GSP008

Übersicht

Wenn Sie mit Google Cloud eine virtuelle Maschine einrichten, um Erdbebendaten zu verarbeiten, brauchen Sie sich nicht um IT-Details zu kümmern, sondern können sich ganz auf Ihre wissenschaftlichen Ziele konzentrieren. Sie können Daten aufnehmen und verarbeiten und die Ergebnisse anschließend in verschiedenen Formaten präsentieren. In diesem Lab nehmen Sie Echtzeitdaten von Erdbeben auf, die vom United States Geological Survey (USGS) veröffentlicht wurden, und nutzen sie zum Erstellen von Karten, die folgendermaßen aussehen:

In diesem Lab richten Sie eine virtuelle Maschine ein, greifen per Remotezugriff darauf zu und erstellen dann manuell eine Pipeline zur Aufnahme, Verarbeitung und Veröffentlichung der Daten.

Lerninhalte

In diesem Lab lernen Sie Folgendes:

• Compute Engine-Instanz mit spezifischen Sicherheitsberechtigungen erstellen
• SSH-Verbindung mit der Instanz herstellen
• Daten in die Compute Engine-Instanz aufnehmen
• Daten in der Compute Engine-Instanz transformieren
• Transformierte Daten in Cloud Storage speichern
• Cloud Storage-Daten im Web veröffentlichen

Einrichtung

Vor dem Klick auf „Start Lab“ (Lab starten)

Lesen Sie diese Anleitung. Labs sind zeitlich begrenzt und können nicht pausiert werden. Der Timer beginnt zu laufen, wenn Sie auf Lab starten klicken, und zeigt Ihnen, wie lange Google Cloud-Ressourcen für das Lab verfügbar sind.

In diesem praxisorientierten Lab können Sie die Lab-Aktivitäten in einer echten Cloud-Umgebung durchführen – nicht in einer Simulations- oder Demo-Umgebung. Dazu erhalten Sie neue, temporäre Anmeldedaten, mit denen Sie für die Dauer des Labs auf Google Cloud zugreifen können.

Für dieses Lab benötigen Sie Folgendes:

• Einen Standardbrowser (empfohlen wird Chrome)

Hinweis: Nutzen Sie den privaten oder Inkognitomodus (empfohlen), um dieses Lab durchzuführen. So wird verhindert, dass es zu Konflikten zwischen Ihrem persönlichen Konto und dem Teilnehmerkonto kommt und zusätzliche Gebühren für Ihr persönliches Konto erhoben werden.

• Zeit für die Durchführung des Labs – denken Sie daran, dass Sie ein begonnenes Lab nicht unterbrechen können.

Hinweis: Verwenden Sie für dieses Lab nur das Teilnehmerkonto. Wenn Sie ein anderes Google Cloud-Konto verwenden, fallen dafür möglicherweise Kosten an.

Lab starten und bei der Google Cloud Console anmelden

1. Klicken Sie auf Lab starten. Wenn Sie für das Lab bezahlen müssen, wird ein Dialogfeld geöffnet, in dem Sie Ihre Zahlungsmethode auswählen können. Auf der rechten Seite befindet sich der Bereich Lab-Einrichtung und ‑Zugriff:

   • Button Google Cloud Console öffnen
   • Die temporären Anmeldedaten (Nutzername und Passwort), die Sie für dieses Lab verwenden müssen
   • Gegebenenfalls weitere Informationen für dieses Lab

   Der Lab-Timer befindet sich oben auf der Seite und zeigt die verbleibende Zeit an.

2. Klicken Sie auf Google Cloud Console öffnen. Wenn Sie Chrome verwenden, können Sie auch rechtsklicken und Link in Inkognitofenster öffnen auswählen.

   Im Lab werden Ressourcen aktiviert. Anschließend wird ein weiterer Tab mit der Seite „Anmelden“ geöffnet.

   Tipp: Ordnen Sie die Tabs nebeneinander in separaten Fenstern an.

   Hinweis: Wird das Dialogfeld Konto auswählen angezeigt, klicken Sie auf Anderes Konto verwenden.

3. Kopieren Sie bei Bedarf den folgenden Nutzernamen und fügen Sie ihn in das Dialogfeld Anmelden ein.

   {{{user_0.username | "Username"}}}

   Sie finden den Nutzernamen auch im Bereich Lab-Einrichtung und ‑Zugriff.

4. Klicken Sie auf Weiter.

5. Kopieren Sie das folgende Passwort und fügen Sie es in das Dialogfeld Willkommen ein.

   {{{user_0.password | "Password"}}}

   Sie finden das Passwort auch im Bereich Lab-Einrichtung und ‑Zugriff.

6. Klicken Sie auf Weiter.

   Wichtig: Sie müssen die für das Lab bereitgestellten Anmeldedaten verwenden. Nutzen Sie nicht die Anmeldedaten Ihres Google Cloud-Kontos. Hinweis: Wenn Sie Ihr eigenes Google Cloud-Konto für dieses Lab nutzen, können zusätzliche Kosten anfallen.

7. Klicken Sie sich durch die nachfolgenden Seiten:

   • Akzeptieren Sie die Nutzungsbedingungen.
   • Fügen Sie keine Wiederherstellungsoptionen oder 2-Faktor-Authentifizierung hinzu, da dies nur ein temporäres Konto ist.
   • Melden Sie sich nicht für kostenlose Testversionen an.

Nach wenigen Augenblicken wird die Google Cloud Console in diesem Tab geöffnet.

Hinweis: Wenn Sie auf Google Cloud-Produkte und ‑Dienste zugreifen möchten, klicken Sie auf das Navigationsmenü oder geben Sie den Namen des Produkts oder Dienstes in das Feld Suchen ein.

Aufgabe 1: Compute Engine-Instanz mit dem notwendigen API-Zugriff erstellen

1. Klicken Sie dazu im Navigationsmenü auf Compute Engine > VM-Instanzen.

2. Klicken Sie dann auf Erstellen und warten Sie, bis das Formular „Instanz erstellen“ geladen ist.

3. Verwenden Sie in der Maschinenkonfiguration die Standardregion und -zone zum Erstellen der Instanz.

4. Klicken Sie auf Betriebssystem und Speicher.

   Klicken Sie auf Ändern und wählen Sie die folgenden Werte aus:

   • Betriebssystem: Debian
   • Version:

   Klicken Sie auf Auswählen.

5. Klicken Sie auf Sicherheit.

   • Wählen Sie im Bereich Zugriffsbereiche die Option Uneingeschränkten Zugriff auf alle Cloud APIs zulassen aus.

6. Klicken Sie auf Erstellen.

Sobald die Instanz erstellt ist, wird dies durch einen grünen Kreis mit einem Häkchen angezeigt.

Klicken Sie unten auf Fortschritt prüfen, um zu sehen, ob Sie in diesem Lab alles richtig gemacht haben.

Compute Engine-Instanz mit dem erforderlichen API-Zugriff erstellen

Aufgabe 2: SSH-Verbindung mit der Instanz herstellen

Sie können mithilfe von Secure Shell (SSH) über die Remotefunktion auf Ihre Compute Engine-Instanz zugreifen:

1. Klicken Sie auf den Button SSH neben Ihrer neu erstellten VM:

Daraufhin werden die Details zur VM-Instanz angezeigt.

Hinweis: Achten Sie darauf, dass Ihr Browser keine Pop-ups blockiert.

Die Übertragung von SSH-Schlüsseln erfolgt automatisch. Sie benötigen also keine spezielle Software, um direkt über Ihren Browser eine SSH-Verbindung herzustellen.

2. Informationen zur Compute Engine-Instanz erhalten Sie, wenn Sie Folgendes in die Befehlszeile eingeben:

cat /proc/cpuinfo

Die Ausgabe sollte in etwa so aussehen:

processor : 0 vendor_id : GenuineIntel cpu family : 6 model : 63 model name : Intel(R) Xeon(R) CPU @ 2.30GHz ....

Aufgabe 3: Software installieren

In dieser Aufgabe aktualisieren Sie das APT-Repository, erstellen eine virtuelle Python-Umgebung und installieren die Bibliotheken, die Sie für die transform.py-Anwendung benötigen.

apt-Repository aktualisieren und virtuelle Python-Umgebung erstellen

1. Geben Sie im SSH-Fenster den folgenden Befehl ein:

sudo apt-get update

2. Führen Sie den folgenden Befehl aus, um das Paket für die virtuelle Python 3-Umgebung zu installieren.

sudo apt install -y python3.11-venv

3. Führen Sie die folgenden Befehle aus, um die virtuelle Python-Umgebung zu erstellen und zu aktivieren.

python3 -m venv earthquake-data source earthquake-data/bin/activate

Sie erhalten einen neuen Prompt in der virtuellen Umgebung für Erdbebendaten. Damit wird bestätigt, dass die Umgebung aktiv ist.

Python-Bibliotheken installieren

Damit Sie „transform.py“ später in diesem Lab verwenden können, müssen Sie Python-Bibliotheken dafür installieren.

1. Rufen Sie die Datei requirements.txt aus Cloud Storage ab.

wget https://storage.googleapis.com/spls/gsp008/requirements.txt

2. Nachdem Sie die Datei heruntergeladen haben, können Sie sie zum Installieren der Bibliotheken verwenden.

pip3 install -r requirements.txt

3. Prüfen Sie, ob die Bibliotheken installiert sind.

pip3 list

Beachten Sie, dass andere Bibliotheken wie NumPy, Matplotlib und Pyproj in der Liste enthalten sind. Das liegt daran, dass sie für die Verwendung der gerade installierten Bibliotheken erforderlich sind.

Klicken Sie unten auf Fortschritt prüfen, um zu sehen, ob Sie in diesem Lab alles richtig gemacht haben.

Aufgabe 4: USGS-Daten aufnehmen

1. Geben Sie im SSH-Fenster den folgenden Befehl ein, um die Lab-Assets aus Cloud Storage zu kopieren:

gcloud storage cp -r gs://{{{project_0.project_id}}}-assets/lab2b .

2. Öffnen Sie den Ordner zu diesem Lab:

cd lab2b

3. Sehen Sie sich den ingest-Code mit less an:

less ingest.sh

Mit dem Befehl less können Sie sich die Datei ansehen. (Drücken Sie die Leertaste, um nach unten zu scrollen, die Taste b, um wieder nach oben zurückzukehren, oder die Taste q, um das Fenster zu schließen).

4. Geben Sie q ein, um den Editor zu verlassen.

Das Programm ingest.sh lädt ein Dataset mit Daten des US Geological Survey über die Erdbeben der vergangenen sieben Tage herunter. Achten Sie darauf, wo die heruntergeladene Datei gespeichert wird (Laufwerk oder Cloud Storage).

5. Geben Sie folgenden Befehl ein, um den ingest-Code auszuführen:

bash ingest.sh

Das Ergebnis ist, dass die Datei „earthquakes.csv“ erstellt und lokal auf der VM gespeichert wird. Später kopieren Sie die Datei nach der Transformation in Cloud Storage.

Klicken Sie unten auf Fortschritt prüfen, um zu sehen, ob Sie in diesem Lab alles richtig gemacht haben.

Aufgabe 5: Daten transformieren

Die Rohdaten werden Sie nun mit einem Python-Programm in eine Karte transformieren, auf der die Erdbebentätigkeit dargestellt ist:

Der Transformationscode wird in diesem Notebook detailliert erklärt.

Detaillierte Informationen zum Transformationscode finden Sie in der Beschreibung. Das Notebook wurde in Datalab geschrieben, einem Google Cloud-Produkt, das Sie später in dieser Lab-Reihe verwenden werden.

1. Installieren Sie im SSH-Fenster zuerst die erforderliche Bibliothek mit folgendem Befehl:

pip3 install cartopy

2. Geben Sie dann den folgenden Befehl ein, um den Transformationscode auszuführen:

python3 transform.py

3. Nach Eingabe des folgenden Befehls sehen Sie in Ihrem aktuellen Verzeichnis die neue Bilddatei earthquakes.png:

ls -l

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Aufgabe 6: Cloud Storage-Bucket erstellen

Kehren Sie für diesen Schritt zur Cloud Console zurück.

1. Wählen Sie im Navigationsmenü die Option Cloud Storage aus:

2. Klicken Sie auf + Erstellen und erstellen Sie den Bucket mit folgenden Merkmalen:

• Wählen Sie einen global eindeutigen Bucket-Namen aus (vermeiden Sie Namen, die Sie für private Projekte verwenden möchten) und klicken Sie auf Weiter.
• Sie können die Einstellung Multiregional beibehalten oder zur Erhöhung der Geschwindigkeit und Reduzierung der Kosten Regional auswählen. Wählen Sie in letzterem Fall die Region Ihrer Compute Engine-Instanz aus.
• Entfernen Sie unter Choose how to control access to objects das Häkchen bei Verhinderung des öffentlichen Zugriffs für diesen Bucket erzwingen und wählen Sie für Access control die Option Detailliert aus.

3. Klicken Sie anschließend auf Erstellen.

Notieren Sie sich den Namen Ihres Buckets. Setzen Sie ihn immer ein, wenn in der Anleitung nach <YOUR-BUCKET> gefragt wird.

Aufgabe 7: Daten speichern

Nun erfahren Sie, wie Sie die ursprünglichen und die transformierten Daten in Cloud Storage speichern.

1. Führen Sie im SSH-Fenster der Compute Engine-Instanz den folgenden Befehl aus, wobei Sie <YOUR-BUCKET> durch den Namen des zuvor erstellten Buckets ersetzen:

gcloud storage cp earthquakes.* gs://<YOUR-BUCKET>/earthquakes/

Mit diesem Befehl werden die Dateien in Ihren Bucket in Cloud Storage kopiert.

2. Kehren Sie zur Cloud Console zurück und klicken Sie auf der Seite „Storage-Browser“ oben auf den Button Aktualisieren. Klicken Sie nun auf den Bucket-Namen und dann auf den Ordner /earthquakes.

Dort sollten Sie die folgenden drei Dateien finden:

• earthquakes.csv
• earthquakes.htm
• earthquakes.png

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Bucket erstellen und Daten speichern

Aufgabe 8: Cloud Storage-Dateien im Web veröffentlichen

Nun veröffentlichen Sie die Dateien aus Ihrem Bucket im Web.

1. Erstellen Sie eine öffentlich zugängliche URL für die Dateien, indem Sie am Ende der Datei earthquakes.htm auf das Dreipunkt-Menü klicken und im Drop-down-Menü Zugriff bearbeiten auswählen.

2. Klicken Sie im angezeigten Overlay auf den Button + Eintrag hinzufügen.

3. Geben Sie Folgendes ein, um allen Nutzerinnen und Nutzern eine Berechtigung zu erteilen:

• Wählen Sie für die Entität die Option Öffentlich aus.
• Geben Sie allUsers als Name ein.
• Wählen Sie Reader für den Zugriff aus.
• Klicken Sie anschließend auf Speichern.

4. Wiederholen Sie die obigen Schritte für earthquakes.png.

5. Klicken Sie auf den Namen einer Datei und sehen Sie sich an, welche URL die veröffentlichte Cloud Storage-Datei hat und wie diese den Namen und Inhalt Ihres Buckets widerspiegelt. Diese sollte in etwa so aussehen:

https://storage.cloud.google.com/YOUR-BUCKET-NAME/earthquakes/earthquakes.png

6. Wenn Sie auf die Bilddatei earthquakes.png und anschließend auf die öffentliche URL klicken, wird ein neuer Tab geöffnet, in dem das folgende Bild geladen wird:

7. Schließen Sie nun das SSH-Fenster.

Das wars! Sie haben das Lab erfolgreich abgeschlossen.

Sie haben gelernt, wie Sie eine Compute Engine-Instanz einrichten, wie Sie per Remotezugriff darauf zugreifen und wie Sie manuell eine Pipeline zur Aufnahme, Verarbeitung und Veröffentlichung der Daten erstellen.

Weitere Informationen

Mit den folgenden Ressourcen können Sie sich weiter einarbeiten:

• Unter USGS.gov finden Sie weitere Informationen. Beispiel:
  • Die letzten 20 schwersten Erdbeben weltweit
  • Geodätische Daten
  • Daten und Modelle zur Gefahrenbewertung und vieles mehr
• Abonnieren Sie automatische Benachrichtigungen zu Erdbeben in Ihrer Region.

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Anleitung zuletzt am 20. Mai 2026 aktualisiert

Lab zuletzt am 7. Oktober 2025 getestet

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