Erstellung von Gewaessermasken-Bitmaps fuer Szenerie-Design

[BC_Holger]

Hallo!

Die Idee fuer diesen Beitrag stammt aus einem anderen Thread - http://www.wcm.at/forum/showthread.p...hreadid=121824 - aber da wurde es mir zu unuebersichtlich ;-)

Mit all den neu verfuegbaren Meshdateien wird leider auch das Problem der ungenauen FS Strassen- und Gewaessernetzdateien sehr viel deutlicher. Netterweise haben wir Leute wie Rainer, die in muehseliger Handarbeit in Ground2K4 die grob vereinfachten durch viel genauere Daten ersetzen. Ausserdem gibt es derzeit Vorabversionen von Tools, die halb-automatisch solche Datensaetze erzeugen koennen. In beiden Faellen benoetigt der Designer aber brauchbare Basisdaten und darum gehts hier.

Fuer meine Ground2K4 Projekte in den kanadischen Rockies habe ich frei verfuegbare Landsat Satellitendaten als "Zeichenvorlage" benutzt, aber man kann diese auch fuer andere Zwecke verwenden. Jede Landsat-Szene deckt etwa 180x180km ab und hat den Vorteil, dass sie die reale Landnutzung zum Aufnahmedatum zeigt.

Was man zur Bearbeitung braucht, ist eine schnelle Internetverbindung (die Datensaetze koennen mehr als 100MB gross sein), ein gutes Bildbearbeitungsprogramm, wie Photoshop, Gimp, oder Paintshop Pro und natuerlich Kenntnis der Tools, denen man die Landsat Daten fuettern will. Wer Zugriff auf ein kommerzielles GIS-Programm hat, wie Idrisi, Global Mapper, oder ArcView, kann die Bitmaps schneller und mit hoeherer Genauigkeit erstellen.

Das folgende Beispiel ist Teil meines Beta-Testing von "Strip", einem neuen Tool von Jim Keir: http://www.jimkeir.co.uk/AutoGen/index.html . Strip kann ne ganze Menge, aber hier geht es um die Erzeugung von Gewaessermasken, besonders wenn das Eingabe-DEM nicht genau genug die Wasserflaechen abgrenzt (SRTM!).


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Beispiel Schleswig-Holstein

Ich habe gestern Nachmittag mit Hilfe einer Landsat-Szene das Gewaessernetz von Schleswig Holstein, inklusive Nord- und Ostsee und deren Kuestenlinien, neu erstellt. Bei den Gewaessern handelt es sich um die LWM-Polygone, d.h., die als Linien gezeichneten schmaleren Fluesse und Baeche wurden nicht erfasst. Allerdings sind alle groesseren Fluesse und Kanaele mit dabei, sowie alle "Tuempel" und Seen mit mehr als ca. 100m Durchmesser.

Das Ganze war nur ein Versuch, denn Rainer hat ja bereits die Fluesse und Kanaele mit Ground2K4 erstellt. Es waeren auch noch einige Nachbearbeitungen noetig (derzeit sind all Gewaesser auf Seehoehe) und das verwendete Tool ("Strip", von Jim Keir) ist auch noch im Beta-Zustand. Dennoch lassen die Ergebnisse hoffen, dass wir in naher Zukunft von FS bisher vernachlaessigte Gebiete - d.h. ein paar Millionen qkm ;-) - zumindest halb-automatisch mit besseren Gewaesserdaten zu versorgen (eines meiner anderen Testgebiete war die Fjordkueste Alaskas und davon kann man sich ein paar Bilder hier anschauen: http://portal.fsgenesis.net/index.ph...iewtopic&t=467 )


Kurz zum Verfahren (mehr Details spaeter, falsch gewuenscht):

* Landsat TM Szene Path196 Row22 vom 27.6.1995; Download der Baender 1, 2, 3 und 4

* Band 4 (nahes Infrarot) mit GIS von UTM nach lat/long transformiert, gewuenschten Teilbereich ausgeschnitten und als .tif abgespeichert

* Band 4 .tif in Photoshop geladen und mit Hilfe des Zauberstabes (aehnliches Suchen) alle Gewaesser ausgewaehlt und auf "0" gesetzt (vorher noch die Auswahl um eine Pixelbreite erweitern und mit Faktor 2 glaetten, um damit die "Saegezahn-Ecken" etwas abzurunden und isolierte Pixel zu loeschen)

* Alle Nichtgewaesser auf einen anderen Grauwert setzen (z.B. 60) und dann das Bild im .raw Format speichern

* Mit Grises50 (Jokin Bedialauneta) von .raw nach .dem (bsq) gewandelt, was "Strip" als Eingabe benoetigt

* Erstellung einer Steuerdatei (im .inf Format, genauso wie fuer MS Resample.exe, nur mit ein paar zusaetzlichen Befehlen)

* Aufruf von "Strip" (Jim Keir), welches das "DEM" abfraegt und die LWM-Polys und VTP-Kuestenlinien erstellt
* Check in Jim's LWMViewer, dann Installierung als Add-on in FS


Gesamt-Zeitbedarf etwa 3 Stunden (laenger als gedacht, da ich das freiliegende Watt zu den Wasserflaechen zufuegen musste).


Vorteile:
* wesentlich schneller als mit Ground2K4, besonders wo es viele Seen gibt oder komplexe Kuestenformen
* derselbe Landsat-Datensatz kann fuer verschiedene Szenerie-Aspekte benutzt werden
* eigentlich ist "Strip" dazu gedacht, die Kuestenlinien direkt von digitalen Gelaendemodellen zu erstellen; aber in Gebieten fuer die nur SRTM-Daten zu haben sind, muessen Ozeanflaechen erst muehsam auf 0m manipuliert werden. Mit Landsat-Gewaessermasken geht das viel schneller.

Nachteile
* bei halbautomatischen Verfahren besteht immer die Moeglickeit, dass falsche Daten (d.h., kein Wasser) miterfasst werden; das war hier aber nur bei ein paar kleinen Wolkenschatten der Fall, die einfach zu erkennen waren
* "Strip" setzt alle Wasserflaechen auf 0m, man hat aber Zugriff auf die unkompilierte .asm Datei und kann die entweder editieren (z.B. alle Hoehen auf -9999 setzen) oder mit Hilfe von Steve Greenwoods FSTFlatten externe Hoehenkorrekturdateien erstellen
* Ground2K4 bietet mehr Kontrolle, z.B. Strandtyp und -breite, feine Details
* irgendwie ist das "Zeichnen" in Ground2K4 "kuenstlerisch befriedigender" ;-)


Wer sich die "neuen" Kuesten selber mal anschauen moechte, kann mir eine email oder PM mit seiner email-Adresse schicken.

Hier ein paar Bilder, alle mit Frank Barth's Landclass installiert und den FS Kuestenlinien (HL950120.bgl) und LWM-Polys (HP950120.bgl) in FS9\Scenery\Eurw\Scenery deaktiviert.

Gruesse, Holger

[BC_Holger]

... hier Rendsburg am Nord-Ostseekanal, Blick nach Suedwesten

[BC_Holger]

... und hier die gleiche Gegend mit den Fluessen von Rainer Duda.

[BC_Holger]

... und schliesslich ein kleiner Ausschnitt vom RGB-Satellitenkomposit, ebenfalls ueber Rendsburg. So ein Komposit wird zwar fuer die Gewaessermaske nicht benoetigt, kann aber als Hintergrund-Bild in Ground2K eingesetzt werden, z.B. fuer Land-/Waterclass, texturierte VTP-Polygone, oder das Transportnetz.

Fuer Norddeutschland gibts derzeit "nur" TM-Szenen, daher ist die Aufloesung auf 30-m begrenzt. Allerdings sieht das 1:1 in Ground2K4 etwas besser/detaillierter aus als auf diesem .jpg Ausschnitt.

[BC_Holger]

Zur Auswahl von Landsat-Szenen:

Die Landsat-Daten gibts z.B. hier: http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp

Zur Suche waehle ich zuerst "Map Search" und zoome mich durch klicken an das Gebiet heran. Dann waehle ich "Map Layer" und waehle "WRS-2" als Grid Layer, dann "Update Map". Auf der Karte erscheinen nun die Nummern des Landsat-Referenzsystems: die erste Nummer ist der Path, die zweite die Row. Wenn ihr nun auf "Path/Row" klickt (selbe Reihe wie Map Layer), koennt ihr eine Suche nach Datensaetzen von/bis eingeben. Z.B. fuer ganz Deutschland waere das Path 192-196, Row 19-27. Vor der Suche noch oben links unter Landsat Imagery auf ETM+ und TM klicken.

Dann weiter zur Vorschau und schliesslich direkt zum ftp-Server zum Download. Die einzelnen Baendernummern sind am Ende des Dateinamens. Z.B. "p196r22_5t19950627_nn2.tif.gz" ist Band 2 (gruenes Licht) von Path 196, Row 22, Landsat TM5 aufgenommen am 27.6.1995. Fuer eine Gewaessermaske wird nur der Kanal 4 benoetigt, wer sich ein Farbkomposit fuer Ground2K4 erstellen will, sollte sich auch die Baender 1 (blau), 2, (gruen) und 3 (rot) besorgen.


Der Unterschied zwischen TM und ETM+ ist das letzterer einen zusaetzlichen 15-m Kanal hat (panchromatisch, d.h., ein Graustufenbild des gesamten sichtbaren Spektrums). Ausserdem sind die ETM+ Daten juengeren Datums und generell etwas besser in der Qualitaet, daher also zu bevorzugen. Nur sind ETM+ Daten noch nicht fuer alle Gegenden verfuegbar (Es ist erstaunlich, dass die Daten ueberhaupt frei erhaeltlich sind; vor zehn Jahren hat mein Prof noch 1000DM fuer eine Viertel-Landsatszene (TM) bezahlt, die ich dann fuer meine Diplomarbeit genutzt habe).

Alle Datensaetze sind im Rohzustand, also in die einzelnen Spektralkanaele unterteilt, aber bereits auf eine UTM/WGS84 Projektion geocodiert. Die raeumliche Genauigkeit ist sehr gut (~30-60m); der Trick ist nur, die Rohdaten vom UTM ins von FS und den Tools geforderte lat/long-System zu transformieren. Ich habe selber zwar Zugriff auf ein kommerzielles GIS, habe aber schon viel nach einem kostenfreien Transformationstool gesucht, aber noch kein einfach zugaengliches gefunden. Falls da jemand sowas kennt...


Soviel zum heutigen Vortrag ;-) Viel Spass beim Landsat-Basteln!

Cheers, Holger

[Rainer Duda]

Hallo Holger,

beeindruckend gut. Kann dann ja meine Arbeiten beruhigt einstellen, wenn man sieht was damit automatisiert möglich ist.

Verstehe ich das richtig, dass Du damit auch Küstenlinien und auch Straßen automatisiert setzen könntest? Gerade die Straßen wären ein grosser Fortschritt. Du glaubst gar nicht, wie viele Zuschriften ich erhalte mit der Mitteilung, meine Flüsse lägen falsch... schließlich verlaufen die umgebenden Straßen nicht mehr so wie sie laufen sollten.

Ciao,
Rainer.

[BC_Holger]

Hallo Rainer:

Danke fuer die Blumen! Ich hoffe aber, dass deine "Androhung", deine Arbeit einzustellen, nicht ernst gemeint war - fuer gute Arbeit braucht man immer noch gute Leute, unabhaengig von der Methode

"
Verstehe ich das richtig, dass Du damit auch Küstenlinien und auch Straßen automatisiert setzen könntest? Gerade die Straßen wären ein grosser Fortschritt. Du glaubst gar nicht, wie viele Zuschriften ich erhalte mit der Mitteilung, meine Flüsse lägen falsch... schließlich verlaufen die umgebenden Straßen nicht mehr so wie sie laufen sollten.
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Kuestenlinien ja, Strassen vielleicht.

Die in den anhanegenden Bildern sichtbaren Kuestenlinien sind automatisch erzeugt. Momentan ist dieser Teil von "Strip" noch etwas unvollstaendig, da die Linien nicht immer genau die LWM-Grenzen ueberlagern und in ein paar Stellen gar verkehrt herum angesetzt werden.

Da "Strip" als einzige Eingabe ein digitales Gelaendemodell fordert, bieten sich Moeglichkeiten zum tricksen; die Gewaessermaske ist ein Beispiel fuer ein "falsches" DGM, und eine entsprechend praeparierte Darstellung von Strassen eine andere (z.B. eine Strassenseite auf 0m , die andere auf 10m setzten, dann die Strassen als Kuestenlinie erzeugen lassen und dann in Wordpad in der .asm Datei alle Kuestenlinientexturen durch Strassentexturen ersetzen). Bei vielen Strassen koennte das allerdings ziemlich undurchsichtig werden und ausserdem glaube ich nicht, dass man mehr als die breitesten Strassen aus den Satellitendaten extrahieren kann.

Allerdings koennte man die Landsat-Daten dazu nutzen, halb-automatisch Landclass zu erstellen. Dazu im GIS eine unueberwachte Klassifizierung durchfuehren, den 15-20 Klassen die am besten passende Landclass-Nummer zuordnen, dann jeder Nummer eine fiktive Hoehenstufe zuordnen, dieses Zuordnung als Landclass-Hoehentabelle in die "strip" .inf Datei uebernehmen und Strip laufen lassen. Etwas mehr Arbeit als die Gewaessermaske, aber immer noch wesentlich schneller als die muehselige Handarbeit.

Tja, Ideen gibt es viele...

Cheers, Holger

[schubi]

Gerade die Straßen wären ein grosser Fortschritt. Du glaubst gar nicht, wie viele Zuschriften ich erhalte mit der Mitteilung, meine Flüsse lägen falsch... schließlich verlaufen die umgebenden Straßen nicht mehr so wie sie laufen sollten.

Oh ja,da kann ich ein Lied von singen
Hatte mit diesen verdammten ungenauigkeiten auch zu kämpfen und nicht nur die Strassen liegen falsch
Man hätte bei einer 100%igen Anpassung der realen Gegebenheiten eigentlich bei Null anfangen müssen.
LC's,Water&Streets hätte man also komplett neu platzieren müssen,um es 100%ig zu haben.
Was macht man also?-Man geht kompromisse ein.
Oder man macht sich gaaaaanz viel Arbeit(siehe Rainer) und excl. vorher erstmal alles was stört.
Also nochmals Hut ab vor Dir Rainer für diese Maloche
Bei diesen großflächigen Gebieten hätte die Geduld schon längst verloren.
Um so schöner zu hören,daß es eventuell,wohl eher "sicher" in der Zukunft zu Automatischen Routinen kommen wird.
Bleibt zu hoffen,daß es auch genügend Desighner gibt,die sich dieser genialen Zukunft annehmen?
Rainer:wäre doch was für Dich,vor allem würde der Arm nicht so lang werden wie bei G2K
Gruß:

[Rainer Duda]

@Holger:

hoffe aber, dass deine "Androhung", deine Arbeit einzustellen, nicht ernst gemeint war - fuer gute Arbeit braucht man immer noch gute Leute, unabhaengig von der Methode

Keine Angst. Was mich absolut interessieren würde wäre, was man z.B. mit den wohl etwas genaueren TOP200- oder TOP50-Karten als Grundlage herausbekommen würde. Es fehlen ja noch einige Gegenden, die man nachbearbeiten könnte. Und dann hat man keine Probleme mit dazwischenliegenden Wolken oder ähnlichem... Vielleicht einmal was für eine Mail. Bin da sehr offen.

@Schubi:

Rainer:wäre doch was für Dich,vor allem würde der Arm nicht so lang werden wie bei G2K

Genau. Und es wäre halt möglicherweise viel schneller als die händische Variante, mal den gesundheitlichen Aspekt nicht betrachtend.

Melde mich hiermit gerne zu Versuchszwecken. Muss nur erst mit OWL2003 einen Stand haben, den meine Betajungens erhalten können. Sollte aber in Wochenfrist erledigt sein und dann bin ich wieder offen für solche Dinge. Benötige dann wahrscheinlich nur einen kleinen "Kurs", was wie wo zu machen ist. Kartengrundlagen habe ich von ganz Deutschland und ich wollte sowieso ein neues Gebiet anfangen... warum nicht als Test einmal mit anderer Ausgangssoftware.

Ciao,
Rainer.

[JOBIA]

Ich denke so wie ich das bei Dir jetzt gesehen habe vergewaltigst Du jetzt ja das Tool von Jim ja ein bischen.


Im wesentlichen machen Autoasm und das Tool von Jim ja das selbe. Autoasm wertet Farbinformationen einer Bitmap aus. Das von Jim gezielt Höhen aus Mesh. Die Meshhöhen sind ja wenn man sich die RAW Datei anschaut aus der der resampler das Mesh erzeugt nichts anderes als eine Bitmap ohne Header die einer Graustufenbitmap entspricht mit einer Farbtiefe von 16Bit.

Jeder der möglichen Kombinationen der 16Bit entspricht einer Höhe.

Du wandelst im Prinzip deinen Kanal 4 bzw. die hier drin enthalten Gewässer über Maskenfunktionen (hier könnte man vermutlich auch gut farbsensitive Farbmasken nehmen) in eine festen Grauwert mit Farbwert 0. Alles was überbleibt ist Landmasse die einen anderen Grauwert bekommt z.B deine 60 bekommt.

Das ganze wird dann im Prinzip in das geforderte MSB oder LSB Format gebracht und Du hast im Prinzip ein RAW File für den resampler der ein zweistufiges Mesh enthält. Gewässer tief, Land hoch.
Das wird resampeld und das Mesh erzeugt.
Damit kann wiederrum JIM sein Tool was anfangen und erzeugt anhand dieser unterschiedlichen Meshhöhen die Vectorpoints für die LWM Masken. Pfiffig gelöst. Ich dachte neulich nämlich immer Du willst das reine SRTM Mesh und da gezielt Höhenlinien zum Gewässererzeugen nutzen. Über diese Vergewaltigung erreicht man aber im Prinzip das selbe sogar genauer. Das Verfahren ist damit ähnlich wie bei Autoasm nur über Umwege. Daher würde ich sagen sind Straßen auch kein Problem. Nur die Bitamp muß im Prinzip genau so gut vorbereitet sein wie bei Autoasm. das kann ja auch eine entzerrte Routenplanerkarte oder ähnliches sein. In der man über eine Farbmaske die Straßen ausfiltert und den Rest mit einer anderen Farbe füllt. Bei den meisten Navisystemen sind die Straßenarten Bundes-, Land-, Kreisstraße eh farblich getrennt. Da hätte man dann sogar gezielt Linienanfänge und Enden. Autobahnkreuze werden wohl schwieriger sein.

Stellt sich jetzt nur die Frage der Problematik wie ich sie bei Autoasm habe. (Horst Danke die Files sind angekommen, werde mir das morgen mal anschauen)

Dieser LWM Code. Wird da auch jeder Vectorpoint umgesetzt? Oder hat Jim das schon im Griff das er nur welche zur Anwendung bringt wenn es wichtige Punkte sind bzw. eine Richtungsänderung eintritt.

Denn wenn er das kann, dann sollte es auch kein Problem mehr für ihn sein das in VTP2 Code umzusetzen. Das Raster der Points ist das selbe. Nur andere Zählweise und halt das hier Cell Angaben anstatt Areas erfolgen. Dann ev. noch wo verschiedene Linien anfangen und aufzuhören haben ev. verringert sich das Problem etwas durch verschiedene Farben bei den Straßenarten.

Auf jeden Fall sieht das schon sehr weit gediegen aus.

Was kann denn as Tool von Jim für Flächen bearbeiten. Wo ist das die Obergrenze hinsichtlich Points.

Ich habe mir übrigends gestern Abend dieses neue BANF File vorgeknöpft.

Der Bug ist schon mal isoliert. Das File fast fehlerfrei.