title_header APLIKOVANÁ GEOINFORMATIKA III Aplikovaná geoinformatika Georeferencování, vizualizace rastrů Laboratoř geoinformatiky a kartografie •správné umístění prostorových objektů do požadovaného souřadnicového systému • •jedná se de facto o transformaci z jednoho systému souřadnic (např. souřadnice obrázku) do druhého (geodetický souřadnicový systém) • •skenované mapy, materiály DPZ, rastrová data • •nesprávně umístěné vektory • •nejčastější způsob geom. transformace: –polynomická transformace –ortorektifikace title_header Geometrická transformace, georeferencování Aplikovaná geoinformatika •Výběr rastru a odpovídající databáze (souboru), ke které bude georeferencování prováděno • •Použití numerických transformací → nevyžaduje znalost zobrazovacích rovnic původního a nového souřadnicového systému • •Založeno na poznání přesné polohy vybraných bodů (i v minulosti při klasickém ručním překreslování map) • •V GIS praxi: • - Lineární konformní transformace (Helmertova) • jednoduché posunutí souřadnicových os a jejich počátku • - Polynomická transformace • title_header Georeferencování Aplikovaná geoinformatika a b X Y β a – posun na ose X b – posun na ose Y β – úhel rotace x´= ( m * x * cos β + m * y * sin β + a ) y´= ( - m * x * sin β + m * y * cos β + b ) m.cos b = ((x2- x1)(y2´- y1´)- (y2- y1)(x2´- x1´)) ((x2´- x1´)(x2´- x1´) + (y2´- y1´)(y2´- y1´)) m.sin b = ((x2- x1) (x2´- x1´) + (y2- y1 ) (y2´- y1´)) ((x2´- x1´)(x2´- x1´) + (y2´- y1´)(y2´- y1´)) x, y – původní souřadnice x´, y´- nové souřadnice title_header Lineární konformní transformace Aplikovaná geoinformatika nNejjednodušším případem je tzv. afinní transformace; tj. polynomická transformace prvního řádu nZobrazovací rovnice: x´= a * x + b * y + c y´= d * x + e * y + f nJednotlivé souřadnice se transformují nezávisle (na rozdíl od lineární konformní transformace) n nKorekce každé souřadnicové osy nezávisle → výhoda především když změna měřítka není ve všech směrech stejná (deformace náhodným způsobem) title_header Polynomická transformace Aplikovaná geoinformatika X Y A B A´ B´ x´ = ∑ ∑ am,i xi ym-i y´ = ∑ ∑ bm,i xi ym-i n m n m m=0 i=0 m=0 i=0 title_header Polynomická transformace ArcGIS Help 1.sběr vlícovacích bodů (počet podle stupně polynomu) 2. 2.výpočet transformačních rovnic na základě vlícovacích bodů 3. 3.hodnocení chyb 4. 4.transformace obrazu do nových souřadnic 5. 5.převzorkování Stupeň polynomu Počet vlícovacích bodů 1 3 2 6 3 10 1. stupeň Aplikovaná geoinformatika title_header Polynomická transformace - postup ArcGIS Help Při affinní transformaci se jedná ve skutečnosti o posun, otočení a změnu velikosti. Tyto 3 neznámé se vypočtou na základě souřadnic vlícovacích bodů (body, které lze identifikovat na transformovaných i referenčních datech) Při zadání více než 3 vlícovacích bodů se 3 neznámé aproximují, zavádí se tzv. RMS chyba. title_header Polynomická transformace 1. stupně (afinní) Aplikovaná geoinformatika •root mean square error •hodnota popisuje, jak je transformace konzistentní mezi jednotlivými vlícovacími body •dává informaci o vzájemné přesnosti umístění vlícovacích bodů (pokud všechny body umístím stejně špatně, bude RMS nízká) •RMS se počítá: –pro každý bod zvlášť (bod s vysokou hodnotou lze smazat) •odchylky jednotlivých bodů od vypočtených rovnic –pro všechny body dohromady – celková chyba •druhá odmocnina celkové sumy chyb • x,y – souřadnice vlícovacího bodu vypočtená na základě transformačních rovnic xor, yor – originální souřadnice vlícovacího bodu z referenčních dat title_header RMS – střední kvadratická chyba Aplikovaná geoinformatika •při transformaci z jedné soustavy do druhé se vytváří nový obraz, nový soubor dat. • •přímá vs. nepřímá obrazová transformace • •soustavy souřadnicových systémů nejsou většinou shodně orientovány, je nutné stanovit způsob, jak stanovit hodnoty nových buněk –nejbližší soused –bilineární interpolace –kubická konvoluce – •převzorkování se nepoužívá jen při geometrické transformaci title_header Převzorkování Aplikovaná geoinformatika nejbližší soused bilineární interpolace kubická konvoluce ArcGIS 9.2 Help title_header Převzorkování Aplikovaná geoinformatika •Výběr vhodné metody převzorkování závisí na povaze vstupních dat! •nástrojová lišta Georeferencing • •sběr vlícovacích bodů + auto adjust (při vkládání bodů se obraz automaticky přizpůsobuje novým souřadnicím – lze vypnout) • •kontrola RMS chyb • •nabídka Rectify (polynomická transformace), volba velikosti výsledné buňky a způsob převzorkování • •lze použít i funkci Update georeferencing – obraz se netransformuje, ale uloží se jeho pozice (world file - tfw, jgw apod. – viz. minulá přednáška, někdy nespolehlivé) • title_header Postup v aplikaci ArcMap Aplikovaná geoinformatika title_header Postup v aplikaci ArcMap 1_missing_reference.jpg 2_georeferencing.jpg 3_podkladová_data.jpg 4_fit_to_display.jpg 5_rektifikace.jpg •vyhovující měřítko vzhledem k referencovaným datům • •informace o vzniku referenčních dat • •jednoznačně daný souřadnicový systém • •mohou být rastrová i vektorová (lepší je kombinace kvůli optické kontrole) • •lze použít i souřadnice např. z GPS • title_header Požadavky na referenční data Aplikovaná geoinformatika •Podobný princip jako u rastrů, nedochází k převzorkování (nejsme omezeni pravidelnou mřížkou – nové hodnoty nejsou nijak omezeny) • •V ArcMapu nástroj Spatial Adjustment title_header Transformace vektorů Aplikovaná geoinformatika •Stretched •Classified •Colormap •Unique Values •RGB Composite • •ne vždy jsou všechny možnosti – záleží na konkrétním formátu dat title_header Možnosti vizualizace rastrů v ArcMap Aplikovaná geoinformatika title_header Ukázky z minulých cvičení Aplikovaná geoinformatika •nejčastější způsob vizualizace obrazových formátů • •lze vypínat a měnit pořadí barev • •(ne) lze upravovat histogram – jednotlivé barevné kanály • •pokud to není nezbytné, nic se zde neupravuje title_header RGB Composite Aplikovaná geoinformatika title_header RGB Composite Aplikovaná geoinformatika title_header RGB Composite Aplikovaná geoinformatika •Všechny formáty – plynulý přechod od min. po max. hodnoty dle konkrétní barevné škály • •Absence intervalů • •Pro GRID • •Pro jednotlivou složku RGB • •Úprava histogramu • •Problém v legendě (nelze podle barvy určit konkrétní hodnotu) • •Malý výběr přednastavených barevných škál – nutnost úprav title_header Stretched Aplikovaná geoinformatika Aplikovaná geoinformatika title_header Stretched •každá škála má kromě své grafické podoby (graphic view) i slovní popis • •nabídkou Properties lze měnit podobu škály –přidávat / rušit barvy a přechody –měnit jas, sytost –náhodná škála –odstupňovaná škála – •pokud chceme vlastní nastavení uchovat, musíme dát Save to Style (jinak je jen dočasná) – title_header Úprava barevné škály Aplikovaná geoinformatika po ukončení úprav Aplikovaná geoinformatika Aplikovaná geoinformatika Aplikovaná geoinformatika •rozdělení do intervalů –volba počtu intervalů –volba hranic intervalů –… – •stejná práce s barevnými škálami jako u minulého případu, výsledek bude ale stupňovitý, ne plynulý title_header Classified Aplikovaná geoinformatika Aplikovaná geoinformatika •pro „jednokanálové“ rastry, pro GRID • •možnost definovat barvu pro konkrétní hodnotu buňky –v nabídce jsou pouze existující hodnoty buněk – •lze použít přednastavená barevná schémata title_header Unique values Aplikovaná geoinformatika Aplikovaná geoinformatika title_header Unique values •defacto Look Up Table (LUT) pro konkrétní pásmo title_header Color map Aplikovaná geoinformatika