2018 年,夏威夷大岛上的基拉韦厄火山爆发堪称一个重大事件,该事件造成了巨大的破坏。 在本教程中,您作为夏威夷火山观测站的影像分析人员,需要准备和探索在喷发之前、喷发期间和喷发之后捕获的多光谱 Landsat 卫星影像。 您将学习在 ArcGIS Living Atlas of the World 中搜索和发现动态影像图层。 然后,您将应用动态影像的时间和光谱功能,从图层中选择特定影像并对其应用不同的波段组合。 然后,您将打开您在 ArcGIS Pro 中准备的影像,并开始对其进行进一步的探索。
40 多年来,Landsat 地球观测卫星已捕获了数百万个覆盖全球的多光谱影像,并为世界各地的分析师和决策者监测环境变化、管理自然资源、应对自然灾害等提供了强大的资源。 从过去的经验来看,分析师必须下载和管理 Landsat 影像的本地存储。 凭借“即插即用”的动态影像,如今的大型影像存档正变得空前地易于访问和使用。
本教程上次于 2025 年 2 月 24 日使用 ArcGIS Pro 3.4 进行了测试。 如果您使用的是其他版本的 ArcGIS Pro,可能会遇到不同的功能和结果。
在 ArcGIS Living Atlas of the World 上查找 Landsat 影像并将其添加到 web 地图。
按日期过滤 Landsat 影像并使用不同的波段组合显示该影像。
可以使用“卷帘”工具来比较影像。
动态影像是在线托管的影像,您可以轻松将其添加到工程中以进行探索和分析。 例如,您将在本教程中使用的所有 Landsat 影像都将通过 Amazon Web Services (AWS) 云存储在云端。 这意味着您可以通过您的 Internet 连接动态地访问影像,而不需要将影像下载和存储到本地。 此外,所有视觉渲染和影像计算都将实时按需完成。 换言之,屏幕上显示的所有内容都将从 AWS 上的源 Landsat 资料档案库动态生成,而不需要预先计算和存储单独的影像产品。
要探索 2018 年基拉韦厄火山喷发,您需要在 ArcGIS Living Atlas of the World 中查找合适的影像。 随后,您需要在 ArcGIS Online 中打开一个动态影像图层,然后保存一个带有您所选择的图层的 web 地图。
ArcGIS Living Atlas of the World 是一个来自全球的地理信息的大型集合,其中包括许多动态的影像图层。 您将使用 ArcGIS Living Atlas 网站浏览、过滤和发现即用型动态影像。
在主页上,您将找到一个搜索栏,并可以开始在其中按关键字搜索内容。
启动关键字搜索可使您进入浏览模式,从而显示所有匹配的内容项目。 此时,您可以使用各种可用的过滤选项来优化搜索结果。
结果将更新为仅显示多光谱影像类别中包含关键字 dynamic imagery 的项目。
我们在本部分中提供发现路径是为了演示 ArcGIS Living Atlas 网站上的一些可用过滤功能。 还有另外一种方法,就是尝试从搜索关键字 Landsat 或 Multispectral Landsat 开始,以观察该操作会对您的发现体验产生什么影响。 与大多数搜索引擎一样,您的关键字越精确,您的发现路径就越短。
当您找到感兴趣的影像图层后,最好查看一下项目详细信息,这有助于确定内容和功能是否符合您的要求。
您现在需要确定 Multispectral Landsat 图层是否是探索 2018 年基拉韦厄火山喷发的理想候选图层。
根据您所找到的信息,您可以得出结论:Multispectral Landsat 图层非常适合您的用途。 现在,您需要将其添加到在线地图中。
确定目标动态影像图层后,您现在可以在 ArcGIS Online 中将其打开,然后创建 web 地图。
本教程将使用 Map Viewer 经典版。
Multispectral Landsat 地图将出现在 Map Viewer 经典版 中。
到目前为止,在本教程中,您通过 ArcGIS Living Atlas of the World 网站发现了动态影像并将动态影像图层保存到了 web 地图。
接下来,您将继续准备数据,以探索 2018 年基拉韦厄火山喷发。 您将通过应用动态影像图层的一些时间和光谱功能来实现这一目的。
现在,您的 ArcGIS Online 地图中包含单个图层,即 Multispectral Landsat 动态影像图层。 该图层将跨越 40 年间的 Landsat 影像,但默认情况下,它仅显示存档中可用的最新影像。 该图层还将使用默认的光谱波段组合。 您需要凭借动态影像图层的某些时间和光谱功能,从喷发事件发生之前、期间和之后选择单个影像。 您还需要应用不同的光谱波段组合,以便更深入地了解 2018 年基拉韦厄火山喷发。
您需要做的第一件事是建立您的工作区域,从而使您的地图专注于基拉韦厄火山喷发地点。 您将使用一个要素图层来大致描绘此感兴趣区域 (AOI)。
您可以使用已自行创建的图层,但在本教程中,您需要搜索并加载为您准备并托管在 ArcGIS Online 中的图层。
图层的项目详细信息窗格随即显示。 您可以在该窗格中阅读到有关图层的更多详细信息,其中包括上次更新时间、要素图层所有者以及图层可能包含内容的描述。
地图现在将显示新图层,并将自动放大到该新图层的范围。
地图上显示的影像可能与以上影像略有不同。 新影像会定期(大约每两周一次)添加到 Multispectral Landsat 图层中,您目前看到的是最新的可用影像。
Kilauea 2018 Lava Flow Extents 图层现已在内容窗格中列出。
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接下来,您需要保存地图。
Multispectral Landsat 影像图层中包括多个光谱波段;可按照不同方式对这些波段进行组合,以便更好地可视化影像中的感兴趣要素。 默认情况下,该图层将设置为农业波段组合,这与您的火山爆发探索不是很相关。
您需要将 Multispectral Landsat 图层上的渲染更改为含 DRA 自然色。 此波段组合将成为您开始探索火山喷发的良好基础。
“自然色”波段组合将利用红色、绿色和蓝色波段。 这些波段共同组成了人眼可见光的波段。 组合这三个波段即可近似表示人眼看到的景观外观。
DRA 表示动态范围调整。 当 DRA 开启时,系统将根据当前范围内的像素值(而非图层中的所有像素)来优化每个像素的相对亮度或暗度。
影像显示窗格随即出现。
将应用含 DRA 自然色渲染。
您现在需要选择与您在 2018 年基拉韦厄火山喷发之前、期间和之后的感兴趣日期相对应的影像。 喷发开始于 2018 年 5 月 3 日,并于同年 8 月中旬左右结束。 您将选择的影像如下:
在 Multispectral Landsat 图层中,有一个默认过滤器可帮助定义默认显示的影像。 您需要先移除该过滤器,以便访问跨越数十年间的 Landsat 影像的完整时间存档。
过滤器:Multispectral Landsat 窗口随即打开。
图像过滤器窗格随即显示。
此工具将根据特定标准列出图层中可用的影像。 默认情况下,所选标准应该是采集日期属性,其中将包含捕获影像的日期。
该标准为符合您目的的正确标准;但是,过滤器将设置为仅显示几个最近的影像。 您将需要更改时间滑块中的日期范围。
图像过滤器功能具有空间感知能力,并且只会返回与当前视图的空间范围相交的影像。
您将从 2018 年初开始,以确保您能够看到感兴趣的 3 月日期。
现在图像结果列表将从 2018 年 1 月 或 2 月开始。
当您指向列表中的某个项目时,您将看到以半透明黄色调表示的该图像范围的预览。 您可以看到第一张图像(ID 以 LC08_L1TP_062046 开头)未完全覆盖感兴趣区域,而第二张图像(ID 以 LC08_L1TP_062047 开头)则完全覆盖感兴趣区域。
要使黄色范围消失,仅需从图像列表中移开即可。
您将选择第二个影像。
地图上会出现一条简短的弹出窗口消息,指示系统已使用所选图像创建了一个图层。
片刻之后,列表将重新出现,但未选择任何图像。 现在,您将按照相同的方法为另外三个日期选择图像。
将每个图像作为图层添加至地图之后,请务必取消选择每个图像。 在图像过滤器结果下,应显示已选择 0 个图像。
该影像图层随即出现在内容窗格中。
如果您意外添加了其他图层或错误的图层,您可以将鼠标悬停在该图层上方,单击更多选项,然后选择移除。
接下来,您将使用更具描述性的名称对 4 个图层进行重命名。
您已经创建了与四个相关日期相对应的图层。 所有这些图层都将被设置为“自然色”波段组合。 接下来,您需要对其进行观察。
现在,您需要观察将显示您在火山喷发之前、期间和之后的感兴趣区域的影像。
在地图上,图像随即进行更新。
火山喷发前捕获的影像显示了尚未受到干扰的景观。 您可以区分出岛上的植被、一些建成区、原始火山范围(棕色)、海岸和海洋。 在该范围的顶部可以看到一些小型云。
由于这些云十分明亮,DRA 可以将其余的景观调整为较暗的颜色。 较快捷的解决方案是向南平移一点,这样大部分的云都将位于范围之外。 DRA 将立即调整亮度,从而更清晰地显示岛屿上的各个要素。
完成对图层的观察后,单击地图上的默认范围按钮(主页按钮)以返回到原始范围。
在这一天,火山处于全面喷发状态,且影像大多显示出了一层厚厚的烟雾。
几周后的影像显示火山喷发正在消退。 烟雾仍然存在,但已经可以看到一些陆地。
火山喷发结束六个月后,您可以再次清晰地看到陆地和海洋。 可以看到熔岩流(现已冷却)已变为棕色。
请注意喷发前后的各项差异,其中包括因火山熔岩而扩大的海岸线。
虽然自然色波段组合是第一次探索此影像的一个不错的选择,但存在于某些影像上的浓烟将使您很难看到任何细节。 为了获得更深入的了解,您需要为两个充满烟雾的影像创建补充性图层,并使用不同的波段组合对其进行设置。
您需要为显示活动喷发的两个 Landsat 自然色图层创建副本,并将其设置为短波红外 (SWIR) 波段组合。 这种波段组合具有能够穿透烟雾的属性,可以让您更好地看到浓烟下方的地面上正在发生的情况。
此 Landsat 影像包含了两个 SWIR 光谱波段(SWIR 1 和 SWIR 2),可用于测量土壤和植被的相对湿度变化和区分不同的地质岩石构造,并且能够穿透烟雾和薄云。 短波红外波段组合将结合三个波段:SWIR 2、SWIR 1 和红色波段。
对于每个 SWIR 图层,您现在需要将渲染更改为含 DRA 短波红外。
您需要对图层进行重新排序,以便更加轻松地比较 SWIR 和自然色图层。
您的图层应类似于以下示例图像中的顺序排列。
您现在需要比较 SWIR 和自然色图层。
SWIR 波段可让您透过烟雾看到下方活动的熔岩流。
在 8 月的影像中,您可以看到喷发活动正逐渐放缓。
您在 ArcGIS Online 中学习了有关动态影像图层的一些重要的时间和光谱功能。 您使用时间过滤功能从喷发事件之前、期间和之后选择了一些单个影像,并将这些影像作为新图层添加到地图中。 您还对图层应用了不同的影像渲染。 然后,您探索了影像之间的差异,甚至透过烟雾观察了活动的熔岩流。 接下来,您需要将准备好的数据添加到 ArcGIS Pro,这是一款带有扩展可视化和分析工具的桌面应用程序。
您现在已经准备好将动态影像图层导入 ArcGIS Pro。 这样,您将能够应用进一步的可视化和高级分析技术。
在本部分中,您将启动 ArcGIS Pro 并通过打开之前保存的 web 地图来创建新地图。
在 ArcGIS Pro 中创建和加载地图可能需要几分钟的时间。
当您在 ArcGIS Pro 中打开现有的 web 地图时,web 地图中的内容和设置已导入到 ArcGIS Pro 中,且在 ArcGIS Pro 中创建的地图与原始 web 地图之间没有动态链接。 这意味着在 ArcGIS Pro 中所做的更改不会反映在原始 web 地图中,并且原始 web 地图中的更改将不会动态反映在 ArcGIS Pro 地图中。 要查看保存到 web 地图的任何更改,您需要再次在 ArcGIS Pro 中打开 web 地图,从而在 ArcGIS Pro 中生成新地图。
在内容窗格中,您将看到您之前定义并保存在 web 地图中的每个图层。
按 Ctrl 键并折叠一个图层即可折叠所有图层。
现在,您需要将 ArcGIS Pro 会话保存为一个新工程。
作为本教程端到端工作流的一部分,本部分演示了如何通过 web 地图向 ArcGIS Pro 添加动态影像内容。 但是,并非总是需要通过创建 Web 地图来使用在线内容。 也可将您在 web 地图中使用的相同动态 Multispectral Landsat 影像图层直接从 ArcGIS Living Atlas 加载到 ArcGIS Pro。 要访问所有 ArcGIS Living Atlas 内容,请转至目录窗格,单击门户,然后单击 Living Atlas。
ArcGIS Pro 具有卷帘功能,从而可以方便地对两个图层进行细节比较。 您需要使用此工具直观地探索两个影像之间的差异。
您也可以从左向右应用卷帘。
在卷帘模式下,如果按住 Shift 键,则可以在单击地图时在两个图层之间进行切换。
卷帘需要至少打开两个图层并选择顶部图层。
您将 web 地图添加到了 ArcGIS Pro,保留了您之前配置的动态影像设置,并探索了一些可视化工具。 您的图层现已准备好执行 ArcGIS Pro 支持的许多可能的影像分析工作流。
在本教程中,您发现了 ArcGIS Living Atlas 中的动态影像图层、根据采集日期选择了影像,并选择了波段组合渲染。 您在 ArcGIS Online 中创建了图层,并将这些图层导入了 ArcGIS Pro 以进行进一步的操作和分析。
在本教程中,您需要使用 根据 ArcGIS Living Atlas of the World 中提供的美国县健康数据创建一份政策地图。
了解在 ArcGIS 中显示栅格和影像并对其进行增强的技术。 学习根据栅格的属性和用途进行正确的符号化,修改栅格属性以支持更好的可视化和解译,并应用开箱即用型外观函数提升查看体验。
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