需提供详细信息。” 您创建了一个图表(概述),您使用该图表来简化数据集并查找异常值(缩放和过滤),接下来,您将通过为感兴趣的特定油井制作洋流动画来完成口诀(和教程)步骤(按需提供详细信息)。


3D 动画洋流

在本模块中,您将使用 HYCOM 中的时间维度创建一口油井的动画,以说明一周内洋流强度和方向的详细动态。 幸运的是,一半的准备工作已经通过在采样点上配置和启用时间来完成,所以剩下要做的就是放大到一个油井,将时间步长加载到新动画中,添加注记,然后将其导出。

将时间序列加载到动画中

  1. 如有必要,激活 Gulf of Mexico 场景
  2. 在场景的时间滑块上,单击时间已启用按钮以禁用时间,并折叠时间滑块。
  3. 内容窗格中,选中并选择 Well Tops 图层。
  4. 在功能区要素图层选项卡上的效果组中,对于透明度,键入 95%

    这主要是隐藏了轮船或石油钻井平台,但您仍然可以看到标注。

    设置轮船透明度。

  5. 使用浏览工具调查 20 号油井(或选择的其他油井)。 在显示中框住油井的上半部分,显示大部分较高洋流所在的位置。

    浏览目标油井。

  6. 在功能区视图选项卡的动画组中,单击添加

    单击添加按钮。

    动画时间轴随即显示。

  7. 动画时间轴窗格中单击创建第一个关键帧

    创建第一个关键帧。

    场景窗口将会更新,说明如何根据输出电影的纵横比(HD 720、HD 1080 等)剪辑动画。

    浏览输出电影纵横比。

    接下来,从电影选项中选择输出格式。

  8. 在功能区动画选项卡的导出组中,单击电影按钮。

    显示导出选项窗格。

  9. 导出电影窗格中,从电影导出预设,选择 HD 1080

    选择电影导出预设。

  10. 在功能区的动画选项卡的导出组中,确保已启用锁定视图大小按钮。

    当按钮为蓝色背景时,表示锁定视图大小被激活。

    锁定视图大小。

    这可确保将场景视图裁剪为选定的 1080 纵横比。

  11. 查看场景并确保输出电影的纵横比不会裁剪数据或标注。 如有必要,移动并重新构图场景,直到锁定视图中的所有内容显示正常。
  12. 动画时间轴窗格的关键帧库中,单击第一个关键帧以将其选中,然后右键单击该关键帧,并选择删除所选项

    删除第一帧。

  13. 在功能区的动画选项卡的创建组中,单击导入下拉菜单并选择时间滑块步长

    将时间片导入为帧。

    HYCOM 时间序列包括 56 步(7 天 x 8 次测量/天)。 这些步骤中的每一个都作为关键帧与起始帧一起添加到时间轴,从而产生总共 57 帧。

    验证时间片生成的帧。

    接下来,选择完整的时间轴。

  14. 单击第一个关键帧 (#1),按住 Shift 键,滚动至最后一帧 (#57),然后单击。

    选择动画帧。

  15. 在功能区的动画选项卡的编辑组中,单击属性按钮(或右键单击时间轴上的帧并选择动画属性)。

    动画属性按钮

    动画属性窗格中,您可以定义各个(或全部)关键帧的长度。 默认情况下,每个关键帧应用 3 秒的值,导致运行时间为 2:48。 接下来,您将把电影运行时间修改为 30 秒以下。

  16. 动画属性窗格中,将时长值更改为 0.25 秒。

    这将导致总运行时间为 14 秒。

    设置动画长度。

  17. 保存工程。

添加动画叠加

接下来,您将叠加添加到动画中。

  1. 在功能区动画选项卡的叠加组中,单击添加叠加下拉菜单。

    动画选项卡的叠加菜单中的下拉箭头

  2. 动态文本组下,选择映射时间

    将叠加添加到动画。

    在场景中,开始和结束注记文本添加为叠加。 但是,您的数据的每一步都只有单个时间值。

    开始和结束注记文本

  3. 在场景中,对于叠加,选择并删除第二个结束时间轴。

    选择要删除的叠加文本。

  4. 验证叠加是否包含以下文本:
    <dyn type="animation" property="startTime" format="short|long"/>
  5. 在场景中,单击关闭屏幕编辑并提交更改按钮。

    关闭屏幕编辑并提交更改按钮

  6. 动画属性窗格中,单击叠加选项卡。 验证开始键是否设置为 1结束键是否设置为 57

    在动画属性选项卡的叠加选项卡中设置的开始键和结束键

    这可确保将更改应用于动画中的所有关键帧。

  7. 对于动态文本叠加,单击设置文本符号格式按钮。

    验证开始和结束帧。

  8. 设置文本符号格式窗格中,展开外观,然后根据需要通过更改字体和大小更新文本外观。

    更新映射时间叠加字体和大小

  9. 单击后退箭头返回到叠加选项卡,为要在关键帧上显示的叠加选择九个预设位置之一。

    设置映射时间叠加位置。

    注:

    使用叠加选项卡,您可以向动画帧添加标题、图像或其他文本。

  10. 验证映射时间叠加已成功格式化并显示在关键帧中的正确位置。

    查看映射时间叠加。

  11. 保存工程。
  12. 在功能区动画选项卡的导出组中,单击电影按钮。
  13. 导出电影窗格的文件名中,浏览至选择的位置并指定一个输出名称。
  14. 展开文件导出设置部分,对于媒体格式,选择 MPEG4 电影 (.mp4)
  15. 对于每秒帧数,选择 30帧/秒。
  16. 完成后,单击导出按钮。

    导出动画电影。

    注:

    导出动画可能需要一些时间,这取决于您的处理器和显卡。 完成此过程可能需要长达 10 到 15 分钟的时间。

  17. 导出电影窗格中,单击播放视频查看动画电影。

    播放视频。

    除了屏幕截图、图表和交互式场景外,动画还是 3D 通信的关键工具之一,尤其是在处理时间感知图层(例如从 HYCOM 采样的点)时。 您可以在 2D 或 3D 中使用这些相同的动画技术。 例如,您可以使用采样点的规则间隔渔网而不是特定的油井位置来观察海面洋流和温度的区域性变化。

    在这部 48 小时的动画中,Dorian 飓风在 2019 年几乎停滞并肆虐巴哈马后,向东海岸移动。

    用箭头显示 Dorian 飓风的动画

本教程说明了如何从 HYCOM 多维栅格数据集中提取和采样洋流预测,以规划墨西哥湾的 ROV 任务。 在此过程中,您将 u 和 v 洋流变量转换为易于理解的 3D 符号,创建了一个概览矩阵热图来总结完整数据集的 ROV 潜水窗口,并挑选出一个油井以详细了解在时间序列期间的洋流变化。 您可以将这些工作流和工具应用于其他 HYCOM 变量或任何其他多维数据集,以更好地了解复杂的地球时空过程。

您可以在教程库中找到更多教程。