WhiteboxTools: potente software GIS de acceso abierto

WhiteboxTools ha sido todo un descubrimiento para el equipo de MappingGIS, ya que se trata de un completa aplicación GIS de código abierto (y acceso abierto como explicaremos más adelante) con decenas de herramientas para realizar análisis espacial, trabajar con LiDAR, hidrología, etc y un gran software GRATUITO para trabajar con imágenes de satélite.

Además parte de sus librerías pueden ser usadas desde QGIS a través de WhiteboxTools.

¿Qué es WhiteboxTools?

WhiteboxTools es un conjunto de aplicaciones GIS de código abierto.

Contiene más de 460 herramientas de código abierto para procesar y analizar datos geoespaciales de todo tipo. Está disponible gratuitamente y el código fuente está alojado en Github. Es una verdadera potencia del análisis geoespacial.

El proyecto Whitebox nació en el año 2017 y fue concebido como un reemplazo al programa Terrain Analysis System (TAS). El líder del desarrollo es el Doctor John Lindsay, del departamento de Geografía de la universidad de Guelph, Canadá.

Whitebox se posiciona como un SIG de escritorio de código abierto y acceso abierto, capaz de realizar análisis avanzados de datos geoespaciales. Además es un potente software de teledetección.

Whitebox tiene como objetivo proporcionar una plataforma aplicable tanto en la investigación del medio ambiente y la industria de la geomática en términos más generales.

Un aspecto importante de Whitebox es la filosofía de un desarrollo de libre acceso que se ha adoptado en el proyecto, que permite experimentar con el desarrollo de algoritmos geoespaciales.

El software de acceso abierto (Open-Access Software) puede entenderse como una extensión al modelo tradicional de software de código abierto (Open Source Software).

Tener una visión directa de los trabajos de diseño e implementación de los algoritmos nos ofrece tener más oportunidades educativas y aumenta la posibilidad de innovar rápidamente, experimentar con algoritmos. Esto es particularmente importante en GIS porque muchos algoritmos geoespaciales son complejos y se ven fuertemente afectados por los detalles de implementación en un determinado software GIS. Además, a menudo hay múltiples algoritmos que compiten para llevar a cabo la misma tarea y la elección de un método sobre otro puede afectar considerablemente el resultado de un flujo de trabajo.

El software de acceso abierto está diseñado desde el inicio del proyecto para reducir las barreras que normalmente desalientan a los usuarios finales de examinar el algoritmo y los detalles de implementación asociados con artefactos de software

Whitebox es un Sistema de Información Geográfica para aquellas personas que no se sientan cómodas presionando la tecla OK de un algoritmo sin saber exactamente lo que está ocurriendo.

¿Qué podemos hacer con WhiteboxTools?

Whitebox dispone de un conjunto extraordinario de herramientas.

Aspectos destacados del proyecto:

• Contiene más de 480 herramientas para procesar varios tipos de datos geoespaciales.
• Muchas de las funciones de WhiteboxTools están diseñadas para procesar datos en paralelo siempre que sea posible.
• Escrito en el lenguaje de programación de sistemas seguro y multiplataforma Rust y compilado en código nativo altamente eficiente.
• Pequeña aplicación independiente sin dependencias externas, lo que hace que la instalación sea tan fácil como descargar el archivo zip de 8 Mb y descomprimirlo.
• Interfaz de secuencias de comandos de Python simple pero potente.
• Sirve como back-end analítico para otros GIS y software de detección remota.
• La licencia permisiva de código abierto del MIT permite una fácil integración con otro software.
• La filosofía de software transparente permite una fácil inspección del código fuente y una rápida innovación y desarrollo.
• Las potentes extensiones están disponibles para mejorar aún más las capacidades de WhiteboxTools en áreas como el procesamiento DEM, el análisis de datos LiDAR, la detección remota, la hidrología espacial y el análisis de datos de rendimiento de cultivos.

Vamos a ver algunas herramientas en detalle:

Importar/exportar datos

• Podemos convertir un archivo de texto X,Y,Z, T a raster.
• Exportar a GML, GRASS, IDRISI, SAGA Grid, WKT…
• Importar DEM, CSV o GeoTIFF.

Herramientas de conversión

• Convertir raster a vector o viceversa.
• Cambiar la escala de un raster.
• Cambiar el tipo de datos de un raster.
• Conversión:
  • LAS a shapefile (LAS2shapefile).
  • LAS a ASCII (LAS2SCII).
  • Valores Nodata a Cero.
  • Archivo de texto X, Y, Z a Raster.
  • Líneas a polígonos.
  • Multi-parts a single-parts y viceversa.
  • Polígonos a líneas.
• Transformar sistemas de coordenadas.
• Extraer nodos.
• Establecer valores NoData.

Herramientas de bases de datos

• Añadir coordenadas de un punto a una tabla.
• Crear un histrograma a partir de un campo de la tabla de atributos.
• Crear un coeficiente de correlación.
• Exportar una tabla a CSV.
• Unir tablas (join).
• Listar valores únicos.
• Unir tablas de un shapefile con un CSV.
• Reiniciar una tabla de atributos que esté corrupta.

Fichero de utilidades

• Copiar archivo.
• Crear nuevo shapefile.
• Eliminar archivos.
• Renombrar archivo.
• Mostrar etiquetas de un GeoTiff

Análisis SIG

• Crear análisis de coste distancia (por ejemplo acumulación de costes)
• Herramientas de mediición (crear un buffer , una distancia euclídea o un diagrama de Voronoi).
• Superposición y herramientas MCE (Clip, interesect, Union, etc)
• Herramientas de formas (centroides, perímetro, etc)
• Herramientsa de reclasificación (quantiles, reclasificación. etc)
• Herramientas vectoriales (Area, extraer valores de un raster a puntos. etc)

Herramientas hidrológicas

• Preprocesar MDT (quemado de ríos, relleno de sumideros, etc)
• Indicadores de flujo (creación de un modelo de direcciones).
• Acumulación de flujo (crear raster de modelo de direcciones).
• Flujo de masa.
• Herramientas para cuencas y subcuencas.
• Herramientas para humedales.
• Calculo de distancia aguas abajo de flujo.
• Indice de pendientes.
• Creación de perfiles longitudinales.

Herramientas de procesamiento de imágenes

Diversas herramientas para:

• Detectar cambios.
• Filtros.
• Clasificación de imágenes.
• Mejora de la imagen.
• Transformación de imágenes.
• Morfología matemática.
• Fotogrametría.
• Índices de vegetación (NDVI y OSAV).

Herramientas LiDAR

• Adaptive minimum interpolation (LiDAR).
• Modelo Canopy.
• Convertir LAS a ASCII.
• Convertir de LAS a Shapefile de tipo multiPointZ.
• De-noise DEM.
• Informe resumen de un archivo LAS.
• Relleno de huecos en datos de un DEM.
• Join (LiDAR)
• LAS footprint.
• Histogramas.
• Interpolación máxima y mínima.

Análisis matemático

• Comparar.
• operaciones lógicas booleanas.
• Funciones trigonométricas.
• Añadir, incrementar, dividir, etc).

Creación de un raster

• Interpolación.
• Convertir vectorial a raster.
• Asignación de columnas o filas a celdas.
• Crear nuevo raster.
• etc.

Análisis estadístico

• Herramientas fuzzy.
• Histograma por atributos.
• Correlación por atributos.
• Extraer estadísticas.
• Imágenes: Autocorrelacción, media, correlación, regresión, etc.

 Red hidrográfica

• Quemado de ríos.
• Extraer corrientes de agua.
• Extraer valles.
• encontrar flujo principal.
• Calcular la pendiente de la corriente.
• Calcular perfil longitudinal.
• etc.

Análisis del terreno

• Altitud residual.
• Atributos del terreno por el que discurre el flujo.
• Clasificación morfológica.
• Posición relativa en el paisaje.
• Atributos secundarios del terreno.
• Superficies derivadas.
• Atributos del terreno con un componente eólico.
• Contorno.
• Identificación de sumideros.
• Cálculo de visibilidad.
• etc.

Creación de composiciones de mapa

Podemos crear y guardar nuevas composiciones de mapa insertando la leyenda, escala, norte, etc. como en  cualquier SIG de escritorio, pero de forma muy básica.

Creación de scripts

Mediante la herramienta Whitebox scripting podemos crear y ejecutar scripts tanto en python, como en Groovy o en JavaScript.

Uso de WhiteBoxTools

• En Python: https://www.whiteboxgeo.com/manual/wbt_book/python_scripting/scripting.html
• En QGIS: https://www.whiteboxgeo.com/manual/wbt_book/qgis_plugin.html
• En ArcGIS: https://www.whiteboxgeo.com/manual/wbt_book/arcgis_plugin.html
• En R: https://www.whiteboxgeo.com/manual/wbt_book/r_interface.html

Conclusión

Vamos a ver los puntos fuertes y débiles:

A destacar

• La documentación está muy cuidada.
• Las herramientas para trabajar con datos LiDAR sin necesidad de utilizar un programa a parte como LASTools (con el engorro que supone la configuración o  la licencia).
• Las herramientas de hidrología y geomorfología también son fenomenales, ya que proceden de lo que anteriormente eran las Terrain Analysis System (TAS).
• La posibilidad de acceder al código de cada una de las herramientas y de crear nuevas herramientas y scripts.
• Cada herramienta está bastante bien documentada (en inglés).
• La descarga e instalación (o mejor dicho la no necesidad de instalación).
• No es necesario recurrir a complementos o plugins para acceder a todas las herramientas.
• WhiteboxTools está disponible como plugin en QGIS, ArcGIS y en R.
• gvSIG 2.3 ofrece como driver para el acceso de lectura a datos LiDAR la librería de Whitebox. Más info aquí.

A mejorar

• La creación de scripts o mejora de los ya existentes requiere conocimientos avanzados.

Como conclusión podemos decir que el programa es tan increíble como poco conocido. Posee herramientas muy potentes y útiles, pero no podemos utilizarlo como único GIS de escritorio, ya que no nos sentiremos cómodos realizando tareas básicas. Puede que no encontremos otras funcionalidades a las que estamos habituados, como por ejemplo realizar una conexión a un servicio WMS para tener una capa base de fondo.

• Comparing WhiteboxTools and LAStools.
• Mas info sobre Whitebox en su Blog.