ArcGIS Image Server ist Teil von ArcGIS Enterprise und stellt ein verteiltes Rechen- und Speichersystem für die analytische Verarbeitung und Bereitstellung großer Sammlungen von Bild-, Höhen-, Raster- und anderen Fernerkundungsdaten zur Verfügung.
Mit ArcGIS Image Server können Sie große Sammlungen von überlappenden Bild- und Raster-Daten mit mehreren Auflösungen von verschiedenen Sensoren, Quellen und Zeiträumen zusammenstellen, verarbeiten, analysieren und verwalten. Sie können auch dynamische Image-Services veröffentlichen, die Quellbilddaten und andere Raster-Daten bei Bedarf in mehrere Bildprodukte transformieren, ohne dass die Daten vorverarbeitet oder Zwischenergebnisse gespeichert werden müssen. Auf diese Weise können Sie sowohl Zeit als auch Computerressourcen sparen. Um komplexe Raster-Analyse-Tasks zu beschleunigen, verwendet ArcGIS Image Server eine parallele Verarbeitung auf mehreren Computern und Instanzen sowie eine verteilte Speicherung.
ArcGIS Image Server bietet vier wichtige Funktionen für das Arbeiten mit großen Mengen an Bilddaten und Rastern:
- Dynamische Image-Services aktivieren über das Internet zugängliche Bilddaten-Layer, bei denen die Verarbeitung on-the-fly angewendet wird, wenn über Desktop-, Web- und mobile Anwendungen auf die Daten zugegriffen wird.
- Raster-Analysen werden verwendet, um schnell große Sammlungen von Bild- und Raster-Daten zur Erstellung neuer Informationsprodukte zu verarbeiten und beizubehalten.
- Ortho-Mapping ermöglicht eine serverseitige Verarbeitung von Satelliten-, Luft- oder Drohnenbildern zu digitalen Terrainmodellen und Orthomosaiken, die die Basis für die Kartenerstellung und die weitere Analyse bilden. Der Zugriff auf diese Funktion erfolgt über ArcGIS Pro unter Verwendung der Webanwendung ArcGIS Ortho Maker, die im Lieferumfang von ArcGIS Enterprise enthalten ist, oder unter Verwendung der bereitgestellten APIs.
- Mittels Image-Hosting können die Benutzer in Ihrer Organisation Bilddaten in ArcGIS Enterprise hochladen und als dynamische Bilddaten-Layer bereitstellen. Diese sind für eine breite Palette von Anwendungen zugänglich und können für Raster-Analysen verwendet werden.
Vorteile von ArcGIS Image Server
Mit ArcGIS Image Server können Sie große Bild- und Raster-Sammlungen effektiv und effizient nutzen. Sie können dynamische Image-Services veröffentlichen, um durch On-the-fly-Mosaikierung und analytische Verarbeitung auf Informationen zuzugreifen. ArcGIS Image Server reduziert außerdem die Verarbeitungszeiten für große Raster-Analyse-Tasks, sodass Sie schneller nützliche Informationen aus Ihren Raster-Daten extrahieren können.
Nutzen Sie die folgenden Vorteile von ArcGIS Image Server:
- Schneller Zugriff auf Bild- und Raster-Daten: Mit ArcGIS Image Server können Sie riesige Bildsammlungen verwalten, in Mosaik-Datasets zusammenstellen und über dynamische Image-Services bereitstellen. Sie können dann über ArcGIS Pro, Webkarten-Clients und andere Desktop-, Web- und mobile Anwendungen auf die Image-Services zugreifen. Indem Sie Ihre Bildbestände auf diese Weise zugänglich machen, bieten Sie den Benutzern in Ihrer Organisation die Möglichkeit, Ihre Bild- und Raster-Daten in ihren Bildverwertungs-, Analyse- und Kartenerstellungs-Workflows anzuwenden.
- Kombinieren von Bilddaten aus mehreren Quellen und in verschiedenen Formaten: Mit ArcGIS Image Server können Sie überlappende, zeitvariante Bilddaten mehrerer Geräte, Sensoren, Auflösungen, Bänder und Raster-Formate miteinander kombinieren – alles in einem einzigen Image-Service. So können Sie beispielsweise Satellitenbilddaten für einen großen Bereich mit Drohnenbilddaten für einen bestimmten Interessenbereich verschmelzen. Außerdem können Sie Ortho-Mapping-Funktionen nutzen, um Produkte wie digitale Terrainmodelle und Orthomosaiken zu erstellen.
- Schnelle On-the-fly-Verarbeitung von Bilddaten: Die dynamischen Image-Services, die mit ArcGIS Image Server veröffentlicht werden, bieten Ihnen die Flexibilität, schnell und einfach auf die Bilder zuzugreifen, die Sie benötigen. Dynamische Image-Services sind in der Lage, Bilder zum Zeitpunkt ihrer Anforderung schnell zu orthorektifizieren, zu mosaikieren und zu projizieren. Das bedeutet, dass Sie mehrere Bildprodukte bei Bedarf von einer einzigen Quelle erstellen können, ohne vorverarbeitete Daten zu speichern und beizubehalten. Sie können die Funktionen und Parameter für die Bilder ändern, die Sie verarbeiten möchten. Die Ergebnisse werden on-the-fly beim Schwenken und Zoomen der Bilddaten angezeigt.
- Verkürzung der Zeit zwischen Erfassung und Nutzung: Verwenden Sie ArcGIS Image Server, um Ihren Bildkatalogen jederzeit Bilder hinzuzufügen. Diese werden dann umgehend in Ihren Image-Services angezeigt. Damit entfällt die Verarbeitungsverzögerung zwischen der Erfassung und der Veröffentlichung der Bilddaten, sodass Sie neue Bilder schneller bereitstellen und Ihre Image-Services immer auf dem aktuellen Stand halten können.
- Schnellere Analyse bei großen Datasets: ArcGIS Image Server beschleunigt Analyse-Tasks bei großen Datasets, indem die Verarbeitungslast auf mehrere Serverkerne und Computer verteilt wird. Diese effiziente Verarbeitung stellt eine praktische Möglichkeit dar, um nützliche Informationsprodukte aus massiven Datasets in anspruchsvollen operativen Umgebungen zu generieren. ArcGIS Image Server kann beispielsweise Analysen bei großen Terrain-Datasets durchführen, was zuvor nur auf Supercomputern möglich war.
Wichtige Funktionen
Zu den wichtigsten Funktionen von ArcGIS Image Server gehören dynamische Image-Services, Raster-Analysen und Ortho-Mapping. Diese Funktionen werden im Folgenden ausführlicher beschrieben.
Dynamische Image-Services
Sie können Ihre Image-Services so einrichten, dass die Benutzer in Ihrer Organisation die Layer-Darstellung und das Layer-Verhalten im Image-Service dynamisch ändern können. Auf diese Weise können Sie den Grad der Interaktion zwischen den Benutzern und Ihren Bild-Layern steigern.
Mosaik-Datasets referenzieren Quelldaten und definieren die Verarbeitung
Dynamische Image-Services werden entweder von Datei- oder Enterprise-Mosaik-Datasets bereitgestellt. Mosaik-Datasets referenzieren Bilddaten, die lokal oder in der Cloud gespeichert sind. Sie definieren die gesamte, beim Zugriff auf die Daten anzuwendende Bildverarbeitung sowie alle Metadaten. Diese Verarbeitung kann einfach sein wie beispielsweise die Definition bestimmter Bänder zum Extrahieren oder die Erstellung von Spektralindizes. Sie kann aber auch Prozesse beinhalten wie das Pan-Sharpening und die Orthorektifizierung von Bilddaten auf der Basis eines Sensormodells und eines digitalen Terrainmodells. Es gibt ein breites Spektrum an Verarbeitungsfunktionen. Sie können mit Python-Raster-Funktionen erweitert und verkettet werden, um verschiedenste Bildbearbeitungs- und Analyse-Tasks durchzuführen. In einer Cloud-Infrastruktur können Datenbankservices wie Amazon Relational Database Service (RDS) for PostgreSQL verwendet werden.
Umfangreiche Web-Services
Die Image-Services sind als ArcGIS-Image-Services oder als OGC WMS-, WCS-, WMTS- und KML-Services zugänglich. Die Funktionalität, die über die OGC-Web-Services zugänglich ist, wird von den einzelnen Spezifikationen definiert.
On-the-fly-Verarbeitung
Client-Anwendungen können auf Bilddaten zugreifen, die entsprechend den im Mosaik-Dataset definierten Raster-Funktionen sowie weiteren von den Client-Anwendungen definierten Prozessen verarbeitet wurden. Sie können auf individuelle Raster oder Mosaik-Bilddaten angewendet werden. ArcGIS Image Server unterstützt alle Raster-Funktionen, die für ArcGIS Pro, ArcGIS Image Analyst und Erweiterung "ArcGIS Spatial Analyst" verfügbar sind. Benutzerdefinierte Python-Raster-Funktionen, die NumPy-Arrays oder eine Fülle von Bibliotheken von Drittanbietern nutzen können, können ebenfalls auf ArcGIS Image Server definiert werden.
Flexible Datenquellen
Image-Services referenzieren Raster, die in Mosaik-Datasets definiert sind. Sie können aber auch ein einzelnes Raster direkt referenzieren. Die Raster können auf serverzugänglichem Speicher wie NAS oder SAN unter Verwendung eines Raster-Datenspeichers oder unter Verwendung von Raster-Proxys gespeichert werden.
Raster-Datenspeicher sind Verbindungen zu Datei- oder Cloud-Speichern, die mit entsprechenden Anmeldeinformationen definiert sind, um den ArcGIS Image Server-Sites das Lesen und Schreiben der Raster zu ermöglichen. Zu den unterstützten Raster-Datenspeichern gehören Amazon Simple Storage Service (S3), Microsoft Azure Blob-Speicher und Alibaba Cloud Object Storage Service (OSS). Raster-Datenspeicher können so eingerichtet werden, dass sie lokales Daten-Caching ermöglichen, um den Zugriff zu beschleunigen.
Raster-Proxys sind eine alternative Methode zur Verbindung mehrerer Speichersysteme. Es handelt sich dabei um kleine XML-Dateien, die ArcGIS Image Server als lokale Dateien erkennt. Die Raster-Proxys referenzieren jedoch Bilddaten im Cloud-Speicher und ermöglichen lokales Caching.
Typen von dynamischen Image-Services
Es gibt zwei Formen von dynamischen Image-Services. Dies betrifft folgende:
- Image-Services mit dedizierten Instanzen. Sie werden mit verschiedenen Rechenprozessen pro Service eingerichtet. Image-Services mit dedizierten Instanzen sind nützlich, wenn voraussichtlich viele Benutzer auf einen begrenzten Satz von Services zugreifen.
- Image-Services mit geteilten Instanzen verwenden einen Raster-Rendering-Service. Dieser ermöglicht es, dass viele Services einen Pool von Rechenprozessen gemeinsam nutzen. Auf diese Weise kann eine große Anzahl unterschiedlicher Services von einer geringeren Anzahl an Ressourcen bereitgestellt werden. Bei der Verwendung von Image-Services mit geteilten Instanzen kann ein ArcGIS Enterprise-Portal viele Bilddaten-Layer-Elemente enthalten, von denen jedes einen separaten Service definiert, ohne dass die ArcGIS Image Server-Site jedem Service Ressourcen zuweisen muss.
Bilddaten-Layer-Elemente
Image-Services werden im Portal als Bilddaten-Layer veröffentlicht und dargestellt. Sie können ebenso wie andere Portal-Elemente in Gruppen geteilt werden, um Zugriffskontrolle zu gewährleisten. Die Portal-Elemente und Services sind derart verbunden, dass Clients, die auf die Elemente zugreifen, Anmeldeinformationen erhalten, um direkt auf die zugrunde liegenden Services zuzugreifen.
Sie können Image-Service-Elemente auch als Elemente in ArcGIS Online registrieren. Diese Services können mit ArcGIS Online verbunden sein oder nicht. Wenn der Image-Service verbunden ist, wird beim Zugriff eines Clients auf ein Bilddaten-Layer-Element ein Token für den direkten Zugriff auf die Image-Services an die Client-Anwendung zurückgegeben, die dann direkt auf die Services zugreifen kann. Für einen nicht verbundenen Service fungiert ArcGIS Online als Proxy-Server und übermittelt die Anforderung unter Verwendung der gespeicherten Anmeldeinformationen in der Form an den Server, dass die Client-Anwendung niemals Zugriff auf die Anmeldeinformationen erhält.
Raster-Analysen
Raster-Analysen sind verschiedene Services, die mit ArcGIS Image Server bereitgestellt werden. Sie ermöglichen eine verteilte Verarbeitung und Speicherung, um Bildanalysen durchzuführen oder ein neues Raster-Produkt beizubehalten. Mit Raster-Analysen können Sie Werkzeuge und Funktionen zur Raster-Verarbeitung, die in ArcGIS Pro und Erweiterungen angeboten werden, auf große Sammlungen von Raster-Daten anwenden. Die Ergebnisse werden gespeichert, veröffentlicht und über ein Portal als Bilddaten-Layer für Ihre Organisation freigegeben.
Wenn ArcGIS Image Server für Raster-Analysen konfiguriert ist, wird eine Reihe von Services bereitgestellt, auf die über Map Viewer, ArcGIS Pro, ArcGIS API for Python oder ArcGIS REST API zugegriffen werden kann. Auf die umfangreiche Palette an Werkzeugen und Funktionen kann in den folgenden Clients und APIs zugegriffen werden:
- Map Viewer im ArcGIS Enterprise-Portal bietet verschiedene Werkzeuge, die in funktionalen Kategorien organisiert sind. DerEditor für Raster-Funktionen stellt eine Webschnittstelle mit einem visuellen Modellierer für die Erstellung und Bearbeitung von Bilddaten- und Raster-Analyse-Workflows bereit. Sie können neue Verarbeitungsketten erstellen und bearbeiten, eine Vorschau der Ergebnisse anzeigen und dann die Ausgabe als neue Bilddaten-Layer über große Ausdehnungen beibehalten.
- ArcGIS Pro kann als Client für Raster-Analysen verwendet werden. Jede im Portal definierte Raster-Funktionskette kann als neuer Bilddaten-Layer beibehalten werden, indem die Ausgabe als Web-Bilddaten-Layer definiert wird.
- REST-APIs bieten Zugriff auf zahlreiche verteilte Task-Services, die in Anwendungen integriert werden können. Auf die serverseitige Verarbeitung mit Raster-Funktionen kann auch über REST unter Verwendung einer Reihe von Raster-Funktionsobjekten zugegriffen werden.
Ortho-Mapping
Beim Ortho-Mapping werden verschiedene Raster-Analyse-Services zur Verarbeitung von Satelliten-, Luft- und Drohnenbilddaten verwendet, um Orthomosaiken und digitale Höhenmodelle zu erstellen. Die Server-Versionen der Ortho-Mapping-Werkzeuge sind identisch mit den in ArcGIS Pro verfügbaren Versionen. Sie wurden jedoch optimiert, um eine verteilte Verarbeitung und Speicherung zu ermöglichen und einen projektbasierten Workflow zu unterstützen. Der Zugriff auf diese Werkzeuge kann am besten entweder über ArcGIS Pro erfolgen, um die auf den Server anzuwendende Ortho-Mapping-Verarbeitung zu definieren, oder über die Webschnittstelle von ArcGIS Ortho Maker. Alternativ kann mit ArcGIS API for Python oder ArcGIS REST API auf die Werkzeuge zugegriffen werden. Die direkte Verwendung dieser Werkzeuge ermöglicht die Integration von Ortho-Mapping-Funktionen in benutzerdefinierte, automatisierte Workflows.
ArcGIS Ortho Maker
ArcGIS Ortho Maker ist eine Ortho-Mapping-Webanwendung, die als Teil von ArcGIS Enterprise verfügbar ist, wenn Raster-Analysen konfiguriert sind. Sie bietet eine vereinfachte Weboberfläche, über die Sie eine Sammlung von Drohnenbilddaten auf ArcGIS Image Server hochladen und zu digitalen Terrainmodellen und Orthomosaiken verarbeiten lassen können. Die Steuerung kann anhand von GPS-Daten der Drohne oder Passpunkten von Referenzbildern erfolgen oder als Passpunkttabellen eingegeben und in den Bilddaten gemessen werden. Die daraus resultierenden digitalen Höhenmodelle und Orthomosaiken sind als Web-Bilddaten-Layer zugänglich. Die Orthofotos sind ebenso wie die allgemeinen Ortho-Mapping-Funktionen von ArcGIS Image Server als dynamische Image-Services mit On-the-fly-Verarbeitung zugänglich. Dadurch ist es möglich, auf die überlappenden Bilddaten zuzugreifen, um die Bildinterpretation zu verbessern.
Hosten von Layer-Elementen
Client-Anwendungen können Bilddaten hochladen, um sie im Raster-Daten-Speicher zu speichern und im Portal als Bilddaten-Layer-Elemente zugänglich zu machen. Über die Benutzeroberfläche des Portals können Sie eine Sammlung von mosaikierten Bildern hochladen, um ein einzelnes Bild zu erstellen. Die Bilder können als separate Bilddaten-Layer oder als einzelner Bilddaten-Layer, der dynamisches Mosaikieren ermöglicht, bereitgestellt werden.
Bereitstellung von ArcGIS Image Server
ArcGIS Image Server kann lokal oder in einer Cloud-Infrastruktur implementiert werden. Es werden sowohl Amazon Web Services (AWS) als auch Azure Cloud-Infrastrukturen unterstützt, wobei ArcGIS Enterprise Cloud Builder for Microsoft Azure als Teil von ArcGIS Enterprise verfügbar ist. Die Installation folgt dem gleichen Muster wie der Rest von ArcGIS Enterprise. Das Portal und ArcGIS Server werden in der Regel zuerst installiert. Anschließend werden den verschiedenen Servern die ArcGIS Image Server-Rollen zugewiesen. Diese Image-Server können für dynamische Image-Services oder für Raster-Analysen konfiguriert werden. Normalerweise werden für jeden Server separate ArcGIS Image Server-Sites eingerichtet, sodass die dynamischen Image-Services (dedizierte und geteilte Instanzen) von einer Site verwaltet werden und eine separate Site für die Raster-Analysen verwendet wird.
Zusammenfassung
ArcGIS Image Server macht das Potenzial der Raster-Analyse durch die massive verteilte Verarbeitung und Analyse von Bilddaten und Rastern umfassend nutzbar. Mithilfe von Client-Anwendungen können Raster-Verarbeitungsmodelle mit einer umfangreichen Liste von Funktionen mit Eingaben aus einer Vielzahl von Raster- und Vektorquellen erstellt werden. Die Raster-Verarbeitungsmodelle werden an ArcGIS Image Server übermittelt, damit sie auf mehreren Computern ausgeführt und möglichst schnell abgeschlossen werden. Die Ergebnisse der Bildbearbeitung oder Raster-Analyse werden als Bild- und Feature-Layer gespeichert und im Portal registriert.