Geomedia - cvičenie 7

Práca s mapou

V tomto cvičení začneme vytvárať svoj vlastný geografický informačný systém. Potrebujeme k tomu mapu zvoleného územia a súradnice niekoľkých bodov na nej vyznačených, pomocou ktorých budeme mapu georeferencovať t. j. "osadíme" obraz mapy do geografického súradného systému. My budeme pracovať s mapou Zvolena - obr. 26 a Žiliny - obr. 27, ktorú sme pripravili pre tento účel.

Založíme nové pracovné prostredie. Prv, ako začneme vytvárať vlastné objekty v tomto prostredí, musíme určiť súradnú sústavu, v ktorej budeme pracovať. Mapy územia našej republiky sú vo väčšine prípadov vytvorené v jednom z dvoch základných zobrazení. Vojenské mapy sú vytvorené v zobrazení Gauss-Krüger a civilné mapy (ktoré bežne používate) v zobrazení Křovák. Prečo používame dva rozličné spôsoby mapovania? V minulosti náš štát bol súčasťou vojenského spojenia štátov Varšavskej zmluvy. Bolo teda potrebné vytvoriť jednotné mapy, tak aby čo najpresnejšie zobrazovali celé územie štátov tohto združenia. Pre tento účel je využívané zobrazenie označované názvom Gauss- Krüger. Pán Křovák zas vytvoril systém mapovania tak, aby na území bývalého Československa boli mapy vytvorené s čo najväčšou presnosťou. Toto zobrazenie (čiastočne upravené) sa používa doposiaľ. Označujeme ho skratkou S-JTSK - systém jednotnej trigonomickej siete katastrálnej. V súčasnosti sa vytvárajú mapy v jednotnom celosvetovom systéme WGS (World geographic systém). Mapa, s ktorou budeme pracovať, je vytvorená v systéme Křovák a preto budeme pracovať s týmto súradným systémom.

Založenie nového pracovného prostredia v súradnej sústave Křovák Založenie nového pracovného prostredia a nového údajového skladu máte podrobne opísané v 3. lekcii.

Cvičenie7.1:

Založte nové pracovné prostredie, nazvite ho Zvolen (Žilina) a údajový sklad, ktorý taktiež pomenujete Zvolen (Žilina).

Cvičenie7.2:

Nastavte v tomto prostredí súradnú sústavu Křovák.

Vypracovanie: Voľbou Wiew/GeoWorkspace coordinate system otvoríme dialógové okno pre určenie súradnej sústavy. Na obrázkoch 7.1 a 7.2 je znázornené nastavenie súradnej sústavy, v ktorom budeme pracovať. Ešte nám ostáva určiť správnu súradnú sústavu v údajovom sklade Warehouse. Voľbou Warehouse/Warehouse Coordinate System otvoríme dialógové okno, v ktorom sa nám objaví názov nášho pracovného prostredia Zvolen (Zilina) a po stlačení OK opäť okno, ktoré je zobrazené na obr.1 resp. 2. Po správnom nastavení súradnej sústavy údajového skladu uložíme GeoWorkspace voľbou File/Save GeoWorkspace pod názvom Zvolen (Zilina). Po uložení pracovného prostredia nemôžeme meniť určené nastavenie v údajovom sklade.

Mapu sme získali pomocou skenera a máme ju v rastrovom formáte *.jpg. Bolo by veľmi jednoduché vložiť rastrový obrázok do plochy pracovného prostredia a postupne vyznačovať objekty, ktoré chceme získať. My však pracujeme v profesionálnom prostredí pre tvorbu máp a teda miesto krásneho obrázku chceme vytvoriť skutočnú mapu. Čím sa odlišuje mapa od obrázka? Mapa je umiestnená podľa geografických súradníc objektov, ktoré znázorňuje. Postup, pomocou ktorého umiestnime rastrový obrázok tak, aby geografické súradnice vyjadrovali skutočnú polohu bodov, ktoré sú v ňom znázornené voláme georeferencovanie rastra. Ako budeme postupovať? Vždy, keď budete vytvárať vlastnú mapu, musíte zistiť geografické súradnice niekoľkých bodov. Najvýhodnejšie je, ak máme k dispozícii mapu, z ktorej sa tieto údaje dajú priamo zistiť (napríklad nové cykloturistické mapy sú takto vyhotovené). My sme pre vás pripravili obraz mapy získanej z kalendára pre rok 2003, v ktorom sú zobrazené plány 12 význačných miest našej republiky, teda nepoznáme súradnice žiadneho bodu. Napriek tomu sme zistili geografické súradnice 7 bodov, pomocou ktorých umiestnime správne rastrový obraz mapy. Postup je pomerne náročný, preto pozorne postupujte a všímajte si každú zmenu vášho pracovného prostredia oproti obrázkom, ktoré sú v texte. Pred tým, ako vložíme rastrový obrázok do pracovného prostredia, zobrazíme si spomínaných 7 bodov. (nie je nutné najprv zobrazovať body a potom vkladať raster, ale je to jednoduchšie).

Definovanie tematickej vrstvy

Aby sme mohli vytvárať vlastné tematické vrstvy, musíme ich najprv definovať. V tomto momente potrebujeme vrstvu bodov a tak vytvoríme vrstvu, ktorú nazveme upinacie_body a pre každý bod určíme tieto vlastnosti: pomenovanie - použijeme typ text na 15 znakov, zem_dlzka, opäť to bude položka typu text na 12 znakov a zem_sirka taktiež text na 12 znakov. Tieto údaje sa nám po vložení zobrazia v údajovom okne vrstvy upinacie_body ako názvy jej stĺpcov. Údajové okno upínacie_body bude obsahovať tieto údaje uvedené v tabuľke:

Pomenovanie	zem_dlzka	zem_sirka
1	18:44:07.410	49:13:26.844
2	18:45:30.094	49:13:24.902
3	13:43:55.531	49:12:03.513
4	18:44:47.353	49:11:57.106
5	18:44:43.704	49:12:41.371
6	18:44:59.699	49:12:39.901
7	18:45:28.253	49:12:43.221

Voľbou Warehouse/Feature Class Definition (obr.3) otvoríme dialógové okno, v ktorom je toto možné definovať.

Opäť sa dostávame do úvodného okna, v ktorom tentoraz okrem pracovného prostredia máme znázornenú aj novovytvorenú vrstvu (obr. 9). V prípade potreby, je možné definovanú vrstvu opraviť (tlačidlo Edit) alebo môžeme definovať novú vrstvu. Nateraz nebudeme definovať ďalšie vrstvy, preto toto okno uzavrieme. Môžeme pristúpiť k vkladaniu bodov. Ich umiestnenie na rastrovom obrázku nájdete na konci tohto dokumentu.

Vkladanie bodov podľa ich geografických súradníc

Pozorne si všimnite akým spôsobom sú vypísané súradnice bodov. Nájdete ich v hlavnom menu programu v bielych dialógových oknách (obr.10 označenie A). Pre istotu si odpíšte súradnice ľuvovoľného bodu z tohto okna, pričom si pozorne všimnite, kde sú použité bodky, čiarky, dvojbodky a bodkočiarky. Pre úspešnosť celej akcie je to veľmi dôležité. Bude sa nám ľahšie pracovať, ak dodržíte aj nastavenia v oknách označených písmenami B a C, preto nastavme tieto položky tak, ako to znázorňuje obr. 9. V okne B Lon,Lat (d:m:s), v okne C prvá voľba je vypnutá druhá a tretia zapnutá. Do počítača si uložte obrázok Zvolen10.jpg (Zilina10.jpg), budeme ho potrebovať. Upravíme základné nastavenie programu. V hlavnom menu programu vyhľadáme položku Tools/options... (celkom dole) a otvoríme toto dialógové okno. V tabuľke Placement and Editing nastavíme jednotlivé služby tak, ako je to znázornené na obr. 11. Uzavrieme okno. Teraz môžeme pristúpiť k vkladaniu upínacích bodov. V hlavnom menu programu voľte Insert/Feature. Zmení sa nám základné nastavenia menu programu. Pridajú sa položky znázornené na obr. 12. Ich význam si budeme vysvetľovať postupne. Vľavo, v tmavom okne, pomocou roletového menu nastavíme názov vrstvy, do ktorej ideme vkladať nové prvky - v našom prípade upinacie_body. Potom nastavíme kurzor do okna zobrazovania súradníc aktuálneho bodu (na obr. 10 označenom písmenom A ) a napíšeme súradnice prvého bodu. Pokiaľ program napíše správu, že reťazec musí byť v číselnom mode, nie sú správne napísané znaky medzi číslami. V prílohe tejto lekcie je nastavenie dvojbodiek, čiarok a bodkočiarok tak, ako to vyhovovalo u nás na dvoch rozličných počítačoch (preto sú súradnice každého bodu dvakrát). Súradnice bodov môžete z tohto textu kopírovať (ctrl C) a vložiť do poľa A, nepohnite myšou a stlačne kláves Enter. Ak sme postupovali správne, na obrazovke sa objaví tabuľka, do ktorej vpíšete parametre vkladaného bodu. Opakujte celý postup pre každý bod. Ak sa náhodou neobjaví vkladaný bod na obrazovke, stlačte ikonu Fit all v hlavnom menu. Po vložení všetkých bodov stlačíme kláves ESC, čím ukončíme akciu vkladania objektov do vrstvy (Insert Feature). Po zadaní by ste mali mať body tak, ako sú znázornené na obr. 13 a obrázok 14 znázorňuje ich polohu na rastrovej mape.

Vkladanie nápisov (Label)

Vytvoríme nápisy pri zobrazených bodoch. Voľbou Insert/Label otvoríme dialógové okno určené pre vloženie nápisov. Pomocou roletového menu nastavíme vrstvu upinacie_body. V okne Atribudes (pod názvom vrstvy) sa objavia názvy stĺpcov, ktoré máme v tabuľke. Označíme názov Pomenovanie a presunieme ho do pravého okna. Určili sme, ktorá položka z databázy sa bude zobrazovať v nápise. V ďalšom okne Position nastavujeme spôsob umiestnenia - nám sa osvedčilo umiestnenie vpravo hore (bottom left). Na pravej strane dialógového okna ponecháme nastavený spôsob Query, v ďalšom okne upravíme názov vrstvy - Body, ponecháme predvolené aktívne mapové okno pre zobrazenie vrstvy a ak chceme môžeme si upraviť už teraz vzhľad zobrazenia. My sme si zvolili modú farbu, bold, Times New Roman. Naše nastavenie je zobrazené na obr. 15. Máme pripravené body. Môžeme pristúpiť k vloženiu obrázku do mapového okna, vyznačiť body, ktoré k sebe patria a georeferencovat t.j. prepočítať a znovu zobraziť obrázok v novom umiestnení.

Georeferencovanie rastrového obrazu

Prichádza najdôležitejšia úloha dnešného cvičenia. Vložíme rastrový obraz zvolen10.jpg (zilina10.jpg) do mapového okna a v špeciálnom prostredí vyznačíme body, ktoré k sebe patria. Upravte si mapové okno tak, aby ste videli všetky body, poprípade vypnite legendu. Voľbou Insert/Image.. otvoríme dialógové okno, pomocou ktorého upresníme, aký obrázok chceme vkladať a kde ho na disku máme uložený. Nastavte parametre tohto okna tak, ako je to znázornené na obr. 16. V dolnom riadku file of type formát *.jpgv okne Look in adresár, kde máme uložený obrázok mapy, v okne File name názov mapy. Po stlačení tlačidla Open program preskúma nastavený súbor. V prípade, že je georeferencovaný (ak preberáme rastrový súbor z iného GIS programu), jeho súčasťou je informácia o nastavení geografickej polohy, v takomto prípade nie je potrebné georeferencovať raster. Ak raster nie je georeferencovaný, nastaví sa v dialógovom okne služba vložiť raster interaktívne (obr. 17), čo znamená, že určíme, kde sa má obrázok umiestniť. Po stlačení tlačidla OK v okne zobrazenom na obr. 17 umiestnime kurzor myši do mapového okna. Kurzor má tvar kríža. So stlačeným ľavým tlačidlom myši vyznačíme pravouholník (program zaznamená len počiatočný bod a jednu stranu, ostatné rozmery sa upravia vzhľadom na veľkosť obrázka). Každý z vás bude mať v tomto prípade odlišný vzhľad mapového okna.

Upravíme si poradie zobrazovaných vrstiev. V legende posunieme raster celkom na spodok, aby neprekrýval upínacie body a pomocou voľby Legend/Properties nastavíme štýl rastrového obrazu tak, aby nebol celkom kontrastný, aby sme sa mohli orientovať na mape ale aj v zobrazených bodoch. Obr. 18 znázorňuje naše mapové okno v pracovnom prostredí Zvolen. Ideme georeferencovať. Dôležité!!! Označte raster, aby bol aktívny. Úspešnosť tohto kroku spoznáte podľa toho, že jeho okraje sa zvýraznia farbou, ktorou sa zobrazujú aktívne objekty (na obr. 18 vidno svetlozelenú farbu na dolnom okraji). Voľbou Tools/ Image Registration otvoríme prvé dialógové okno, v ktorom nemáme inú možnosť, len stlačiť tlačidlo New (obr. 19) a následne sa otvorí okno zobrazené na obr. 20. Ak nemáme aktívne tlačidlo Add Point, nemáme dobre označený raster a je potrebné uzavrieť obidve okná, znova aktivovať raster a celý postup opakovať. Po stlačení tlačidla Add Poin sa otvorí mapové okno a kurzor myši má tvar kríža. Vyhľadáme pozíciu prvého bodu. Zväčšíme si situáciu okolo bodu B1 (obr. 21), pohľadom vyhľadáme jeho pozíciu v rastri a ľavým tlačidlom ju označíme, potom označíme bod B1, ktorý sme vložili do vrstvy upinacie_body (obr. 22). Máme označenú prvú dvojicu, pomocou ikony Fit all zmenšíme obraz, a opäť zväčšíme ale tentoraz okolie bodu B2. Celý postup opakujeme pre každý bod. Po vyznačení všetkých 7. dvojíc umiestnime kurzor na ľubovoľný bod rastra a rýchle dvakrát za sebou klikneme ľavým tlačidlom myši. Opäť sa nám otvorí dialógové okno registrácie rastra. (obr. 23) nebudeme vysvetľovať jeho funkcie. Dôležitá je informácia RMS chyby, ktorá je ukazovateľom deformácie obrázku pri transformovaní. Čím je toto číslo menšie tým sa menej deformuje obraz mapy. Ak by bola RMS chyba pomerne vysoká, prezrite si hodnoty tabuľky v stĺpci residuals v každom riadku, poprípade vymažte tie body, pre ktoré je toto číslo najväčšie. Na registráciu rastra potrebujete najmenej tri body (nie je to výhodné), najlepšie je ak máte viac bodov rozmiestnených po celom obvode obrázka. Stlačíme tlačidlo register. Otvorí sa mapové okno a po chvíli sa v nom zobrazí georeferencovaná mapa Zvolena - obr. 24 (Ziliny obr. 25). Uložíme si GeoWorkspace, dnes sme zvládli pomerne náročnú úlohu. V prílohe máte podrobný opis umiestnenia jednotlivých bodov a ich súradnice, pri vkladaní bodov a pri georeferencovaní pracujete s týmito materiálmi: obr. 28 - 31.

geomedia7
Obrázok č. 1