Система управления и аналитики данных изображений

Система управления и аналитики данных изображений предназначена для каталогизации и обслуживания больших коллекций изображений, лидарных данных, высотных и многомерных данных, ориентированных изображений и/или видео в любом масштабе как в 2D, так и в 3D-контексте. Эта система поддерживает каталогизацию, запросы, загрузку моделей данных и визуализацию изображений для корпоративных сценариев использования с доступом через веб-сервисы и оперативную обработку, поддерживающую визуализацию, эксплуатацию и анализ. Эта система помогает эффективно раскрыть суть информации для поддержки различных потребностей организации и пользователей там, где они находятся, и поддерживать видение дальнейшего масштабирования за счет новых облачных возможностей.

Шаблон системы управления и аналитики данных изображений повышает ценность бизнеса организации за счет:

Управления коллекциями изображений организации в качестве корпоративных активов.
Предоставления пользователям прямого доступа к обширным каталогам данных изображений для запросов, доступа к данным и визуализации.
Регулярного и беспрепятственного обновления коллекций исходных данных, а также производных данных и информационных продуктов с помощью автоматизации.
Поддержки рабочих процессов захвата реальности, обеспечения основы для комплексных живых цифровых двойников.
Применения готовых аналитических моделей, включая машинное обучение и GeoAI, к источникам данных и их расширения с помощью инструментов Python.
Использование данных изображений для извлечения объектов, обнаружения объектов, сегментации изображений и работы с компьютерным зрением, а также заполнения баз данных активов с различными уровнями детализации.
Мониторинг архивов данных с поддержкой времени для выявления изменений в объектах, ландшафтах и научных измерений.
Обеспечение настраиваемого, интерактивного, динамического анализа различных наборов данных от различных поставщиков и в локальном или глобальном масштабе.
Каталогизация, управление и потоковая передача видеоматериалов в географическом контексте для исторического обзора, операций по обеспечению безопасности, измерения и эксплуатации.
Объединения, доступа и работы с данными от различных поставщиков, датчиков, платформ, форматов и методов, включая открытые источники данных, такие как AWS Open Data и (Microsoft Planetary Computer)[https://planetarycomputer.microsoft.com/].

Если вы новичок в системных шаблонах ArcGIS, сначала ознакомьтесь с введением.

Пользователи и рабочие процессы.

Вот персонажи пользователей, которые чаще всего взаимодействуют с системой управления данными изображений, а также типы рабочих процессов и задач, которые они обычно выполняют с помощью этой системы:

Менеджер по ресурсам изображений. Менеджеры по ресурсам изображений работают с большими и постоянно растущими каталогами изображений, созданными внутри организации или приобретенными у партнеров или поставщиков ресурсов.Менеджеры обычно имеют большой опыт работы с продуктами изображений, моделями потребления и анализом данных.
Исследователь изображений. Ученые и исследователи напрямую работают с данными изображений — пикселами, облаками точек, 3D-моделями mesh и другими типами, и обычно заинтересованы в более прямом доступе к менее завершенным версиям продуктов. Они могут разрабатывать новые алгоритмы отображения или анализа, помогать в проектировании моделей данных и поддерживать другие роли, которые работают с этими наборами данных.
Аналитик данных, ученый и инженер. Специалисты по обработке и анализу данных работают с данными изображений в аналитическом режиме, часто обращаясь к ним из специализированного научного пакета или с помощью инструмента анализа в виде блокнотов. Как правило, они получают доступ к изображениям через каталоги или поисковые интерфейсы и работают с веб-сервисами, а также непосредственно с данными в объектном хранилище.
ГИС-аналитик и ГИС-специалист. Специалисты в области ГИС, как правило, взаимодействуют с системами управления и аналитики данных изображений, используя сервисы изображений, 3D-модели mesh или сцены, а также объединяя эти данные с другими векторными геопространственными данными от внешних поставщиков или других систем ArcGIS. Они могут создавать и публиковать картографические продукты или приложения или использовать данные для поддержки других видов геопространственного анализа.
Обычный пользователь. Обычные пользователи систем данных изображений, включая публичных пользователей, обычно работают с четко определенными, готовыми сервисами в стиле базовых карт, но также могут взаимодействовать с сервисами изображений, которые предоставляют аналитический интерфейс с помощью шаблонов функций растра или специальных приложений для просмотра.
Оператор дрона. Операторы БПЛА предоставляют входные данные в систему управления и аналитики данных изображений как в виде необработанных, так и в виде предварительно обработанных данных о пролете БПЛА. Операторы дронов также могут взаимодействовать с данными в системе, чтобы понять пробелы в покрытии, назначить новые пролеты или спланировать миссии на основе других данных покрытия.

Esri поддерживает обширную библиотеку рабочих процессов обработки изображений, включая подробные руководства и учебные пособия, связанные с управлением данными изображений, картографированием реальности, анализом и искусственным интеллектом, визуализацией, эксплуатацией, а также ресурсами. На этом веб-сайте представлены технические ресурсы, примеры рабочих процессов и дополнительные схемы обучения.

Приложения

Существует множество приложений и возможностей, предоставляемых ArcGIS, многие из них развернуты и доступны как часть системы управления и аналитики данных изображений. Ниже описаны приложения, часто используемые вышеуказанными персонажами для взаимодействия с этой системой и выполнения рабочих процессов.

Веб-сайт портала является общим веб-интерфейсом в системах ArcGIS и поддерживает широкий спектр сценариев использования для типов пользователей viewer, editor, creator, professional, а также администраторов. В системах управления и аналитики данных изображений веб-сайт портала обычно служит порталом для поиска и совместной работы, а также для просмотра и аналитики для некоторых пользователей. Он также широко используется владельцами и управляющими данными для управления данными.
Приложения Map Viewer и Scene Viewer, которые являются частью веб-сайта портала, используются для ключевых рабочих процессов в системе управления и аналитики данных изображений, включая создание шаблонов функций растров, создание новых выходных данных сервиса изображений, выполнение процессов анализа и просмотр результатов обработки изображений.
ArcGIS Excalibur – это приложение для создания геопространственных интеллектуальных продуктов на основе изображений. ArcGIS Excalibur доступен в ArcGIS Enterprise в качестве веб-приложения, которое работает с сервисами изображений и другими возможностями этого развертывания.
Блокноты Python являются еще одним распространенным интерфейсом приложения для работы с системой управления и аналитики данных изображений. Доступ к блокнотам можно получить с помощью многих шаблонов, но ArcGIS предоставляет их как в ArcGIS Pro, так и в ArcGIS Online или Enterprise. Блокноты обеспечивают интерактивное программирование с использованием Python или другого языка, а ArcGIS SDK могут помочь обеспечить быстрый доступ к данным изображений для просмотра, анализа и обработки или работы с моделями глубокого обучения и машинного обучения, для которых блокноты являются основным средством доступа и выполнения.
ArcGIS Field Maps – это универсальное мобильное приложение, доступное для устройств Android, iOS, watchOS и Windows. В системах редактирования и управления данными ArcGIS Field Maps чаще всего используется для сбора картографических данных, обычно выполняемых в полевых условиях с сетевым подключением или без него. Данные изображений используются в Field Maps для предоставления ключевой исходной информации, но также могут работать в автономном режиме при публикации в виде слоя листовых изображений. Сведения об автономном (отключенном) сборе данных см. в разделе Рекомендации по интеграции и поддержке шаблона для мобильных операций и управления данными в автономном режиме.
ArcGIS Experience Builder – это настраиваемый конструктор приложений, не требующий написания кода, используемый для создания веб-приложений. В системах управления и аналитики данных изображений ArcGIS Experience Builder обычно используется при создании веб-приложений для целенаправленного просмотра и взаимодействия с данными изображений.
ArcGIS Pro – это настольное приложение, используемое ГИС-специалистами для широкого спектра сценариев использования, включая просмотр различных форматов данных, геообработку и подготовку модели данных. ArcGIS Pro предоставляет наиболее гибкий и многофункциональный интерфейс работы с данными изображений и обычно используется ГИС-специалистами и другими экспертами. Дополнительные модули 3D Analyst, Image Analyst и ArcGIS Reality для ArcGIS Pro предоставляют значительные возможности, инструменты и рабочие процессы для этого приложения. ArcGIS Pro также широко используется ими для управления данными, создания моделей данных и внедрения функций растра.
Deep Learning Studio — это веб-приложение, которое предоставляет среду проектирования для анализа изображений с глубоким обучением. Пользователи могут совместно обучать модели глубокого обучения и выполнять масштабный анализ на основе управляемых изображений.
ArcGIS Reality – это семейство продуктов, включающее ArcGIS Reality for ArcGIS Pro, ArcGIS Reality Studio, Drone2Map и Site Scan for ArcGIS, которые поддерживают рабочие процессы обработки цифровых изображений на основе данных, полученных БПЛА, самолетами и спутниками. Эти инструменты доступны в ArcGIS Pro вместе со специальными настольными приложениями, такими как ArcGIS Reality Studio, мобильными приложениями, такими как ArcGIS Flight, и веб-приложениями через ArcGIS Online, Site Scan for ArcGIS и ArcGIS Enterprise.
Пользовательские приложения, созданные с помощью ArcGIS API и SDK для картографирования, часто используются для взаимодействия с изображениями, сервисами и наборами данных для обеспечения определенных рабочих процессов или поддержки аналитических или сводных операций.
Кроме того, большинство других приложений ArcGIS могут взаимодействовать со слоями изображений, когда они настроены на веб-карте или сцене, включая всплывающие окна, динамическую отрисовку и другие распространенные рабочие процессы со слоями изображений.

Для получения дополнительной информации о полном спектре приложений, предоставляемых ArcGIS, см. архитектуру приложения в обзоре ArcGIS.

Функциональные возможности

Ниже представлены основные функциональные возможности, предоставляемые системой управления и аналитики данных изображений, включая как общие возможности, так и отраслевые или специфичные для рабочих процессов возможности и решения. Ниже не перечислены возможности, используемые в рабочих процессах управления данными изображений, но обычно предоставляемые другими системами, такими как базовые карты, геокодирование и другие сервисы местоположения, предоставляемые системой сервисов местоположения.

Примечание:

Не все возможности, описанные ниже, доступны во всех шаблонах развертывания. Дополнительные сведения о применении (или не применении) этих возможностей в различных контекстах развертывания, см. на страницах выбора шаблона развертывания.

Общие возможности

Визуализация и анализ изображений позволяют взаимодействовать с данными изображений в качестве базовой карты в приложении с помощью динамических наложений изображений, навигации по коллекциям исторических изображений или сбора наблюдений на основе недавнего пролета БПЛА. Улучшайте качество изображения за счет динамической корректировки, растяжения и изменения комбинаций каналов. Визуализация изображений оптимизирована для отображения запрошенной области интереса и повторного применения правил отображения при каждом перемещении и масштабировании. Используйте инструменты, алгоритмы и функции геообработки для анализа данных изображений, оценки землепользования, мониторинга активности и изменений, измерения ущерба и оценки факторов окружающей среды.
Моделирование и структурирование данных создает стандартизированные подходы к добавлению больших наборов данных в общие модели данных, такие как наборы данных мозаики и LAS, растровые продукты и модели датчиков, каталоги ориентированных изображений или другие отраслевые модели или модели, специфичные для конкретного случая использования, такие как данные траекторий. Создавайте наборы данных каталога и взаимодействуйте со слоями каталога ресурсов в локальном или сетевом хранилище, или добавляйте элементы и сервисы из организации ArcGIS Online или ArcGIS Enterprise. Эти модели помогают упорядочить, предоставить метаданные и обеспечить использование этих подробных наборов данных.
Публикация данных изображений позволяет пользователям всех типов создавать и размещать коллекции изображений и других источников данных дистанционного зондирования. Публикуйте коллекции изображений и продукты в виде динамических или мозаичных сервисов в локальном или глобальном масштабе, которые можно визуализировать и взаимодействовать с ними с помощью веб-приложений, мобильных устройств и настольных приложений.
Слои ICatalog представляют собой коллекции ссылок на локальные и общие наборы данных, слои, сервисы и рабочие пространства из различных рабочих сред и могут включать ссылки на различные типы данных изображений. Ссылки, внесенные в каталог и добавленные как элементы в набор данных каталога, можно визуализировать, фильтровать и динамически запрашивать на картах и в сценах. Слои каталога основаны на наборах данных каталога и полезны для визуализации и работы с рассредоточенными коллекциями данных изображений.
Размещение слоев листов изображений обеспечивает доступ к попиксельным данным полной битовой глубины с высокой производительностью с использованием стандартных методов полистной визуализации, включая динамическую визуализацию на стороне клиента. Создавайте многомерные слои с временными срезами и выявляйте изменения с течением времени, получая доступ к нескольким каналам пикселей, отображаемых с пониженным разрешением в небольших масштабах.
Анализ растров на лету основан на использовании растровых функций и объединении набора этих функций в шаблоны растровых функций для быстрого объединения каналов, сравнения изображений и анализа значений по коллекциям изображений для создания динамического выходного изображения. Растровые функции применяются во время запроса, применяются только к запрошенной области пикселов и представляют собой эффективный способ динамической отрисовки изображений без повторной обработки всего набора данных.
Анализ рельефа предоставляет возможности для создания изолиний, запуска гидрологических моделей, просмотра и оконтуривания водосборов, а также просмотра рельефа, уклонов и экспозиций подробных наборов данных. Выполняйте объемный анализ насыпей и выемок или сравнения 3D-поверхностей и наборов данных. Объедините высоты рельефа из разных источников, с разным разрешением, и подготовьте бесшовный сервис рельефа, который можно использовать для прямого отображения или в качестве основы для 3D-визуализации города или региона. Esri также предоставляет готовые к использованию сервисы высот для запросов на визуализацию и анализ.
Задания распределенной аналитики растров могут быть созданы для выполнения вычислений растровых функций на больших массивах изображений в модели распределенных вычислений. К этим операциям также относится вывод с использованием моделей глубокого обучения или создание новых продуктов выходных данных на основе предварительно заданных способов отрисовки или вычислений. Данные из заданий аналитики растров сохраняются с помощью возможности размещения изображений ArcGIS Enterprise.
Возможности извлечения изображений позволяют динамически и программно экспортировать и загружать исходные и данные мозаичных изображений для использования в других приложениях или в качестве фрагментов изображений в рабочих процессах глубокого обучения. Извлечение может обеспечить прямой доступ к исходным пикселям или создать новое, пересчитанное изображение с определенным разрешением для затребованного экстента. ArcGIS также поддерживает извлечение областей базовой карты World Imagery для использования в автономном режиме в автономных рабочих процессах доступа к данным и редактирования.
Глубокое обучение и GeoAI встроены в ArcGIS и системы управления и аналитики данных изображений. Пользователи могут обучать и выполнять вывод на моделях глубокого обучения с использованием ресурсов изображений и локальных вычислительных ресурсов или масштабировать их в больших системах, включая облачные ресурсы и сервисы. ArcGIS Living Atlas также содержит галерею предварительно обученных моделей, которые доступны для непосредственного использования или могут быть адаптированы к конкретным рабочим процессам организации, данным или географии.
Многомерные данные и n-мерные массивы могут быть изучены с помощью стандартных научных форматов данных, таких как NetCDF, GRIB, HDF и Zarr. Эти данные отображают такие переменные, как изменения с течением времени или измерения на разных высотах атмосферы или глубинах. В состав ArcGIS входят специальные пользовательские интерфейсы в ArcGIS Pro и ArcGIS Map Viewer для быстрого отображения временных срезов, построения и отображения сложных многомерных символов или определения доступных переменных, создания собственных вычислений или прогнозирования переменных за пределами временного экстента набора данных. Многомерные наборы данных также могут быть опубликованы в виде сервисов изображений, чтобы обеспечить доступ к ним из других приложений и рабочих процессов.
Работайте в пространстве изображений и выполняйте задачи по измерению изображений, а также визуализируйте изображения в том виде, в котором они были получены с датчика, наряду с традиционными орто и стерео представлениями. Анализ пространства изображений также можно использовать для сбора объектов, просмотра деталей без повторной выборки и предотвращения искажений.
Используйте возможности стереопросмотра для визуализации изображений в 2.5D, выполнения задач по измерению изображений, ручной оцифровки и извлечения объектов с высокой точностью и потенциалом 3D-объекта. Стереоредактирование, часто используемое в рабочих процессах фотограмметрии, в основном доступно в ArcGIS Pro.

Отраслевые возможности и решения

Работайте с ориентированными изображениями различных типов, включая наклонные, пузырьковые или сферические изображения, панорамы на 360 градусов, изображения со стороны улицы и инспекционные изображения. Эти наборы данных не являются традиционными изображениями в надире, но могут иметь значительную ценность для организаций в таких рабочих процессах, как расследование безопасности, проверка активов или сбор данных. Возможности работы с ориентированными изображениями в ArcGIS включают структурированную модель данных, специальное приложение для просмотра и поддержку обслуживания и работы с ориентированными изображениями в различных приложениях.
Поддерживайте операции с дронами от управления автопарком до планирования конкретных миссий и обработки наземных данных с помощью множества веб-приложений, настольных и мобильных приложений и инструментов. ArcGIS Dashboards можно использовать для мониторинга хода сбора, выявления эксплуатационных проблем и управления отчетами для команд по обработке данных и качеству.
Reality mapping включает широкие возможности ортокартирования для создания продуктов с высокой точностью. Используйте изображения с дронов и другие аэрофотоснимки для создания цифровых моделей поверхностей с полным разрешением, истинных орто, каталогов ориентированных изображений, 2D-моделей mesh поверхностей, плотных облаков 3D-точек и фотореалистичных 3D-моделей mesh. Возможности картографирования Reality mapping доступны в веб-, настольных и серверных шаблонах обработки.
ArcGIS поддерживает индексирование, поиск, публикацию и потоковую передачу видео как сервиса с геопространственным и временным контекстом. Делитесь ресурсами видео из таких источников, как беспилотники, камеры видеонаблюдения, датчики, портативные устройства или другие источники изображений движения и легко интегрируйте видео в качестве еще одного источника пространственных данных в существующие рабочие процессы ГИС, информационные продукты и брифинги для заинтересованных сторон.
Управляйте, визуализируйте и анализируйте наборы лидарных данных, включая различные форматы данных, чтобы понимать состояние поверхности, определять различные уровни интенсивности, слои точек возврата, извлекать объекты, классифицировать облака точек, работать с фотореалистичной цветокоррекцией и создавать производные продукты. Управляйте большими наборами файлов лидарных данных как одним непрерывным слоем с помощью набора данных LAS.
Работайте с радаром с синтезированной апертурой, получая доступ к коллекциям изображений с датчиков и платформ SAR. ArcGIS включает в себя специфичные для SAR типы растров, растровые функции и подходы к визуализации, которые поддерживают этот уникальный и мощный тип данных.
Работайте с пространственно-временными каталогами активов (STAC) для подключения к существующим каталогам изображений, а также для поиска, фильтрации и анализа записей для определения правильных данных для проекта. Используйте подключение и поиск STAC в ArcGIS Pro, модуль arcpy Python и ArcGIS API for Python для запроса общедоступных и частных каталогов STAC и прямого доступа к ресурсам через облачные подключения к данным. Используйте дополнительные инструменты и рабочие процессы для создания Коллекций и элементов STAC на основе существующих моделей данных изображений, таких как наборы данных мозаики, построенных на основе четко определенных атрибутов, свойств и метаданных.

Ресурсы

С помощью системы управления и аналитики данных изображений организации могут получить доступ к готовым к использованию, курируемым ресурсам от Esri и наших партнеров, включая:

ArcGIS Living Atlas of the World. ArcGIS Living Atlas предоставляет готовые к использованию снимки из авторитетных источников, включая Landsat, Sentinel, NAIP, NOAA и другие. Эта коллекция предлагает варианты изображений в истинных цветах, псевдо-цветах, мультиспектральных и мультивременных изображениях. Она также предоставляет глобальную базовую карту, построенную на основе новейших спутниковых снимков и аэрофотоснимков высокого разрешения. Это дает организациям доступ к широкому спектру изображений, которые они могут немедленно применить.
Премиальные ресурсы изображений. Esri сотрудничает с ведущими поставщиками спутниковых и аэрофотоснимков (такими как Airbus, BlackSky, Maxar, Nearmap, Planet и Vexcel) для предоставления своих данных в ArcGIS. Пользователи могут получать изображения премиум-класса из существующей коллекции или выполнять сеансы захвата изображений и доставлять данные непосредственно в ArcGIS. Это облегчает клиентам получение новых изображений и доступ к уже собранным данным. ArcGIS Marketplace также предлагает специальные ресурсы данных изображений для покупки у партнеров Esri.
Внешние библиотеки и каталоги Пользователи Esri также могут подключаться к совместимым каталогам и библиотекам данных, таким как Microsoft Planetary Computer, Carbon Mapper Data Platform или NASA EarthData Platform для наблюдения за Землей, которые предоставляют доступ к открытым научным наборам данных от миссий и датчиков различных типов. Эти источники могут использоваться для доступа к историческим записям за последние десятилетия и обеспечивают прямой доступ к данным с помощью оптимизированных для облака форматов и методов доступа, как открытых, так и платных по запросу.

Пользователи этой системы могут взаимодействовать с этими ресурсами различными способами, используя их для визуализации в качестве входных данных для анализа или даже комбинируя со своими собственными данными для создания новых продуктов и интерфейсов.

Примеры

Отраслевые примеры систем для этого системного шаблона включают:

Охрана окружающей среды. Природоохранные организации несут ответственность за уход, защиту и управление землей и зданиями. Шаблон системы управления и аналитики данных изображений поддерживает распространение изображений среди заинтересованных сторон в организациях по охране окружающей среды. Национальный фонд уменьшил потребность в ручном создании документа или карты с помощью ArcGIS Image for ArcGIS Online для обмена изображениями с пользователями, не использующими ГИС в организации, через веб-приложения в браузере.
Транспорт. Государственные транспортные агентства обычно располагают значительными ресурсами изображений, которые могут иметь ограниченную ценность без системы управления и аналитики данных изображений. Например, UDOT использовал системный шаблон для поддержки управления полосами отвода, принадлежащими государству.
Предприятия инженерных сетей New Jersey American Water является примером организации, использующей системный шаблон для поддержки программы беспилотных авиационных систем (UAS). Программа UAS создает базовые карты, 3D-карты и топографию, которые поддерживают инспекции, реагирование на стихийные бедствия и безопасность. ArcGIS Image Server обслуживает базовые карты для других ГИС-карт в рамках коммунальных предприятий.
Природные ресурсы Партнер-стартап Esri Pollen Systems использует шаблон системы управления и аналитики данных изображений для поддержки виноградников, садов и питомников с целью улучшения процесса принятия решений. Использование ArcGIS Enterprise и ArcGIS Image Server позволяет Pollen Systems распространять большие коллекции перекрывающихся изображений и растровых данных с разным разрешением от различных датчиков, источников и периодов времени.
Коммерческие организации спутниковой и аэрофотосъемки Шаблон системы управления и аналитики данных изображений поддерживает коммерческие организации, занимающиеся спутниковой и аэрофотосъемкой, которые предоставляют сервисы своим клиентам. Системный шаблон поддерживает обработку снимков с беспилотников и/или спутниковых снимков и объединение результатов в сервис непрерывного покрытия, региональный сервис или сервис для конкретного клиента, которые могут быть предоставлены конечным пользователям. Например, Skytec использует ArcGIS Image for ArcGIS Online для поддержки работы UAS по охране земель.