Práce s geoprostorovým videem v ArcGIS

Cody Benkelman

S drony, letadly, kamerami namontovanými na vozidlech, 360stupňovými „action“ kamerami a chytrými telefony, které zaznamenávají více videa než kdy dříve, organizace stále častěji chtějí využívat video jako součást svého GIS. Video totiž poskytuje nejen vizuální a dynamický záznam podmínek, aktiv a událostí; zachycuje pohyb, kontext a změny v čase způsoby, které jednotlivé snímky nemohou. Ve spojení s informacemi o poloze může podporovat vše od situačního povědomí a inspekce aktiv až po operace a rozhodování.

ArcGIS pracuje s geoprostorovým videem různými způsoby a tyto možnosti se rozšiřují. S rychlým růstem počtu a typů senzorů a vzhledem k dynamické povaze videa, která vyžaduje speciální úvahy, je důležité porozumět širšímu prostředí geoprostorového videa. To vám pomůže určit nejlepší přístup k integraci videa do ArcGIS. Tento blog se zaměří na klíčové aspekty pro uživatele ve vaší organizaci při práci s geoprostorovým videem – od přípravy videa pro použití v ArcGIS až po pochopení klientských aplikací a funkcí dostupných v celém systému ArcGIS.

Porozumění metadatům a výběr datového modelu

Pro mnoho organizací je výchozím bodem otázka: Jaké video mám a jak ho mohu přenést do ArcGIS?

1. Úvod do videa a jeho metadat
   
   1. Metadata pro geoprostorové video. Aby bylo možné video využít v GIS, musí obsahovat metadata o poloze a orientaci kamery. Dále je důležitý obsah a přesnost metadat – čím úplnější a přesnější metadata jsou, tím více funkcí mají uživatelé v ArcGIS k dispozici. Pokud jsou metadata neúplná, uživatel může odhadnout vhodné hodnoty, ale ztratí tím část přesnosti (a funkčnosti).
      
   2. Správa videa a metadat. Vzhledem k dynamické povaze videa podporuje ArcGIS dva datové modely pro správu jeho metadat, každý s vlastními výhodami.
      
      1. Vložená KLV metadata: První datový model, vložená KLV (Key-Length-Variable), integruje metadata přímo do datového proudu videa. Významnou výhodou vložených metadat je podpora živých streamů, kdy lze polohu a orientaci senzoru aplikovat (na klientovi) během příjmu videa. Tento datový model se používá i pro uložené video soubory. Formát KLV vychází z velmi podrobného schématu a původně je založen na vojenské specifikaci. Další výhodou tohoto modelu je, že není potřeba spravovat více souborů. Nevýhodou je, že některé přehrávače nemusí video soubor/stream správně přehrát a schéma není optimalizováno pro některé režimy videa (např. 360 video).
         
      2. Externí metadata: Druhý datový model spravuje a přistupuje k metadatům externě vůči video souboru. To je obvyklé u surových dat (jednoduchý video soubor plus jeho metadata často ve formátu *.csv). Tato surová data lze zpracovat do vloženého KLV modelu nebo spravovat samostatně od videa pomocí feature class pomocí schopnosti oriented imagery v ArcGIS. Výhodou této metody je větší jednoduchost a flexibilní podpora videa, které nelze mapovat na zemský povrch – například 360 video nebo šikmé pohledy směřující nad horizont jako z mobilních palubních kamer nebo inspekcí aktiv.
         
2. Příprava vašich video dat pro ArcGIS
   Tato část poskytuje doporučení pro výběr datového modelu metadat+videa nejlépe odpovídajícího datům. Rady vycházejí především z platformy sběru (letecká vs. pozemní), orientace pohledu ve videu a dostupných metadat. Na základě těchto doporučení mohou uživatelé zvážit, která klientská aplikace a funkce v rámci ArcGIS nejlépe splní jejich požadavky.
   
   1. Letecké platformy. Vložená KLV metadata jsou často nejlepší volbou pro video pořízené z letadla nebo dronu, i když lze také spravovat externí metadata pomocí oriented imagery schopnosti.
      
      Profesionální a vojenské systémy často kódují KLV metadata přímo do video souborů nebo livestreamů při pořizování videa. Klientské aplikace pracující s vloženým KLV formátem (Excalibur a ArcGIS Pro s Image Analyst) mohou toto video ihned použít bez dalšího zpracování.
      
      Video z dronu pořízené pomocí ArcGIS Flight je automaticky doprovázeno geoprostorovým video logem podporujícím oba datové modely. Video Multiplexer může být použit k vložení metadat jako KLV nebo Přidat obrázky do oriented imagery datasetu (s kategorií AerialFrameVideo) může přistupovat k videu pomocí oriented imagery.
      
      Pro video a metadata z jiného leteckého systému bude třeba formátovat dostupná metadata tak, aby odpovídala podporovanému leteckému schématu. Tím se zachová možnost použít kterýkoli z datových modelů.
      
   2. Pozemní platformy. Video z pohybujících se pozemních (na úrovni země) platforem, jako jsou kamery namontované na vozidlech nebo 360stupňové kamery, je obvykle nejlépe využito v ArcGIS při správě externích metadat v oriented imagery datasetu. Tato videa lze přidat pomocí Přidat obrázky do oriented imagery datasetu, přičemž se vybere buď kategorie TerrestrialFrameVideo nebo Terrestrial360Video, podle potřeby.
      
      Pro video pořízené z pevné pozemní lokace může nástroj Generovat metadata videa vytvořit tabulku metadat formátovanou podle leteckého schématu. Externí metadata v oriented imagery jsou obecně doporučena pro tento typ videa, protože tyto kamery často zahrnují orientaci pohledu nad horizont.
      
   3. Orientace pohledu nad/pod horizontem. Kromě platformy sběru je důležitým faktorem primární směr pohledu ve videu. Pokud kamera míří převážně dolů na zem, lze použít kterýkoli datový model. Pokud však video často míří k horizontu, pravděpodobně bude preferováno oriented imagery. Je to proto, že mnoho funkcí implementovaných v ArcGIS pro vložené KLV video předpokládá projekci stopy videa na zemský povrch.
      
   4. Obsah/úplnost metadat. Funkčnost dostupná v ArcGIS závisí převážně na úplnosti metadat doprovázejících video. V závislosti na vašem video hardwaru je zachycení kompletních, přesných metadat ve snadno použitelném formátu jednou z hlavních výzev mnoha videosystémů.
      
      1. Úplná metadata. ArcGIS používá společnou sadu polí metadat k popisu polohy, orientace a charakteristik pohledu videosenzoru. Doporučuje se, aby úplný záznam metadat odpovídal leteckému schématu (doporučeno i pokud video nebylo pořízeno z letecké platformy, protože toto schéma řeší mnoho důležitých parametrů pro video jako geoprostorový datový typ). Metadata budou zahrnovat:
         
         1. Poloha kamery (x,y,z) a časové razítko
         2. Orientace platformy
         3. Orientace senzoru vzhledem k platformě
         4. Zorné pole kamery
            
            Některé hodnoty mohou být fixní nebo odhadnuté – běžné příklady zahrnují orientaci senzoru vůči platformě (pokud není pohyblivý gimbal) nebo zorné pole kamery (pokud není zoom objektiv). Kompletnější a přesnější hodnoty zlepšují umístění senzoru, směr pohledu a stopu videa.
            
      2. Omezená metadata.Mnoho pozemních systémů zaznamenává pouze polohu kamery a čas, obvykle ve formátu CSV nebo GPS exchange formátu (GPX). Tato metadata lze použít v oriented imagery datasetu při přidání pomocí geoprocesního nástroje pod kategoriemi TerrestrialFrameVideo nebo Terrestrial360Video category as appropriate.
         
         Some systems also report heading, and additional values can be estimated. For example, a fixed heading offset may be added for a side-facing vehicle camera, or a fixed pitch angle for a downward-facing camera. Heading values for the two Terrestrial categories can be estimated by ArcGIS during the “Add Images” process.
         
      3. Minimum metadata. A common question is, “What is the minimum metadata required?” but there is no single answer for minimum metadata content. ArcGIS Video Server can manage and share video with no metadata, and it can be viewed in ArcGIS Pro. For geospatial applications, the practical minimum is camera location and timestamp. Additional metadata progressively enables more functionality:
         
         1. (x,y, and optionally z) location updates the sensor position on the map.
         2. Heading and other orientation angles identify the viewing direction.
         3. Field of view supports an estimated view footprint.
            
            Complete orientation information improves map-to-video positioning.

Comparing features of the client apps in ArcGIS for video managed with embedded KLV vs. oriented Imagery

The numerous client apps in ArcGIS for geospatial video provide different capabilities, and their features depend on the data model and metadata available with the video. The table below summarizes some of the key features and differences, referenced to the client applications across ArcGIS.

For either data model,

• The usable extents of the video can be shown on the map;
• The video plays in a separate window, with a moving indicator on the map for camera location;
• Overlay of GIS features and map-to-video coordinate identification require sufficient camera position, orientation, and field-of-view metadata.

Continue with the table below for additional detail about software features.

Notes:

• For sharing video via the web using oriented imagery (see asterisks * above), the video must be web-accessible and shared publicly (until November 2026), and the oriented imagery dataset must be published as a layer before it can be used in supported clients. After November 2026, oriented imagery will support secure data storage via ArcGIS Enterprise.
• For embedded KLV videos, ArcGIS Pro requires the Image Analyst extension (the “Motion Imagery” tools).
• ArcGIS Video Server se nezobrazuje jako samostatný sloupec funkcí, protože jde o hostingovou a streamovací infrastrukturu, nikoli o interaktivního klienta. Od verze 12.2 (konec roku 2026) Video Server nepodporuje datový model oriented imagery pro video, ale to se pravděpodobně změní v budoucích verzích.
• Scene Viewer přes Portal (ArcGIS Online nebo Enterprise) se nezobrazuje pro oriented imagery, protože nepodporoval video v oriented imagery až do listopadového vydání ArcGIS Online v roce 2026. Verze vydání pro podporu v Enterprise je stanovena.