Google Earth Studio como herramienta de visualización de datos (con R )

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Esta publicación de Giorgio Comai (OBC Transeuropa) describe un flujo de trabajo y algunos puntos de referencia para cualquiera que se sienta tentado por la idea de utilizar Google Earth para la visualización de datos.

(European Data Journalism Network) ( 8 de octubre de 2020)

Google Earth Studio es una herramienta elegante que permite la creación de videos de una calidad asombrosa, al hacer posible crear transiciones suaves entre ubicaciones en todo el mundo, acercándose al suelo y mostrando montañas y ciudades en 3D.

Aquí está su propio video promocional:

Sin embargo, hasta ahora no lo he visto realmente utilizado para la visualización de datos, ni he visto ninguna publicación en línea sobre cómo usar Google Earth Studio con datos. Así que … decidí intentarlo y volver a informar.

En esta publicación, describiré cómo hice este video:

Disfrútalo en pantalla completa. Si está aquí solo para la acción, es posible que desee omitir los primeros minutos.

Esta publicación será algo entre una revisión del producto y una colección de puntos de referencia que pueden ser útiles. a cualquiera que se sienta tentado por la idea de utilizar Google Earth para la visualización de datos. El flujo de trabajo descrito en esta publicación no es ideal, pero tal vez esto aún pueda ser útil como punto de partida para alguien que esté considerando darle una vuelta.

Para usar Google Earth Studio, algo de familiaridad con los videos El software de edición será útil. Su propia documentación es de lectura obligatoria para comenzar. Tomarse el tiempo para obtener una comprensión básica de cómo funciona el movimiento de la cámara en la interfaz en línea ahorrará mucha frustración en el futuro.

Si tiene datos en el formato utilizado por Google Earth (.kml), o ya los conoce cómo convertir datos en él, puede omitir la siguiente sección que detalla cómo convertir datos a .kml con el lenguaje de programación R. Si no está familiarizado con R, pero aún desea leer más sobre Google Earth Studio, probablemente también querrá omitir la siguiente sección.

Obtener los datos en Google Earth

Exportar conjuntos de datos geográficos de R en un formato que se puede utilizar en Google Earth Studio y personalizar su apariencia no es un proceso sencillo, al menos en parte debido a la escasez de documentación y tutoriales dedicados. Google Earth no acepta todas las funciones de los archivos kml y ninguno de los principales paquetes de geocomputación con R tiene funciones dedicadas destinadas a facilitar la exportación de R a kml. Después de luchar un poco con plotKML , decidí recurrir a un paquete que resultará mucho más familiar para cualquiera que utilice datos geográficos en R:

sf (si no está familiarizado con el análisis de datos geográficos en R, el libro Geocomputación con R es un gran punto de referencia).

sf facilita la obtención de datos en R y su procesamiento, pero deja la exportación de datos a otras bibliotecas, en este caso

libkml vía

rgdal con algunas personalizaciones disponibles a través de

ogr\_style. Todos estos están documentados, pero no interoperan sin problemas, y uno se queda averiguando a través de prueba y error qué parámetros se abrirán con éxito desde el objeto sf al kml exportado. Algunos parámetros parecen perderse entre ogr\_style y libkml, algunas kml no se reconocen por Google Earth, y la resolución de problemas se complica por el hecho de que requiere cierta familiaridad con los diferentes estándares subyacentes involucrados.

Al final, hice un par de funciones convenientes que permiten exportar sf objetos en archivos kml, lo que facilita la personalización básica como el color de línea y relleno, el tamaño del texto, etc., utilizando las funciones de exportación disponibles. Cuando no pude obtener los que producían el resultado deseado, volví a procesar xml desnudo. Ahora todo esto sucede bajo el capó con las funciones dedicadas que ahora son parte de

latlon2map paquete .

Otro factor de complicación vino del hecho de que en Google Earth se supone que las etiquetas de texto siempre deben ir acompañadas de un símbolo ( por defecto, esta es una chincheta amarilla fea). Desafortunadamente, no existe una manera fácil de desactivar los símbolos. Una solución alternativa es establecer la escala del símbolo en 0, pero el texto seguirá apareciendo en la esquina superior derecha de las coordenadas dadas.No he encontrado una manera de alinearlos en el centro, así que terminé ajustando manualmente la ubicación de los puntos para dar la impresión de que la etiqueta está en el centro de una forma determinada, en este caso, en el centro de una forma determinada. celda de cuadrícula ( vea el código para obtener más detalles ).

Además, no existe una forma obvia de cambiar la altitud de un objeto geográfico en sf, que a veces es necesario cuando se trabaja con Google Earth Studio por las razones que se describen en la siguiente sección. Finalmente, terminé convirtiendo el objeto sf en una matriz, agregué elevación, volví a convertir a sf, agregué parámetros para ser incluidos en el kml para aclarar cómo se utilizará esa información sobre la altitud ( opciones disponibles incluyen relativeToGround, absolute, relativeToSeaFloor) y, finalmente, exportar a un archivo kml que pueda leer Google Earth.

sf \%>\%
st\_coordinates() \%>\%
as\_tibble() \%>\%
mutate(Z = 50) \%>\% # here is setting the height to 50 meters
st\_as\_sf(coords = c("X", "Y", "Z"), dim = "XYZ") \%>\%
group\_by(L2) \%>\%
summarise(geometry = st\_combine(geometry)) \%>\%
st\_cast("POLYGON") \%>\%
mutate(altitudeMode="relativeToGround",
extrude = TRUE) \%>\%
ll\_export\_sf\_to\_kml()

Una vez que sepa cómo hacerlo, esto parece bastante interesante y poderoso, ya que la altura se puede usar potencialmente para visualizar datos. Después de algunas pruebas aleatorias adicionales (ver imagen), considerando incluir en el video algunos gráficos de barras en 3D, y apenas resistiendo la tentación de escribir un tutorial sobre cómo hacer gráficos circulares en 3D en Google Earth Studio, finalmente pude seguir adelante.

¡Mira, soy un artista!

Trabajar con capas en Google Earth Studio

Al principio, Google Earth Studio parece estar bien incluso con grandes conjuntos de datos y múltiples capas. Para la primera parte del video vinculado anteriormente, agregué aproximadamente una docena de capas de superposición diferentes, ya que las etiquetas deben agregarse por separado. Mientras estaba en ello, pensé que produciría el video con una resolución de 4k, en lugar de solo HD.

Después de un tiempo, me di cuenta de que la vista previa solo admite HD (por lo que las etiquetas aparecen sobredimensionadas durante la edición), y que si vuelve a abrir el proyecto guardado en una nueva sesión, todas las capas se muestran una encima de la otra en el panel de vista previa. Las cosas se veían bastante desordenadas.

Es cierto, un desastre

Además, capas como las que se utilizan en este video no siempre interactúan bien con Google Earth.

Una de las cosas fascinantes de Google Earth Studio es su capacidad de renderizado espacio en 3D. Todo esto está bien, pero mientras que en las montañas las superposiciones se ven bien y siguen la textura del entorno, no ocurre lo mismo con las ciudades para las que Google Earth tiene datos 3D para los edificios. Además, por alguna razón, algunos polígonos de mar de forma aleatoria siempre aparecen sobre superposiciones de colores. Puedes ver ambos artefactos en la siguiente imagen:

Google Earth Studio está siendo desagradable

Como puede ver en los segmentos finales del video, para superar este problema tuve que colocar las capas por encima del suelo para obtener resultados aceptables.

Para resumir, aquí hay algunas sugerencias si desea hacer su vida un poco más fácil al comenzar un nuevo proyecto con Google Earth Studio:

  • a menos que realmente lo necesite, mantenga la resolución HD predeterminada (1920 * 1080), por lo que lo que ves en la vista previa es lo mismo que lo que obtienes en la salida renderizada
  • si haces un video algo más largo con diferentes conjuntos de datos que aparecen en diferentes puntos en el tiempo, rompe en pequeños segmentos. Es fácil fusionarlos más tarde. Con muchas capas, las cosas no se muestran correctamente en la vista previa, el proceso de renderizado se bloquea o no muestra el progreso (por lo que cree que está bloqueado, incluso si realmente funciona) y toda la interfaz se vuelve un poco menos receptiva.
  • de forma predeterminada, la exportación requiere que mantenga la interfaz abierta sin poder hacer nada más en la computadora. También requiere que espere a que se generen todas las imágenes para que puedan descargarse como un solo archivo zip. Si, como sucede, las cosas se atascan, debe comenzar desde el principio del renderizado nuevamente. Si haces un proyecto un poco más grande y no tienes una computadora de repuesto, esto es extremadamente molesto. Así que hágase un favor: solicite acceso a la última versión beta a través de este formulario y, después de un par de días, tendrá la opción de exportar todo directamente a un carpeta local: los marcos se almacenan directamente, por lo que puede exportar grandes proyectos de una sola vez y puede hacer otras cosas con su computadora al mismo tiempo (este consejo es válido a partir de agosto de 2020; se espera que esta característica esté disponible automáticamente en versiones futuras ).
  • Para empezar, a medida que se familiarice con la interfaz, probablemente desee comenzar con los proyectos de «Inicio rápido» para moverse sin problemas entre una ubicación y la otra.

Conclusión

Google Earth Studio permite la creación de videoclips de una calidad asombrosa. El paquete de edición funciona directamente desde el navegador y se puede utilizar incluso con computadoras menos potentes. Tiene muchas características que no he mencionado, incluida la importación de rutas para determinar los movimientos de la cámara y configurar la hora del día para hacer que las luces y las sombras cambien. Permite exportar datos en un formato que los usuarios avanzados pueden procesar con software como Adobe After Effects. También puede ser una herramienta poderosa para la visualización de datos y se puede utilizar en clips de video cortos para presentar un conjunto específico de datos o para proporcionar algún contexto.

Sin embargo, mientras trabajaba en este video, tuve la sintiendo que de alguna manera estaba caminando en un territorio mayormente desconocido: si alguien obtenía datos geográficos de R y los usaba para producir videoclips con Google Earth Studio, no dejaban muchos rastros en línea (sin embargo, hay muchos tutoriales y ejemplos en YouTube para usos más genéricos no relacionados con los datos). Con suerte, las referencias incluidas en esta publicación serán de utilidad para otros que estén considerando unirse a la diversión y comenzar a usar Google Earth Studio como una herramienta de visualización de datos.

Todos los archivos y scripts utilizados para producir lo anterior los videos están disponibles en este repositorio . Los archivos que se pueden utilizar directamente con Google Earth Studio se pueden descargar desde este enlace . Si ve etiquetas de gran tamaño en el panel de vista previa, esto se debe al hecho de que estos archivos se han optimizado para exportar en 4k.

Todos los scripts utilizados para generar los datos en el La base de estas visualizaciones de datos están publicadas en este repositorio .

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