08 Cluster Based GRASS GIS for globe maps

Cluster Based GRASS GIS for globe maps
Peter Löwe (CeGIT)
„Three in One“
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Overview GRASS GIS
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GRASS GIS application modi on the GFZ Compute Cluster
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Globe map production with GRASS GIS and other tools
Screenshots: Peter Löwe, 2011
GRASS GIS in its „Late Twenties“
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1982: Development started in 1982 (US Army)
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1987 Promotional Video, narrated by William Shatner
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1997: Software released to public domain (GRASS 4.2)
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1999: GRASS becomes Free and Open Source (GPL)
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2011: GRASS Version 7.0 upcoming.
http://grass.fbk.eu/images/gbanner.gif
„Captain
Kirk“ !
http://grass.osgeo.org/grass_movie_CERL_1987/
The GRASS Project is alive and kicking
http://grass.fbk.eu
http://www.youtube.com/watch?v=suyDqmGXoWk
Markus Neteler:_ http://www.youtube.com/watch?v=suyDqmGXoWk
Overview
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GRASS GIS is open source software (GPL)
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Large User Base
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Lots of documentation
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> 350 Modules (raster/vector/volume processing)
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Built-in 3D visualisation (NVIZ)
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Ties into R, Paraview, PostGREs, and many more.
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Available for MS Windows / OS X / Linux
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Included Quantum GIS (QGIS) - you might already have it !
Examples
Source: http://grass.fbk.eu/images/
GRASS GIS on the Compute Cluster
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First experiments in 2008
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Software runs on the portal node and all other nodes
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Currently multiple user-built instances
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Near term goal: Reference installation for all users
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Versions: GRASS 6.4, 6.5 and 7.0 (beta)
Screenshots by P.Löwe, 2011
Means of Access
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Access from GFZ computer (Windows/Linux/other) via ssh.
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External access via VPN possible.
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GRASS can be used via
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Command line interface (CLI)
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CLI + Map Windows (GRASS Monitors): GRASS 6.4 / 6.5
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Graphical User Interface: GRASS 6.4 / 6.5 / 7.0
Stratgies for Cluster Use
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Long term missions
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Cluster operates 24/7
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Longest processing so far: 20 days
„Many of a kind“
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Repeated processing of many data sets with the same algorithm – can be parallelized.
„Divide and Conquer“
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Very large datasets are subdivided
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For parallel processing.
„Long Term Missions“: Tsunami Isochrones
Screenshots: TRIDEC Project, 2011
Usage Examples: „Many of a kind“
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Mass processing of Data Sets (Tsunami Data)
Screenshots: TRIDEC Project, 2011
Wieso Globen ?
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Visuelle Kommunikation von Inhalten mit räumlicher
Komponente
Erdkugeldarstellung als bekanntes Referenzsystem
/ Maßstab
Beibehaltung von Flächen-, Längen- und
Winkeltreue
Echter Globus: Leichte Handhabung, interaktiver
Benutzung.
Rocky Horror Picture Show
http://rhps.teamone.de/part13.htm
Kommunikation geowissenschaftlicher
Themen mittels „Mash Ups“
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„MashUp“: Anreicherung der
Standarddarstellung mit zusätzlicher
thematischer Information.
Beispiel: MashUp der Wellenausbreitung des
Honshu 2011 Tsunami
Http://tsunami.igude.com
Eingebundene externe Datenquellen
(KML): DLR, NOAA, IOC
Anwendung: Öffentlichkeitsarbeit
Erzeugung großformatiger
hochauflösender Grafiken
(A0) für die
Postererstellung.
Credits: A. Treutler, P.Löwe, TRIDEC Project, 2011
Duale Strategie der
Globusvisualisierung
Option A: Globusbrowser
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Schnelle dynamische Darstellung,
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Manipulation: Intuitiv & interaktiv.
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Kaum Hintergrundwissen notwendig
Option B: Rendering
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Statische Darstellung
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Manipulation: Editierung Steuerskripte.
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(Berechnungszeit abhängig vom
Datenvolumen: Minuten – Tage)
Fachübergreifendes Hintergrundwissen erforderlich
(Kartographie, GeoInformatik u. Rendering Engine)
Prozessierungswege
Wissenschafliche
Daten
Geodaten
GeoInformationsSystem
(GIS)
Globus-Browser
Rendering Werkzeuge
Darstellungsqualität für interaktive
Nutzung in Realzeit optimiert.
Intuitiv bedienbar
Fokus auf maximierter Qualität der
Darstellung, sehr rechenintensiv,
Expertenwissen nötig
Motivation Globusbrowser
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Globusbrowser als etabliertes Ausdrucksund Kommunikationsmittel für:
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Retrospektive Analysen
„Nowcasting“
Planung / Diskussionsprozesse
Recent El Hierro Volcanism:
Very large satellite image maps
Satellite imagery data set was kindly provided by RapidEye, 2011
Satellite imagery: RapidEye, 2011
„Nowcasting“: Online-Integration von
Messdaten
Realzeit-Verfolgung des Honshu 2011 Tsunami
11 März 2011
11:17 Uhr
Screenshot: P.Löwe, TRIDEC Project, 2011
NOAA Tsunami-Boye.
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Quelle: NOAA
Rendering-Werkzeuge für
hochauflösende Darstellungen
Mount Everest:
Darstellung gerendert basierend auf RapidEye-L3A-Daten und
SRTM-DGM. Synthetische Wolken hinzugefügt. Prozessierung
mit GRASS GIS und POV-Ray.
Satellite imagery data set was kindly provided by RapidEye, 2011
P.Löwe 2011
Rendering-Analogie
Analogie: Künstlerische
Schwarzweiß-Fotografien von
Ansel Adams (1902 - 1984):
Bildkomposition wird durch
Nachbearbeitung der analogen
Aufnahme betont:
„hochqualitative Kunstfotografie
statt Webcam“
http://fansiter.com/2009/08/anseladamsprint.jpg
POV-Ray: Zugang für GIS-User
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Rendering erfordert (derzeit) mehr Domänenwissen
als die Nutzung von Globus-Browsern.
Eingeschränkte Anbindungen zur GIS-Domäne
bestehen:
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Quantum GIS / GRASS GIS:
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v.out.pov (Vektorexport)
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r.out.pov (Rasterexport)
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Szenenexport (GRASSWiki)
Minimalanforderung:
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Export von Oberflächenkarte und
–
Geländemodell
GIS
Kartographie
Rendering Tool
Praxis: Landschaftsdarstellung
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2004: Erste Demonstration der
Nutzung von Geodaten aus
GRASS GIS für POV-Ray.
GIS-Skripte erzeugen DefaultSteuerdateien für POV-Ray:
Teilweise Kapselung der
Rendering-Expertise
Zeitaufwand für erste Beispiele:
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Trentino (M. Neteler 2004)
Selbststudium (bei installierter
Software): ca. 1 Stunde.
Spearfish, South Dakota
Tutorium: < 5 Minuten
Vorstufe zur Visualisierung von
Globen
Mount St. Helens
Praxis: Globendarstellung
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Geodaten (Geländemodell,
Rasterkarte[n]) werden auf
eine Kugel projeziert.
Ein Steuerskript definiert
Kameraposition, Blickrichtung,
Beleuchtung und weitere
Effekte
Der Fokus der Arbeiten am
CEGIT liegt auf der
Entwicklung einer leicht
nutzbaren GIS/RendererSchnittstelle.
Bearbeitungsfehler bei
manueller Bearbeitung
Beispiel: „Eierschale“
Beispielanwendung
Abdeckung der japanischen Ostküste
24 Stunden nach dem Honshu
Tsunami mit RapidEyeSatellitendaten (ca. 45000km^2)
Satellite imagery data set was kindly provided by RapidEye, 2011
Fazit und Ausblick
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Sowohl Globus-Browser wie Rendering sind geeignete
Visualisierungswerkzeuge für geowissenschaftliche
Informationen.
Das Werkzeug sollte entsprechend der Aufgabe gewählt
werden:
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„WebCam“
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„Kunstfotografie“