Raszter georeferálása

Az interneten fellelhető raszterek egy része georeferált (pl. fentrol.hu légifelvételei, illetve a Téradatok fejezetben bemutatott felszínborítás raszter), másik részük azonban georeferálást igényel. A georeferálás során a projekt vonatkozási rendszere és forrásanyag (szkennelt térkép, felvétel) között teremtjük meg a kapcsolatot, amely által a forrásanyag a projekttérben elhelyeződik.

A georeferálás eredményeképp a raszterkép mellé készül egy fájl (pl .tfw fájl) vagy beleíródik a fájl fejlécébe a térbeli regisztrációt szolgáló címke (pl. levezetett sarokkoordináták, vetület).

A forrásanyagok többsége vagy tartalmaz koordináta megírásokat – pl. őrkereszteket – , vagy nem.

Az előbbi esetben a térbeli (síkbeli) elhelyezéshez szükséges a forrásanyag vetületi rendszere is, ekkor a georeferálás során a szkennelt anyag koordinátás pontjait felvesszük, begépeljük a koordinátákat, EPSG azonosítóval megadjuk a vetületet, majd mentjük az anyagot.

A második eset, amikor nincsenek megírt pontjaink, ekkor közös pontokat kell keresnünk a forrásanyag és egy térben már elhelyezett célanyag között. A
célanyagnak ismert vonatkozási rendszere van, amit a forrásanyag is megörököl a kapcsolat létrehozása után. Ez egy általános megoldás, amivel számos feladat során élhetünk, ahol tematikus térképi háttérre, referenciára van szükségünk; ezt az utat fogjuk bejárni:

  1. Szerzünk egy rasztert (tematikus térképet) - ez lesz a forrásanyag.
  2. Betöltünk egy webes, georeferált réteget a projektbe (pl.: Bing Aerial, OpenStreetMap stb.).
  3. Elnavigálunk a forrásanyag területére.
  4. Beállítjuk a kívánt cél vetületet, azaz a projekt vonatkozási rendszerét.
  5. Majd elindítjuk a Georeferáló eszközt, és betöltjük a forrásanyagot.
  6. Felvesszük a közös pontokat a két anyag között.
  7. Transzformálunk, majd betöltjük a georeferált képet a projektünkbe.

Indítsuk el a georeferáláshoz szükséges alap modult (ha nem találjuk, ikszeljük be a modulok telepítésénél):

Raszter / Georeferáló / (GDAL) Georeferáló

1. táblázat: A georeferálás fontos ikonjai.
1. táblázat: A georeferálás fontos ikonjai.

A QGIS számos téradatokat kezelő open-source függvénykönyvárt használ, ilyenek pl.:

  • OGR (OpenGIS Simple Features Reference Implementation): vektoros adatkezeléshez
  • PROJ4: vetületekhez
  • GDAL (Geospatial Data Abstraction Library): raszterek kezeléséhez

A georeferálást Vályi Béla kir. mérnök által készített A Dunavölgy Átnézeti Térképének XI. lapján hajtjuk végre. [1]

1. ábra: Vályi Béla: A Dunavölgy átnézeti térképe, Lapmutató-vázlat, 1898.
1. ábra: Vályi Béla: A Dunavölgy átnézeti térképe, Lapmutató-vázlat, 1898.

Kép betöltése a Georeferálóba

Nyissuk meg a szkennelt anyagot a Georeferálóban:

Fájl / Raszter nyitás

2. ábra: Vályi Béla: A Dunavölgy átnézeti térképe, XI. lap, 1898.
2. ábra: Vályi Béla: A Dunavölgy átnézeti térképe, XI. lap, 1898.

A raszter megnyitásakor vetületi rendszernek állítsuk a célanyag vetületét. Webes térképek esetén ez a "WGS 84 / Pseudo Mercator" (EPSG:3857).

Illesztőpontok felvétele

Miután megjelent a kép az ablakban, keressünk olyan pontokat, amelyek a raszteren és a korábban betöltött webes rétegen is jól azonosíthatók: Nagy méretarány esetén pl.: útkereszteződések, épületsarkok; Kis méretarány esetén pl.: települések, vasúti kereszteződések, templomok, folyókanyarulatok, tavak, félszigetek jellemző szegélyei, összefolyások.

Először a Georeferálóban megnyitott raszteren (forráson) válasszunk pontot: Nagyítsunk a kiszemelt illesztőponthoz, majd:

Szerkeszt / Pont hozzáadás

Majd kattintsunk a „A térkép vászonról” gombra. A kurzor megváltozása jelzi számunkra, hogy az illesztőpont célanyagon történő megadása következik.

A nagyítóra váltva közelebb navigálhatunk az illesztőponthoz; amint elértük a tetszőleges nagyítási szintet, alul menjünk vissza a Georeferáló ablakra, és nyomjunk újra a „A térkép vászonról” gombra. Bökjünk a webes alaptérképen is a pontra. Fogadjuk el a koordinátákat a Georeferálóban.

Vegyünk fel jól elosztva további illesztőpontokat (GCP: Ground Control Point).

Mintvavételezés és transzformáció

Adjuk meg a transzformációs beállításokat:

Beállítások / Transzformáció beállítások

Mivel a transzformáció során a kép mindenképp torzulni fog, ezért szükséges az újramintavételezési módszer beállítása, amely a raszterháló (grid) középpontjainak a beállított eljárás alapján új értékeket számít.

A legegyszerűbb és leggyorsabb módszer erre a Legközelebbi szomszéd (Nearest neighbour).

A transzformáció típusoknál a legelemibb a Lineáris, majd a Helmert következik. A Lineáris esetében mindkét tengelyen történik eltolás és nagyítás (Tx,Ty, Sx, Sy). A Helmert esetében szintén két tengelyen történik eltolás (Tx,Ty), azonban egységes a nagyítás (Sxy), továbbá van egy forgatás paraméter (alfa). Így összesen ez is négy paramétert jelent. Mindkét típusú transzformációhoz már két illesztőpont is elégséges. Több pont megadása esetén az ellentmondások kiegyenlítődnek. A cél vonatkozási rendszernél (Cél SRS) állítsuk be a projekt vetületünket, pl. EPSG:23700.

A transzformációs paraméterek, ileltve az ilesztőpontok adatainak mentéséhez generáljunk PDF jelentést.

3. ábra: Ellentmondások az illesztőpontokban, szándékos durva hiba középen. Alul láthatók a kiegyenlített transzformációs paraméterek.
3. ábra: Ellentmondások az illesztőpontokban, szándékos durva hiba középen. Alul láthatók a kiegyenlített transzformációs paraméterek.

Hajtsuk végre a georeferálást:

Fájl / Georeferálás indítása

A transzformáció futtatása után töltsük be a georeferált képet, és tanulmányozzuk a változásokat.

4. ábra: Illesztőpontok és transzformált térkép betöltés után.
4. ábra: Illesztőpontok és transzformált térkép betöltés után.

Érdemes kipróbálni további, nagyobb fokszámú transzformációkat is. Állítsuk be pl. a "Vékonylemez spline" transzformációt, és fogyeljük meg, hogy reagál az eljárás a durva hibára.

5. ábra: Látható, hogy a Vékonylemez spline nagy fokszáma miatt - sok paraméter - még a durva hibás pontot hibátlanul is megtanulja. Ezt a jelenséget hívjuk a túltanulás jelenségének.
5. ábra: Látható, hogy a Vékony lemez spline nagy fokszáma miatt - sok paraméter - még a durva hibás pontot hibátlanul is megtanulja. Ezt a jelenséget hívjuk a túltanulás jelenségének.

6. ábra: A transzformáció eredménye magáért beszél.
6. ábra: A transzformáció eredménye magáért beszél.

Hivatkozások

© Dr. Szabó György, Dr. Wirth Ervin