Raszteres állományok (térképek) georeferálása

Raszteres állományok (térképek) Raszteres állományok (térképek) georeferálásageoreferálása

Raszteres állományok (térképek) Raszteres állományok (térképek) georeferálásageoreferálása

Timár GáborELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék

Eötvös Loránd TudományegyetemGeofizikai és Űrtudományi Tanszék

1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/A

Habilitációs előadás – 2008. november 11.

Az óra tematikája

1. Ismétlés, korábbi és ma szükséges ismeretek gyors áttekintése

2. Raszteres állomások létrehozása: szkennelés, szkennelt képformátumok, képi koordinátarendszer fogalma.

3. A georeferálás (rektifikáció) lépései. Képi illesztőpontok fogalma, definiálása, pontosságigénye. Az illesztőpontok adatai. Átmintavételezés a célrendszerbe.

4. A rektifikáció gyakori hibái: az eredeti állomány vetületének ismerete, annak fontossága, eltérő rendszer alkalmazásából adódó hibák. Csak földrajzi koordinátákkal adott térképek georeferálása.

5. A képhez kapcsolódó georeferencia-adatok: World-file-ok, térinformatikai rendszerekben használt leírófile-ok.

6. Illusztrációként használt térképek georeferálása.

7. Összefoglalás

Ismétlés: vetületek

A vetületeket vetületi egyenletek valósítják meg. Ezek az egyenletek írják le a kapott síkoordináták (vetületi koordináták) és a gömbi vagy ellipszoidi koordináták közötti kapcsolatot. A vetületi egyenletek általános alakja a következő:

E=f1(Φ,Λ,p1,…,pn);

N=f2(Φ,Λ p1,…,pn).

Ahol E és N a vizsgált pont vetületi síkkordinátái. Az elnevezéssel (E: Eastings; N: Northings; tehát keleti és északi irányú koordináták) feltételezzük, hogy a vetített koordinátarendszer tengelyei keleti és északi irányba növekvő értékeket jeleznek, tehát a rendszer északkeleti tájékozású. Az

Φ=g1(E,N,p1,…,pn);

Λ=g2(E,N,p1,…,pn).

egyenletek a vetület ún. inverz egyenletei. Az f1 és f2, illetve a g1 és g2 függvények a vetület típusától függenek, és sokszor igen bonyolult alakúak. A térinformatikai gyakorlatban általában nem szükséges, hogy a vetületek konkrét alakját ismerjük, vagy hogy azokkal számolni tudjunk: az általunk használt térinformatikai szoftver, vagy adott esetben a GPS-vevő szoftvere általában ismeri ezeket, és elegendő, ha mi ismerjük ezek kezelését.

Ismétlés: geodéziai dátum

- Ellipszoid (az azt leíró két adattal; pl. fél-nagytengely és lapultság), illetve- a konkrét térbeli elhelyezésének és- tájékozásának adataival.

Pl. az EOV alapfelületeként használt IUGG67 ellipszoid csak egy matematikai absztrakció, de ha konkrétan elhelyezzük a térben (a Föld szilárd tömegéhez képest), ha leírjuk a középpontja helyzetét a Föld tömegközéppontjához képest, akkor már dátumnak nevezzük, pl. az EOV igazi alapfelületének a neve HD72.

Egy tereppont földrajzi koordinátái különböző dátumokon értelmezve eltérőek lesznek.

Egy tereppont földrajzi koordinátái...... a térkép alapfelületének (dátumának) függvényei!

Rögzített helyzetű tereppont „alatt” megváltoztattuk a koordináta-rendszert

Raszteres állományok létrehozása

Valamilyen digitális mintavételi eljárással raszteres képet készítünk (digitális fénykép, műholdfelvétel vagy – esetünkben ez a leggyakoribb – szkennelés).

A térképet nem tudjuk teljesen merőlegesen szkennelni, és a vetületi hálózat pedig szinte mindig szöget zár be a kerettel (meridián-konvergencia)

A képet különböző formátumokban állíthatjuk elő:-veszteségmentes: TIF, PNG, GIF-veszteséges: JPG, SID, ECW

Raszteres állományok létrehozása

Szkennelt kép felbontása: „dpi”: dot per inch.

Térkép felbontása: méretarány.

A kettő kapcsolata: a pixelméret, vagyis a pixel terepi kiterjedése (pl. méterben)

Kérdés: ha 1:25.000 méretarányú térképet szkennelünk 254 dpi-vel, akkor mekkora lesz a pixelméret?

Raszteres állományok létrehozása

Szkennelt kép felbontása: „dpi”: dot per inch.

Térkép felbontása: méretarány.

A kettő kapcsolata: a pixelméret, vagyis a pixel terepi kiterjedése (pl. méterben)

Kérdés: ha 1:25.000 méretarányú térképet szkennelünk 254 dpi-vel, akkor mekkora lesz a pixelméret?

1 pixel = 2,54 cm / 254 = 0,01 cm

terepen: 0,01 cm * 25.000 = 250 cm = 2,5 méter

Raszteres állományok létrehozása

Szkennelt kép felbontása: „dpi”: dot per inch.

Térkép felbontása: méretarány.

A kettő kapcsolata: a pixelméret, vagyis a pixel terepi kiterjedése (pl. méterben)

Kérdés: ha 1:25.000 méretarányú térképet szkennelünk 254 dpi-vel, akkor mekkora lesz a pixelméret?

1 pixel = 2,54 cm / 254 = 0,01 cm

terepen: 0,01 cm * 25.000 = 250 cm = 2,5 méter

(A térképi leolvasás pontossága 0,5 térképi milliméter.)

Képi koordinátarendszer fogalma

A raszteres kép bal felső sarkából mint origóból indított speciális koordinátarendszer, melynek egysége a pixel

Képi koordinátarendszer fogalma

A pont képi koordinátái?

Képi koordinátarendszer fogalma

A pont képi koordinátái?

A georeferálás (rektifikáció)

Célja:A digitális állomány minden egységét (a szkennelt állomány

pixeleihez, képpontját) egyértelműen helyezzük el a szilárd Földhöz rögzített koordinátarendszerben.

Ehhez definiálnunk kell egy egyértelmű koordinátarendszert (vetülettípust és geodéziai dátumot a paramétereikkel).

A további, más rendszerbe történő transzformáció innen már kevés fáradtsággal elvégezhető.

Lépései:1. Cél-koordinátarendszer megválasztása2. Illesztőpontok definiálása3. Illesztési szabály kiválasztása4. Hibás illesztőpontok kiszűrése5. Átmintavételezés a célrendszerbe6. Célrendszerbeli leíróállomány elkészítése

A georeferálás lépései

A feldolgozandó állomány kiválasztása

A georeferálás lépései

A illesztés (a képi koordinátarendszer és a célkoordinátarendszer közti polinomiális kapcsolat) fokszámának kiválasztása

A georeferálás lépései

Célkoordinátarendszer megválasztása

A georeferálás lépései

Illesztőpontok definiálása; hibás pontok kiszűrése

A georeferálás lépései

Átmintavételezés a célrendszerbe

A georeferálás lépései

Átmintavételezés a célrendszerbe

Gyakori hibák

Nem a térkép saját vetületének választása

Gyakori hibák

Nem a térkép saját vetületének választása

A fellépő húrmagasság a térkép méretétől függően száz méter is lehet

Gyakori hibák

Nem a térkép saját vetületének választása

Ez különösen fontos, ha csak földrajzi koordinátákkal megírt térképpel dolgozunk

Illesztőpontok definiálásaismert vetületű, hálózattal vagy őrkeresztekkel ellátott térképen

Ha a szkennelés jó minőségű, kellően elszórt 5-6 pont is elegendő

Illesztőpontok definiálása

csak földrajzi fokhálózattal ellátott térképen

A pontok koordinátáit földrajziból vetületi rendszerbe kell konvertálni!

Ha a szkennelés jó minőségű, kellően elszórt 5-6 pont is elegendő

Illesztőpontok definiálása

Semmilyen koordinátamegírást nem tartalmazó térképen

Ha a szelvénybeosztás ismert, a szelvényszám alapján a sarokpontok használhatók illesztőpontnak (4 pont)

Illesztőpontok definiálása

Semmilyen koordinátamegírást nem tartalmazó térképen

Ha semmi nem ismert: azonosítható pontok, valószínűsíthető vetületi rendszerben

Illesztőpontok definiálása

Illesztőpontok megadásának pontossága

1. A pontosságot a vetületválasztás jobban befolyásolja, mint az egyes pontok digitalizálási pontossága. Ha nem vagyunk biztosak a vetületben, próbálkozzunk másikkal! A már elkészült illesztőpont-hálózatot konvertáljuk, és figyeljük a hibákat.

2. A digitalizálást az elérhető maximális pontossággal (nagyítással) kell végezni.

3. Vegyük figyelembe a pixelfelbontást! Az illesztési hibát a számítógép pixelben adja meg.

4. Amennyiben a hiba extrém nagy, próbálkozzunk az egyes illesztőpontok ki-bekapcsolgatásával, hogy van-e olyan, amelyet kikapcsolva az összes többi ponton eltűnik a hiba? Ha van ilyen, ott valószínűleg elgépeltük a térképi koordinátákat.

5. Nem szükséges az összes csomópont és őrkereszt megjelölése.

A kész állomány leíró információi

World file (példa):

650000

238104

2

0

0

-2

Az első két szám: az illesztett (georeferált) kép bal felső sarkának koordinátái

A második két szám: a képen 1 pixelnyit jobbra lépve mennyit változik a keleti és az északi koordinátaérték

A harmadik két szám: a képen 1 pixelnyit lefelé lépve mennyit változik a keleti és az északi koordinátaérték

A koordinátarendszer adatait nem tartalmazza!

A kész állomány leíró információi

DatasetHeader BeginVersion = "7.0"Name = „minta.ers"DataType = RasterByteOrder = LSBFirstCoordinateSpace Begin

Datum = "WGS84"Projection = "NUTM34"CoordinateType = ENRotation = 0:0:0.0

CoordinateSpace EndRasterInfo Begin

CellType = Unsigned8BitIntegerCellInfo Begin

Xdimension = 33Ydimension = 33

CellInfo EndNrOfLines = 5508NrOfCellsPerLine = 7741RegistrationCoord Begin

Eastings = 450368Northings = 5276516

RegistrationCoord EndNrOfBands = 3BandId Begin

Value = "Red"BandId EndBandId Begin

Value = "Green"BandId EndBandId Begin

Value = "Blue"BandId End

RasterInfo EndDatasetHeader End

Illusztrációk, cikk-ábratérképek georeferálása

Jellemzően nem ismert vetületű, de kisméretarányú (pixelméret: 50-100 méter) állományok, 100-200 méter pontosságigénnyel.

Illusztrációk, cikk-ábratérképek georeferálása

„Mindent szabad, ami működik”, de ne használjunk földrajzi fokhálózatot!

Az illesztőpontok lehetőleg egyenletesen kerüljenek az ábra számunkra érdekes részére.

Célkoordináták: ha minden kötél szakad, használjuk a Google Earth-öt (UTM-módban).

Domborzat:

SRTM (UTM vetület)

Térkép:

R. A. Bagnolds őrnagy (brit hadsereg) expedíciós térképe, 1929-1930.

Feltételezett vetület:

Lambert-féle szögtartó kúpvetület, paraméterei az 1:1000000 világtérkép szerint.

Példa: az egyiptomi sivatag domborzata és egy korabeli expedíciós térkép

Összefoglalás

Kérdések?