Методика привязки топографических карт

• Основы привязки топографических карт
• Привязка подробных топографических карт с помощью ПО Erdas Imagine
• Привязка топографических карт с помощью ПО ENVI
• Привязка топографических карт с помощью ПО ArcGIS

• Основы привязки топографических карт

Эта статья посвящаеться вопросам касающихся привязки подробных топографических карт. Постараемся узнать суть привязки топографических карт, для чего это нужно и как ее выполнить в ArcGis, Erdas Imagine, Envi.
Для чего нужны подробные топографические карты с привязкой? Какую полезную информацию могут они нести? Интересные вопросы, на которые мы сейчас ответим. Итак, для того чтобы можно было использовать производную информацию с топографической карты или саму топокарту в уже готовых или новых проэктах ГИС, нужно чтобы топокарты были привязаны(имели ситему координат). Нами была составленна подробная инструкция по привязке топографических карт в 3-х програмных продуктах ArcGis, Erdas Imagine, Envi.
С топокарты можно получить следующую информацию:

• Растровая топографическая карта района, области, интересующей територии;
• Вектор изолиний, с которого в дальнейшем можно получить ЦМР;
• Вектор дорог, населенных пунктов, лесных насаждений, водных объектов и т.д.

Процес привязки топографических карт основан на том, чтобы назначить определенным точкам на карте(опорным точкам) известные координаты.

На каждой топокарте есть уже пять точек с известными координатоми(4 по краям и 1 посредине), которые в первую очередь будут использоваться в процессе привязки. Остальные координаты точек можно вычислить самому, применив при этом небольшие знание в матиматике и понимание топокарты. Например: если координаты левого угла листа топокарты 22°30´, а правого угла 23°00´, то координаты точки расположенной ровно посредине будут 22°45´.

• Привязка с помощью ПО Erdas Imagine

Первым делом открываем новый Viewer, и загружаем в него топографическую карту, которая нуждается в привязке.
Во вьювере запускаем модель географической привязки командой Raster|Geometric Correction …, где нужно выбрать тип трансформирования – полиноминальный и нажать ОК.

В окне Polynominal Model Properties на вкладке Parameters выбираем порядок полинома равным 2, на вкладке Projection нажимаем Add/Change Projection…, для того чтобы выбрать систему координат в которой будет производится привязка карты.

• Viewer с загруженной топокартой ;
• Magnifier (Окно с увеличенным масштабом отображения карты и связано с основным окном);
• панель GCP-Tool, с помощью которой будет осуществляться ввод опорных точек.

В начале процесс привязки, кнопки Resamle и Calibrate будут недоступны, так как для выполнения этих процессов требуется некоторое количество опорных точек.
Панель GCP-Tool представляет собой таблицу со следующими основными полями:

• Point ID - идентификационный номер точки
• Color - цвет точки
• X, Y input - координаты точки в системе файловых координат входного изображения
• X, Y Reference – координаты точки в выходной системе координат , в данном случае в географической системе координат.
• Type - тип точки (контрольная - control или проверочная - check)
• X Residual, Y Residual – ошибки привязки по оси X и Y
• RMS Error - вклад в общую RMS-погрешность

Сам процесс привязки подробных топографических карт не вызывает никаких трудностей.
В первую очередь на панели инструментов GCP-Tool необходимо отключить кнопки и , таким образом в процессе набора точек не будут использоваться режимы предсказание положения точек и автоматический пересчет RMS-погрешности, после изменения положения какой-либо точки.
Ну а дальше, увеличиваем во Viewer тот фрагмент топокарты, в которой желаем поставить опорную точку. Желательно работать с теми участками топокарты, на которых можно узнать координаты опорной точки (на топокарте такими точками являются углы карты, пересечения параллелей и меридианов ). Затем нажать кнопку (создание GCP-точки) и поставить точку во вьюере на найденном пересечении. После каждого создания GCP-точки в столбцах X input, Y input будут проставлены координаты точки в пиксельной системе координат. Теперь в столбцах X, Y Reference нужно ввести координаты точки через пробел.
Например:

X Reference= 25 30
Y Reference = 50 20

В процессе ввода и редактирования точек привязки необходимо руководствоваться следующими принципами:
-Опорные точки должны быть размещены на равноудаленных растояних, и должна также присутствовать как минимум одна точка по средине карты
-Количество опорных точек выбирается с тех предположений, что бы обеспечить минимальную RMS-ошибку.
Для полиномиального преобразования 2-й степени минимальное количество точек равно 6. Но для получения хорошего результата число точек должно быть больше, например 21 точка. Но если несколько точек вносят существенную ошибку привязки (большое СКО), то их нужно либо перепривязать либо удалить. Одним словом нужно добиться приемлемой величины СКО.

• Привязка топографических карт с помощью ПО ENVI

1. Запустить ENVI
2. Открыть топографическую карту:

• Выбрать File
• Выбрать Open Image File

3. Отобразить карту:

• В окне Available Bands List выбрать RGB Color
• Указать каналы для отображения
• Load RGB

4. Открыть панель привязки:

• В общем меню выбрать закладку Map
• Выбрать Registration
• Select CGPs: Image to Map

5. Установка системы координат:

• Выбрать систему координат GK Zone 6 (Pulkova 1942)
• Выбрать проекцию Datum – WGS-84
• Выбрать единицы измерения Units – Meters
• Выбрать пространственное разрешение X Pixel Size=5 m, Y Pixel Size=5 m
• Ok

6. Выбор опорных точек:

• В окне Image выбрать точку с известными координатами и поставить курсор на эту точку (для более точного выбора точки используйте окно Zoom)
• Введите координаты этой точки в поля Lat=500 40’ Lon= 280 00’
• Отобразить опорную точку на карте - Add point

• Посмотреть данные о точке - Show list

7. Привязка топографической карты:

• Warp file



• Указать топографическую карту, которую необходимо привязать
• Ok
• Выбрать метод привязки – Method – Polynominal, Degree – 2, Resampling – Nearest Neighbor
• Выбрать каталог и задать имя привязанной топографической карте – Choose
• Ok

• Привязка топографических карт с помощью ПО ArcGIS

• Запустить ArcMap
• Открыть топографическую карту:
• Add Data
• Выбрать топографическую карту
• Открыть панель привязки:
• В общем меню выбрать закладку Customize
• Выбрать Toolbars
• Выбрать Georeferencing

• Выбрать топографическую карту:
• Добавьте растр в таблицу содержания, не обращая внимая на сообщение, что у изображения отсутствует информация о географической привязке
• Увеличьте растр так, чтобы точно поставить точку

• С помощью инструмента Add Control Points создайте необходимое количество точек привязки (для более точного указания координат используйте инструмент View Link Table )
• Разместите курсор в углу карты и щелкните левой кнопкой мыши. Цвет перекрестья сменится, и не двигая мышку, нажмите на правую кнопку. Появится контекстное меню> Input DMS of Lon and Lat
• Введите координаты точек привязки в поля Latitude=50040’ Longitude=28000’
• ОК

• После ввода координат первой точки растр может пропасть с экрана. В этом случае нажмите на кнопку Полный экстент

• Посмотреть данные о точке

• Привязка топографической карты:
• Выбрать Georeferencing
• Выбрать Rectify
• Выбрать метод привязки –Resample Type – Nearest Neighbor
• Выбрать каталог и задать имя привязанной топографической карте
• Установить формат выходного файла - Format
• Save

• Установка системы координат:
• Открыть окно ArcToolbox
• Выбрать Data Management Tools
• Выбрать Projections and Transformations
• Выбрать Define Projection
• Указать топографическую карту
• Установить систему координат

• Выбрать Select
• Выбрать Geographic Coordinate Systems
• Выбрать Europe
• Выбрать Pulkovo 1942.prj
• Add
• Ok