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Registro de Carta Topográfica

- Correção geométrica de carta. Registro de Carta Topográfica. Registro – Correção Geométrica. Registro é uma das etapas da Correção Geométrica O que vem a ser Correção Geométrica? Primeiro pensar no processo de formação das imagens – distorções geométricas

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Registro de Carta Topográfica

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  1. - Correção geométrica de carta Registro de Carta Topográfica

  2. Registro – Correção Geométrica • Registro é uma das etapas da Correção Geométrica • O que vem a ser Correção Geométrica? • Primeiro pensar no processo de formação das imagens – distorções geométricas • Erros sistemáticos nas imagens – removidos no processo de correção geométrica

  3. Correção Geométrica • Requerimentos para boa Correção Geométrica: • conhecimento das distorções existentes • Sistemáticas – fabricação do sensor e aquisição dos dados • Muitas são removidas na fase pré-processamento (curvatura e rotação da Terra, p. ex) • Não Sistemáticas – variações na altitude e atitude do satélite • escolha do modelo matemático adequado • avaliação e validação de resultados

  4. Correção Geométrica • Requerimentos para boa Correção Geométrica: • Conhecimento das distorções existentes • Sistemáticas – fabricação do sensor e aquisição dos dados • Muitas são removidas na fase pré-processamento (curvatura e rotação da Terra, p. ex) • Não Sistemáticas – variações na altitude e atitude do satélite

  5. Correção Geométrica - Efeitos das Distorções Geométricas • rotação da Terra (skew), • distorções panorâmicas (compressão), • curvatura da Terra (compressão), • arrastamento da imagem durante uma varredura, • variações de altitude, atitude e velocidade do satélite.

  6. Correção Geométrica - Efeitos das Distorções Geométricas

  7. Correção geométrica – Transformação Geométrica 2. Definir a Técnica para tratar ou eliminar as distorções. • Estabelecer uma regra – modelo matemático que relaciona o endereço dos pontos da imagem (linhaxcoluna) com as respectivas posições no terreno (corrdenadas geográficas, p. ex). Definir a Transformação Geométrica que será adotada. • Em geral estas funções ou transformações geométricas são desconhecidas e uso mais recomendado e eficaz são os polinômios.

  8. Correção geométrica X = a1 * col + b1 * lin + c1 Y = a2 *col + b2 * lin + c2 • Para estabelcer qualquer relação matemática, no caso os polinomios – observações comuns entre os dois espaços (imagem e terreno): • Pontos de Controle (PCs) • Um polinômio de primeiro grau possibilita tratar 6 distorções - 3 PCs, resolve-se o sistema

  9. RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ? __ tranformações • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________

  10. RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ? __ tranformações • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________

  11. RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ? __ tranformações • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________

  12. RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ? __ tranformações • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________

  13. RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ? __ tranformações • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ OBS: Nota-se que ainda mantém-se o paralelismo entre os lados opostos.

  14. RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ? __ tranformações • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ • _____________ OBS: Quebra do paralelismo entre os lados opostos.

  15. Transformações geométricas • Ortogonal - 3 parâmetros • 1 rotação, 2 translações • Similaridade - 4 parâmetros • 1 rotação, 1 escala, 2 translações • Afim ortogonal - 5 parâmetros • 1 rotação, 2 escalas, 2 translações • Afinidade - 6 parâmetros (Polinômio 1o grau) • 1 rotação, 1 rotação residual, 2 escalas, 2 translações • Polinomiais -  6 parâmetros SPRING

  16. Correção Geométrica • Envolve 3 grandes etapas que envolvem as considerações anteriores: • Transformação Geométrica (T) • Mapeamento Inverso (T-1) • Reamostragem

  17. Registro de Imagens • O que é Registro (geo-referenciamento)? Transformação T (Lin x Col)Imagem (X, Y) sistema referência Identificar a transformação espacial T que modela a distorção entre os dados

  18. Registro • Passo 1: Definir qual a projeção cartográfica será usada para representar a superfície da Terra Lin xCol Lat x Long Y X

  19. Importância dos Pontos de Controle   Y   ¤ ¤ X = a1 * col + b1 * lin + c1 Y = a2 *col + b2 * lin + c2 80 = a1 * 2 + b1 * 2 + c1 30 = a2 * 2 + b2 * 2 + c2 20 = a1 * 0 + b1 * 2 + c1 45 = a2 * 0 + b2 * 2 + c2 40 = a1 *0 + b1 * 0 + c1 100 = a2 *0 + b2 * 0 + c2 X Referência (0,0) T (2,2) (2,0) T = Determina-se os coeficientes - 1 rotação, 1 rotação residual, 2 escalas, 2 translações

  20. Registro – De onde surgem os pontos ?  (40,100)   (20,45) ¤ (80,30) Y  ¤  (40,100)  (20,45) ¤ (80,30) X •  = (40,100) • = (20,45) ¤ = (80,30) • Coleta em campo (GPS) – modo teclado • Dados de carta topográfica – modo mesa • Base de dados já corrida – PI’s no projeto do SPRING – • modo tela Ajuste

  21. Registro - Análise do Erro associado aos pontos de controle e aos pontos de teste…  Y  ¤ Xc = a1 * col + b1 * lin + c1 Yc = a2 *col + b2 * lin + c2 X 4- Bom registro… Erro Ptos Controle <= 0.5 pixel e Erros Ptos Teste <= 0.5 pixel T = 1- Para os Pontos de Controle e de Teste: (lin,col) são conhecidos…além de (Xr,Yr) 2- Coeficientes foram calculados a1,b1,c1 e a2,b2,c2 3-Análise do erro dos Ptos Feito p/ avaliar o Polinômio de transformação: Xr– Xc = ErroX Yr– Yc= ErroY

  22. Mapeamento inverso (T-1) Qual o valor do nível de cinza a ser importado ? T-1 : (x,y)  (col,lin)

  23. Reamostragem (Vizinho Mais Próximo)

  24. Mapeamento inverso (T-1) Reamostragem (interpolação) VPM - pega o NC mais próximo ao resultado do mapeamento inverso • Efeito de blocos • Processamento rápido • Não cria novos valores de NC (mantém estatísticas da imagem)

  25. Reamostragem (Vizinho Mais Próximo)

  26. Reamostragem (Vizinho Mais Próximo)

  27. Mapeamento inverso (T-1) Reamostragem (interpolação) Bilinear • O valor obtido pela média ponderada dos NCs dos pontos E e F é transferido para a posição X • Efeito de suavização devido a operação de média • Altera a estatística da imagem

  28. Reamostragem (Bilinear)

  29. Reamostragem (Bilinear)

  30. Reamostragem (Bilinear)

  31. Registro – Procedimentos Gerais • Selecionar/Carregar Imagem • Se projeto não ativo ==> Definir Projeção • Criar/Adquirir Pontos de Controle (mesa - tela - teclado) • Selecionar pontos e a equação de mapeamento – grau do polinômio - Testar • Salvar Pontos com menor erro. • Importar SPG - Registra a imagem por reamostragem (Interpolação) • Vizinho mais próximo • Bilinear (*) • Convolução cúbica (não disponível no SPRING)

  32. Que formatos de imagens o SPRING 5.1.x trabalha ? SPRING : todo dado matricial é armazenado no formato *.SPG (formato RAW com descritor - *.dsc) Formatos de imagens a serem convertidos (Impima) ou importados para um projeto (Spring) BSQ - nome arquivo (vold*.dat) BIL - nome arquivo (vold*.dat) Fat Format – Header.dat Tiff - nome arquivo, resolução (m) Raw - nome arquivo, resolução (m), LinXCol SITIM - nome arquivo (*.d) GRIB - nome de arquivo das versões anteriores a 5 GeoTiff - nome do arquivo georeferenciado SPG – arquivo raw do SPRING + descritor (*.dsc) JPEG – imagem com *.jgw ASCII-SPRING – arquivo texto com sintaxe 32

  33. Como criar um arquivo no formato SPG (imagem) para ser corrigido ? - IMPIMA é um o aplicativo do SPRING utilizado para leitura de imagens em diversos formatos que serão armazenadas no formato SPG+DSC (com ou sem recorte) para posterior correção geométrica (registro). Parâmetros de Entrada Parâmetros de Saída (Cursor) * Amostragem 33

  34. Como calcular a resolução (em metros) de um mapa ou imagem digitalizada ? 34

  35. Exercício 2 (continuação) • Procedimentos iniciais - criar uma base de referência. • PARTE B – Converter uma carta topográfica digitalizada em scanner em um PI no SPRING. • Converter a imagem da carta de TIFF para SPG • Cálculo do valor da resolução (metros) p/ o IMPIMA • Registrar e importar a imagem SPG • Modo teclado Detalhes

  36. Exercício 2 • Exemplo para criar uma base de referência. • PARTE B – Converter uma carta topográfica digitalizada em scanner em um PI no SPRING. • Converter a imagem da carta de TIFF para SPG • Cálculo do valor da resolução (metros) p/ o IMPIMA Mapa-Brasilia_25mil.spg Mapa-Brasilia_25mil.dsc Mapa-Brasilia_25mil.tif Detalhes

  37. Exercício 2 • Exemplo para criar uma base de referência. • PARTE B – Converter uma carta topográfica digitalizada em scanner em um PI no SPRING. • Converter a imagem da carta de TIFF para SPG • Cálculo do valor da resolução (metros) p/ o IMPIMA NOTA: a resolução utilizada no scanner foi 300 dpi e os valores de coluna e linha são 3495 e 2536 respectivamente. A escala do mapa impresso é 1:25.000. Aplicando os valores acima nas relações da figura acima temos: 1- L(cm) = 3495 x 2,54 / 300 = 29,591 cm H (cm) = 2536 x 2,54 / 300 = 21,4715 cm 2- Lt(m) = 29,591 x 25000 / 100 = 7397,75 m Ht(m) = 21, 4715 x 25000 / 100 = 5367,875 m 3- ResX (m) = 7397,75 / 3495 = 2,11 m ResY (m) = 5367,875 / 2536 = 2,11 m Arredondando o valor da resolução, será utilizado 2 metros para ResX e RexY.

  38. Exercício 2 • Exemplo para criar uma base de referência. • PARTE B – Conversão da Imagem e registro da imagem • Registrar e importar a imagem SPG • Modo teclado (adquirir os 4 pontos marcados na imagem) • Selecionar os 4 pontos com erro menor que 3 pixels • Importar imagem SPG e criar imagem sintética das três bandas Detalhes

  39. Exercício 2 • Exemplo para criar uma base de referência. • PARTE B – Conversão da Imagem e registro da imagem • Registrar e importar a imagem SPG • Modo teclado (adquirir os 4 pontos marcados na imagem) • Selecionar os 4 pontos com erro menor que 3 pixels • Importar imagem SPG e criar imagem sintética das três bandas

  40. Resumo - Correção geométrica • Importância • eliminação de distorções sistemáticas • estudos multi-temporais • integração de dados em SIG • Requerimentos • conhecimento das distorções existentes • escolha do modelo matemático adequado • avaliação e validação de resultados

  41. Exercício 2 (RESUMINDO – Parte A e B) Banco de Dados “Curso” “Carta_Imagem ” (Modelo Imagem) Categorias Projeto “Base_Plano_Piloto” PI “CartaB1-r” Categoria “Carta_Imagem” PI “CartaB2-g” Categoria “Carta_Imagem” PI “CartaB3-b” Categoria “Carta_Imagem” PI “Carta_ImagemDF ” Categoria “Carta_Imagem” 41

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