Android, Locus i badania powierzchniowe

Sprawa pojawiła się już przy okazji wpisów o badaniach powierzchniowych wykonywanych w trakcie realizowania programu nieinwazyjnego na grodziskach Polski Centralnej. Przypadkowo zapomniałem naładować ręczne urządzenie GPS i z braku innych możliwości wypróbowałem w tej roli tablet Galaxy Note 10.1. Okazało się, że pomiar jest całkiem precyzyjny jak na ręczne urządzenie (w przeciwieństwie do pomiarów z telefonu). Doskonałym narzędziem okazał się program Locus. Pomyślałem sobie więc, że warto napisać kilka słów o naszych doświadczeniach z użyciem Androida do badań powierzchniowych.

Locus ma dwie wersje – darmową i płatną. Do naszych celów darmowa jest zasadniczo wystarczająca, choć ma tę denerwującą właściwość, że wyświetla reklamy, więc można zainwestować parę groszy w wersję płatną. Programik oferuje cały szereg różnych funkcji (m.in. może służyć jako nawigacja), dla celów badań powierzchniowych najważniejsze są następujące:

1. Wyświetlanie warstw WMS. Na zrzucie powyżej widać ortofotomapę z geoportal.gov.pl służącą jako podkład dla waypointów i geotagowanych fotografii.

Dodawanie warstw WMS jest stosunkowo proste. Sprowadza się do wybrania odpowiedniej opcji ze specjalnej strony internetowej, uruchamianej z poziomu programu. W zestawie mamy najpopularniejsze polskie serwisy:

2. Wyświetlanie geotagowanych fotografii (o czym wspomniałem już wcześniej)

3. Szybki eksport do Google Earth:

4. Ale najważniejsze jest oczywiście rejestrowanie waypointów i ich eksport do GPX (i kilku innych formatów, w tym CSV)- w naszych badaniach przyjęliśmy, że będziemy rejestrować położenie każdego fragmentu ceramiki indywidualnie. Procedura polegała każdorazowo na zarejestrowaniu miejsca znaleziska przez dodanie punktu i opisanie go. Zaraz później fragment był pakowany indywidualnie do torebki i opisywany na metryczce. Założyliśmy, że jeśli w bezpośredniej odległości (do ok. 1,5 m) znajdziemy kolejne fragmenty, to będziemy je pakować razem. W ten sposób pojedynczemu punktowi zapisanemu w urządzeniu mógł odpowiadać więcej niż jeden fragment ceramiki.

Po zakończonej prospekcji terenowej następował etap „gabinetowy”. Na początek należało umyć skorupy i określić ich chronologię, a wyniki takiej analizy zestawić w arkuszu kalkulacyjnym:

Pliki GPX wyeksportowane z Locusa trafiały do komputera, w którym były importowane do Qgisa:

Teraz należało je wyeksportować do shapefile i zbudować tabelę zawierającą informacje o ilości fragmentów przyporządkowanych do kolejnych horyzontów chronologicznych. Nadanie odpowiedniego stylu przez wybranie indywidualnego koloru i rozmiaru dla unikalnych wartości punktów:

Dysponując takimi danymi łatwo jest już później dobierać rozmaite sposoby prezentowania danych. Można np. zbudować wokół punktów bufory o promieniu uzależnionym od ilości znalezionych fragmentów ceramiki:

Można zbudować też poligony analogiczne do tych, które posłużyły nam do badań w Starych Skoszewach. Tam wyznaczyliśmy je w terenie, a sama metoda zbierania materiału w ramach kwadratów analitycznych była niezbędna wobec olbrzymiej ilości zalegających na powierzchni fragmentów naczyń ceramicznych, których nie dalibyśmy rady namierzać indywidualnie. W tym przypadku kwadraty posłużą wyłącznie jako sposób prezentacji danych. Same poligony najprościej zbudować w programie gvSIG, który ma nieco lepsze możliwości edycyjne niż Qgis:

Później wystarczy już tylko odpowiednio zbudować tabele z danymi, by móc przedstawić kartogramy z wynikami badań:

Taką siatkę kwadratów badawczych można zbudować sobie przed rozpoczęciem badań i w ich ramach prowadzić akwizycję. Wystarczy ją wyeksportować do formatu kmz i wrzucić na nasz tablet. Locus obsługuje ten format i będzie wyświetlał nam wirtualną siatkę podczas prospekcji. Ma to sens oczywiście jedynie wtedy, gdy siatka ma oczka na tyle duże, że nie będzie nam nadmiernie przeszkadzał margines błędu pomiarów GPS.

Wygląda na to, że tablet może być całkiem przydatnym narzędziem dla badań powierzchniowych. Oczywiście dokładnie ten sam efekt można osiągnąć korzystając z ręcznych urządzeń GPS, ale doświadczenie uczy, że tablet jest znacznie łatwiejszy w użyciu, zapewniając przede wszystkim wygodniejszy opis poszczególnych punktów pomiarowych, dobór ikon dla punktów i wyświetlanie geotagowanych zdjęć. Gdyby jeszcze Qgis na Androida działał bardziej stabilnie moglibyśmy wyniki podglądać od razu, w terenie, w środowisku GIS…

Modele 3D w gvSIG

W poprzednim wpisie pojawiła się informacja o wtyczce 3D do gvSIG. Wtyczka ta pozwala nie tylko na wizualizację Numerycznych Modeli Terenu ale także na wprowadzanie do wirtualnej przestrzeni trójwymiarowych modeli np budynków. Jak to działa?

1. Pierwszy krok to przygotowanie modelu. Można do tego wykorzystać łatwy w obsłudze program Google SketchUp. Ponieważ nie jest to tutorial SketchUpa nie będę zbyt wiele czasu mu poświęcał. Program jest na prawdę intuicyjny i średnio rozgarnięty użytkownik komputera powinien poradzić sobie z nim dość szybko. Efekt końcowy powinien zostać zapisany w postaci pliku Collada. W tym celu wybieramy opcję eksportu – grafika 3D – Collada.
2. Drugi krok to przygotowanie projektu 3D w gvSIG. Potrzebujemy do tego celu Numerycznego Modelu Terenu i ewentualnie dalszych warstw. Dla celów testowych wykorzystałem model uzyskany z CODGiK z nałożoną ortofotomapą.
3. Klikamy na panelu głównego okna programu na ikonę „Create new OSG layer”. W oknie dialogowym musimy podać lokalizację dla pliku nowo tworzonej warstwy.
4. Na panelu bocznym, na drzewku warstw klikamy na nowo utworzoną warstwę prawym klawiszem myszy i wybieramy opcję „Enable 3d objects edition”.
5. Na panelu głównego okna klikamy ikonę „Import”. W oknie dialogowym wybieramy położenie pliku, ustawiając odczyt plików .dae (czyli Collada). Klikamy też na mapę w miejscu, w którym chcmy aby znalazł się importowany obiekt.
6. Wybieramy narzędzie zaznaczania i klikamy na zaimportowany obiekt. Pojawi się pomocnicza ramka z uchwytami, która pozwoli na zmianę rozmiaru modelu i umożliwi przesuwanie. Na panelu głównym pojawią się inne opcje (w tym obracanie obiektu). Przesuwanie i powiększanie obrazu dokonuje się z wciśniętym klawiszem Ctrl (lewy klawisz myszy – przesuwanie, prawy – powiększanie/pomniejszanie). Po zakończeniu edycji w menu warstwy wybieramy opcję „Disable 3D objects edition”. Na koniec musimy zapisać nasz projekt.

Przygotowałem filmik pokazujący krok po kroku konieczne działania i efekt końcowy:

3D GIS i Open Source

Nie, nie chodzi w tym wpisie o GRASS i o SAGA GIS. Te programy są znane, od lat oferują możliwość pracy z trzecim wymiarem. Wpis dotyczyć będzie programów Qgis i gvSIG.

Całkiem niedawno ukazała się pełna wersja pluginu 3D do gvSIG. Wtyczka rozwijana jest już od dłuższego czasu. Sam eksperymentuję od kilku miesięcy, przy czym stabilność wcześniejszych wersji i pewne kłopoty z kompatybilnością nie bardzo pozwalały mi na sprawdzenie co jest warta. Jakie kłopoty? Otóż do tej pory używałem gvSIG w wersji Oxford Archaeology Digital Edition. Niestety nie współpracuje ona z wtyczką – powodem są autorskie poprawki OA do programu. Koniecznie należy więc zainstalować wersję oryginalną.

Wtyczka 3D dostępna jest dla Windows i Linux jako osobna binarka. W trakcie procesu instalacji należy jedynie wskazać położenie katalogu z podstawową wersją programu (o ile została zmieniona z domyślnej). Na linuksie wymagane jest posiadanie pakietu mesa-utils co oznacza, że wtyczkę bez problemów zainstalują użytkownicy Ubuntu czy Debiana. Dystrybucje takie jak Mandriva czy Fedora używają analogicznego pakietu o nazwie mesa-demos. Instalator gvsig-3d nie znajdując mesa-utils przerywa instalację na tych systemach. Jedyną możliwością jest póki co zastosowanie starszej wersji wtyczki. Problem zgłaszałem na blogu gvSIG 3d. Mam nadzieję, że zostanie to poprawione. Wtyczkę ściągniesz stąd.

Dla MacOSX przygotowano osobny pakiet zawierający kompletny program wraz z wtyczką. Dostępna jest tutaj.

W ramach testów wprowadziłem do programu dane z Ostrowitego:

• rastry: Numeryczny Model Terenu (z CODGiK), ortofotomapy, mapy topograficzne, rektyfikowane zdjęcia lotnicze;
• wektory: pliki shp z danymi archeologicznymi.

Zastosowałem odwzorowanie płaskie (opcja globu nie działa u mnie zbyt dobrze ani w Windows, ani w MacOSX), w układzie 92 i 3lub 4 krotne przewyższenie (w Ostrowitym różnice wysokości nie są zbyt duże). Efekt poniżej:

Poniżej jeszcze krótki filmik pokazujący działanie wtyczki:

Ba razie nie wszystko działa jeszcze bardzo stabilnie. Pojawiają się problemy z renderowaniem przy większej ilości warstw (niektóre nie są wyświetlane), czasami program wariuje wyświetlając Numeryczny Model Terenu z „dziurą” odpowiadającą zasięgowi jednej z warstw rastrowych, niewłaściwie wyświetla się cyfrowy globus, nie bardzo chce mi zadziałać wtyczka importu obiektów 3D. Należy mieć nadzieję, że te niedociągnięcia zostaną poprawione.

O wtyczce 3D do Qgis nie będę się rozpisywał, bo na razie nie miałem możliwości z nią pracować. Wygląda na to, że będzie to kolejny „cyfrowy globus”, przy czym ma ściśle współpracować z programem – wszystkie zmiany wprowadzane w oknie 2D mają znajdować swoje odzwierciedlenie  w 3D. Koncepcja wygląda bardzo interesująco. Jeśli jeszcze pojawi się mozliwość niezależnego (bez globusa) wyświetlania wektorowych warstw zawierających parametr z (wysokość) i wprowadzania modeli 3D (np budynków), to może być to rewelacyjne narzędzie.

Prezentacja wtyczki 3D do Qgis dostępna jest tutaj>>>

Wielkie dzięki dla ekip deweloperów obu programów!

gvSIG Oxford Archaeology Edition 2010

Kilka dni temu ukazała się nowa wersja programu gvSIG w wersji przygotowanej przez Oxford Archaeology.

gvSIG to oparty na javie, wieloplatformowy (Windows, Linux, MacOSX) program GIS. Dostępny jest na licencji OpenSource, za darmo do pobrania na stronie. Program sponsorowany jest przez Ministerstwo Infrastruktury Walencji.

Oxford Archaeology, jeden z największych europejskich usługodawców archeologicznych od dłuższego czasu wypuszcza autorskie wersje tego oprogramowania, ze zmianami w układzie menu, preinstalowanymi wtyczkami, uproszczonym instalatorem i innymi drobnymi zmianami. Obecną wersję opartą o gvSIG 1.10 można ze spokojem polecić wszystkim, którzy chcieliby stawiać pierwsze kroki w obsłudze tego oprogramowania.

Główne możliwości programu znajdziecie tutaj.

Do ściągnięcia na tej stronie.

Jeśli nie Qgis to…

Uwaga: niniejszy wpis nie jest tutorialem, ani poradnikiem. Jego zadaniem jest krótkie zaprezentowanie wolnych (od wolności, a nie powolności), biurkowych i user-friendly programów GIS. Dla zorientowanych w temacie – nic nowego, ani tym bardziej ciekawego. Dla osób, które GIS utożsamiają wyłącznie z produktami Autodesku lub ESRI może się przyda.

OpenJump – to wersja programu Jump – stworzonego przez firmę Vivid Solutions w roku 2002. Choć od 2006 r. na jej stronie nie pojawiają się nowe wpisy, co niechybnie oznacza, że projekt nie jest już rozwijany, nie oznacza to, że umarł śmiercią naturalną. Społeczność programistów rozwija go na zasadach Open Source, jako OpenJump.

Program oparty jest na javie, a więc jest rzeczywiście w pełni wieloplatformowy, działa na Windows, MacOSX i Linux. Całkiem nieźle sprawia się w pracy na warstwach wektorowych. Obsługa rastrów jest umiarkowanie wygodna. Całość (zapewne dzięki javie) dość ociężała – zdecydowanie nie jest to demon prędkości. Posiada zestaw podstawowych funkcji edycyjnych oraz narzędzi analitycznych. OpenJump obsługuje zestaw narzędzi analitycznych Sextante.

Poza podanymi linkami może się przydać ten. Informacje ogólne na Wikipedii.

gvSIG – to projekt sponsorowany przez Conselleria d’Infraestructures i Transports Walencji. Za publiczne pieniądze, ze sporym wkładem społeczności stworzono projekt Open Source, który obok Qgis wydaje się być obecnie najciekawszym otwartym programem GIS. Aktualna wersja 1.9, to wstęp do stworzenia naprawdę wypasionego gvSIG 2.0. Program oparty jest na javie i działa na Windows, MacOSX i Linux. Jest przy tym nieco bardziej żwawy niż OpenJump.

Zalety gvSIG to całkiem spora baza obsługiwanych formatów wektorowych, w tym najpopularniejsze „standardy” rynkowe: shapefile (od ESRI), DXF i DWG (Autodesk) i DGN (microstation). Spore możliwości edycji wektorowej przypominają nieco programy CAD. W nowszych wersjach poprawiły się też opcje pracy z rastrami, wprowadza się opcje 3D (wizualizacja, animacja) oraz plugin Sextante z rozbudowanymi możliwościami dodatkowych analiz.

Warto dodać, że gvSIG istnieje w wersji Oxford Archaeology Digital Edition 2010, która oparta jest na wersji 1,9. To narzędzie przygotowywane dla Oxford Archaeology – jednej z największych na świecie firm archeologicznych, z biurami w Wielkiej Brytanii i Francji, zatrudniającej blisko 400 pracowników i istniejącej od 1973 r., która od pewnego czasu intensywnie wdraża oprogramowanie Open Source.

Acha! Jeśli nie potrzebujecie tylko od czasu do czasu przygotować mapę i nie potrzebujecie rozbudowanych funkcji bazodanowych i analitycznych, to oba programy powinny być dla Was wygodniejsze niż Qgis. Nie wymagają by już na wstępnym etapie, projektować tabele danych Do tego np gvSIG ma całkiem pokaźną biblioteczkę przydatnych gadżetów: skale liniowe, strzałki północy, siatki etc.

OK. Są też inne programy (np. SAGA, czy uDIG), choć przyznam, że ostatni kontakt z nimi miałem jakiś czas temu, a patrząc na to co dzieje się na poświęconych im stronach internetowych, coś się w tej sprawie zmieniło. Może więc napiszę coś więcej kiedyś. Jak znajdę czas na testowanie. Nie liczyłbym jednak, że nastąpi to szybko…

Acha2 – przepraszam fanów, ale GRASS zdecydowanie nie jest user-friendly, ma za to na pewno sporo innych zalet…

Acha3 – wszystko powyższe oczywiście z punktu widzenia archeologa, nie zaś kartografa/geografa, który zapewne będzie miał większe wymagania…

Profesjonalne wykorzystanie aplikacji OpenSource w archeologii

Oxford Archaeology jest jednym z największych w Europie wykonawców usług archeologicznych, zatrudniającym około 400 pracowników i działającym zarówno na Wyspach, jak i na kontynencie (m.in. we Francji). Ekspedycje OA prowadzą badania o charakterze ratowniczo – konserwatorskim, wyprzedzające i weryfikacyjne zarówno szerokopłaszczyznowe (związane m.in. z projektami rozbudowy lotnisk w Wielkiej Brytanii oraz inwestycjami drogowymi), jak i miejskie. Kilka lat temu OA podjął decyzję o oparciu swojej działalności w całości na oprogramowaniu OpenSource.

Platformą systemową dla oprogramowania wykorzystywanego przez OA stał się linux, a ściślej Ubuntu. Wśród podstawowych aplikacji jakie na nim pracują wymienić trzeba GRASS – stację roboczą GIS, oraz desktopowe aplikacje Qgis i gvSIG, bazę danych PostgreeSQL z rozszerzeniem PostGIS umozliwiającym wykorzystywanie bazy w zastosowaniach GIS, oczywiście Openofiice.org i szereg innych.

Oxford Archaeology prowadzi serwis internetowy poświęcony stosowanemu w badaniach archeologicznych oprogramowaniu OpenSource, skąd można ściągnąć specjalnie przygotowaną wersję aplikacji gvSIG. Ma też swoją stronę na Launchpadzie (związanej z Ubuntu platformie deweloperskiej). Kilku pełnoetatowych pracowników OA pracuje nad dalszym rozwojem oprogramowania, w tym aplikacji do modelowania 3D na podstawie fotografii cyfrowych.

W Polsce zastosowanie metod cyfrowych w badaniach archeologicznych, zwłaszcza w dokumentacji polowej jest nadal dość rzadkie. Stosunkowo niewiele ekip wykorzystuje w terenie takie systemy jak GIS, CAD czy ortofotografię. W tym nielicznym gronie rozwiązania oparte o oprogramowanie OpenSource stanowią niewielki margines. Zwykle na drodze ich zastosowania stoi kilka popularnych mitów: że mało profesjonalne, słabo zaawansowane i trudne w użyciu. Przykład dużego, profesjonalnego usługodawcy archeologicznego, jakim jest OA pokazuje, że można. A nawet, że się opłaca.

Instalator archeologicznej wersji gvSIG wyposażono nawet w stosowną oprawę graficzną. Dostępny jest na wszystkie najpopularniejsze platformy systemowe (Windows, Linux. MacOSX). Wkrótce pojawią się na blogu wpisy mu poświęcone. Niech no tylko znajdę czas do testowania…