KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 1

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 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

- skanowanie map

- skanowanie zdjęć lotniczych

- obrazy skanerowe

- obrazy satelitarne

- konwersja wektor - raster

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 3

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

postać wektorowa

------------------------

postać rastrowa

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 4

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 5

szkic polowy z pomiaru bezpośredniego

Wykorzystanie materiałów z zasobu

[Rys. Izdebski]

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 6

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.

Wykorzystanie materiałów z zasobu

[Rys. Izdebski]

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 7

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 8

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 9

Skanowanie map

bębnowy stołowy

Skanery stacjonarne / ręczne

Skanery stacjonarne, wielkoformatowe

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 10

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)

Skanowanie map

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 11

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 LP = (0,1/25,4) x DPI

gdy DPI=250 LP= 1pix

gdy DPI=500 LP= 2pix

Skanowanie map

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 12

Po skanowaniu …

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 13

S [mm]

W [mm] C[pix] R [pix]

bitów/px "kolory"

objętość [bitów]

objętość [bajtów]

objętość

[MB]800 500 8000 5000 1 2 40000000 5000000 4.8800 500 8000 5000 4 16 160000000 20000000 19.1800 500 8000 5000 8 256 320000000 40000000 38.1800 500 8000 5000 24 16777216 960000000 120000000 114.4

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 14

S [mm]

W [mm] C[pix] R [pix]

bitów/px "kolory"

objętość [bitów]

objętość [bajtów]

objętość

[MB]800 500 8000 5000 1 2 40000000 5000000 4,8800 500 8000 5000 4 16 160000000 20000000 19,1800 500 8000 5000 8 256 320000000 40000000 38,1800 500 8000 5000 24 16777216 960000000 120000000 114,4

bitów/px ??? „kolorów”???

Kompresja plików rastrowych

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

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 15

S [mm]

W [mm] C[pix] R [pix]

bitów/px "kolory"

objętość [bitów]

objętość [bajtów]

objętość

[MB]800 500 8000 5000 1 2 40000000 5000000 4.8800 500 8000 5000 4 16 160000000 20000000 19.1800 500 8000 5000 8 256 320000000 40000000 38.1800 500 8000 5000 24 16777216 960000000 120000000 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 …

Kompresja plików rastrowych

RGB = barwny …

INX = indeksowany …

GREY = odcienie szarości …

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 16

Mapa drukowana po skanowaniu, zapis INX 16 kolorów, bez kompresji

Po kompresji stratnej

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 17

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 18

Wektoryzacja automatyczna

Binaryzacja kolorów to proces redukcji kolorów do dwóch i zapis z rozdzielczością radiometryczną 2 (czarny, biały)

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 19

Wektoryzacja automatyczna

Przykłady stosowania wektoryzacji automatycznej:

• wektoryzacja warstwic (jeśli mamy do dyspozycji tylko warstwę zawierająca warstwice)

• Rozpoznawanie tekstu

KP - SIT mat. pomocnicze do wykładów 20

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 21

Wektoryzacja – typowe błędy