Работа с материалами аэрофотосъемки на Платформе NextGIS в вопросах и ответах

Эта страница опубликована в основном списке статей сайта
по адресу http://gis-lab.info/qa/nextgis-uav.html

О возможностях платформы NextGIS для работы с данными аэрофотосъёмки (АФС): ортофотопланами, цифровыми моделями рельефа (ЦМР), цифровыми моделями местности (ЦММ)

Создано в

Веб ГИС для вашей организации по доступной цене

Программное обеспечение NextGIS помогает решать самые разные задачи, связанные с пространственными данными, на всех этапах: от сбора и обработки до публикации результатов в сети. В этой статье в формате "вопрос - ответ" собрана информация о том, какие возможности предоставляет Платформа NextGIS для работы с данными аэрофотосъёмки.

Общая информация о Платформе NextGIS

Основное направление деятельности NextGIS - это разработка полного комплекта универсального программного обеспечения для работы с пространственными данными. В него входят:

• Настольная геоинформационная система NextGIS QGIS (создание, обработка, аналитика геоданных и подготовка карт).
• Серверная ГИС NextGIS Web (хранение данных в сети, управление правами доступа, публикация данных по различным протоколам и в виде интерактивных веб-карт).
• Мобильные приложения NextGIS Mobile и NextGIS Collector (доступ к геоданным с мобильных устройств, сбор данных "в поле", мониторинг движущихся объектов).

Все эти приложения взаимно-интегрированы и вместе представляют Платформу NextGIS:

Также развиваются сервис data.nextgis.com (готовые к работе в ГИС наборы пространственных данных на весь мир) и другие вспомогательные компоненты.

На базе Платформы можно строить инфраструктуры пространственных данных любой сложности, заниматься аналитикой геоданных и публикацией карт в любых областях деятельности: от нефтегазового дела до лесного хозяйства, от охраны дикой природы до инвентаризации инженерных коммуникаций.

Платформа доступна в двух форматах: как облачный сервис nextgis.com и для развёртывания на ваших собственных серверах. Вы можете выбрать наиболее подходящий в зависимости от объёмов данных, требований к вычислительным и другим ресурсам, а также ограничений связанных с хранением чувствительных данных.

В чём специфика работы с данными аэрофотосъёмки

Данные аэрофотосъёмки сегодня стали одним из основных источников пространственной информации: по ним составляются и обновляются карты, осуществляется контроль инженерных изысканий, мониторинг земель, оценка процессов на сельскохозяйственных полях и многое другое. Главными результатами АФС являются:

• Ортофотопланы
• Цифровые модели рельефа
• Цифровые модели местности (в разных видах, от облаков точек до текстурированных поверхностей)

Примеры продуктов АФС: ортофотоплан, растровая ЦММ, облако точек

Технически, работа с такими данными специфична - это, как правило, очень объёмные материалы, с высокими требованиями к точности и возможностям представления в разных системах координат. Также результаты АФС могут иметь очень разную природу: RGB или многоканальные растры, векторные модели, созданные по ним, облака точек, поверхности, GRID... Высоко разнообразие и потенциально необходимых методов обработки и интерпретации таких данных. Всё это обуславливает высокую сложность программного обеспечения, разрабатываемого вокруг индустрии АФС.

Вопросы и ответы

Расскажите кратко, какие типы задач вокруг АФС мы можем решать на платформе NextGIS?

Средствами настольной ГИС:

• Гибко визуализировать растровые данные: ортофотопланы, ЦМР и ЦММ.
• Вычислять производные наборы данных средствами растровой арифметики.
• Моделировать по ЦМР карты углов уклона, экспозиций склона и других геоморфометрических характеристик.
• Создавать векторные модели местности (цифровать, векторизовать) на основе ортофотопланов.
• В широких пределах настраивать внешний вид векторных данных, создавая богато оформленные карты.
• Осуществлять статистический анализ ЦМР и ЦММ в заданных зонах.
• Строить профили по ЦМР вдоль линейных объектов или произвольных направлений.
• Классифицировать изображения в автоматическом режиме (выделять на снимках категории объектов по их спектральным характеристикам).

С помощью серверной ГИС:

• Хранить в сети (в локальной или в облаке) все виды данных: векторные, растровые, 3D.
• Напрямую загружать эти данные из настольной ГИС ровно в том виде, как вы их там настроили.
• Публиковать их одним из способов: по одному из распространенных протоколов (WMS, TMS, WFS, ...), в виде интерактивных веб-карт или с помощью специального программного интерфейса (API).
• Экспортировать данные в разных форматах и системах координат.
• Управлять правами доступа к данным, пользователями и группами.
• Редактировать векторные данные, управлять их атрибутами, стилями и вложениями.
• Создавать публичные (или закрытые) карты с описаниями, специальными инструментами (измерения, поиск, навигация по закладкам и т.д.) и любым набором слоёв.
• Публиковать трёхмерные модели (только в версии для своего сервера).

На базе мобильных приложений:

• Подключать ортофотопланы и ЦМР как слои на карту.
• Осуществлять по ним навигацию и ориентирование.
• Дешифрировать ортофотопланы непосредственно в поле.
• Использовать специально подготовленные формы для ввода атрибутивной информации дешифрируемых объектов.
• Организовывать коллективный процесс полевого дешифрирования.

Важно! ПО NextGIS на данный момент НЕ предназначено для фотограмметрической обработки данных, планирования и организации процесса аэрофотосъёмки и подобных специализированных задач. NextGIS начинает работать в тот момент, когда у вас уже появились результаты обработки первичных данных, то есть ортофотопланы, ЦМР и ЦММ.

Как должны быть подготовлены данные АФС перед работой в ПО NextGIS?

Для ортофотопланов и ЦМР лучший способ для загрузки в ПО NextGIS это стандартный растровый формат GeoTIFF. Важно, чтобы в его метаданных была информация о системе координат. Данные в этом формате могут быть получены практически в любом современном фотограмметрическом программном обеспечении стандартными средствами. Другой специальной подготовки не требуется.

Для загрузки отдельных трёхмерных моделей в NextGIS Web используются форматы rbx и glb, а для загрузки больших наборов трёхмерных данных cesium 3D tileset. Подробнее об этом можно узнать здесь. Данные в этих форматах также могут быть получены стандартными способами в большей части распространенного фотограмметрического ПО.

Куда и как могут быть загружены данные АФС для отображения?

Отобразить данные АФС на платформе NextGIS вы можете в трёх интерфейсах:

• В настольном приложении NextGIS QGIS
• На веб-карте в NextGIS Web
• В мобильном приложении NextGIS Mobile

Для загрузки в настольное приложение достаточно просто открыть файл формата GeoTIFF (или другого поддерживаемого растрового формата). Его же можно напрямую загрузить в Веб ГИС NextGIS Web, при необходимости предварительно подготовив в настольном приложении (настроив внешний вид, если нужно разделив на части, и так далее). Для загрузки таких данных в мобильное приложение можно воспользоваться свободно распространяемым расширением для NextGIS QGIS - QTiles - с его помощью создаётся тайловый кэш в формате NGRC, который напрямую открывается в мобильном приложении как слой. Также добавить растровый слой в мобильное приложение можно подключившись к хранилищу в NextGIS Web.

Работа с одним и тем же ортофотопланом в разных интерфейсах платформы. Слева сверху: NGQ, слева снизу: NGW, справа: NGM

Как можно измерять произвольные объекты по ортофотоплану?

Измерять в интерактивном режиме длины и площади вы можете во всех трёх приложения: настольном, Веб и мобильном. В настольном и Веб приложениях вы можете производить измерения в любой нужной вам системе координат (в том числе в МСК), а также на поверхности эллипсоида. Подробнее об интерактивных измерениях: в NextGIS Web, NextGIS Mobile. О неинтерактивных измерениях в NextGIS QGIS в разных режимах можно прочесть здесь.

В настольном и мобильном приложениях помимо интерактивных измерений доступны расчёты длин и площадей векторных объектов в любых слоях. Они рассчитываются автоматически при запросе информации об объекте.

Можно ли работать с данными АФС на мобильном устройстве?

Да, у вас есть два способа работать с ортофотопланом или ЦМР/ЦММ (в растровом представлении) на мобильном устройстве в приложении NextGIS Mobile:

1. Загрузить растровые данные в NextGIS QGIS, настроить их отображение (если необходимо нестандартное) и с помощью модуля QTiles сконвертировать в формат NGRC (подробнее)
2. Загрузить растровый слой в NextGIS Web (через веб-интерфейс или напрямую из NextGIS QGIS с помощью модуля NextGIS Connect), и оттуда подключить его в NextGIS Mobile напрямую (подробнее).

Благодаря доступу к этим данным на мобильном устройстве вы можете организовать процесс оперативного дешифрирования непосредственно в поле.

Можно ли осуществлять векторизацию и создавать топографические карты на основе ортофотопланов?

Да, в NextGIS QGIS вам доступны широкие возможности по векторизации ортофотопланов и созданию карт. Вы можете создавать неограниченное число слоёв, вводить новые объекты и редактировать существующие, использовать в качестве подложки любые слои и их комбинации, в том числе ортофотопланы, ЦМР, топографические карты и другие.

О процессе редактирования векторных слоёв можно подробнее узнать здесь. О настройке стилей - здесь. Об оформлении макетов карт - здесь.

Полученные в результате векторизации слои вы сможете сохранить в любой распространенный формат (в том числе MapInfo, Shapefile, SXF, KML и другие), а также вместе с настроенными стилями выгрузить в сетевое хранилище и на веб-карту на базе NextGIS Web.

Создание векторных топографических слоёв поверх ортофотоплана в NGQ

Какая доступна поддержка многоканальных ортофотопланов?

При работе с растрами (в т.ч. ортофотопланами) обеспечена поддержка любого количества каналов. Одинаково успешно можно хранить как одноканальные растры (например ЦМР), так и гиперспектральные космические снимки из сотен каналов. При настройке оформления вы сможете комбинировать каналы в нужных комбинациях (подробнее) и в таком виде загружать эти растры в хранилище и на веб-карты NextGIS Web и в мобильное приложение. Также вы можете в любой момент сохранить только те отдельные каналы, которые вам нужны.

Можно ли считать и использовать индексные изображения, такие как NDVI?

С помощью встроенного в NextGIS QGIS калькулятора растров, обеспечивающего все основные функции растровой арифметики, вы можете рассчитывать любые базовые производные от ваших многоканальных растров. Например, для расчёта вегетационного индекса NDVI на базе четырёхканального ортофотоплана (RGB + NIR) достаточно будет ввести в калькулятор растров выражение вида (ortho@4 - ortho@3) / (ortho@4 + ortho@3), где ortho - имя растрового слоя.

Что с поддержкой работы в местных системах координат и перепроецированием?

В NextGIS QGIS и в NextGIS Web доступна работа с любыми системами координат, которые вы можете описать в формате WKT или Proj. В NextGIS QGIS по умолчанию доступна база с параметрами большей части местных систем координат (МСК) распространенных на территории РФ, а также всех распространенных мировых систем. Во всех системах координат (которые вы опишете сами или доступных в каталоге) вы можете:

• Получать координаты конкретных точек, объектов
• Производить измерения
• Сохранять, экспортировать данные

Это справедливо и для настольной ГИС, и для Веб ГИС. Подробнее о поддержке настраиваемых систем координат в NextGIS Web можно прочесть здесь.

Как построить профиль по ЦМР или ЦММ вдоль дороги или произвольной линии?

Построить профиль по любой растровой поверхности в NextGIS QGIS вы можете с помощью модуля Profile Tool, который свободно доступен в меню управления расширениями NextGIS QGIS. Он позволяет получить профиль поверхности вдоль произвольной линии либо вдоль объекта любого линейного векторного слоя (например, дороги). Рассчитанный таким образом профиль доступен в графическом и табличном виде, готовым к экспорту.

Построение профиля в NextGIS QGIS

Можно ли загрузить в Веб ГИС большой объём материалов АФС?

Материалы АФС зачастую очень объемны: гигабайты, а порой и сотни гигабайт. Для эффективной загрузки и удобного использования в NextGIS Web доступны несколько механизмов:

1. Предварительное разбиение большого ортофотоплана на части в NextGIS QGIS. Такая опция доступна при экспорте растрового слоя, просто поставьте флаг "Создать VRT" и задайте предельный размер каждой отдельной части
2. После загрузки всех частей в NextGIS Web вы можете объединить их в мозаику - так они будут добавляться на карты и публиковаться как единое покрытие, а не как набор множества отдельных растров. Мозаики сейчас доступны только в версиях для своих серверов.

Также обратим внимание на базовые ограничения:

• В облачной версии Веб ГИС по умолчанию вам доступно 50 ГБ дискового пространства, а размер отдельного загружаемого растра не может превышать 1 Гб.
• В версии для своего сервера вы ограничены только используемым оборудованием и сетевой инфраструктурой. Поэтому для больших проектов с большим количеством растровых данных рекомендуется использовать именно решение на своём сервере.

Как совместить материалы АФС с кадастровыми данными Росреестра?

Для того, чтобы удобно работать с кадастровыми данными Росреестра, реализован специальный модуль для NextGIS QGIS: NGQ Rosreestr Tools. Он позволяет добавлять в проект слои публичной кадастровой карты, идентифицировать и искать объекты, импортировать выписки из ЕГРН. Все добавляемые таким образом слои можно использовать совместно с вашими ортофотопланами и другими материалами АФС. Документация модуля.

Также слои кадастровых объектов с возможностью идентификации можно добавлять и на веб-карты в NextGIS Web.

Можно ли вручную сдвинуть (сместить по координатам) ортофотоплан?

Да, с помощью свободно распространяемого модуля для NextGIS QGIS "Freehand raster georeferencer" (доступен в меню Модули - Управление модулями) вы можете с помощью визуальных инструментов перемещать, поворачивать и масштабировать растровые наборы данных.

Можно ли вручную сдвинуть (сместить по координатам) векторные данные к ортофотоплану?

Да, стандартные инструменты редактирования слоёв в NextGIS QGIS позволяют перемещать и разворачивать векторные объекты, в том числе все объекты слоя сразу. Также с помощью свободно распространяемого модуля для NextGIS QGIS "Vector Bender" (доступен в меню Модули - Управление модулями) вы можете осуществить привязку векторного слоя по набору связующих точек.

Как рассчитать карту углов уклона и экспозиций склонов по ЦМР?

Для расчётов по ЦМР в NextGIS QGIS вам доступен целый набор специальных инструментов, которые позволяют в несколько кликов рассчитать:

• Карту углов уклонов
• Карту экспозиции склонов
• Карту индекса пересечённости рельефа
• Светотеневую отмывку рельефа

Чтобы использовать эти инструменты, нужно в меню Модули - Управление модулями активировать расширение "Морфометрический анализ".

Подготовленные и оформленные в NextGIS QGIS карты ЦМР и морфометрических параметров

Результирующие карты вы можете загрузить и использовать на веб-картах в Веб ГИС и в мобильном приложении.

Как выглядят трёхмерные данные в Веб ГИС?

При работе с трёхмерными данными в Веб ГИС вам предлагается специальный интерфейс, построенный по принципу цифрового глобуса. Пример внешнего вида данных на трёхмерной карте в NGW:

Трёхмерная модель города, полученная по данным АФС, в интерфейсе NextGIS Web

Можно ли использовать рельеф с data.nextgis.com для планирования АФС?

Первичные данные о рельефе сервис получает с общедоступных источников: ASTER, SRTM. Эти же источники часто используются в программном обеспечении для планирования аэрофотосъемки, и если их качество вас устраивает, вы можете использовать в этих целях data.nextgis.com.

Какие есть возможности по автоматическому дешифрированию?

Для автоматического дешифрирования (классификации изображений) в NextGIS QGIS предлагается специализированный модуль: DT Classifier. Подробно познакомиться с его возможностями и принципами устройства вы можете в специальной статье.

Как можно сравнить две разновременных модели рельефа?

Самый простой способ сравнить две разновременные ЦМР - использовать растровый калькулятор в NextGIS QGIS. Если вычесть из одной ЦМР другую (выражением типа DEM1@1 - DEM2@1), вы получите поверхность разницы, где в каждом пикселе будет записана величина изменений и её знак. Растровый калькулятор автоматически выполнит совмещение цифровых моделей рельефа по сетке, если у них не совпадает пространственное разрешение и/или охват.

Такую разностную поверхность в дальнейшем можно использовать для статистических оценок, а также визуализировать и загрузить в Веб ГИС или в мобильное приложение.

Как обстоят дела с защитой данных?

При публикации данных в NextGIS Web вы можете полноценно управлять правами доступа к ним (подробности), в том числе полностью ограничить его для неавторизованных пользователей. Однако сертифицированных механизмов по обеспечению информационной безопасности в облачном сервисе нет. Вы можете самостоятельно обеспечить любой требуемый уровень безопасности при работе с Платформой на своём сервере - при таком сценарии вы полностью контролируете сервера и их сетевые контуры.

Можно ли смотреть на данные АФС совместно с картографическими материалами в формате SXF?

Да, в NextGIS QGIS есть поддержка чтения данных в формате SXF, в том числе совместно с файлами классификаторов. Открыв картографические данные в настольном приложении, вы можете сразу добавить их в один проект с вашими данными АФС, а также загрузить их в Веб ГИС NextGIS Web и в мобильное приложение. Чтение файлов в формате SXF с точки зрения пользователя ничем не отличается от добавления в программу данных в любых других векторных форматах.

Можно ли подключать загруженные в NextGIS Web ортофотопланы в сторонние приложения и другие сайты?

Да, вы можете подключать данные из NextGIS Web большим количеством способов. Например, по стандартным протоколам TMS и WMS (подробности). Также вы можете напрямую встроить в свой сайт интерактивную веб-карту из NextGIS Web, интерфейс для этого доступен в панели "Поделиться" любой веб-карты.

Данные АФС очень большие, ваши веб-карты точно смогут быстро их отображать?

Да, благодаря механизму кэширования отрисовка данных при правильной предварительной подготовке будет быстрой. Подробнее.

Ещё вопросы?

Если не нашли ответа на свой вопрос, но интересуетесь темой и технологиями NextGIS, задайте его! Ответим и дополним материал.

Где искать дополнительную информацию и помощь

• Официальная документация
• YouTube канал
• Вебинары
• Чат
• Общие контакты