Понимание основной терминологии WMS

Если вы плохо знакомы с WMS, несколько ключевых концепций важны, чтобы понять и перечислены здесь.

Исходная функция

Код, показанный в этом примере, может быть найден в этой функции:

function mapexwmsanimate(useInternet,datadir)

Доступ в Интернет

Поскольку серверы WMS расположены в Интернете, этот пример может быть подан, чтобы получить доступ к Интернету, чтобы динамически представить и получить карты из серверов WMS, или это может собираться использовать данные, ранее полученные из Интернета с помощью возможностей WMS, но теперь сохраненный в локальных файлах. Можно использовать переменную, useInternet, определить, считать ли данные из локально хранивших файлов или получить данные из Интернета.

Если useInternet флаг установлен в истину, затем Интернет-соединение должно быть установлено, чтобы запустить пример. Обратите внимание на то, что серверы WMS могут быть недоступными, и несколько минут могут протечь, прежде чем карты возвращены. Одна из проблем работы с серверами WMS - то, что иногда вы будете сталкиваться с ошибками сервера. Функция, такая как wmsread, может испытать таймаут, если сервер недоступен. Часто, это - временная проблема, и вы сможете связать с сервером, если вы попробуете еще раз позже. Для списка типичных проблем и стратегий работы вокруг них, смотрите раздел Common Problems with WMS Servers в Руководстве пользователя Mapping Toolbox™.

Можно хранить данные локально в первый раз, когда вы запускаете пример и затем устанавливаете useInternet отметьте ко лжи. Если useInternet флаг не задан, он установлен в ложь.

if ~exist('useInternet', 'var')
    useInternet = false;
end

Настройка: задайте служебную функцию директории и имени файла данных

Этот пример записывает данные к файлам если useInternet true или считывает данные из файлов если useInternet false. Это использует переменную datadir обозначить местоположение папки, содержащей файлы данных.

if ~exist('datadir','var')
    datadir = fullfile(matlabroot,'examples','map','data');
end
if ~exist(datadir,'dir')
    mkdir(datadir)
end

Задайте анонимную функцию, чтобы предварительно ожидать datadir к входному имени файла:

datafile = @(filename) fullfile(datadir,filename);

Шаг 1: найдите слои Катрины от локальной базы данных

Один из более сложных аспектов использования WMS находит сервер WMS и затем находит слой, который представляет интерес для вас. Процесс нахождения сервера, который содержит данные, в которых вы нуждаетесь и построение определенного и часто сложного URL со всеми соответствующими деталями, может быть очень пугающим.

Mapping Toolbox™ упрощает процесс определения местоположения серверов WMS и слоев путем обеспечения локальной, установленной, и предварительно квалифицированной базы данных WMS, которая доступна для поиска, с помощью функционального wmsfind. Можно искать базу данных слои и серверы, которые представляют интерес для вас. Вот то, как вы находите слои, содержащие термин katrina в любом LayerName или LayerTitle поле базы данных:

katrina = wmsfind('katrina');
whos katrina

  Name          Size            Bytes  Class       Attributes

  katrina      34x1             16754  WMSLayer              

Поиск термина 'katrina' возвращенный WMSLayer массив, содержащий несколько слоев. Чтобы смотреть информацию об отдельном слое, просто отобразите его как это:

katrina(1)

ans = 

  WMSLayer

  Properties:
           Index: 1
     ServerTitle: 'NASA SVS Image Server'
       ServerURL: 'https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/wms?'
      LayerTitle: 'GOES-12 Imagery of Hurricane Katrina: Longwave Infrared Close-up (1024x1024 Animation)'
       LayerName: '3216_22510'
          Latlim: [15.0000 45.0000]
          Lonlim: [-100.0000 -70.0000]

Если вы вводите, katrina, в командном окне целое содержимое массива отображено с индексом каждого элемента, включенным в выход. Это отображение дает возможность для вас исследовать целый массив быстро, ища слой интереса. Можно отобразить только LayerTitle свойство для каждого элемента путем выполнения команды:

disp(katrina,'Properties','layertitle','Index','off','Label','off');

Когда вы обнаружили, поиск типового слова 'katrina' возвращенные результаты многих слоев и необходимо выбрать только один слой. В общем случае поиск может даже возвратить тысячи слоев, которые могут быть слишком большими, чтобы рассмотреть индивидуально. Вместо того, чтобы искать базу данных снова, можно совершенствовать поиск при помощи refine метод WMSLayer класс. Используя refine метод более эффективен и возвращает результаты быстрее, чем wmsfind поскольку поиск был уже сужен к меньшему набору. Предоставляя строку запроса, 'goes-12*katrina*visible*close*up*animation', к refine метод возвращает WMSLayer массив, элементы которого содержат соответствие строки запроса в любом LayerTitle или LayerName свойства. * символ указывает на подстановочный поиск. Если многократные въезды возвращены, выберите только первый из сервера svs.gsfc.nasa.gov.

katrina = refine(katrina,'goes-12*katrina*visible*close*up*animation');
katrina = refine(katrina,'svs.gsfc.nasa.gov','Searchfield','serverurl');
katrina = katrina(1);
whos katrina

  Name         Size            Bytes  Class       Attributes

  katrina      1x1               466  WMSLayer              

Шаг 2: синхронизируйте объект WMSLayer с сервером

База данных только хранит подмножество информации о слое. Например, информация из краткого обзора слоя, деталей об атрибутах слоя и информации о стилях и системе координат слоя не возвращена wmsfind. Чтобы возвратить всю информацию, необходимо использовать wmsupdate функция. wmsupdate синхронизирует слой от базы данных с сервером, заполняя недостающие свойства слоя.

Синхронизируйте первый katrina слой с сервером для того, чтобы получить абстрактную информацию. Поскольку это действие требует доступа к Интернету, вызовите wmsupdate только если useInternet флаг верен.

cachefile = datafile('katrina.mat');
if useInternet
    katrina = wmsupdate(katrina);
    if ~exist(cachefile,'file')
        save(cachefile,'katrina')
    end
else
    cache = load(cachefile);
    katrina = cache.katrina;
end

Отобразите абстрактную информацию слоя. Используйте isspace чтобы помочь определить, где выровнять, переносят текст.

abstract = katrina.Abstract;
endOfLine = find(isstrprop(abstract,'cntrl'),1);
abstract = abstract(1:endOfLine);
numSpaces = 60;
while(~isempty(abstract))
    k = find(isspace(abstract));
    n = find(k > numSpaces,1);
    if ~isempty(n)
        fprintf('%s\n',abstract(1:k(n)))
        abstract(1:k(n)) = [];
    else
        fprintf('%s\n',abstract)
        abstract = '';
    end
end

The GOES-12 satellite sits at 75 degrees west longitude at an 
altitude of 36,000 kilometers over the equator, in geosynchronous 
orbit.  At this position its Imager instrument takes pictures 
of cloud patterns in several wavelengths for all of North and 
South America, a primary measurement used in weather forecasting. 
 The Imager takes a pattern of pictures of parts of the Earth 
in several wavelengths all day, measurements that are vital in 
weather forecasting.  This animation shows a daily sequence of 
GOES-12 images in the visible wavelengths, from 0.52 to 0.72 
microns, during the period that Hurricane Katrina passed through 
the Gulf of Mexico.  At one kilometer resolution, the visible 
band measurement is the highest resolution data from the Imager, 
which accounts for the very high level of detail in these images. 
 For this animation, the cloud data was extracted from GOES image 
and laid over a background color image of the southeast United 
States.

Обратите внимание на то, что эта абстрактная информация, включая любые типографские проблемы и неполные фрагменты, была получена непосредственно из сервера.

Шаг 3: исследуйте детали слоя Катрины

Можно узнать больше информации о katrina слой путем исследования Details свойство katrina слой. Details.Attributes поле сообщает вам, что слой зафиксировал ширину и зафиксировал атрибуты высоты, таким образом размер требуемой карты не может быть изменен.

katrina.Details.Attributes

ans = 

  struct with fields:

      Queryable: 0
       Cascaded: 0
         Opaque: 1
      NoSubsets: 1
     FixedWidth: 1024
    FixedHeight: 1024

Details.Dimension поле сообщает вам, что слой имеет time размерность

katrina.Details.Dimension

ans = 

  struct with fields:

              Name: 'time'
             Units: 'ISO8601'
        UnitSymbol: ''
           Default: '2005-08-30T17:45Z'
    MultipleValues: 0
      NearestValue: 0
           Current: 0
            Extent: '2005-08-23T17:45Z/2005-08-30T17:45Z/P1D'

со степенью от 2005-08-23T17:45Z к 2005-08-30T17:45Z с периодом P1D (однажды), как показано в Details.Dimension.Extent поле .

katrina.Details.Dimension.Extent

ans =

    '2005-08-23T17:45Z/2005-08-30T17:45Z/P1D'

Шаг 4: получите карту Катрины из сервера

Теперь, когда вы нашли слой интересным, можно получить растровую карту с помощью функционального wmsread и отобразите карту с помощью функционального geoshow. Начиная с Time не задан при чтении слоя, время по умолчанию, 2005-08-30T17:45Z, получен, как задано Details.Dimension.Default поле . Если useInternet флаг установлен в истину, затем кэшируйте изображение и матрицу привязки в файле GeoTIFF.

cachefile = datafile('katrina.tif');
if useInternet
    [katrinaMap,R] = wmsread(katrina);
    if ~exist(cachefile,'file')
        geotiffwrite(cachefile,katrinaMap,R)
    end
else
    [katrinaMap,R] = readgeoraster(cachefile);
end

Отобразите katrinaMap и наложите данные из usastatehi.shp файл.

states = shaperead('usastatehi.shp','UseGeoCoords',true);
figure
usamap(katrina.Latlim, katrina.Lonlim)
geoshow(katrinaMap,R)
geoshow(states,'FaceColor','none')
title({katrina.LayerTitle, katrina.Details.Dimension.Default}, ...
    'Interpreter','none')

Шаг 5: найдите радарный слой NEXRAD

Радарные изображения NEXRAD для Соединенных Штатов хранятся на веб-сервере карты Университета штата Айова IEM. Сервер удобно хранит изображения NEXRAD с пятиминутным шагом от 1995-01-01 к настоящему времени. Можно найти слой первым поиском термина IEM WMS Service в ServerTitle поле базы данных WMS, затем совершенствовав поиск путем запроса слоя интереса, nexrad-n0r-wmst.

iemLayers = wmsfind('IEM WMS Service','SearchField','servertitle');
nexrad = refine(iemLayers,'nexrad-n0r-wmst');

Синхронизируйте слой с сервером.

cachefile = datafile('nexrad.mat');
if useInternet
    nexrad = wmsupdate(nexrad);
    if ~exist(cachefile,'file')
        save(cachefile,'nexrad')
    end
else
    cache = load(cachefile);
    nexrad = cache.nexrad;
end

Шаг 6: получите параметры степени

Составлять nexrad слой с katrina слой, необходимо получить nexrad слой в совпадающих периодах времени, и параллельный географический и степени изображений. Details.Dimension поле сообщает вам, что слой имеет измерение времени,

nexrad.Details.Dimension

ans = 

  struct with fields:

              Name: 'time'
             Units: 'ISO8601'
        UnitSymbol: ''
           Default: '2006-06-23T03:10:00Z'
    MultipleValues: 0
      NearestValue: 0
           Current: 0
            Extent: '1995-01-01/2011-12-31/PT5M'

и Details.Dimension.Default поле сообщает вам, что степень времени слоя включает секунды.

nexrad.Details.Dimension.Default

ans =

    '2006-06-23T03:10:00Z'

Получите временную стоимость, случайную с katrina слой, и добавляет секунды в спецификацию времени.

nexradTime = [katrina.Details.Dimension.Default(1:end-1) ':00Z'];

Присвойте latlim и lonlim переменные, чтобы задать пределы для nexrad слой. Установите значения к пределам katrina слой так, чтобы географические области соответствовали. Обратите внимание на то, что nexrad южный предел широты слоя не расширяет так же далекий юг как katrina южный предел широты слоя. Значения, которые лежат вне географического четырехугольника ограничения nexrad слой установлен в цвет фона.

fprintf('%s%d\n','Southern latitude limit of NEXRAD  layer: ',nexrad.Latlim(1))
fprintf('%s%d\n','Southern latitude limit of Katrina layer: ',katrina.Latlim(1))

Southern latitude limit of NEXRAD  layer: 24
Southern latitude limit of Katrina layer: 10

latlim = katrina.Latlim;
lonlim = katrina.Lonlim;

Присвойте imageHeight и imageWidth переменные.

imageHeight = katrina.Details.Attributes.FixedHeight;
imageWidth  = katrina.Details.Attributes.FixedWidth;

Шаг 7: получите радарную карту NEXRAD из сервера

Можно получить nexradMap с сервера, заданного в то же время, что и katrinaMap и для тех же географических степеней и степеней изображений, путем предоставления пар параметра/значения к wmsread функция. Чтобы точно получить радарный сигнал из карты, установите ImageFormat параметр к image/png формат. Для того, чтобы легко получить сигнал из фона, выберите цвет фона к черному цвету ([0 0 0]).

Получите nexradMap.

black = [0 0 0];
cachefile = datafile('nexrad.tif');
if useInternet
    [nexradMap,R] = wmsread(nexrad, ...
        'Latlim',latlim,'Lonlim',lonlim,'Time',nexradTime, ...
        'BackgroundColor',black,'ImageFormat','image/png', ...
        'ImageHeight',imageHeight,'ImageWidth',imageWidth);
    if ~exist(cachefile, 'file')
        geotiffwrite(cachefile,nexradMap,R)
    end
else
    [nexradMap,R] = readgeoraster(cachefile);
end

Отобразите nexradMap.

figure
usamap(latlim,lonlim)
geoshow(nexradMap,R)
geoshow(states,'FaceColor','none','EdgeColor','white')
title({nexrad.LayerTitle, nexradTime},'Interpreter','none');

Шаг 8: составьте радарную карту NEXRAD с картой Катрины

Составлять nexradMap с копией katrinaMap, необходимо идентифицировать нефоновые пиксели в nexradMap. nexradMap данные возвращены как изображение с классом дважды, из-за того, как этот веб-сервер карты обрабатывает PNG формат, таким образом, вы должны преобразовать его в uint8 перед слиянием.

Идентифицируйте пиксели nexradMap отобразите, которые не содержат цвет фона.

threshold = 0;
index = any(nexradMap > threshold, 3);
index = repmat(index,[1 1 3]);

Составьте nexradMap с katrinaMap.

combination = katrinaMap;
combination(index) = uint8(nexradMap(index)*255);

Отобразите составленную карту.

figure
usamap(latlim,lonlim)
geoshow(combination,R)
geoshow(states,'FaceColor','none')
title({'GOES 12 Imagery of Hurricane Katrina', ...
    'Composited with NEXRAD Radar',nexradTime})

Шаг 9: инициализируйте переменные, чтобы анимировать карты NEXRAD и Катрина

Следующий шаг должен инициализировать переменные для того, чтобы анимировать составленный katrina и nexrad карты.

Создайте переменные, которые содержат степень времени katrina слой.

extent = katrina.Details.Dimension.Extent;
slash = '/';
slashIndex = strfind(extent,slash);
startTime = extent(1:slashIndex(1)-1);
endTime = extent(slashIndex(1)+1:slashIndex(2)-1);

Вычислите числовые значения на дни начала и конца. Обратите внимание на то, что степень времени находится в yyyy-mm-dd формат.

hyphen = '-';
hyphenIndex = strfind(startTime,hyphen);
dayIndex = [hyphenIndex(2) + 1, hyphenIndex(2) + 2];
startDay = str2double(startTime(dayIndex));
endDay = str2double(endTime(dayIndex));

Присвойте начальную букву katrinaTime.

katrinaTime = startTime;

Поскольку несколько запросов к серверу требуются для анимации, более эффективно использовать WebMapServer и WMSMapRequest классы.

Создайте WebMapServer объект для сервера каждого слоя.

nasaServer = WebMapServer(katrina.ServerURL);
iemServer  = WebMapServer(nexrad.ServerURL);

Создайте WMSMapRequest объекты.

katrinaRequest = WMSMapRequest(katrina, nasaServer);
nexradRequest  = WMSMapRequest(nexrad, iemServer);

Присвойте свойства.

nexradRequest.Latlim = latlim;
nexradRequest.Lonlim = lonlim;
nexradRequest.BackgroundColor = black;
nexradRequest.ImageFormat = 'image/png';
nexradRequest.ImageHeight = imageHeight;
nexradRequest.ImageWidth  = imageWidth;

Шаг 10: создайте файлы анимации

Анимация может быть просмотрена в браузере, когда браузер открывает анимированный файл GIF или видеофайл AVI. Чтобы создать кадры анимации основной карты WMS и векторных оверлейных программ, создайте цикл в течение каждого дня от startDay к endDay, и получите katrinaMap и nexradMap в течение того дня. Составьте карты в одно изображение, отобразите изображение, получите систему координат и сохраните результаты в систему координат файла AVI и систему координат анимированного файла GIF.

Чтобы совместно использовать с другими или отправить на сервисы интернет-видео, создайте видеофайл AVI, содержащий все системы координат с помощью класса VideoWriter.

videoFilename = fullfile(pwd,'wmsanimated.avi');
if exist(videoFilename,'file')
    delete(videoFilename)
end
writer = VideoWriter(videoFilename);
writer.FrameRate = 1;
writer.Quality = 100;
open(writer)

Анимация просматривается в одном отображении карты. Вне цикла анимации создайте отображение карты. Инициализируйте hmap, используемый в цикле в качестве указателя возврата от функционального geoshow, таким образом, это может быть удалено на первом, проходят через цикл. Цикл в течение каждого дня, получите и отобразите карту WMS и сохраните систему координат.

fig = figure;
usamap(latlim,lonlim)
hstates = geoshow(states,'FaceColor','none');
hmap = [];

for k = startDay:endDay

    % Update the time values and assign the Time property for each server.
    currentDay = num2str(k);
    katrinaTime(dayIndex) = currentDay;
    nexradTime = [katrinaTime(1:end-1) ':00Z'];
    katrinaRequest.Time = katrinaTime;
    nexradRequest.Time = nexradTime;

    % Retrieve the WMS map of Katrina from the server (or file)
    % for this time period.
    cachefile = datafile(['katrina_' num2str(currentDay) '.tif']);
    if useInternet
        katrinaMap = getMap(nasaServer, katrinaRequest.RequestURL);
        if ~exist(cachefile, 'file')
            geotiffwrite(cachefile, katrinaMap, katrinaRequest.RasterRef)
        end
    else
        katrinaMap = readgeoraster(cachefile);
    end

    % Retrieve the WMS map of the NEXRAD imagery from the server (or file)
    % for this time period.
    cachefile = datafile(['nexrad_' num2str(currentDay) '.tif']);
    if useInternet
        nexradMap = getMap(iemServer, nexradRequest.RequestURL);
        if ~exist(cachefile, 'file')
            geotiffwrite(cachefile, nexradMap, nexradRequest.RasterRef)
        end
    else
        nexradMap = readgeoraster(cachefile);
    end

    % Identify the pixels of the nexradMap image that do not contain the
    % background color.
    index = any(nexradMap > threshold, 3);
    index = repmat(index,[1 1 3]);

    % Composite nexradMap with katrinaMap.
    combination = katrinaMap;
    combination(index) = uint8(nexradMap(index)*255);

    % Delete the old map and display the new composited map.
    delete(hmap)
    hmap = geoshow(combination, katrinaRequest.RasterRef);
    uistack(hstates,'top')
    title({'GOES 12 Imagery of Hurricane Katrina', ...
        'Composited with NEXRAD Radar',nexradTime})
    drawnow

    % Save the current frame as an RGB image.
    currentFrame = getframe(fig);
    RGB = currentFrame.cdata;

    % Create an indexed image for each RGB frame in order to display an
    % animated GIF.
    if k == startDay
        % The first time through the loop, convert the RGB image to
        % an indexed image and save the colormap into the
        % variable, cmap. Use cmap to convert later frames.
        [frame,cmap] = rgb2ind(RGB,256,'nodither');

        % Use the size of the first frame and the total
        % number of frames to initialize animated with
        % a size large enough to contain all the frames.
        frameSize = size(frame);
        numFrames = endDay - startDay + 1;
        animated = zeros([frameSize 1 numFrames],'like',frame);
    else
        % Use the colormap from the first frame conversion and
        % convert this frame to an indexed image.
        frame = rgb2ind(RGB,cmap,'nodither');
    end

    % Store the frame into the animated array for the GIF file.
    frameCount = k - startDay + 1;
    animated(:,:,1,frameCount) = frame;

    % Write the RGB frame to the AVI file.
    writeVideo(writer,RGB);
end

Закройте Окно рисунка и файл AVI.

close(fig)
close(writer)

Запишите анимированный файл GIF.

filename = fullfile(pwd,'wmsanimated.gif');
if exist(filename,'file')
    delete(filename)
end
delayTime = 2.0;
loopCount = inf;
imwrite(animated,cmap,filename, ...
    'DelayTime',delayTime,'LoopCount',loopCount);

Шаг 11: просмотрите анимированный файл GIF

Анимация может быть просмотрена в браузере, когда браузер открывает анимированный файл GIF.

Кредиты

Катрина Лейер

Слой Катрины, используемый в примере, с Сервера SVS Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Изображений и обеспечен Studio Аналитической визуализации.

Для получения дополнительной информации об этом сервере, запуске:

  >> wmsinfo('http://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/wms?')

Слой NEXRAD

Слой NEXRAD, используемый в примере, с сервера IEM WMS Университета штата Айова и является сгенерированным составным объектом КОНУСА Национальной метеорологической службы (NWS) базовая отражающая способность уровня III WSR-88D.

Для получения дополнительной информации об этом сервере, запуске:

>> wmsinfo('http://mesonet.agron.iastate.edu/cgi-bin/wms/nexrad/n0r-t.cgi?')