Sie möchten eine fortgeschrittene Bildanalyse durchführen? Die Erweiterung Image Analyst für ArcGIS Pro bietet eine vielfältige Palette an Funktionen und Werkzeugen für Bildanalysten*innen.

Dabei ist die Funktionspalette seit der ersten Version, die mit ArcGIS Pro 2.1 Anfang 2018 auf dem Markt kam, deutlich angewachsen.

Informationen extrahieren mit Deep Learning Frameworks

Sehr spannend sind die Möglichkeiten, die sich mit den Deep Learning-Frameworks ergeben. Deep Learning ist eine Unterform des maschinellen Lernens, bei der mehrere Schichten von Algorithmen in Form von neuronalen Netzen verwendet werden. Die Eingaberaster werden durch diese verschiedenen Schichten ausgewertet – dabei definiert jede Schicht bestimmte Features und Muster in den Daten. Diese Methoden erlauben weitaus genauere Ergebnisse im Bereich der Objekterkennung in Bildern, aber auch bei der gesamten Bildklassifikation.

Abbildung 1: Erkennung von Solarzellen mit Hilfe von Deep Learning Frameworks

Für die Nutzung dieser innovativen Technik ist die Installation der DL Libraries for ArcGIS notwendig. Installationsdateien und Anleitungen finden sich hier.

Klassische Bildklassifikation

Weiterhin enthalten sind die klassischen Bildklassifikationsmethoden. Dabei stehen auch objektbasierte Verfahren zur Verfügung, bei denen die Bilddaten vorsegmentiert werden. Die Auswertung läuft dann auf den erzeugten Segmenten. ArcGIS stellt -out of the box- die am Markt gängigen Klassifikatoren (ISO-Cluster, Maximum Likelihood, Random Trees und Support Vector Machine) bereit.

Stereomapping

Der Image Analyst bietet weiterhin die Möglichkeit Stereobildpaare zu visualisieren und mit dreidimensionalen Feature-Daten zu überlagern. Damit besteht auch die Möglichkeit 3D-Informationen direkt aus den Bildern in die Features zu übertragen.

Abbildung 2: Stereomapping in ArcGIS Pro: 3D-Informationen lassen sich direkt aus der Stereokarte übernehmen.

Änderungserkennung

Die Änderungserkennung (Change detection) ist eine der häufigsten Anwendung im Bereich der Fernerkundung. Indem mehrere Raster-Daten aus unterschiedlichen Zeiten für einen Bereich verglichen werden, können genaue Aussagen über das Ausmaß und die Position der Änderungen gemacht werden. Das geht in ArcGIS zwischen 2 Datensätzen, aber auch in Zeitreihen mit mehr als 2 Zeitdaten. Die Software unterstützt die Nutzer dabei in einem Assistenten geführtem Workflow.

Pixel-Editor

Der Pixel-Editor stellt alle relevanten Werkzeuge bereit, um Pixelwerte von Raster- und Bilddaten interaktiv zu bearbeiten. Das reicht vom Verpixeln datenschutzrelevanter Bildregionen, der Verbesserung von Höhenmodellen, der Reklassifikation von Bildausschnitten bis hin zum Ersetzen von Bildausschnitten durch andere Inhalte.

Motion Imagery

Mit dem Image Analyst werden ebenfalls Funktionen bereitgestellt, um FMV-kompatible Videodaten wiederzugeben und in einen geographischen Kontext zu stellen. FMV-kompatibel meint dabei, dass der Video-Stream und die räumlichen Metainformationen kombiniert sind und die einzelnen Videobildern damit eine Geoposition bekommen. Solche Videos lassen sich dann mit der Kartenanzeige in ArcGIS Pro verknüpfen. Es ist dann sogar möglich, Features im Videobild zu erfassen.

Multidimensionale Datenanalyse

Multidimensionale Daten erfassen Informationen für mehrere Zeitpunkte, in mehreren Tiefen oder Höhen (=Dimensionen). In solchen Daten können zusätzlich auch mehrere Variablen (etwa Temperatur, Niederschlag und Luftfeuchte) enthalten sein. Solche Daten werden in der Klimaforschung, der Ozeanographie und Geowissenschaften häufig verwendet.

Abbildung 3: Das Klima der Welt in einem Datensatz: multidimensionale Daten in ArcGIS

Die ArcGIS Pro Extension Image Analyst erlaubt komplexe Analysen für multidimensionale Daten, beispielsweise um Trends oder Abweichungen in den Daten zu erkunden.

Bildraum-Analyse

Satellitenbilddaten werden über deren Sensormodell genau beschrieben, so dass eine eindeutige Zuordnung der perspektivischen Geometrie zu einem 2D-Kartenraum möglich ist. Mit der ArcGIS Pro-Image Analyst-Extension können solche Bilddaten sowohl im Karten- als auch im Bildkoordinatensystem angezeigt werden. Damit lassen sich etwa Schrägaufnahmen in ihrer natürlichen Ausrichtung anzeigen und vereinfacht damit eine intuitive Bildinterpretation.

Raster Funktionen

Raster Funktionen sind (im Gegensatz zu den Geoverarbeitungs-Werkzeugen) Verarbeitungsvorlagen, die auf Raster angewendet und on-the-fly ausgeführt werden können. Dabei werden keine Informationen auf die Festplatte geschrieben – damit läuft der Prozess sehr schnell ab. Mit dem Image Analyst werden eine ganze Reihe an Raster Funktionen frei geschaltet, überwiegend aus den Bereichen Veränderungsanalyse, Vorhersagen in multidimensionalen Daten, Bildklassifikation und -segmentierung und in dem Bereich der mathematischen Operatoren, mit denen sich beliebige Verrechnungen von Rastern oder einzelnen Bändern durchführen lassen.

Weitere Informationen zu den Funktionen und Werkzeugen des Image Analysten finden Sie hier.

Weitere Teile zum Nachlesen:

Fernerkundung mit ArcGIS (Teil1): Datenquellen
Fernerkundung mit ArcGIS (Teil 2): Eigene Luftbildprodukte mit Drohnen
Fernerkundung mit ArcGIS (Teil 3): Bilddatenmanagement


Kostenfreies Whitepaper: Bilddaten analysieren mit ArcGIS Image Analyst.