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Microsoft Planetary Computer Pro 的 STAC 概觀

本文提供SpatioTemporal資產目錄 (STAC) 規格的概觀,以及Microsoft行星電腦專業版如何使用它。

STAC 規格

STAC 規格是開放式社群導向的標準,可讓您輕鬆地尋找、結合及使用地理空間數據。 STAC 提供描述和編錄「空間範本資產」的通用結構。這表示您可以使用它,在空間和時間之間編製及組織數據。

因此,STAC 可讓組織讓廣泛的用戶能夠存取其地理空間資產。 STAC 目錄可用來組織許多類型的地理空間資產數據,包括:

  • 衛星、空中和無人機圖像
  • LIDAR 和 SAR 數據
  • 完整動作視訊
  • 高光譜數據
  • 其他衍生的數據格式

此外,STAC 可以搭配現有和新興的雲端原生數據格式使用,例如雲端優化 GeoTIFF (COG) 和 GeoParquet。

自 2018 年發行以來,許多組織迅速採用 STAC 來組織其空間數據。 這些組織包括衛星運營商、政府機構、民間團體和商業公司。

STAC 規格包含四個互補標準,可用來描述地理空間資產、將這些資產組織成群組,以及透過一般 API 搜尋這些資產。 具體來說,這些 STAC 標準包括:

行星計算機專業版會跨數據管理的所有層面使用 STAC 規格。

顯示 STAC 規格元件及其關聯性的圖表,包括 STAC 目錄、STAC 集合、STAC 專案和 STAC API,以及顯示其互連方式的箭號。

STAC 目錄

GeoCatalogs 簡介

行星計算機專業版服務可讓您在 Azure 訂用帳戶中 建立 GeoCatalog 資源 ,以 內嵌、管理、搜尋及散發地理空間數據集。 GeoCatalog 是 Azure 資源,從 STAC API 的觀點來看,其邏輯上相當於 STAC 目錄。 STAC 目錄是 STAC 階層中的最上層物件,會以邏輯方式將 STAC 集合和 STAC 專案分組。 使用 JSON Web 查看器可查看特定 GeoCatalog 的 STAC 目錄 JSON,請前往 https://<your geocatalog uri>/json-api?path=/。 若要深入瞭解 STAC 目錄規格,請參閱 STAC 目錄規格

GeoCatalog 是使用下列資訊來定義:

領域 說明
訂閱 部署 GeoCatalog 實例的 Azure 訂用帳戶
資源群組 部署 GeoCatalog 實例的 Azure 資源群組
名稱 GeoCatalog 實例的名稱
區域 部署 GeoCatalog 實例的 Azure 區域。

目前,行星計算機專業人員可以在下列 Azure 區域中部署 GeoCatalogs:

  • 美國東部
  • 美國中北部
  • 西歐
  • 加拿大中部

您可以使用 Azure 入口網站或 Azure Rest API 來布建 GeoCatalog。 若要瞭解如何將 GeoCatalog 部署至您的 Azure 訂用帳戶,請閱讀 建立 GeoCatalog 資源

STAC 集合

集合簡介

GeoCatalog 可讓您建立集合,以在 Azure 上儲存及組織地理空間數據集。 STAC 集合可用來描述共用屬性和元數據的 STAC 專案群組,例如通用地理區域或感測器。 請參閱 STAC 集合規格 ,以深入瞭解 STAC 集合概念。

集合定義

行星計算機專業版遵守 STAC 集合規格,其定義一組通用字段來描述數據集和包含的專案。

在集合中,您可以指定儲存在該集合中的數據類型和結構。 您也可以新增 轉譯組態設定 ,以使用行星計算機專業版的 Explorer 將集合中的數據可視化。

GeoCatalog 中的集合會以 JSON 格式定義,並包含下列欄位:

領域 說明
身份證 必要 - 提供者間唯一之集合的標識符。
類型 必要 - STAC 元素類型;必須是 「collection」。
標題 集合的簡潔描述性單行標題。
說明 必要 - 詳細的多行描述,以完整說明集合。
許可證 必須的收藏品授權。
程度 必要 - 描述集合的空間(經度/緯度)和時態性(日期範圍)範圍。
供應商 擷取或處理集合內容的任何組織。
摘要 鍵值對的清單,提供所包含項目屬性的概覽。
集合資產 與集合直接關聯的數據檔,例如縮圖影像。
項目資產 集合項目中所包含數據檔的詳細資訊。 如需詳細資訊,請參閱 項目資產
連結 必要 - 資源和相關 URL 的連結物件清單。
關鍵字 描述集合的關鍵詞清單。
STAC 版本 必要 - 集合所使用的 STAC 版本。

物品資產

欄位 item_assets 位於集合層級,提供一種方式來判斷任何子專案中可用的資產(數據檔)。 此欄位中列出的資產並不表示所有專案都可以使用所有資產(它應該是可用資產的聯集,而不是可用資產的交集)。 此欄位是透過 STAC 規格的 item_assets延伸模組 ,在 GeoCatalog 中啟用。 如果您想要將 GeoCatalog Explorer 中的項目可視化,則需要專案資產延伸模組。

item_assets欄位本身是物件,至少具有下列兩個字段:

領域 類型 說明
標題 字符串 用戶端和用戶的顯示標題。
說明 字符串 提供更多詳細數據的資產描述,例如資產的處理方式或建立方式。
類型 字符串 資產的媒體類型
角色 字串清單 資產的語意角色,類似於在連結中使用 rel。

資料集 JSON 範例

下列範例顯示最小集合 JSON。 如需更多欄位,請參閱 STAC 集合規格

{
  "id": "example-collection",
  "type": "Collection",
  "title": "Example collection",
  "description": "An example collection",
  "license": "CC-BY-4.0",
  "extent": {
    "spatial": {
      "bbox": [
        [
          -180,
          -90,
          180,
          90
        ]
      ]
    },
    "temporal": {
      "interval": [
        [
          "2018-01-01T00:00:00Z",
          "2018-12-31T23:59:59Z"
        ]
      ]
    }
  },
  "links": [],
  "stac_version": "1.0.0"
}

如需稍微複雜一點的 JSON 範例,請參閱 此範例,說明來自國家農業影像計劃 (NAIP) 的開放數據集

集合設定

為了將 GeoCatalog Explorer 中的集合可視化,必須定義數個組態,包括:

STAC 項目

STAC 項目簡介

GeoCatalog 可讓您將地理空間數據集儲存並組織成集合。 STAC 項目是 GeoCatalog 集合中的核心對象,包含場景的元數據和該場景資產的連結(例如衛星影像)。 物件的元數據可讓 GeoCatalog 搜尋及查詢空間資產。 若要深入瞭解 STAC 專案,請參閱 STAC 項目規格

項目定義

行星計算機專業版遵守 STAC 項目規格,其定義一組通用欄位來描述專案,例如時間範圍和與專案相關的資產。 專案會以 JSON 格式定義,而且可以靈活擴充以包含更多元數據。

有效的 STAC 專案需要下列欄位:

領域 說明
身份證 必須 - 在項目的父集合中唯一的識別碼
類型 必要 - GeoJSON 物件類型;必須是「功能」
幾何學 必要 - 定義此項目所代表資產的完整範圍為 GeoJSON Geometry 物件
周框方塊 必填 - 此項目所代表資產邊界框的座標
性能 必要 - 專案的其他元數據
資產 必要 - 與專案相關聯的數據資產,每個資產都有唯一索引鍵
收集 必要 - 項目的父集合識別碼
連結 必要 - 資源和相關 URL 的連結物件清單
STAC 版本 必要 - 專案所使用的 STAC 版本

在這些必要欄位之外,項目的常見元數據包括日期和時間、授權、提供者、儀器等。

項目 JSON 範例

以下範例顯示基本項目 JSON。

{
  "stac_version": "1.0.0",
  "stac_extensions": [],
  "type": "Feature",
  "id": "20201211_223832_CS2",
  "bbox": [
    172.91173669923782,
    1.3438851951615003,
    172.95469614953714,
    1.3690476620161975
  ],
  "geometry": {
    "type": "Polygon",
    "coordinates": [
      [
        [
          172.91173669923782,
          1.3438851951615003
        ],
        [
          172.95469614953714,
          1.3438851951615003
        ],
        [
          172.95469614953714,
          1.3690476620161975
        ],
        [
          172.91173669923782,
          1.3690476620161975
        ],
        [
          172.91173669923782,
          1.3438851951615003
        ]
      ]
    ]
  },
  "properties": {
    "datetime": "2020-12-11T22:38:32.125000Z"
  },
  "collection": "simple-collection",
  "links": [
    {
      "rel": "collection",
      "href": "./collection.json",
      "type": "application/json",
      "title": "Simple example collection"
    },
    {
      "rel": "root",
      "href": "./collection.json",
      "type": "application/json",
      "title": "Simple example collection"
    },
    {
      "rel": "parent",
      "href": "./collection.json",
      "type": "application/json",
      "title": "Simple example collection"
    }
  ],
  "assets": {
    "visual": {
      "href": "[URL]",
      "type": "image/tiff; application=geotiff; profile=cloud-optimized",
      "title": "3-Band Visual",
      "roles": [
        "visual"
      ]
    },
    "thumbnail": {
      "href": "[URL]",
      "title": "Thumbnail",
      "type": "image/jpeg",
      "roles": [
        "thumbnail"
      ]
    }
  }
}

STAC 延伸模組

目前,GeoCatalog 會自動將下列延伸模組新增至所有內嵌的集合:

STAC 延伸模組也可以在 STAC 專案層級使用。 用戶可以免費新增任何其他想要的 STAC 延伸模組,但 GeoCatalog 目前不會驗證延伸模組。

如需 STAC 延伸模組的完整清單,包括每個延伸模組的成熟度,請參閱 GitHub 上的 STAC 延伸模組頁面

STAC API

行星計算機專業版的 API 符合 STAC API 規格,讓您能夠快速且輕鬆地搜尋 PB 級數據集,以尋找符合您需求的特定數據資產。 識別這些資產之後,您可以使用 GeoCatalog 的 API 來檢視或下載資產。

後續步驟