Просмотр исходного текста страницы Краткое описание GRASS Graphical Modeler

{{Статья|Опубликована|grass-modeller}}
{{Аннотация|Описание расширения GRASS для визуального моделирования и материалы для самостоятельной работы}}

[http://grass.osgeo.org/wiki/WxGUI_Modeler GRASS Graphical Modeler] - это расширение GRASS, которое позволяет пользователю создавать, редактировать, управлять и выполнять моделями геопространственного анализа. GRASS Graphical Modeler написана командой разработчиков GRASS. Документация была создана [http://geo.fsv.cvut.cz/~landa/ Мартином Ланда]. Начиная с версии GRASS 6.4.2 это расширение включено в программу по умолчанию, отдельная установка не требуется.

На момент написания статьи расширение находилось в стадии разработки.

==Введение==

Расширение wxGUI Modeler в некоторой степени напоминает [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//002w00000001000000 ArcGIS ModelBuilder], который в свою очередь, похож на [http://en.wikipedia.org/wiki/ERDAS_IMAGINE#ERDAS_IMAGINE_Spatial_Modeler ERDAS IMAGINE Spatial Modeler]. Согласно Википедии, Spatial Modeler впервые появилась в 1993 году. После этого в 2004 году ESRI (Environmental Systems Research Institute) создали собственный инструмент под названием ModelBuilder, [http://en.wikipedia.org/wiki/ERDAS_IMAGINE#ERDAS_IMAGINE_Spatial_Modeler сообщает Википедия].

Расширение позволяет выполнять следующее:
* задавать действия (команды GRASS);
* задавать входящие данные (растровые, векторные и 3D-растровые);
* устанавливать связи между действиями и входными данными;
* задавать циклы и условия выполнения;
* проверять модель на работоспособность;
* запускать модель;
* сохранять настройки модели в файл (*.gxm);
* экспортировать модель в скрипт на Python'е;
* экспортировать концептуальную модель в изображение (поддерживаемые форматы: PNG, BMP, GIF, JPG, PCX, PNM, TIF, XPM).

[[Файл:grass_modeler_toolbar.png|center|Главное окно расширения GRASS wxGUI Modeler]]

Работа расширения GRASS wxGUI Modeler рассматривается на примере создания серии композитных изображений по данным LANDSAT 7. Если неохота искать и качать сцены с сайта [http://earthexplorer.usgs.gov/ USGS], то можно потренироваться на [http://gis-lab.info/data/samples/lt51700282007141mor00.7z доступных данных] на этом сайте.

==Задача==

Часто нужно сделать композитные изображения различных каналов LANDSAT. Обычно этот процесс разделён на несколько этапов:
# Импорт растров в GRASS (модуль r.in.gdal);
# Атмосферная коррекция для устранения влияния атмосферы (модуль i.landsat.toar);
# Автоматическое улучшение цветовой карты (модуль i.landsat.rgb);
# Создание композитного изображения (модуль r.composite).

===Цель===
Автоматически создавать скорректированные по атмосфере, композитные изображения следующих комбинаций каналов: 321, 453, 543, 742, 745, 754.

===Инструменты и данные===

* Операционная система Ubuntu 11.10
* GRASS 7.0.svn50461 (2012)
* Любой набор снимков LANDSAT (сенсор ETM+)

==Алгоритм действий==
Предположим, что растры уже импортированы в GRASS, район GRASS установлен корректно и метод, используемый при атмосферной коррекции - "uncorrected".

# Переименовать растры по шаблону B.* Например, ххххххххххххххх_B10 → B.1 (можно воспользоваться [http://grass.osgeo.org/wiki/LANDSAT#Hint:_Minimal_disk_space_copies скриптом] для переименования);
# Запустить расширение через меню File → Graphical Modeler или кликая на иконку [[Файл:Modeler-icon.png|thunmb|24px|Modeler icon]]
# Добавить команды, необходимые для решения поставленной задачи
::* i.landsat.toar -t --overwrite --verbose input_prefix=B. output_prefix=toar. metfile=%metfile sensor=tm7 method=uncorrected percent=0.01 pixel=1000 sat_zenith=8.2000 rayleigh=0.0
::* i.landsat.rgb --verbose red=toar.3 green=toar.2 blue=toar.1 strength=98
::* r.composite --overwrite --verbose red=toar.3 green=toar.2 blue=toar.1 levels=32 output=321
::* i.landsat.rgb --verbose red=toar.4 green=toar.5 blue=toar.3 strength=98
::* r.composite --overwrite --verbose red=toar.4 green=toar.5 blue=toar.3 levels=32 output=453
::* i.landsat.rgb --verbose red=toar.5 green=toar.4 blue=toar.3 strength=98
::* r.composite --overwrite --verbose red=toar.5 green=toar.4 blue=toar.3 levels=32 output=543
::* i.landsat.rgb --verbose red=toar.7 green=toar.4 blue=toar.2 strength=98
::* r.composite --overwrite --verbose red=toar.7 green=toar.4 blue=toar.2 levels=32 output=742
::* i.landsat.rgb --verbose red=toar.7 green=toar.4 blue=toar.5 strength=98
::* r.composite --overwrite --verbose red=toar.7 green=toar.4 blue=toar.5 levels=32 output=745
::* i.landsat.rgb --verbose red=toar.7 green=toar.5 blue=toar.4 strength=98
::* r.composite --overwrite --verbose red=toar.7 green=toar.5 blue=toar.4 levels=32 output=754
# Задать переменные (в нашем случае она одна - %metfile)
# Проверить модель на работоспособность
# Запустить модель

===Добавляем команды===
Прежде всего, следует начать с добавления новых команд (меню Model -> Add command).

[[Файл:Adding_new_module.png|center|Диалоговое окно Add command в GRASS wxGUI Modeler]]

===Задаём переменные===
Переменные задаются знаком %, т.е. переменная ''%metfile'' обозначает название заголовока файла (.met / MTL.txt) для сенсоров Landsat ETM + или TM5. Переменные могут быть следующих типов: строковые, целые числа, числа с плавающей точкой, векторные, растровые, набор данных или путь к файлу. Все переменные, используемые в модели, должны быть добавлены на вкладке Variables.

[[Файл:Modeler_variables.png|thumb|900px|center|Вкладка Variables, позволяющая управлять переменными в GRASS Graphical Modeler]]
Таким образом, первая команда будет выглядеть так:

''i.landsat.toar -t –overwrite –verbose input_prefix=B. output_prefix=toar. metfile=%metfile sensor=tm7 method=uncorrected percent=0.01 pixel=1000 sat_zenith=8.2000 rayleigh=0.0''

В результате мы должны получить список команд, которые будут выполнены автоматически при запуске модели.
[[Файл:Modeler_items.png|thumb|900px|center|Список команд, которые будут выполнены автоматически при запуске модели в wxGUI Modeler]]

Если вернуться к вкладке Model, то можно увидеть блок-схему всего процесса.

[[Файл:Modeler_model1.png|thumb|900px|center|Изначальная блок-схема в окне wxGUI Modeler]]

===Реорганизуем блок-схему===
Я советую реорганизовать схему так, чтобы она выглядела более или менее понятной для тех, кто будет использовать модель позже.
[[Файл:Model_image.png|thumb|900px|center|Блок-схема, приведённая в нормальный вид]]

===Проверяем и запускаем модель===
И наконец, следует проверить модель и запустить её!
[[Файл:Model_in_process.png|900px|center|Модель в действии]]

==Экспорт в Python==

Впоследствии возможно сделать экспорт модели в скрипт Pyhton для более тонкой доработки модели. Вид первоначального скрипта имеет вид:
<syntaxhighlight lang="python">
    #!/usr/bin/env python
    #
    ############################################################################
    #
    # MODULE:       model_atcor7_composite
    #
    # AUTHOR(S):	    Vladimir Naumov
    #               
    # PURPOSE:      Script generated by wxGUI Graphical Modeler.
    #
    # DATE:         Tue Jul 24 09:32:51 2012
    #
    #############################################################################
    
    import sys
    import os
    import atexit
    
    import grass.script as grass
    
    def cleanup():
        pass
    
    def main():
        grass.run_command("i.landsat.toar",
                      flags = 't',
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      input_prefix = "B.",
                      output_prefix = "toar.",
                      metfile = metfile,
                      sensor = "tm7",
                      method = "uncorrected",
                      percent = 0.01,
                      pixel = 1000,
                      sat_zenith = 8.2000,
                      rayleigh = 0.0)
        grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      verbose = True,
                      red = "toar.3",
                      green = "toar.2",
                      blue = "toar.1",
                      strength = 98)
        grass.run_command("r.composite",
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      red = "toar.3",
                      green = "toar.2",
                      blue = "toar.1",
                      levels = 32,
                      output = "321")
        grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      verbose = True,
                      red = "toar.4",
                      green = "toar.5",
                      blue = "toar.3",
                      strength = 98)
        grass.run_command("r.composite",
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      red = "toar.4",
                      green = "toar.5",
                      blue = "toar.3",
                      levels = 32,
                      output = "453")
        grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      verbose = True,
                      red = "toar.5",
                      green = "toar.4",
                      blue = "toar.3",
                      strength = 98)
        grass.run_command("r.composite",
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      red = "toar.5",
                      green = "toar.4",
                      blue = "toar.3",
                      levels = 32,
                      output = "543")
        grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      verbose = True,
                      red = "toar.7",
                      green = "toar.4",
                      blue = "toar.2",
                      strength = 98)
        grass.run_command("r.composite",
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      red = "toar.7",
                      green = "toar.4",
                      blue = "toar.2",
                      levels = 32,
                      output = "742")
        grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      verbose = True,
                      red = "toar.7",
                      green = "toar.4",
                      blue = "toar.5",
                      strength = 98)
        grass.run_command("r.composite",
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      red = "toar.7",
                      green = "toar.4",
                      blue = "toar.5",
                      levels = 32,
                      output = "745")
        grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      verbose = True,
                      red = "toar.7",
                      green = "toar.5",
                      blue = "toar.4",
                      strength = 98)
        rass.run_command("r.composite",
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      red = "toar.7",
                      green = "toar.5",
                      blue = "toar.4",
                      levels = 32,
                      output = "754")
    
        return 0
    
    if __name__ == "__main__":
        options, flags = grass.parser()
        atexit.register(cleanup)
        sys.exit(main())</syntaxhighlight>

Зная язык программирования [http://www.python.org/ Python], первоначальный скрипт можно привести к более лаконичному виду и использовать его уже в повседневной работе:
<syntaxhighlight lang="python">#!/usr/bin/env python
   import sys
   import os
   import atexit
   
   import grass.script as grass
   
   def cleanup():
       pass
   
   def main():    
        grass.run_command("i.landsat.toar",
                      flags = 't',
                      overwrite = True,
                      verbose = True,
                      input_prefix = "B.",
                      output_prefix = "toar.",
                      metfile = metfile,
                      sensor = "tm7",
                      method = "uncorrected",
                      percent = 0.01,
                      pixel = 1000,
                      sat_zenith = 8.2000,
                      rayleigh = 0.0)
       list = ["321", "453", "543", "742", "745", "754"]
       for band in list:
           grass.run_command("i.landsat.rgb",
                      red="toar."+band[0],
                      green="toar."+band[1],
                      blue="toar."+band[2],
                      strength=98)
       
           grass.run_command("r.composite",
                      red="toar."+band[0],
                      green="toar."+band[1],
                      blue="toar."+band[2],
                      levels=32,
                      output=band)
    
        return 0
    
    if __name__ == "__main__":
        options, flags = grass.parser()
        atexit.register(cleanup)
        sys.exit(main())</syntaxhighlight>

==Выводы==

В результате запуска модели, шесть растров были готовы менее, чем за десять минут.
[[Файл:Results grass modeler.png|thumb|900px|center|Коллаж из растров, созданных в результате работы GRASS wxGUI Modeler.]]

Время начала запуска: 9:34:16; время окончания работы модели: 9:41:35. Кроме того, помимо собственно композитных изображений были созданы скорректированные по атмосфере растры всех каналов, которые могут быть использованы для дальнейшего анализа. 

[http://wiki.gis-lab.info/w/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:L7_toar_composite.zip Файл] модели и скрипт переименования каналов LANDSAT могут быть использованы для самостоятельного запуска модели.

=Ссылки=
Источник: [http://www.vladimir-naumov.name/blog/2012/02/02/graphical-modeler-in-grass/ Vladimir Naumov – Graphical Modeler in GRASS]

[http://grass.osgeo.org/wiki/WxGUI_Modeler Официальная страница GRASS Graphical Modeler]

[http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//002w00000001000000 Справка ArcGIS ModelBuilder]

[http://en.wikipedia.org/wiki/ERDAS_IMAGINE#ERDAS_IMAGINE_Spatial_Modeler ERDAS IMAGINE Spatial Modeler (википедия)]

[[Файл:L7_toar_composite.zip|"Файл модели и скрипт для переименования каналов LANDSAT"]]