Обробка аерофотознімків в QGIS

25 жовтня 2024 1 хвилина Автор: Cyber Witcher

Дізнайтеся, як використовувати QGIS для аналізу аерофотознімків, щоб створювати високоточні карти та розширювати можливості візуалізації даних. У статті описані основні методи обробки супутникових знімків, застосування геоінформаційних інструментів, а також покрокові інструкції для точного аналізу та зберігання аерофотоданих.

Аерофотознімки в QGIS

QGIS — це безкоштовний інструмент, широко використовуваний у географічних інформаційних системах (ГІС) для обробки даних, що стосуються географії, топології та картографії. Незважаючи на те, що цей інструмент зазвичай застосовується професіоналами у сфері геоінформаційних технологій, його також можуть ефективно використовувати страхові слідчі, правоохоронні органи або журналісти для завдань, таких як геолокація або отримання додаткових даних про конкретні регіони та ситуації. Стаття надає інструкції з інсталяції QGIS, ознайомлює з основами його інтерфейсу та показує, як легко додавати аерофотознімки високої роздільної здатності за допомогою простих налаштувань.

QGIS надає можливість доступу до надвисокої роздільної здатності зображень, які часто недоступні у Google Earth, зокрема для деяких міських територій та муніципалітетів, де роздільна здатність досягає 3,5 см. Це значно вище за супутникові знімки Google Earth, що надають роздільну здатність до 30 см в Європі та США, а у деяких районах — до 15 см. Хоча не всі території мають таке покриття, у статті представлені прийоми, що допоможуть знайти потрібні знімки з потрібним рівнем деталізації.

Ці ресурси не є альтернативою актуальним супутниковим знімкам Maxar або Google Earth, але можуть бути чудовим додатковим матеріалом. Надвисока роздільна здатність аерофотозйомок дозволяє розглядати деталі, які не завжди помітні на супутникових зображеннях. Такі знімки можуть бути корисними для контексту, коли йдеться про нерухомі об’єкти, або у випадках, коли необхідні якісні зображення для звітів чи публікацій.

Це стає трохи моторошно

Завантаження та встановлення

QGIS можна завантажити з офіційного сайту, де доступні версії для різних операційних систем, таких як Windows, macOS, Linux, BSD, а також для планшетів на базі Android та Windows. Для встановлення на Windows використовується інсталятор OSGeo4W, який надає широкий набір опцій, додаткових програм та бібліотек для встановлення, зокрема для геоінформаційних систем. У macOS встановлення є простішим, оскільки QGIS доступний як окремий додаток, що не потребує додаткових налаштувань. Процес інсталяції на Windows починається з OSGeo4W Net Release Setup, де користувачу слід обрати опцію «Desktop Express Install», яка забезпечує останню версію QGIS із базовими налаштуваннями, зосередженими лише на основних функціях роботи з просторовими даними, без необхідності встановлення додаткових компонентів.

На наступному етапі встановлення користувач має можливість скасувати вибір усіх додаткових компонентів, залишивши позначеним лише пункт «QGIS», після чого натиснути «Далі» для продовження.

Після цього нам потрібно затвердити постійні умови обслуговування, перш ніж ми зможемо розпочати фактичне встановлення. Загалом він завантажує кілька сотень Мб, тож переконайтеся, що у вас достатньо часу та швидке з’єднання.

Запустіть QGIS, і відкриється основна робоча область, яка складається з кількох загальних областей і безлічі кнопок меню. Не засмучуйтеся цим, оскільки наразі ми не будемо використовувати багато меню. У верхній частині ми маємо головне меню (1) із безліччю кнопок, які відкривають різні функції QGIS. Зліва у нас є браузер (2), де ми можемо відкривати локальні файли, а під ним шари (3). Решту екрана заповнює загальна робоча зона (4), де пізніше з’являться зображення високої роздільної здатності.

Додавання базового шару

Перед додаванням зовнішніх джерел зручно відкрити базовий шар, такий як Open Street Map, щоб попередньо наблизити потрібну область і працювати з кількома картографічними сервісами в одній програмі. Для цього існують кілька плагінів, що дозволяють підключати такі служби. Серед популярних варіантів — «QuickMapServices» або «HCMGIS». Плагін «HCMGIS» дає змогу вибирати зображення з Google, Bing, ESRI. Для встановлення плагіна достатньо зайти в меню «Плагін», обрати «Керування та встановлення плагінів» та додати бажаний інструмент.

Плагін QuickMapServices

Знайдіть плагін “QuickMapServices” і натисніть “Встановити плагін”. Після встановлення та створення нового проекту з початкової сторінки ви переходите до веб-меню або шукаєте маленьку піктограму глобуса на панелі меню. Звідти ви можете швидко вибрати шар OSM для відображення.

Додавання базового шару до вашого проекту empty

Щоб продемонструвати переваги додавання Open Street Map як базового шару, на знімку екрана можна побачити порівняння: ліворуч відображені лише завантажені аерофотознімки міста Регіна в канадському Саскачевані, а праворуч додано базовий шар OSM, який надає інформацію про прилеглі території, в’їзди та виїзди. Це зручно, адже з вимкненим шаром зображень можна швидко орієнтуватися по території, визначати конкретні адреси, примітні місця або отримувати загальне уявлення про місцевість, а після цього знову вмикати шар зображень для детального перегляду.

Додавання базових шарів для наочності

Пошук зображень високої роздільної здатності

У цій статті основну увагу приділено отриманню аерофотознімків та супутникових зображень високої роздільної здатності. Після налаштування QGIS можна перейти до просторової бази даних GeoSeer. Ця платформа надає доступ до більш ніж 1,8 мільйона наборів даних з усього світу, включно з геологічною інформацією, кліматичними даними та сервісами зображень. У GeoSeer доступний ручний пошук або опція «WebGIS» для візуального пошуку цікавих територій. У цьому розділі буде розглянуто варіант ручного пошуку.

Не в кожній країні світу є надійний постачальник зображень високої роздільної здатності, відкритий для громадськості, але багато регіонів у Північній Америці чи Європі надають такі послуги. З величезною кількістю доступних наборів даних спочатку може бути важко знайти найкорисніший набір, і для цього може знадобитися певна практика. Але одну річ, яку ви можете спробувати, це знайти область чи назву міста, які вас цікавлять, у поєднанні з одним із таких слів, щоб знайти те, що там є:

  • супутник

  • повітряний

  • фото

  • аерофото

  • образність

  • дюйм

  • см

Не забувайте, що це може допомогти здійснити пошук рідною мовою цієї місцевості, тому слово «фото» не буде корисним під час пошуку в німецькомовних країнах. Для цього змініть ключове слово на “luftbilder” або просто на “bilder”, якщо ви не отримуєте жодних звернень за словом “photo”. Або повністю відпустіть ключові слова та шукайте лише певну область чи місто. Можливо, вам доведеться переглянути багато посилань, перш ніж ви знайдете те, що вам потрібно. Якщо вам не вдасться здійснити пошук у GeoSeer, просто знайдіть у Google аерофотознімки, які забезпечують з’єднання WMS або WMTS. Інша річ, яку можна спробувати – це пошук загальної території чи навіть назви міста в поєднанні з різною роздільною здатністю, наприклад: 5 см, 30 см або «6 дюймів» (у лапках).

Після того, як ви знайшли, можливо, цікавий набір даних, ви можете відкрити сторінку, щоб переглянути деталі. У цьому випадку відкриваємо набір 3-дюймових аерофотознімків Карсон-Сіті, штат Невада.

Перегляд деталей набору даних

У деталях зазначено, що набір даних датований 2019 роком, має роздільну здатність 3 дюйми на піксель (або близько 7,5 см/піксель), охоплює 252 км 2 і є координатами обмежувальної рамки. Крім того, ми також маємо купу URL-адрес, які надають функції, фрагменти карт, можливості тощо. Наразі це не так важливо, тому давайте зосередимося на URL-адресі, яка вказана вгорі. Там показано URL-адресу:

http://ccapps.org:80/arcgis/services/CarsonCityAerials/2019AerialCache102100/MapServer/WmsServer?

Просто натисніть «Копіювати URL», і ми готові додати шар до нашого проекту.

Додавання послуг на карту

Якщо ви вважаєте, що знайшли підходящий чи придатний картографічний сервіс, ви можете ним скористатися. Крім того, ви можете зараз скористатися прикладом Карсон-Сіті. Після цього настав час для наступних кроків, які складаються з двох частин:

  • Виберіть і підключіться до набору даних за вашим вибором

  • Завантажте один або кілька продуктів із цього набору даних

Більшість наборів даних у GeoSeer мають кілька «продуктів», таких як екологічні дані або багаторічні аерофотознімки. Після підключення до відповідної служби WMS можна переглянути їхній вміст. Для початку необхідно натиснути «Менеджер відкритих джерел даних», після чого відкриється діалогове вікно для додавання або редагування картографічних сервісів. Першим кроком є вибір опції WMS/WMTS, оскільки це тип служби, який планується додати. Далі натискається кнопка «Новий», де потрібно вказати назву та URL-адресу служби для доступу. Після введення даних слід натиснути «ОК», щоб повернутися до «Диспетчера джерел даних».

Створення підключення до сервісу WMS

Щоб отримати список продуктів, які надає картографічна служба, натисніть «Підключити», і буде завантажено список продуктів, які вам доступні. Це може бути кілька рядків, але є служби, які містять понад 100 продуктів, якими ви можете скористатися. Щоб знайти правильні дані, ви можете скористатися опцією пошуку вгорі праворуч, вказавши ключові слова, які ви очікуєте в продукті. Подумайте про те, як: аерофотозйомка, фотографія, 10 см або будь-що, що може натякати на супутникову або аерофотозйомку.

Послуги, що надаються сервером WMS

У процесі підключення до служби може виникнути «помилка сертифіката», що зазвичай пов’язана з некоректним налаштуванням цифрового сертифіката на сервері, який забезпечує рівень безпеки. У таких випадках, коли йдеться про запит лише плиток зображень із загальнодоступного джерела, більшість користувачів можуть вирішити ігнорувати цю помилку. Однак для тих, хто має достатні знання з безпеки та бажання дослідити проблему, завжди існує можливість пошуку іншої URL-адреси або альтернативного налаштування для виправлення помилки.

Помилки при отриманні сертифіката трапляються в кількох випадках

Після завантаження наборів даних слід вибрати потрібний продукт та натиснути «Додати», після чого можна закрити майстер, і зображення буде автоматично завантажено у проект для перегляду. Якщо проект не містить інших шарів, зображення з’явиться одразу. Однак, якщо перед цим був доданий базовий шар, наприклад, OpenStreetMap, може знадобитися масштабування до потрібної області. Це можна зробити, клацнувши правою кнопкою миші на шарі та обравши опцію «Збільшити до шару» або натиснувши відповідну піктограму на панелі інструментів.

Масштабування до шару за вашим вибором

Завантаживши аерофотознімки чи супутникові знімки, ви готові до дослідження. Як приклад, ось аерофотознімок із Карсон-Сіті після його завантаження:

Карсон-Сіті, штат Невада

А після збільшення ви можете визначити марку та модель автомобілів, які видно.

Збільшено

Порада : якщо ви завантажили набір даних у свій проект і збільшили масштаб, але ви нічого не бачите, спробуйте збільшити або зменшити масштаб. Можливо, постачальник WMS встановив мінімальний або максимальний рівень масштабування.

Деякі приклади

Існує багато цікавих сервісів плиток для веб-карт, якими можна користуватися безкоштовно, їх забагато, щоб я тут перерахував. Але щоб навести вам кілька прикладів, ось кілька знімків екрана та інформація про те, де знайти дані.

Міський аеропорт Торонто Біллі Бішопа
Амстердам і навколишні селища
Спортивні стадіони в Інчхоні, Південна Корея
Rye Playland, Нью-Йорк

Висновок

QGIS — це надзвичайно потужний і багатофункціональний інструмент, який дозволяє працювати з географічною інформацією, зокрема з аерофотознімками та супутниковими зображеннями. Завдяки можливостям доступу до надвисокої роздільної здатності, QGIS відкриває нові перспективи для аналітиків, журналістів, правоохоронців та інших професіоналів, яким потрібно аналізувати й оцінювати території та об’єкти з максимальною точністю. Цей інструмент стає незамінним для роботи з картографічними даними, надаючи додаткові можливості порівняно із загальнодоступними картами.

Попереду заплановано ще багато статей про роботу з аерофотознімками, які поглиблять знання в цій галузі та дадуть більше інструментів для аналізу просторових даних. Тож слідкуйте за розділом «Кібервійнa», щоб не пропустити нові матеріали, які допоможуть отримати більше інсайтів у сфері географічного аналізу.

Інші статті по темі
Знайшли помилку?
Якщо ви знайшли помилку, зробіть скріншот і надішліть його боту.