Просмотр кода страницы Основы макроязыка EASI (PCI Geomatica)Часть 1. Управление данными

{{Статья|Опубликована|easi1}}
{{Аннотация|Первая часть серии статей о языке EASI, основные команды языка по работе с растровыми данными.}}

=== Введение ===

Критерии практической ценности различных систем обработки дистанционных данных постоянно меняются, особенно в России. Еще несколько лет назад основным критерием выбора программного обеспечения был набор функциональных возможностей и алгоритмов обработки данных. Однако в последние годы две тенденции: усиление контроля за лицензированием ПО и лавинообразный рост количества доступных данных требуют изменить сложившиеся представления. Возможно, специалистам, ранее пользовавшимся дорогими (но не лицензированными) системами «высшего уровня», типа ERDAS Imagine, следует подумать о приобретении легальных копий более дешевых систем; а вместо ориентации на индивидуальную обработку снимков, подумать об автоматизации процесса обработки.

Одной из достаточно дешевых полнофункциональных систем обработки изображения является канадская PCI Geomatica ([http://www.pcigeomatics.com/ http://www.pcigeomatics.com]). Пользователям продуктов ESRI и ERDAS интерфейс программы может не понравиться своей необычностью и небольшим набором встроенных функций. Большинство операций обработки данных осуществляются с использованием конструктора моделей (Modeler) и встроенного макроязыка EASI. Однако именно опора на использование языка командной строки в Geomatica делает автоматизацию процессов чрезвычайно простой. Дополнительный значительный плюс языка EASI – возможность запуска интерпретатора из командной строки с именем файла скрипта в качестве параметра (<tt>easi r myscript.eas</tt>). Это позволяет с легкостью создавать длинные цепочки операций, в которых скрипты EASI могут создаваться и запускаться из других оболочек ([http://gis-lab.info/qa/perl.html например, PERL]). Geomatica поставляется как для ОС Windows, так и для Linux, что позволяет использовать ее на мощных серверах обработки данных.

В данной статье рассмотрены особенности работы с языком EASI и приведено описание основных команд по созданию и управлению данными. В следующих статьях мы остановимся на [http://gis-lab.info/qa/easi2.html анализе данных], [http://gis-lab.info/qa/easi3.html привязке и работе с проекциями] и возможностях [http://gis-lab.info/qa/easi4.html автоматизации].

=== Основы работы с языком EASI ===

Запуск и правила использования команд в языке EASI чрезвычайно простые. Интерпретатор запускается как из оболочки (панель задач Geomatica) так и из командной строки. Мы предлагаем по возможности использовать второй путь, не загромождая память компьютера интерфейсом оболочки системы. Итак, из рабочей директории набираем:

<pre>easi</pre>

Первое сообщение при запуске EASI из новой директории «отсутствует файл параметров!» Чтобы скопировать файл параметров в рабочую директорию, набираем

<pre>r copprm</pre>

В рабочей директории будет создан файл параметров <tt>PRM.PRM</tt>.

Собственно, теперь можно выполнять команды. Для выполнения команд можно использовать три ключа, добавляемых перед именем команды:

* <tt>h</tt> (help) – вызов справки о команде
* <tt>s</tt> (status) – вызов списка параметров команды
* <tt>r</tt> (run) – запуск команды на выполнение

Параметры команд вводятся до их запуска. Например:
* <tt>file=”new</tt> – имя файла «new.pix» (расширение собственных файлов PCI можно опускать всегда, когда нет файлов других типов но с тем же именем в той же директории)
* <tt>dbsz=10,10</tt> – размер файла 10х10 пикселей
* <tt>dbnc=1,0,0,0</tt> – 1 8-битный канал
* <tt>dblayout=”file</tt> – разделять каналы по отдельным файлам
* <tt>r cim</tt> – теперь запустим команду. Она будет использовать параметры, введенные заранее.

Следует обратить внимание, что значения параметров сохраняются в созданном файле параметров <tt>PRM.PRM</tt>. Это может сильно сэкономить время для ввода параметров к последующим командам. Однако всегда будьте внимательны и проверяйте значения параметров перед запуском команд. Для проверки набираем:

<pre>s cim</pre>

На экран будут выведены параметры команды и их значения.

Для выхода из интерпретатора наберите <tt>exit</tt>.

=== Основы создания скриптов ===

Скрипты являются последовательностью параметров и команд – в точности так же, как если бы они вводились в командной строке. В начале скрипта полезно вставлять <tt>r copprm</tt> на случай, если вы скрипт запускается в новой директории. Скрипт EASI имеет расширение <tt>.eas</tt>. Например <tt>myscript.eas</tt>.

Пример содержание скрипта:

<pre>
file=”new
dbsz=10,10
dbnc=1,0,0,0
dblayout=”file
r cim 
</pre>

Никаких специальных команд начала и завершения скрипта не используется.

Запуск скрипта из среды интерпретатора выглядит как запуск команды:

<pre>r “myscript.eas</pre>

В среде Windows можно опустить кавычки и расширение:

<pre>r myscript</pre>

Запуск из командной строки (или из среды другой программы) выглядит так:

<pre>easi r myscript</pre>

Подробнее на использовании скриптов и специальных функций языка в скриптах мы остановимся в [http://gis-lab.info/qa/easi4.html отдельной статье].

=== Особенности работы с файлами PCIDSK ===

Работать с данными в PCI Geomatica удобнее, используя собственный стандарт данных PCIDSK. Файлы PCIDSK включают в себя собственно растровые изображения (каналы, raster layers, image channels) и дополнительные данные в виде сегментов (segments).

Каналы характеризуются радиометрическим разрешением (8 bit, 16 bit unsigned, 16 bit signed, 32 bit real). В одном файле могут содержаться каналы с разным радиометрическим разрешением (в отличии от ERDAS Imagine). В файле данных каналы могут храниться в основном файле с расширением .pix или во внешних файлах, имеющих то же имя и расширение .001, .002 и т.д. Если каналы хранятся в одном файле, то возможны два варианта хранения каналов: разбивка по пикселям (как в формате BIP) или разбивка по каналам (BSQ). Следует заметить, что при хранении каналов в одном файле часто возникают сбои при попытках создания или удаления каналов. Мы советуем всегда использовать внешние файлы для хранения каналов.

Сегменты хранятся в основном файле с расширением <tt>.pix</tt>. Сегменты отличаются порядковыми номерами (нумерация сегментов непрерывная) и трехбуквенными кодами, обозначающими тип сегмента (трехбуквенные коды эквивалентны численным кодам, которые используют некоторые команды). И каналы, и сегменты имеют текстовые метки имени и описания.

Основные типы сегментов:

* Georeferencing [Type 150:GEO] — этот тип сегментов хранит информацию о привязке и проекции изображения. Сегмент №1 всегда является сегментом привязки. Однако могут быть созданы и дополнительные сегменты, которые могут включать информацию о проекциях, в которые будет трансформировано изображение
* Bitmaps [Type 101:BIT] — растровые маски имеют такое же пространственное разрешение и привязку, что и каналы изображения, однако имеют значения только 1 и 0 (аналогичны 1-битному изображению в ERDAS Imagine). Это один из наиболее часто используемых типов сегментов
* Vectors [Type 116:VEC] — сегменты, содержащие векторные данные. Подразумевается, что проекция векторных сегментов совпадает с проекцией растровых каналов, хотя векторные сегменты могут иметь собственную информацию о проекции, которая может отличаться от основной проекции базы данных

Дополнительные типы сегментов:

* Signatures [Type 121:SIG] — спектральные сигнатуры классов для классификации
* Look up Table [Type 170:LUT] — таблицы радиометрической коррекции
* Pseudo-Colour Table [Type 171:PCT] — таблицы кодирования цветов
* Ground Control Points [Type 214:GCP] — наборы точек привязки
* Text [Type 140:TEX] — текстовые примечания

Файл PCIDSK с каналами, разделенными по отдельным файлам, выглядит следующим образом:

<pre>
myfile.pix
myfile.001
myfile.002
myfile.003
</pre>

Для обработки все файлы с одним именем должны храниться в одной директории. Файлы каналов, «оторванные» от основного файла, могут быть импортированы в PCI, если известна структура данных и привязка. Основной файл с расширением <tt>.pix</tt> может быть использован для операций над сегментами даже в случае отсутствия файлов каналов.

=== Команды для создания файлов ===

==== CIM – создание файла PCIDSK ====

Использование:
* <tt>file="</tt> (имя файла)
* <tt>dbsz=</tt> (размер файла в пикселях (x,y))
* <tt>dbnc=</tt> (число каналов каждого типов 8U,16S,16U,32R)
* <tt>dblayout=</tt> (тип хранения каналов в файле pixel/band/file)

<pre>
run cim
</pre>

Пример:
* <tt>file=”new</tt> (расширение можно опустить)
* <tt>dbsz=10,10</tt> (10х10 пикселей)
* <tt>dbnc=1,0,3,1</tt> (создать 1 8-битный. 3 16-битных и 1 32-битный канал. Каналы будут созданы именно в такой последовательности)
* <tt>dblayout=”file</tt> (разбивка по отдельным файлам)

<pre>
r cim (выполнить команду)
</pre>

==== CIMPRO2 – создание файла и назначение ему проекции ====

Использование:

* <tt>file="</tt> (имя файла)
* <tt>dbnc=</tt> (число каналов - см. выше)
* <tt>dblayout=</tt> (тип хранения каналов - см. выше)
* <tt>project="</tt> (имя проекции)
* <tt>zone=</tt> (зона проекции UTM)
* <tt>ellips="</tt> (эллипсоид или датум)
* <tt>llbound="</tt> (тип координат углов – географические (Y) или метрические (N))
* <tt>ulx="</tt> (координаты углов)
* <tt>uly="</tt>
* <tt>lrx="</tt>
* <tt>lry="</tt>
* <tt>bxpxsz="</tt> (размер пикселя по осям. Число пикселей будет определено автоматически)
* <tt>bypxsz="</tt>
* <tt>extrainf=</tt> (дополнительная информация о проекции. Команда включает множество дополнительных параметров для разных проекций. Все эти параметры могут быть объявлены «по умолчанию»)

<pre>
r cimpro2
</pre>

=== Команды импорта/экспорта растровых данных ===

==== FIMPORT – импорт файла ====

Если импортируемый файл растровый, будет создан канал в новом файле. Если импортируется векторный формат – будет создан файл с векторным сегментом. Информация о привязке, если может быть прочитана, будет внесена в сегмент №1.

* <tt>fili="</tt> входной файл (с расширением!)
* <tt>filo="</tt> (новый файл PCIDSK)
* <tt>dbiw=</tt> (опционно: может быть задано окно для автоматической обрезки изображения. Окно задается в пикселях изображения. Для векторных форматов не используется)
* <tt>dblayout=</tt> (тип хранения каналов - см. выше)

<pre>
run fimport
</pre>

==== FEXPORT – экспорт файла ====

Возможен экспорт как векторных, так и растровых изображений, а так же специальных сегментов (например, Look up Table)

* <tt>fili="</tt> (входной файл)
* <tt>filo="</tt> (новый файл, расширение необходимо указать)
* <tt>dbiw=</tt> (опционно: может быть задано окно для автоматической обрезки изображения)
* <tt>dbic=</tt> (номера каналов для экспорта. Номера задаются списком: 1,2,3 или интервалом 1,-3)
* <tt>dbib=</tt> (номера сегментов растровых масок)
* <tt>dbvs=</tt> (номера векторных сегментов)
* <tt>ftype="</tt> (тип файла. например tif, img, shp)

<pre>
run fexportt
</pre>

При экспорте в растровые форматы нельзя указывать векторные сегменты и наоборот.

==== LINK – «импорт» файла в формат PCIDSK без переноса растровых данных ====

Эта команда позволяет Вам создать файл <tt>.pix</tt> с внешним каналом данных, который представляет собой исходный растровый файл. Таким образом могут быть импортированы и файлы с информацией о привязке (например, geotif или ERDAS img).

* <tt>fili="</tt> (входной файл)
* <tt>filo="</tt> (имя нового файла pix, к которому будет «привязан» входной файл)
* <tt>dbiw=</tt> (опционно: может быть задано окно для автоматической обрезки изображения)

<pre>
run link
</pre>

'''Полезное замечание''': все операции над «привязанным» файлом будут выполняться аналогично обычному каналу файла PCIDSK. При этом формат файла, имя с расширением и встроенная информация о проекции будет сохранены. Таким образом, по окончании операций, файл можно использовать как обычный geotif или ERDAS img.

==== Другие полезные команды ====

<tt>NUMWRIT</tt> – выгрузка растровых данных в виде текстового файла.
<tt>NUMREAD</tt> – чтение текстового файла в растровое изображение.
<tt>IMAGERD</tt> – импорт бинарных файлов.

Описание этих команд можно найти в справочной системе EASI.

=== Команды удаления/добавления каналов и сегментов ===

==== PCIADD2 – добавление нового канала ====

* <tt>file="</tt> (имя файла)
* <tt>datatype="</tt> (радиометрическое разрешение. Возможные значения: 8u,16s,16u,32r)
* <tt>addmode="</tt> (create – будет создан пустой канал, exist – канал будет добавлен из другого файла)
* <tt>ifile="</tt> (Имя файла, который будет добавлен в качестве канала с опцией exist. Например, если существуют два файла с одинаковыми размерами и привязкой, то каналы одного из них (файлы с расширением <tt>.001</tt>, <tt>.002</tt> и т.д.) могут быть привязаны в качестве дополнительных каналов к другому файлу PCIDSK. При этом копирование производиться не будет, что позволит сэкономить место на диске)

<pre>r pciadd2</pre>

'''Полезное замечание''': в качестве существующего канала могут быть использованы файлы в формате geotif, img и другие. Совместное использование с командой LINK (см. выше) позволяет Вам собирать «временные» базы PCIDSK из файлов в других форматах для их совместной обработки. По окончании анализа сам файл *.pix может быть удален. Пример формирования базы данных из двух изображений в формате geotif (проекция и размер изображений должны быть одинаковыми!):

<pre>
fili="file1.tif
filo="temp.pix
r link
file=filo
datatype="16u
addmode="exist
ifile="file2.tif
r pciadd2
</pre>

==== PCIDEL2 – удаление канала ====

* <tt>file="</tt> (имя файла)
* <tt>delmode="</tt> (<tt>yes</tt> — канал будет физически стерт с диска, <tt>no</tt> – канал (в виде отдельного файла) сохранится, будет удалена только привязка этого канала к файлу PCIDSK. Эту опцию следует всегда использовать, если Вы использовали каналы другого снимка).
* <tt>dbic=</tt> (список каналов)

<pre>
r pcidel2
</pre>

Специальной команды создания сегментов типа растровых масок или векторов не существует. Однако часто бывает нужно создать пустую растровую маску для последующего использования в ходе обработки. Обходной путь здесь – использование команды пороговых значений (THR) со значениями, заранее превосходящими амплитуду значений в пределах канала. Например:

* <tt>file="</tt> (имя файла)
* <tt>dbic=</tt> (номер пустого канала или канала с известной амплитудой значений)
* <tt>dbob=</tt> (оставим пустым – этот сегмент будет создан)
* <tt>tval=</tt> (минимальное и максимальное пороговые значения, заранее больше известной амплитуды данных. Например, если канал, указанный в <tt>dbib</tt>, пустой, достаточно указать 1,1)
* <tt>dbsn="</tt> (имя нового сегмента – обязательное поле)

<pre>r thr</pre>

Подробнее команда THR будет рассмотрена в [http://gis-lab.info/qa/easi2.html следующей статье].

==== DAS – Удаление сегмента ====

Номер сегмента останется в базе данных, однако сегмент будет помечен «Deleted», и его номер будет свободным – то есть достанется следующему созданному сегменту.

* <tt>file="</tt> (имя файла)
* <tt>dbsl=</tt> (номера сегментов

<pre>r das</pre>

=== Команды обмена данными между файлами PCIDSK ===

==== IIA – Перенос сегмента ====

Обычно используется для неграфических сегментов – сегментов привязки, таблиц радиометрической коррекции и пр.

* <tt>fili="</tt> (имя исходного файла)
* <tt>filo="</tt> (имя файла, куда будет перенесен сегмент)
* <tt>dbsl=</tt> (номера сегментов)
* <tt>dbos=</tt> (номера сегментов, на место которых будут записаны перенесенные сегменты. Если поле оставить пустым, будут созданы новые сегменты)

<pre>r iia</pre>

==== IIB – Перенос растровых масок ====

* <tt>fili="</tt> (имя исходного файла)
* <tt>filo="</tt> (имя файла, куда будут перенесены маски)
* <tt>dbib=</tt> (номера исходных сегментов)
* <tt>dbob=</tt> (номера сегментов, на место которых будут записаны перенесенные сегменты. Если поле оставить пустым, будут созданы новые сегменты)

<pre>r iib</pre>

При переносе растровых данных необходимо, что бы оба файла имели одинаковый размер (в пикселях). Желательно (но не обязательно) что бы привязка была одинаковой. Если привязка и размер пикселей совпадают, но линейный размер различается, можно использовать дополнительные параметры:

* <tt>dbiw=</tt> (размер исходного окна. Размер задается как <tt>Xoffset,Yoffset,Xsize,Ysize</tt>. Оффсет отсчитывается от верхнего левого пикселя изображения. Все размеры в пикселях)
* <tt>dbow=</tt> (размер конечного окна. Задается также, как и размер исходного окна) Данный параметр удобен, когда необходимо собрать мозаику изображений без перекрытия.

==== III – Перенос канала изображения ====

* <tt>fili="</tt> (имя исходного файла)
* <tt>filo="</tt> (имя файла, куда будут перенесены каналы)
* <tt>dbic=</tt> (список исходных каналов)
* <tt>dboc=</tt> (список каналов в выходном файле. Каналы должны быть уже созданы, параметр обязательно должен иметь такое же число каналов, как число исходных каналов)

<pre>r iii</pre>

Так же, как и при переносе растровых масок, изображения должны иметь одинаковый размер в пикселях. Возможно использование параметров <tt>dbiw</tt> и <tt>dbow</tt> (см. выше).

==== IIIAVG – Перенос канала изображения с усреднением значений ====

Усреднение значений выполняется в соответствии с различием в размере пикселей исходного и выходного растров

Параметры команды аналогичны III:

* <tt>fili="</tt> (имя исходного файла)
* <tt>filo="</tt> (имя файла, куда будут перенесены каналы)
* <tt>dbic=</tt> (список исходных каналов)
* <tt>dboc=</tt> (список каналов в выходном файле)

<pre>r iiiavg</pre>

Для получения корректного результата, растровые сетки должны быть вложенными, т.е. в пределах пикселя выходного файла должно размещаться целое число пикселей исходного файла. Вложенные растровые сетки должны иметь одинаковый размер. Возможно использование параметров <tt>dbiw</tt> и <tt>dbow</tt> (см. выше).

'''Полезное замечание''': данная команда удобна для расчета процентного содержания одного класса в пределах пикселей растра с меньшим пространственным разрешением. Для расчета % целевого класса, задайте всем пикселям данного класса значение 100, а прочим пикселям значение 0 в исходном изображении. После выполнения команды IIIAVG выходное изображение будет содержать % класса в пределах каждого пикселя. Команда выполняет округление значения до ближайшего целого в случае использования 8-битного канала. Если Вы хотите сохранить точные значения, канал выходного файла должен быть целочисленным (32r).

==== MOSAIC – Создание бесшовной мозаки изображений ====

* <tt>fili="</tt> (имя исходного файла)
* <tt>dbic=</tt> (список исходных каналов)
* <tt>filo="</tt> (имя файла мозаики)
* <tt>dboc=</tt> (список каналов в выходном файле)

<pre>r mosaic</pre>

Для уменьшения эффекта перекрытия снимков используются дополнительные параметры:

* <tt>dbvs</tt> — номер векторного сегмента, где хранится информация о линии разреза растров
* <tt>dblut</tt> – номер сегмента с таблицей радиометрической коррекции для изменения гистограммы исходного файла перед операцией «склеивания»
* <tt>blend</tt> – размер зоны перекрытия изображений, в передах которой значения пикселей будут усреднены
* <tt>backval</tt> – значение, используемое для обозначения фона мозаики

'''Полезное замечание''': удобная недокументированная возможность команды – перепроецирование данных из проекции исходного растра в проекцию выходного растра. При пересчете значений всегда использеется алгоритм «ближайшего соседа» (nearest neighbor). Команда так же может быть использована для «обрезки» растров по размерам, заданным размерами выходного изображения.

=== Команды чтения информации о структуре фалов PCIDSK ===

==== CDL – Вывод на экран (или в файл) списка каналов изображения ====

Список каналов выводится с кратким описанием (тип данных, имя канала и др.)

* <tt>file=”</tt> (имя файла)
* <tt>report=”</tt> (по умолчанию = <tt>“term</tt> (вывод на экран). Вместо этого может быть задано имя файла: <tt>report=”report.txt</tt>)

<pre>r cdl</pre>

==== ASL - Вывод на экран (или в файл) списка сегментов файла PCIDSK ====

Список сегментов выводится с кратким описанием (тип данных, имя сегмента и др.)

* <tt>file=”</tt> (имя файла)
* <tt>report=”</tt> (<tt>term</tt> или имя файла)

<pre>r asl</pre>

==== IHR – Чтение и запись в набор переменных информации о структуре файла и привязке ====

* <tt>file="</tt> (имя файла)

<pre>r ihr</pre>

Список создаваемых в памяти переменных:

* IMSTAT(1) = размер в пикселях, Х
* IMSTAT(2) = размер в пикселях, Y
* IMSTAT(3) = число каналов
* IMSTAT(4) = число каналов 8-bit
* IMSTAT(5) = число каналов 16-bit signed
* IMSTAT(6) = число каналов 16-bit unsigned
* IMSTAT(7) = число целочисленных каналов 32-bit
* IMSTAT(8) = число сегментов
* IMSTAT(9) = размер пикселя, X (м)
* IMSTAT(10) = размер пикселя, Y (м)
* IMSTAT(11) = единицы растра (0=PIXEL,1=UTM,2=METRE,3=LONG/LAT, 4=other,-1=error)
* IMSTAT(12) = Верхний левый угол, X (единицы растра)
* IMSTAT(13) = Верхний левый угол, Y (единицы растра)
* IMSTAT(14) = Нижний правый угол, X (единицы растра)
* IMSTAT(15) = Нижний правый угол, Y (единицы растра)

'''Полезное замечание''': команда <tt>IHR</tt> удобна, если Вы хотите создать «чистую» копию растра с сохранением размеров и привязки. Вот как будет выглядеть последовательность команд:

<pre>
file="old (имеющийся растр)

r ihr

file="new (создаваемый растр)
dbsz=imstat(1),imstat(2) (используем переменные из памяти)
dbnc= 10,0,0,0 (число каналов по типам)
dblayout="file
r cim (создаем файл)

fili="old
filo="new
dbsl=1
dbos=1
r iia
</pre>

Последняя команда – копирование сегмента привязки. Поскольку создаваемый файл имеет такой же размер, что и исходный, сегменты привязки у них будут идентичными.

=== Ссылки по теме ===

* [http://gis-lab.info/qa/easi2.html Основы макроязыка EASI (PCI Geomatica). Часть 2. Анализ данных]
* [http://gis-lab.info/qa/easi3.html Основы макроязыка EASI (PCI Geomatica). Часть 3. Географическая привязка и проекции]
* [http://gis-lab.info/qa/easi4.html Основы макроязыка EASI (PCI Geomatica). Часть 4. Примеры автоматизации процессов]