LIKOVAi OINFORMATIK Georeferencování, vizualizace rastrů RNDr. Tomáš REZNIK, Ph.D. Aplikovaná geoinformatika Laboratoř geoinformatiky a kartografie Geometrická transformace, georeferencování • správné umístění prostorových objektů do požadovaného souřadného systému • jedná se de facto o transformaci z jednoho systému souřadnic (např. souřadnice obrázku) do druhého (geodeticky souřadnicový systém) • skenované mapy, materiály DPZ, rastrová data • nesprávně umístěné vektory • nejčastější způsob geom. transformace: - polynomická transformace - ortorektifikace Aglikovaná geoinformatika Georeferencování Lineární konformní transformace 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 a- posun na ose X b- posun na ose Y ß- úhel rotace m.cos p = ffx2- x11fv2'- v1 'V fv2- v11fx2'- x1 '11 ((x2'- x 1 ')(x2'- x 1') + (y2'- y 1 ')(y2'- y 1')) m.sin p= ((x2-x1)(x2'-xľ) + (y2-y1 1(y2'-y1')) ((x2'- x1 ')(x2'- x1') + (y2'- y1 ')(y2'- y1')) x, y - původní souřadnice x', y'- nové souřadnice y'=(-m*x*sinß+m*y* cos ß + b ) Aglikovaná geoinformatika Polynomická transformace Nejjednodušším případem je tzv. afinní transformace; tj. polynomická transformace prvního řádu Zobrazovací rovnice: x'= a*x + b*y + c y'= d*x + e*y + f Jednotlivé souřadnice se transformují nezávisle (na rozdíl od lineární konformní transformace) Korekce každé souřadnicové osy nezávisle —> výhoda především když změna měřítka není ve všech směrech stejná (deformace náhodným způsobem) Polynomická transformace Y y'f a / A; ^* n m x' = 11 amJ x' ym_l m=0i=0 / ^\ B' --'"" y' = i f bmJ x' r" '"" ^ B X 1 Polynomická transformace - postup Polynomická transformace 1. stupně (afinní) 1. sběrvlícovacích bodů (počet podle stupně polynomu) 2. výpočet transformačních rovnic na základě vlícovacích bodů hodnocení chyb transformace obrazu do nových souřadnic 5. převzorkování Stupeň polynomu Počet vlícovacích 1 3 2 6 3 10 ArcGIS 9.2 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) splay units: pixels ■;ip uniľs: neters, feet, ( ■ Coordinate space is vertical value is the x" value of the center of upper-right is 3 rotation term. -= "ejjäíivs ;■"'heg": or C3 n rap units. iE the v' value of the center of upper-right Při zadání více než 3 vlícovacích bodů se 3 neznámé aproximují, zavádí se tzv. RMS chyba. Aplikovaná geoinformatika ArcGIS 9.2 Help RMS - střední kvadratická chyba • root mean square error • hodnota popisuje, jakje transformace konzistentní mezi jednotlivými vllcovaclmi body • dává informaci o vzájemné přesnosti umístěni 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 Aplikovaná geoinformatika RMS --^(x-xorf+(y-yorf - souřadnice vlícovacího bodu vypočtená na základě transformačních rovnic /or - originální souřadnice vlícovacího bodu z referenčních dat Převzorkování při transformaci z jedné soustavy do druhé se vytváří nový obraz, nový soubor dat. přímá vs. nepřímá obrazová transformace soustavy souřadných 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 Aplikwaná geoinfornatika Převzorkování Postup v aplikaci ArcMap nejbližší soused bilineární interpolace kubická konvoluce ArcGIS 9.2 Help Aplikovaná geoinformatika nástrojová lišta Georeferencing sběrvlícovacích 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) Aplikovaná geoinformatika Postup v aplikaci ArcMap Požadavky na referenční data • vyhovující měřítko vzhledem k referencovaným datům • informace o vzniku referenčních dat • jednoznačně daný souřadný systém • mohou být rastrová i vektorová (lepší je kombinace kvůli optické kontrole) • lze použít i souřadnice např. z GPS Aplikovaná geoinformatika Transformace vektorů • Podobný princip jako u rastrů, nedochází k převzorkování (nejsme omezeni pravidelnou mřížkou -nové hodnoty nejsou nijak omezeny) • V ArcMapu nástroj Spatial Adjustment Aplikwaná geoinform atika Možnosti vizualizace rastrů v ArcMap 9.2 Stretched Classified Colormap Unique Values RGB Composite ne vždy jsou všechny možnosti - záleží na konkrétním formátu dat Aplikovaná geoinform atika Ukázky z minulých cvičení RGB Composite • 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 Aplikovaná geoinform atika 3 RGB Composite -. h-*-. J JC,C , -! :..-: Diöi, Swtcta» | JontRakml :).... ■ ■■■ — Qwv*l 1 NM D"« i«Li ■ B <""•' Bind 2 - r OtKlr, tKlgnM »*jF-ff>. S. t> rrrrrr. _ W |*n. zl 1 r »m .0— J Ha — —— Or. | "."-ire 1 1 Aplikovaná geoinformatika Stretched • 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 Aplikovaná geoinformatika Stretched BD z ± n i- - E E ,„l|S.u,„. E« Di.pl, S,.b„l„„ F.ld, J«.U.U., | High : 1 1 |lo.:0 - ^■— . „„d.dD.-.P -1 Histogr m,.. | „:r-r T Irw Úprava barevné škály 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 Qinak je jen dočasná) Aplikovaná geoinformatika ene,al | Colons m | Si == »_ | P„,„„ | ♦1 á geoinformatika___—___I__s'°'"°__I ^•-^rrc- ÉM | jiljiiiirTri:. Colo. Rare _. &»^t-- 11 •1 Oť I íbr J ■rHBroaHim^M c™| Multi-part Color Ramp Preset Color Ramp Algorithmic Color Ramp Ringn;--------- i «| CattM r [IE Lao ■ 1 « i ■■ -J 9nW # E«nl| 1 a- 1 * I » | a_ | .. Aplikwaná geointorn J Výiky :.. ::. i- m im Ji m ,> : ... Aplikwaná geoinformatika Classified rozdělení do intervalů - volba počtu intervalů - volba hranic intervalů stejná práce s barevnými škálami jako u minulého případu, výsledek bude ale stupňovitý, ne plynulý Unique values Unique values • pro jednokanálové" rastry, pro GRID • možnost definovat barvu pro konkrétní hodnotu buňky - v nabídce jsou pouze existující hodnoty buněk • lze použít přednastavená barevná schémata Aplikwaná geoinform atika General Source Extenl Display Symbology Fields Joins & Relates Draw raster assigning a color to each value r Co lor Sch |Value r~ I Label Import,,, | nszg < +fl. Add All Values Add Values.,, Default Colors | Aplikwaná geoinform atika LJÜ. I >~« I 5 Color map defacto Look Up Table (LUT) pro konkrétní pásmo a © Raster dataset col or map s s. r r.l re , . . . :, i- r. iKi ■-. in if Mr... r-.v .line ■■ ; Jr..L. ..j .- Sä^ä ^^^ Aplikwaná geoinformatika