Imágenes y teledetección en ArcGIS

Visualizar, procesar, analizar y administrar imágenes y datos ráster forman parte importante de SIG. La información contenida en mapas de base de suelo típicas y capas SIG se extrae de imágenes y datos ráster. Los mapas y las capas existentes se revisan basándose en imágenes actualizadas.

ArcGIS incluye funciones para visualizar, administrar, procesar y analizar imágenes y datos ráster. Estas funciones de imágenes y teledetección se amplían en las capacidades de análisis de imágenes más avanzadas de la extensión ArcGIS Image Analyst.

Imágenes y teledetección definidos

Las imágenes son datos ráster que representan mediciones de energía electromagnética reflejada o emitida capturada por un sensor de un dron, avión o satélite. Otros tipos de imágenes y datos ráster incluyen mediciones científicas de las propiedades de una ubicación, como la temperatura y la salinidad del agua a distintas profundidades, modelos de elevación y estudios sísmicos.

La teledetección extrae información significativa de las imágenes. Aplica técnicas de procesamiento de imágenes para identificar y extraer varios tipos de información sobre entidades de interés, como el tipo de vegetación y la salud, el tipo de desarrollo urbano y la identificación y análisis de tendencias de objetos y fenómenos detectados. El análisis de proximidad y vecindario, la estacionalidad, la geografía física y cultural, la fenomenología de crecimiento de la vegetación, el clima y otros factores físicos y medioambientales se tienen en cuenta al definir el tipo y el tiempo de adquisición de imágenes. La teledetección es la personificación de The Science of Where™.

Las herramientas, funciones y capacidades de ArcGIS extraen información espacial y espectral a partir de imágenes con metodologías científicas y de procesamiento de imágenes. Aunque los procesos se estandarizan y optimizan mediante técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes, los flujos de trabajo y los resultados son a menudo únicos y están basados en técnicas de teledetección científica. Por ejemplo, la salud relativa de especies de vegetación concretas se puede supervisar y analizar durante un ciclo de crecimiento.

Las imágenes y la teledetección proporcionan funciones, herramientas y capacidades para realizar lo siguiente:

• Corrección, calibración y estandarización de imágenes para su integración en flujos de trabajo
• Corrección fotogramétrica de imágenes obtenidas mediante teledetección desde drones, aviones y satélites
• Interpretación, procesamiento y explotación de imágenes
• Análisis y procesamiento de rásteres multiespectrales y multidimensionales
• Crear productos de información a partir de imágenes
• Flujos de trabajo avanzados de análisis de imágenes y rásteres para aprendizaje automático y extracción de entidades

Administrar imágenes y datasets ráster

ArcGIS Pro proporciona un conjunto de herramientas para administrar y suministrar grandes colecciones de imágenes. Los componentes principales de la administración de imágenes son datasets de mosaico y productos ráster. Tradicionalmente, un mosaico se genera al combinar un conjunto de imágenes para crear una imagen perfecta. El dataset de mosaico hace esto, pero también usa atributos de imágenes, como la fecha de adquisición, la cobertura de nubes o la resolución espacial, para ayudarle a administrar una colección de imágenes aunque esté integrada por imágenes que se superponen o que tienen distintas resoluciones espaciales. En lugar de crear archivos cuando desee cambiar las imágenes que se muestran, o mejorar las imágenes, el dataset de mosaico procesa las imágenes en la memoria y permite visualizar rápidamente la imagen de interés sea cual sea el tamaño de la colección.

La mayoría de las imágenes incluyen un archivo de metadatos que describe el sensor y las condiciones en las que se ha captado la imagen. ArcGIS Pro Identifica la estructura de las imágenes de los sensores que se utilizan con más frecuencia y lee el archivo de metadatos para compilar todas las bandas en capas que pueden mostrar varias combinaciones de bandas multiespectrales, imágenes con refinado pancromático o bandas térmicas, dependiendo de las funciones del sensor. De forma similar a un dataset de mosaico, la composición de bandas se produce en la memoria, con lo que se puede visualizar con rapidez sin crear archivos.

Procesar y analizar imágenes

ArcGIS Pro contiene herramientas y funciones ráster que funcionan con datos ráster y de imágenes. Independientemente de que los datos basados en píxeles sean una imagen de un satélite, un dron o un sensor aéreo, un dataset ráster o un DEM, existen muchas maneras en las que puede trabajar con estos datos al realizar análisis.

Tradicionalmente, el análisis de imágenes y rásteres se realiza con herramientas de geoprocesamientoestándar y avanzadas. Las herramientas de geoprocesamiento, los scripts de Python, yModelBuilder funcionan de manera conjunta para proporcionar el procesamiento y la automatización de las operaciones de administración de datos en el marco de geoprocesamiento. Aunque estas herramientas de geoprocesamiento se utilizan en muchos flujos de trabajo, ArcGIS Pro ofrece otra táctica moderna para el análisis de imágenes y rásteres que procesa y muestra los resultados inmediatamente a medida que se aplican el zoom y el desplazamiento panorámico a la imagen.

El análisis de ráster distribuido usa Portal for ArcGIS para mejorar el rendimiento del procesamiento de ráster mediante la distribución de la carga de trabajo en ArcGIS Image Server.

Funciones ráster

Usar funciones ráster es un modo de procesar y analizar datasets de mosaico y rásteres en ArcGIS. Este enfoque procesa imágenes y datasets ráster al vuelo a medida que se accede a ellos y muestra los resultados inmediatamente en una visualización del mapa. Las funciones ráster se ejecutan en la memoria y evitan el tiempo y la sobrecarga de leer y escribir archivos intermedios en el disco. Hay disponible una serie de funciones ráster predefinidas. Puede utilizar funciones ráster individuales o encadenar varias funciones en una plantilla de funciones ráster personalizada (RFT) con el Editor de funciones. El Editor de funciones es una interfaz de programación visual para sirve para crear, probar y almacenar flujos de trabajo de análisis de imágenes y rásteres. Puede guardar tanto los resultados como las RFT como un archivo.

Procesamiento distribuido

ArcGIS Pro permite utilizar Portal for ArcGIS para llevar a cabo el procesamiento distribuido de imágenes y datos ráster en lado del servidor. Esta tecnología permite mejorar el rendimiento del procesamiento de rásteres procesando datos de forma distribuida con ArcGIS Image Server configurado para Análisis de ráster. Puede utilizar herramientas y modelos de geoprocesamiento, así como capacidades de procesamiento de funciones ráster, para realizar el procesamiento de esta forma usando un portal local. Acepta archivos locales y elementos de su portal como entrada, y crea la salida en el mismo portal.

También puede acceder, procesar y publicar imágenes y rásteres alojados en ArcGIS Image for ArcGIS Online mediante Portal for ArcGIS. Todas las capacidades de procesamiento de imágenes de ArcGIS Pro están disponibles para procesar capas de imágenes alojadas de ArcGIS Image for ArcGIS Online y publicar los resultados en su cuenta del portal.

Visualizar imágenes

Desde la pestaña contextual de un tipo de capa de imágenes, puede acceder a la funcionalidad para preprocesar imágenes, modificar la visualización o la forma en que se representan los datos, mejorar las imágenes, cambiar la simbología y comparar una capa con otra. El proceso para trabajar con datasets de mosaico suele ser el mismo que para una imagen única, excepto que puede especificar que las operaciones se realicen en elementos específicos que componen el dataset de mosaico. Además, los elementos de imagen que se muestran en un dataset de mosaico se definen por medio de las propiedades de metadatos.

ArcGIS Pro permite visualizar las imágenes en el espacio 2D y 3D. Se pueden vincular varias vistas 2D y 3D para que sea posible trabajar con varios tipos de datos y vistas diferentes de la misma área al desplazarse por los datos y aplicarles el zoom. Esta función mejora la eficiencia de procesamiento y el análisis visual y analítico.

Las imágenes oblicuas se pueden visualizar en su orientación natural en un sistema de coordenadas de imagen nativo (filas y columnas), en lugar de en una orientación de mapa con el norte en la parte superior. Esto resulta útil para la interpretación de imágenes.

La imagen del satélite WV1 se muestra por cortesía de DigitalGlobe.

Puede visualizar y trabajar con imágenes en el modo estereoscópico. Elija entre una variedad de configuraciones estereoscópicas activas o pasivas. Consulte Representación cartográfica estéreo en ArcGIS Pro para obtener más información.

Representación cartográfica de ortofotos

La representación cartográfica de ortofotos en ArcGIS Pro proporciona herramientas, capacidades y flujos de trabajo guiados para realizar una ortorrectificación rigurosa de imágenes tomadas por drones, aéreas y de satélite. Entre ellas se incluyen la configuración del proyecto, la definición de puntos de control, los puntos de enlace y los puntos de verificación, el ajuste de bloques y la elevación y la generación de productos de ortomosaico. Los informes y diagramas visuales proporcionan información analítica y cuantitativa para el refinamiento a fin de conseguir unos resultados óptimos de ortorrectificación.

Para obtener más información sobre la ortorrectificación, consulte Introducción a la representación cartográfica de ortofotos.

Cartografía estéreo

ArcGIS Pro en Image Analyst permite ver y trabajar con pares estéreo y recopilar entidades 3D. Puede recopilar entidades 3D de puntos, líneas y polígonos para distintos flujos de trabajo, por ejemplo, edición de parcelas, creación de edificios 3D sencillos y medición de distancias y alturas.

Este par de imágenes estéreo de anaglifo es cortesía de Vexcel.

Aprendizaje profundo

Las herramientas de aprendizaje profundo detectan entidades en imágenes con varias capas en redes neuronales, en las que cada capa puede extraer una o varias entidades únicas de la imagen. Estas herramientas utilizan el procesamiento de GPU para realizar el análisis de manera oportuna.

Para obtener más información sobre el aprendizaje profundo con datos ráster y de imágenes, consulte Aprendizaje profundo en análisis de ráster.

Clasificación

La clasificación de imágenes permite extraer clases de imágenes multiespectrales. El ráster resultante de la clasificación de imagen se puede utilizar para crear mapas temáticos. Puede clasificar píxeles de imágenes u objetos segmentados utilizando clasificadores de aprendizaje automático o paramétricos. Puede utilizar el Asistente para la clasificación de imágenes como guía por el proceso de clasificación. Para realizar solo una parte del flujo de trabajo de clasificación, puede utilizar las distintas herramientas de clasificación de imágenes.

Análisis multidimensional

Las herramientas y funcionalidades deAnálisis multidimensional permiten realizar y visualizar análisis complejos en datos ráster multidimensionales para explorar tendencias y anomalías científicas. Los datos multidimensionales representan datos geoespaciales capturados en distintos momentos o a diversas profundidades o alturas. Estos tipos de datos se usan comúnmente en ciencias atmosféricas, oceanográficas, y de la tierra. Puede capturar datos ráster multidimensionales mediante observaciones de satélite en las que los datos se recopilan a determinados intervalos de tiempo o se generan a partir de modelos numéricos en los que los datos se agregan, interpolan o simulan desde otras fuentes de datos.

Para obtener más información sobre datos multidimensionales, consulte Datos ráster multidimensionales.

Georreferenciación

Al georreferenciar imágenes se define su ubicación geográfica correcta, de manera que se pueden ver, consultar y analizar con otros datos geográficos. Para georreferenciar los datos, cree puntos de control que vinculen el ráster con las coordenadas geográficas reales. Las herramientas para georreferenciar datos ráster se encuentran en la pestaña Georreferencia.

Gráficos de imágenes y rásteres

Los gráficos de imágenes se diseñan para procesar y visualizar interactivamente datos ráster multiespectrales y multidimensionales para el análisis y la evaluación de imágenes. Por ejemplo, puede delinear un área de interés en una imagen y trazar el perfil espectral de entidades concretas de suelo como desarrollos artificiales, tipos y salud de la vegetación, y otras entidades que apoyen aplicaciones específicas con información y datos cuantitativos. Los tipos de gráficos de imágenes y ráster incluyen perfil espectral,perfil temporal, gráfico de dispersión de imagen,perfil de dimensión,histograma de imagen y barra. Puede utilizar el explorador de cambios de serie temporal de píxeles para identificar los cambios en un único valor de píxel a lo largo del tiempo usando cualquier método de detección de cambios.