Transcript Metody pozyskiwania danych do SIT/GIS

Metody pozyskiwania danych do SIT/GIS
Pomiary terenowe – tzw. pomiary bezpośrednie
Dokumentacja geodezyjna (operaty z ODGiK)
Digitalizacja (wektoryzacja) map:
• stołowa
• ekranowa
• półautomatyczna/automatyczna
Pomiary zdalne (pośrednie):
• stereo/mono digitalizacja fotogrametryczna
• skaning laserowy, interferometria radarowa
Transfer z innych systemów.
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
1
Metody pozyskiwania danych przestrzennych
- pomiar bezpośredni
- wykorzystanie materiałów z zasobu geodezyjnego i kartograficznego
- digitalizacja z wykorzystaniem digitalizatora (ręczna, strumieniowa)
- wektoryzacja ekranowa zeskanowanych map (ręczna, półautomatyczna)
- metody fotogrametryczne: stereo, mono (na ortofotomapie)
- konwersja raster-wektor
- skanowanie map
- skanowanie zdjęć lotniczych
- obrazy skanerowe
- obrazy satelitarne
- konwersja wektor - raster
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
2
Metody pozyskiwania danych przestrzennych
- pomiar bezpośredni
- wykorzystanie materiałów z zasobu geodezyjnego i kartograficznego
- digitalizacja z wykorzystaniem digitalizatora (ręczna, strumieniowa)
- wektoryzacja ekranowa zeskanowanych map (ręczna, półautomatyczna)
- metody fotogrametryczne: stereo, mono (na ortofotomapie)
- konwersja raster-wektor
postać wektorowa
------------------------
- skanowanie map
- skanowanie zdjęć lotniczych
postać rastrowa
- obrazy skanerowe
- obrazy satelitarne
- konwersja wektor - raster
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
3
Pomiary terenowe – tzw. pomiary bezpośrednie
Systematycznie udoskonala się technologia pomiarów bezpośrednich:
Tachimetry elektroniczne
Niwelatory, tachimetry laserowe
Tachimetry skanujące
GPS
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
4
Wykorzystanie materiałów z zasobu
szkic polowy z pomiaru bezpośredniego
[Rys. Izdebski]
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
5
Wykorzystanie materiałów z zasobu
Operaty geodezyjne zawierają często szkice z metody domiarów
prostokątnych.
Dysponując programem CAD można wirtualnie odtworzyć przebieg
pomiaru zaczynając od punktów oparcia linii pomiarowych a potem
odkładając domiary wzdłuż kierunków.
[Rys. Izdebski]
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
6
Digitalizacja stołowa (tabletowa)
Polega na rejestracji punktów wskazywanych na mapie ułożonej na
powierzchni digitizera.
Do wskazywania punktów służy mysz wyposażona w lupkę i kursor
(krzyżyk/kółeczko).
Proces rozpoczyna się wpasowaniem mapy w układ terenowy. Mierzy się
punkty o znanych wsp. terenowych (naroża ramki, siatka prostokątna). Liczba
punktów wpasowania zależy od zastosowanej metody transformacji z układu
skanera do układu terenowego (2- Helmerta, 3 – afiniczna, 4 – rzutowa)
Rejestracja może mieć charakter:
- punktowy - wsp. jest dokonywana
po naciśnięciu odpowiedniego
klawisza
- strumieniowy – operator przesuwa
kursor wzdłuż elementów liniowych
(drogi, warstwice) a digitizer rejestruje
punkty z określoną częstotliwością
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
7
Wektoryzacja:
ekranowa (manualna), półautomatyczna, automatyczna
Etapy poprzedzające wektoryzację:
Ocena materiału źródłowego
Skanowanie
Geometryzacja (kalibracja)
Rejestracja w CAD, GIS
Weryfikacja (zawsze po automatycznej)
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
8
Skanowanie map
Skanery stacjonarne / ręczne
Skanery stacjonarne, wielkoformatowe
bębnowy
KP - SIT
stołowy
mat. pomocnicze do wykładów
9
Skanowanie map
Parametry skanerów wielkoformatowych
Rozdzielczość geometryczna:
rzeczywista (optyczna) do 500 dpi (dot per inch)
interpolowana np. 2 x większa od optycznej (500 →1000dpi)
Dokładność geometryczna (powtarzalność pozycji): 0,05 – 0,10 mm
Format - do A0
Rozdzielczość radiometryczna – liczba jasności/barw przypisanych
pikselom:
1bit – 21 (2) poziomy jasności (czarny, biały)
4 bity – 24 (16) poziomów jasności
8 bitów – 28 (256) poziomów jasności
3 x 8 bitów – 2563 = 16,7 mln poziomów jasności (RGB)
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
10
Skanowanie map
Rozmiar mapy po skanowaniu w pikselach:
Rozdzielczość skanowania: DPI
Wielkość mapy S x W (szerokość x wysokość) [mm]
Wielkość obrazu (rastra) C x R (kolumny x wiersze)
C = S/25,4 x DPI
R = W/25,4 x DPI
gdy S=800, W=500 mm, DPI=250
C= 7874 R=4921
Jaką szerokość w pikselach będzie miała po skanowaniu linia która na
mapie analogowej ma grubość 0,1 mm ?
LP- liczba pikseli
KP - SIT
LP = (0,1/25,4) x DPI
gdy DPI=250
LP= 1pix
gdy DPI=500
LP= 2pix
mat. pomocnicze do wykładów
11
Po skanowaniu …
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
12
S
W
bitów/
objętość
objętość
[mm] [mm] C[pix] R [pix]
px
"kolory"
[bitów]
[bajtów]
800
500 8000 5000
1
2 40000000
5000000
800
500 8000 5000
4
16 160000000 20000000
800
500 8000 5000
8
256 320000000 40000000
800
500 8000 5000
24 16777216 960000000 120000000
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
objęto
ść
[MB]
4.8
19.1
38.1
114.4
13
Kompresja plików rastrowych
S
W
bitów/
objętość
objętość
[mm] [mm] C[pix] R [pix]
px
"kolory"
[bitów]
[bajtów]
800
500 8000 5000
1
2 40000000
5000000
800
500 8000 5000
4
16 160000000 20000000
800
500 8000 5000
8
256 320000000 40000000
800
500 8000 5000
24 16777216 960000000 120000000
objęto
ść
[MB]
4,8
19,1
38,1
114,4
Kompresja polega na zapisaniu zawartości struktury macierzowej w inny,
krótszy sposób. Dla obrazów binarnych (0,1) stosuję się z powodzeniem
metodę RLE (Run-Lenght Encoding) polegającą na zamianie ciągów złożonych
z tych samych wartości w pary: liczba wystąpień, wartość
bitów/px ??? „kolorów”???
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
14
Kompresja plików rastrowych
S
W
bitów/
objętość
objętość
[mm] [mm] C[pix] R [pix]
px
"kolory"
[bitów]
[bajtów]
800
500 8000 5000
1
2 40000000
5000000
800
500 8000 5000
4
16 160000000 20000000
800
500 8000 5000
8
256 320000000 40000000
800
500 8000 5000
24 16777216 960000000 120000000
objęto
ść
[MB]
4.8
19.1
38.1
114.4
Metody typu RLE nie nadają się do kompresji obrazów wielotonalnych
(np. 256 jasności).
Dla nich stosuje się kompresję stratną np. JPEG, JPEG2000, ECW …
RGB = barwny …
INX = indeksowany …
GREY = odcienie szarości …
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
15
Mapa drukowana po
skanowaniu, zapis INX 16
kolorów, bez kompresji
KP - SIT
Po kompresji stratnej
mat. pomocnicze do wykładów
16
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
17
Wektoryzacja automatyczna
Binaryzacja kolorów to proces redukcji kolorów do dwóch i zapis
z rozdzielczością radiometryczną 2 (czarny, biały)
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
18
Wektoryzacja automatyczna
Przykłady stosowania wektoryzacji automatycznej:
• wektoryzacja warstwic (jeśli mamy do dyspozycji tylko warstwę
zawierająca warstwice)
• Rozpoznawanie tekstu
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
19
Wektoryzacja ekranowa / stołowa – typowe błędy
Jeśli wektoryzacja jest prowadzona dla utworzenia prostego modelu
wektorowego wówczas mogą powstać następujące błędy:
1. Zapętlenie linii
2. Niedociągnięcie
3. Zapętlenie poligonu (tzw. kokardka – silcer poligon)
4. Przeciągnięcie połączenia dwóch linii
5. Węzeł wiszący
6. Przesunięcie granicy – niedokładne zapisanie współnej granicy
dwóch obszarów
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
20
Wektoryzacja – typowe błędy
KP - SIT
mat. pomocnicze do wykładów
21