عرض طبقات البيانات بشكل مرئي في TypeScript

تتوفّر استجابة طبقات البيانات في ملف GeoTIFF. يمكنك استخدام أدواتك الخاصة للحصول على البيانات التي تهمّك. على سبيل المثال، لنفترض أنّ لديك صورة GeoTIFF تعرض قيم درجات الحرارة في منطقة معيّنة. باستخدام TypeScript، يمكنك ربط درجات الحرارة المنخفضة بالألوان الزرقاء ودرجات الحرارة المرتفعة بالألوان الحمراء لإنشاء صورة ملونة يمكن فهمها على الفور لتصوّر أنماط درجات الحرارة.

تم تصميم رمز TypeScript هذا للتعامل مع ملفات صور خاصة تُعرف باسم GeoTIFFs وعرضها على موقع إلكتروني باستخدام لوحة HTML (مثل إطار صور رقمي). يستخدم الرمز البرمجي المكوّنات التالية:

  • صور GeoTIFF: يمكن أن تخزّن ملفات GeoTIFF طبقات متعدّدة من بيانات الصور، ما يجعلها مفيدة للخرائط أو التحليل العلمي.
  • صور RGB: هي أنواع الصور الأكثر شيوعًا (مثل الصور الفوتوغرافية). تحتوي كل وحدة بكسل على قيم حمراء وخضراء وزرقاء تحدّد اللون.
  • لوحات الألوان: تشبه هذه اللوحات مجموعات الطلاء. وهي تحتوي على قائمة بالألوان المحدّدة مسبقًا التي يمكن استخدامها لتلوين الصور.

توضّح هذه الصفحة كيفية الحصول على قيم بيانات البكسل (المعلومات المخزّنة في وحدات البكسل الفردية لصورة رقمية، بما في ذلك قيم الألوان والسمات الأخرى) وكيفية احتساب خطوط الطول والعرض من GeoTIFF وتخزينها في عنصر TypeScript.

يوضّح مقتطف الرمز التالي تعريف النوع الذي نخزّن فيه البيانات المهمة في هذا المثال. الحقول ونوع البيانات هما نوع في TypeScript. في هذا المثال تحديدًا، اخترنا السماح بالتحقّق من النوع، ما يقلّل من أخطاء النوع ويضيف موثوقية إلى الرمز البرمجي، ما يسهّل صيانته. حدِّد نوعًا لتخزين هذه البيانات من أجل عرض قيم متعدّدة، مثل قيم البكسل والمربّع المحيط بخطوط الطول والعرض.

export interface GeoTiff {
  width: number;
  height: number;
  rasters: Array<number>[];
  bounds: Bounds;
}
solar.ts

الوظائف الأساسية

يتضمّن الرمز عدة دوال تعمل معًا:

  • ‫renderRGB: تأخذ هذه السمة صورة GeoTIFF بنموذج أحمر أخضر أزرق (RGB) وقناعًا اختياريًا (للشفافية)، وتنشئ عنصر لوحة عرض على الموقع الإلكتروني، وتكرّر كل بكسل في GeoTIFF، وتلوّن البكسل المقابل على لوحة العرض.
  • renderPalette: تأخذ هذه الدالة ملف GeoTIFF يتضمّن طبقة واحدة من البيانات ولوحة ألوان، وتربط قيم بيانات GeoTIFF بالألوان في لوحة الألوان، وتنشئ صورة RGB جديدة باستخدام ألوان لوحة الألوان، وتستدعي الدالة renderRGB لعرض الصورة على لوحة الرسم.

/**
 * Renders an RGB GeoTiff image into an HTML canvas.
 *
 * The GeoTiff image must include 3 rasters (bands) which
 * correspond to [Red, Green, Blue] in that order.
 *
 * @param  {GeoTiff} rgb   GeoTiff with RGB values of the image.
 * @param  {GeoTiff} mask  Optional mask for transparency, defaults to opaque.
 * @return {HTMLCanvasElement}  Canvas element with the rendered image.
 */
export function renderRGB(rgb: GeoTiff, mask?: GeoTiff): HTMLCanvasElement {
  // Create an HTML canvas to draw the image.
  // https://www.w3schools.com/tags/canvas_createimagedata.asp
  const canvas = document.createElement('canvas');

  // Set the canvas size to the mask size if it's available,
  // otherwise set it to the RGB data layer size.
  canvas.width = mask ? mask.width : rgb.width;
  canvas.height = mask ? mask.height : rgb.height;

  // Since the mask size can be different than the RGB data layer size,
  // we calculate the "delta" between the RGB layer size and the canvas/mask
  // size. For example, if the RGB layer size is the same as the canvas size,
  // the delta is 1. If the RGB layer size is smaller than the canvas size,
  // the delta would be greater than 1.
  // This is used to translate the index from the canvas to the RGB layer.
  const dw = rgb.width / canvas.width;
  const dh = rgb.height / canvas.height;

  // Get the canvas image data buffer.
  const ctx = canvas.getContext('2d')!;
  const img = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

  // Fill in every pixel in the canvas with the corresponding RGB layer value.
  // Since Javascript doesn't support multidimensional arrays or tensors,
  // everything is stored in flat arrays and we have to keep track of the
  // indices for each row and column ourselves.
  for (let y = 0; y < canvas.height; y++) {
    for (let x = 0; x < canvas.width; x++) {
      // RGB index keeps track of the RGB layer position.
      // This is multiplied by the deltas since it might be a different
      // size than the image size.
      const rgbIdx = Math.floor(y * dh) * rgb.width + Math.floor(x * dw);
      // Mask index keeps track of the mask layer position.
      const maskIdx = y * canvas.width + x;

      // Image index keeps track of the canvas image position.
      // HTML canvas expects a flat array with consecutive RGBA values.
      // Each value in the image buffer must be between 0 and 255.
      // The Alpha value is the transparency of that pixel,
      // if a mask was not provided, we default to 255 which is opaque.
      const imgIdx = y * canvas.width * 4 + x * 4;
      img.data[imgIdx + 0] = rgb.rasters[0][rgbIdx]; // Red
      img.data[imgIdx + 1] = rgb.rasters[1][rgbIdx]; // Green
      img.data[imgIdx + 2] = rgb.rasters[2][rgbIdx]; // Blue
      img.data[imgIdx + 3] = mask // Alpha
        ? mask.rasters[0][maskIdx] * 255
        : 255;
    }
  }

  // Draw the image data buffer into the canvas context.
  ctx.putImageData(img, 0, 0);
  return canvas;
}
visualize.ts

الدوال المساعِدة

يتضمّن الرمز أيضًا عدة دوال مساعِدة تتيح وظائف إضافية:

  • createPalette: تنشئ هذه السمة قائمة بالألوان التي سيتم استخدامها لتلوين الصور استنادًا إلى قائمة برموز الألوان الست عشرية.
  • ‫colorToRGB: تحوّل رمز لون، مثل "#FF00FF"، إلى مكوناته من الأحمر والأخضر والأزرق.
  • ‫normalize وlerp وclamp: دوال رياضية مساعدة لمعالجة الصور

/**
 * Renders a single value GeoTiff image into an HTML canvas.
 *
 * The GeoTiff image must include 1 raster (band) which contains
 * the values we want to display.
 *
 * @param  {GeoTiff}  data    GeoTiff with the values of interest.
 * @param  {GeoTiff}  mask    Optional mask for transparency, defaults to opaque.
 * @param  {string[]} colors  Hex color palette, defaults to ['000000', 'ffffff'].
 * @param  {number}   min     Minimum value of the data range, defaults to 0.
 * @param  {number}   max     Maximum value of the data range, defaults to 1.
 * @param  {number}   index   Raster index for the data, defaults to 0.
 * @return {HTMLCanvasElement}  Canvas element with the rendered image.
 */
export function renderPalette({
  data,
  mask,
  colors,
  min,
  max,
  index,
}: {
  data: GeoTiff;
  mask?: GeoTiff;
  colors?: string[];
  min?: number;
  max?: number;
  index?: number;
}): HTMLCanvasElement {
  // First create a palette from a list of hex colors.
  const palette = createPalette(colors ?? ['000000', 'ffffff']);
  // Normalize each value of our raster/band of interest into indices,
  // such that they always map into a value within the palette.
  const indices = data.rasters[index ?? 0]
    .map((x) => normalize(x, max ?? 1, min ?? 0))
    .map((x) => Math.round(x * (palette.length - 1)));
  return renderRGB(
    {
      ...data,
      // Map each index into the corresponding RGB values.
      rasters: [
        indices.map((i: number) => palette[i].r),
        indices.map((i: number) => palette[i].g),
        indices.map((i: number) => palette[i].b),
      ],
    },
    mask,
  );
}

/**
 * Creates an {r, g, b} color palette from a hex list of colors.
 *
 * Each {r, g, b} value is a number between 0 and 255.
 * The created palette is always of size 256, regardless of the number of
 * hex colors passed in. Inbetween values are interpolated.
 *
 * @param  {string[]} hexColors  List of hex colors for the palette.
 * @return {{r, g, b}[]}         RGB values for the color palette.
 */
export function createPalette(hexColors: string[]): { r: number; g: number; b: number }[] {
  // Map each hex color into an RGB value.
  const rgb = hexColors.map(colorToRGB);
  // Create a palette with 256 colors derived from our rgb colors.
  const size = 256;
  const step = (rgb.length - 1) / (size - 1);
  return Array(size)
    .fill(0)
    .map((_, i) => {
      // Get the lower and upper indices for each color.
      const index = i * step;
      const lower = Math.floor(index);
      const upper = Math.ceil(index);
      // Interpolate between the colors to get the shades.
      return {
        r: lerp(rgb[lower].r, rgb[upper].r, index - lower),
        g: lerp(rgb[lower].g, rgb[upper].g, index - lower),
        b: lerp(rgb[lower].b, rgb[upper].b, index - lower),
      };
    });
}

/**
 * Convert a hex color into an {r, g, b} color.
 *
 * @param  {string} color  Hex color like 0099FF or #0099FF.
 * @return {{r, g, b}}     RGB values for that color.
 */
export function colorToRGB(color: string): { r: number; g: number; b: number } {
  const hex = color.startsWith('#') ? color.slice(1) : color;
  return {
    r: parseInt(hex.substring(0, 2), 16),
    g: parseInt(hex.substring(2, 4), 16),
    b: parseInt(hex.substring(4, 6), 16),
  };
}

/**
 * Normalizes a number to a given data range.
 *
 * @param  {number} x    Value of interest.
 * @param  {number} max  Maximum value in data range, defaults to 1.
 * @param  {number} min  Minimum value in data range, defaults to 0.
 * @return {number}      Normalized value.
 */
export function normalize(x: number, max: number = 1, min: number = 0): number {
  const y = (x - min) / (max - min);
  return clamp(y, 0, 1);
}

/**
 * Calculates the linear interpolation for a value within a range.
 *
 * @param  {number} x  Lower value in the range, when `t` is 0.
 * @param  {number} y  Upper value in the range, when `t` is 1.
 * @param  {number} t  "Time" between 0 and 1.
 * @return {number}    Inbetween value for that "time".
 */
export function lerp(x: number, y: number, t: number): number {
  return x + t * (y - x);
}

/**
 * Clamps a value to always be within a range.
 *
 * @param  {number} x    Value to clamp.
 * @param  {number} min  Minimum value in the range.
 * @param  {number} max  Maximum value in the range.
 * @return {number}      Clamped value.
 */
export function clamp(x: number, min: number, max: number): number {
  return Math.min(Math.max(x, min), max);
}
visualize.ts

السابق
لمحة عن ملفات GeoTIFF