Cluster Based GRASS GIS for globe maps. Peter Löwe (CeGIT)

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1 Cluster Based GRASS GIS for globe maps Peter Löwe (CeGIT)

2 Three in One Overview GRASS GIS GRASS GIS application modi on the GFZ Compute Cluster Globe map production with GRASS GIS and other tools Screenshots: Peter Löwe, 2011

3 GRASS GIS in its Late Twenties 1982: Development started in 1982 (US Army) 1987 Promotional Video, narrated by William Shatner 1997: Software released to public domain (GRASS 4.2) 1999: GRASS becomes Free and Open Source (GPL) 2011: GRASS Version 7.0 upcoming. Captain Kirk!

4 The GRASS Project is alive and kicking Markus Neteler:_

5 Overview GRASS GIS is open source software (GPL) Large User Base Lots of documentation > 350 Modules (raster/vector/volume processing) Built-in 3D visualisation (NVIZ) Ties into R, Paraview, PostGREs, and many more. Available for MS Windows / OS X / Linux Included Quantum GIS (QGIS) - you might already have it!

6 Examples Source:

7 GRASS GIS on the Compute Cluster First experiments in 2008 Software runs on the portal node and all other nodes Currently multiple user-built instances Near term goal: Reference installation for all users Versions: GRASS 6.4, 6.5 and 7.0 (beta) Screenshots by P.Löwe, 2011

8 Means of Access Access from GFZ computer (Windows/Linux/other) via ssh. External access via VPN possible. GRASS can be used via Command line interface (CLI) CLI + Map Windows (GRASS Monitors): GRASS 6.4 / 6.5 Graphical User Interface: GRASS 6.4 / 6.5 / 7.0

9 Stratgies for Cluster Use Long term missions Cluster operates 24/7 Longest processing so far: 20 days Many of a kind Repeated processing of many data sets with the same algorithm can be parallelized. Divide and Conquer Very large datasets are subdivided For parallel processing.

10 Long Term Missions : Tsunami Isochrones Screenshots: TRIDEC Project, 2011

11 Usage Examples: Many of a kind Mass processing of Data Sets (Tsunami Data) Screenshots: TRIDEC Project, 2011

12 Wieso Globen? 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

13 Kommunikation geowissenschaftlicher Themen mittels Mash Ups MashUp : Anreicherung der Standarddarstellung mit zusätzlicher thematischer Information. Beispiel: MashUp der Wellenausbreitung des Honshu 2011 Tsunami Eingebundene externe Datenquellen (KML): DLR, NOAA, IOC

14 Anwendung: Öffentlichkeitsarbeit Erzeugung großformatiger hochauflösender Grafiken (A0) für die Postererstellung. Credits: A. Treutler, P.Löwe, TRIDEC Project, 2011

15 Duale Strategie der Globusvisualisierung Option A: Globusbrowser Schnelle dynamische Darstellung, Manipulation: Intuitiv & interaktiv. Kaum Hintergrundwissen notwendig Option B: Rendering Statische Darstellung Manipulation: Editierung Steuerskripte. (Berechnungszeit abhängig vom Datenvolumen: Minuten Tage) Fachübergreifendes Hintergrundwissen erforderlich (Kartographie, GeoInformatik u. Rendering Engine)

16 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

17 Motivation Globusbrowser Globusbrowser als etabliertes Ausdrucksund Kommunikationsmittel für: Retrospektive Analysen Nowcasting Planung / Diskussionsprozesse

18 Recent El Hierro Volcanism: Very large satellite image maps Satellite imagery data set was kindly provided by RapidEye, 2011 Satellite imagery: RapidEye, 2011

19 Nowcasting : Online-Integration von Messdaten Realzeit-Verfolgung des Honshu 2011 Tsunami 11 März :17 Uhr Screenshot: P.Löwe, TRIDEC Project, 2011 NOAA Tsunami-Boye. 19 Quelle: NOAA

20 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

21 Rendering-Analogie Analogie: Künstlerische Schwarzweiß-Fotografien von Ansel Adams ( ): Bildkomposition wird durch Nachbearbeitung der analogen Aufnahme betont: hochqualitative Kunstfotografie statt Webcam

22 POV-Ray: Zugang für GIS-User Rendering erfordert (derzeit) mehr Domänenwissen als die Nutzung von Globus-Browsern. Eingeschränkte Anbindungen zur GIS-Domäne bestehen: Quantum GIS / GRASS GIS: v.out.pov (Vektorexport) r.out.pov (Rasterexport) Szenenexport (GRASSWiki) Minimalanforderung: Export von Oberflächenkarte und Geländemodell GIS Kartographie Rendering Tool

23 Praxis: Landschaftsdarstellung 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: 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

24 Praxis: Globendarstellung 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

25 Beispiel: Eierschale

26 Beispielanwendung Abdeckung der japanischen Ostküste 24 Stunden nach dem Honshu Tsunami mit RapidEyeSatellitendaten (ca km^2) Satellite imagery data set was kindly provided by RapidEye, 2011

27 Fazit und Ausblick Sowohl Globus-Browser wie Rendering sind geeignete Visualisierungswerkzeuge für geowissenschaftliche Informationen. Das Werkzeug sollte entsprechend der Aufgabe gewählt werden: WebCam Kunstfotografie

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