Raszteres állományok (térképek) georeferálása

1. Habilitációs előadás – 2008. november 11. Raszteres állományok (térképek) georeferálása Timár Gábor ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék Eötvös Loránd Tudományegyetem Geofizikai és Űrtudományi Tanszék 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/A

2. Az óra tematikája Ismétlés, korábbi és ma szükséges ismeretek gyors áttekintése Raszteres állomások létrehozása: szkennelés, szkennelt képformátumok, képi koordinátarendszer fogalma. A georeferálás (rektifikáció) lépései. Képi illesztőpontok fogalma, definiálása, pontosságigénye. Az illesztőpontok adatai. Átmintavételezés a célrendszerbe. A rektifikáció gyakori hibái: az eredeti állomány vetületének ismerete, annak fontossága, eltérő rendszer alkalmazásából adódó hibák. Csak földrajzi koordinátákkal adott térképek georeferálása. A képhez kapcsolódó georeferencia-adatok: World-file-ok, térinformatikai rendszerekben használt leírófile-ok. Illusztrációként használt térképek georeferálása. Összefoglalás

3. 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 g2függvények 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.

4. 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.

5. Egy tereppont földrajzi koordinátái... ... a térkép alapfelületének (dátumának) függvényei! Rögzített helyzetű tereppont „alatt” megváltoztattuk a koordináta-rendszert

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

7. 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?

8. 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

9. 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.)

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

11. Képi koordinátarendszer fogalma A pont képi koordinátái?

12. Képi koordinátarendszer fogalma A pont képi koordinátái?

13. 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: Cél-koordinátarendszer megválasztása Illesztőpontok definiálása Illesztési szabály kiválasztása Hibás illesztőpontok kiszűrése Átmintavételezés a célrendszerbe Célrendszerbeli leíróállomány elkészítése

14. A georeferálás lépései A feldolgozandó állomány kiválasztása

15. A georeferálás lépései A illesztés (a képi koordinátarendszer és a célkoordinátarendszer közti polinomiális kapcsolat) fokszámának kiválasztása

16. A georeferálás lépései Célkoordinátarendszer megválasztása

17. A georeferálás lépései Illesztőpontok definiálása; hibás pontok kiszűrése

18. A georeferálás lépései Átmintavételezés a célrendszerbe

19. A georeferálás lépései Átmintavételezés a célrendszerbe

20. Gyakori hibák Nem a térkép saját vetületének választása

21. Gyakori hibák Nem a térkép saját vetületének választása A fellépő húrmagasság a térkép méretétől függően száz méter is lehet

22. Gyakori hibák Nem a térkép saját vetületének választása Ez különösen fontos, ha csak földrajzi koordinátákkal megírt térképpel dolgozunk

23. Illesztőpontok definiálása ismert vetületű, hálózattal vagy őrkeresztekkel ellátott térképen Ha a szkennelés jó minőségű, kellően elszórt 5-6 pont is elegendő

24. 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

25. Illesztőpontok definiálása Semmilyen koordinátamegírást nem tartalmazó térképen Ha a szelvénybeosztás ismert, a szelvényszám alapján a sarokpontok használhatók illesztőpontnak (4 pont)

26. Illesztőpontok definiálása Semmilyen koordinátamegírást nem tartalmazó térképen Ha semmi nem ismert: azonosítható pontok, valószínűsíthető vetületi rendszerben

27. Illesztőpontok definiálása • 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. • A digitalizálást az elérhető maximális pontossággal (nagyítással) kell végezni. • Vegyük figyelembe a pixelfelbontást! Az illesztési hibát a számítógép pixelben adja meg. • 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. • Nem szükséges az összes csomópont és őrkereszt megjelölése. Illesztőpontok megadásának pontossága

28. 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!

29. DatasetHeader Begin Version = "7.0" Name = „minta.ers" DataType = Raster ByteOrder = LSBFirst CoordinateSpace Begin Datum = "WGS84" Projection = "NUTM34" CoordinateType = EN Rotation = 0:0:0.0 CoordinateSpace End RasterInfo Begin CellType = Unsigned8BitInteger CellInfo Begin Xdimension = 33 Ydimension = 33 CellInfo End NrOfLines = 5508 NrOfCellsPerLine = 7741 RegistrationCoord Begin Eastings = 450368 Northings = 5276516 RegistrationCoord End NrOfBands = 3 BandId Begin Value = "Red" BandId End BandId Begin Value = "Green" BandId End BandId Begin Value = "Blue" BandId End RasterInfo End DatasetHeader End A kész állomány leíró információi

30. Illusztrációk, cikk-ábratérképek georeferálása Jellemzően nem ismert vetületű, de kisméretarányú (pixelméret: 50-100 méter) állományok, 100-200 méter pontosságigénnyel.

31. 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).

34. Példa: az egyiptomi sivatag domborzata és egy korabeli expedíciós térkép 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.

35. ÖsszefoglalásKérdések?