De la o hartă de hârtie la un GIS. Experiență în vectorizarea hărților topografice în mediul Spotlight
... cartele electronice de calitate FSGK care se bazează pe foi vechi de hărți topografice la scara 1: 200 000, sa dovedit a fi insuficiente: vectorizare independente necesare pe scară largă hărți topografice pentru anumite domenii de activitate „Tyumenburgaza“. Deoarece MapInfo GIS pentru astfel de scopuri nu se potrivea, a trebuit să aleagă un program-vectorizer ... În primul rând, am formulat cerințele de bază pentru acest program. În primul rând, setul de instrumente ar trebui să furnizeze urme pe un raster de culoare: hărțile topografice poartă o cantitate mare de informații, care este închisă în culoare. În al doilea rând, sunt necesare instrumente pentru vectorizare automată pentru a accelera digitalizarea. Al treilea rând,-vectorizer programul ar trebui să ofere posibilitatea de a importa date din formatul DGN de MicroStation și de export DWG (DXF) AutoCAD, MIF (MID) MapInfo: multe companii, clienții trebuie să prezinte materiale pentru formatul AutoCAD, și să furnizeze desene electronice în format DGN multe organizații de proiectare. ... Toate aceste cerințe sunt pe deplin compatibile cu programul Spotlight Pro 5, dezvoltat de Consistent Software. Adevărat, angajații companiei au avertizat: pentru vectorizarea hărților topografice, Spotlight Pro 5 nu a fost folosit de nimeni. De atunci, a trecut un an și jumătate. În acest timp au apărut noi versiuni ale programului și am acumulat o experiență care sperăm că va fi de interes pentru utilizatorii Spotlight Pro care lucrează cu hărți topografice ...
Descărcați articolul în format PDF - 531 Kbytes
Un pic de istorie
"Tyumenburgaz", o filială a companiei de foraj a Gazprom, este considerată drept cea mai mare întreprindere de foraj din industrie. Site-uri de foraj principale sunt situate pe un vast teritoriu delimitat de 72 și 82 de grade longitudine estică și 63 și 69 de grade latitudine nordică, depozitele individuale sunt situate în afara acestei zone. Clienții noștri principali - cele mai mari companii producătoare de gaze ale Gazprom - utilizează sistemul de stat al coordonatelor în proiecția Gauss-Krueger din 1942. Întreprinderile mai mici preferă sistemul de coordonare condiționată din 1963: datorită scăderii nivelului de confidențialitate, acestea le oferă economii substanțiale. Din același motiv, unele întreprinderi lucrează cu sisteme locale de coordonate. În plus, în producția de mai multe tipuri de lucrări folosind sisteme geodezice prin satelit mai convenabil de a folosi sistemul de coordonate WGS-84 în UTM proiecție. Astfel, o singură documentație de proiectare standard de topografie imposibilă: serviciu-inspector geodezic „Tyumenburgaza“ trebuie să opereze informații cartografice și geodezice în toate sistemele de coordonate, precum și în oricare dintre aceste activități ale sucursalei este situat în cel puțin două zone.
Acest fapt a fost decisiv în alegerea unui sistem de informații geografice (GIS): „Tyumenburgaz“ a achiziționat software-ul MapInfo Professional și un set de hărți electronice de la Serviciul federal de Geodezie și Cartografie (FSGK). De-a lungul timpului, calitatea de carduri electronice FSGK, care se bazează pe foi vechi de hărți topografice la scara 1: 200 000, sa dovedit a fi insuficiente: vectorizare independente necesare hărți topografice la scară largă pentru anumite domenii de activitate „Tyumenburgaza“. Din moment ce GIS MapInfo nu este complet adaptat pentru astfel de scopuri, era necesar să alegeți un programator vector ...
În primul rând, am formulat cerințele de bază pentru acest program. În primul rând, setul de instrumente ar trebui să furnizeze urme pe un raster de culoare: hărțile topografice poartă o cantitate mare de informații, care este închisă în culoare. În al doilea rând, sunt necesare instrumente pentru vectorizare automată pentru a accelera digitalizarea. Al treilea rând,-vectorizer programul ar trebui să ofere posibilitatea de a importa date din formatul DGN de MicroStation și de export DWG (DXF) AutoCAD, MIF (MID) MapInfo: multe companii, clienții trebuie să prezinte materiale pentru formatul AutoCAD, și să furnizeze desene electronice în format DGN multe organizații de proiectare.
Spotlight Pro 5, dezvoltat de Consistent Software, a îndeplinit pe deplin toate aceste cerințe. Adevărat, angajații companiei au avertizat: pentru vectorizarea hărților topografice, Spotlight Pro 5 nu a fost folosit de nimeni. De atunci, a trecut un an și jumătate. În acest timp au apărut noi versiuni ale programului și am acumulat o experiență care sperăm că va fi de interes pentru utilizatorii Spotlight Pro care lucrează cu hărți topografice ...
La început, a existat un raster ...
Unele sfaturi practice înainte de a începe:
- Cele mai bune rezultate ale conversiei unui raster la un vector sunt obținute pe un raster cu o rezoluție de 600-700 dpi;
- Înainte de calibrare, asigurați-vă că există un cadru mic în jurul bitmapului procesat (5-6 mm). În timpul calibrării, este posibil ca imaginea să nu fie comprimată, ci întinsă - în acest caz, prezența unui astfel de cadru va salva imaginea de la pierdere;
- dacă există probleme, nu vă grăbiți cu voce tare - oamenii din jur nu sunt de vină pentru nimic. Raportați problema la serviciul de asistență tehnică Consistent Software ([email protected]) - veți reveni mereu la salvare.
Sistem de coordonate
Deci, începeți să vectorizați hărțile topografice în programul Spotlight Pro. Cum pot specifica un sistem de coordonate, astfel încât datele să poată fi utilizate în MapInfo împreună cu datele existente? Ce unități de utilizat, ce scară să setați, în ce ordine să introduceți coordonatele? După ce experimentați puțin, ajungeți la concluzia că dimensiunea unităților nu contează prea mult: puteți utiliza inci, principalul lucru este să setați scara astfel încât valorile numerice rezultate ale coordonatelor să nu contravină adevărului. Am folosit milimetri ca unități de utilizator și lume și am setat pentru hărți 1:25 000 scară de 25.
Observați ordinea înregistrării coordonatelor proiecției Gauss-Krueger: y. x. Coordonata y este scrisă cu numărul zonei indicate - aceasta corespunde pe deplin structurii fișierului MIF. Aceeași înregistrare, care utilizează în mod implicit UCS, este preferată de aproape toți utilizatorii AutoCAD. Abordarea propusă a fost testată în felul următor: o foaie de hartă cu un sistem de coordonate dat a fost exportată de la Spotlight la AutoCAD, iar datele obținute din exploatarea echipamentelor prin satelit din acea regiune au fost exportate în același fișier. Datele au fost pe deplin compatibile cu imaginea de pe hartă.
Calibrarea hărților topografice
Lucrul cu hărțile topografice în programul Spotlight, utilizatorul trebuie în primul rând să rezolve problema calibrării imaginii scanate. În caz contrar, lucrarea privind vectorizarea hărților este lipsită de sens.
Liniile verzi din Fig. 2 este o rețea de kilometri în sistemul de coordonate al foii de hartă. În acest caz avem de-a face cu deformări minore obișnuite, dar pentru vectorizare imaginea originală nu este potrivită.
Desenul digitizării desenului este necesar într-un sistem de coordonate dreptunghiular - pe foaia de hartă este definită printr-o grilă (kilometru). În același timp, efectuați calibrarea doar în punctele de intersecție ale grilei de coordonate, obținem rezultate excelente în zona de calibrare și complet imprevizibil - la marginile foii hartă (Figura 3.): În zona dintre coordonate carteziene și cadru trapezoid definite de sistem geodezic de coordonate (latitudine , longitudine).
Este destul de evident că pentru calibrarea foii de hartă este necesar să se utilizeze punctele de intersecție ale rețelei de coordonate și ale cadrului trapezoid. Instrumentele software pentru a seta valorile coordonatelor reale ale acestora nu sunt posibile, deci aplicăm o metodă grafică destul de convenabilă și simplă.
Prima etapă. In orice program de recalculare disponibil coordonate traduce coordonatele geodezice și unghiurile cadrului trapezului meridianele punctele de intersecție axiale cu foaia superioară și partea inferioară a trapezului într-un sistem de coordonate dreptunghiular utilizat pe frunze tratate.
A doua etapă. După încărcarea rastrului inițial al hărții și stabilirea sistemului de coordonate, vom crea un strat auxiliar vector "Frame" în programul Spotlight. Utilizând instrumentul [Point by point (L)]. Construim laturile cadrului din coordonatele calculate ale colțurilor cadrului trapezoidal. Cu unealta [arc (A)] construi laturile superioare și inferioare ale cadrului: fiecare - cu trei puncte (de exemplu, colțul din stânga sus al cadrului + intersecției cadrele laterale superioare și o foaie de meridianul axial + cadru din dreapta sus). Configurați grila ca kilometru și activați modul. Apoi, folosind snap la nodurile de rețea, segmentul de instrumente pentru puncte sau vector polilinie construi grilă kilometru, astfel încât capetele segmentelor de rețea au fost coli hartă exterior - pentru intersecții construite cadru și linia de grilă kilometru.
Acum avem un set complet de intersecții vectoriale pentru a crea un set de perechi de calibrare în dialogul Calibrare. Utilizând instrumentul [Adăugare punct] și activarea modului de înfrățire vectorial, această lucrare este destul de ușoară. Calibrarea perechilor pe rețeaua de kilometri este mai ușor și mai rapidă pentru a fi setată utilizând instrumentul [Creare rețea].
Pentru prima dată, rezultatul calibrării (Figura 4) vă va copleși pur și simplu. Cu toate acestea, trece în curând - vă obișnuiți cu bine repede.
vectorizare
Noi spunem la o dată: „Tyumenburgaz“ este de lucru pe un card vectorizare zonele de tundra, unde practic nu există așezări, vegetație extrem de slabă, dar de multe ori a găsit zona de mlaștini și zone umede (Figura 2.).
Cea mai mare parte a lucrărilor de vectorizare a hărților topografice este pentru digitizarea reliefului și a hidrografiei. Primul loc este ținut ferm orizontal. Acestea sunt digitalizate convenabil în modul automat - contururile sunt cele mai maro obiecte. Dar când digitizezi hidrografia, se pare că pe hartă există prea multe obiecte cu culoarea albastră. Deci, pentru vectorizarea râurilor, a râurilor, etc., este mai convenabil să folosim o urmă. Dar, de asemenea, orizontal, și fluxuri și granițele lacuri și râuri, este de dorit să se obțină ca polilinii și polilinii închise, astfel încât setul final de obiecte pentru conversie este după cum urmează, așa cum se arată în Fig. 5.
Prin executarea rujului de nuanțe de maro, obținem un raster încorporat, când este vizualizat, puteți vedea că necesită o editare. În zonele cu contururi de înaltă densitate îmbinare linii raster (Fig. 6), iar programul este puțin probabil să fie în măsură să se uite independent în mizeria asta.
Instrumentul [Eraser] ajută la rezolvarea situației. Mișcările multiple ale mouse-ului și raster-ul încorporat dobândesc un aspect semnificativ (Figura 7).
În situații similare cu cele din Fig. 8, se utilizează instrumentul [Desenează pe o rază de puncte și linii].
Deoarece vectorizarea necesită timp pentru a edita linia vectorială, este mai simplu să aducem rasterul în forma prezentată în Fig. 9. După ce rasterul a fost editat, va fi suficient să se efectueze operația de umplere a găurilor și astfel de obiecte vor fi recunoscute ca o polilinie continuă.
Deci, întregul proces de digitizare a unei foi de carte se reduce la următoarele proceduri:
- Binarizarea reliefului (nuanțe de maro);
- transformarea unui raster în vectori;
- editarea vectorilor primiti (stratificare, setarea nivelurilor si atributelor, combinarea polilinelor disparate etc.);
- urmărirea obiectelor hidrografice;
- digitizarea obiectelor rămase manual (utilizatorii de AutoCAD conservatoare recomanda să facă această parte a programului de lucru într-un favorit: Faceți clic pe Salvare ca ... și selectați formatul DWG).
Exportul datelor primite de la Spotlight Pro către AutoCAD nu este dificil, dar ar trebui să discutați mai multe despre exportul către MapInfo. Ca rezultat al exportului, Spotlight creează două fișiere cu același nume și cu extensiile MIF și MID. Un fișier MIF este o bază de date în care sunt colectate informații despre tipurile de obiecte vectoriale și coordonatele punctelor lor de nod (informații grafice). Fișierul MID este baza de date a datelor de tabel care caracterizează obiectul grafic corespunzător (numele stratului, atributul, nivelul, tipul și culoarea liniei etc.). Prezența unui fișier MID nu este necesară, dar informațiile conținute în acesta sunt utile pentru continuarea lucrărilor în MapInfo.
În titlul MIF-file prescrise sistem de coordonate „Aspect» ( «NonEarth») și unitățile de măsură pe care le-am ales pentru a crea un sistem de coordonate (fig. 10).
Importul în MapInfo va fi corect dacă corectați propunerea CoordSys, indicând proiecția necesară și unitățile de măsură 2. În ceea ce privește exemplul prezentat în Fig. 10, coordonatele obiectelor obținute cu zona patra proiecția Gauss-Kruger (meridian - 21 de grade, de latitudine inițială - 0 grade, factorul de scală - 1, deplasarea axială a axei meridianul y - 4500 000 m) în metri.
Antetul corectat pentru fișierul MIF este prezentat în Fig. 11.
Acum fișierul MIF este gata de import în MapInfo. Cu toate acestea, atunci când exportați date din Spotlight Pro versiunea 5 (și toate modificările sale), există încă o problemă de care nu am putea scăpa. Faptul este că în procesul de export al valorilor nivelelor de obiecte, are loc "scalarea" acestora. Adică, valoarea nivelului alocat pentru digitizarea unui obiect în centrul atenției, o mai multe modificări la scară, atunci când setarea selectată sistemul de coordonate (rețineți că scara de 1:25 a fost ridicată în cazul nostru). Se pare că orizontala cu un nivel de 75 de metri după export va fi situată la un nivel de 3 metri.
Reprezentanții companiei Consistent Software au raportat că în cea de-a șasea versiune a Spotlight Pro această problemă este rezolvată. Versiunea în limba engleză a versiunii este deja pregătită, rămâne să așteptăm rușina ...
- Consultați ghidul utilizatorului MapInfo Professional, aplicația "Format schimb de date", secțiunea "Secțiunea de date în fișierele MIF". ↑
- A se vedea anexa J a Ghidului utilizatorului profesionist MapInfo: "Formatul schimbului de date", secțiunea "Propunerea CoordSys (Sistemul de coordonate)". ↑