Цифровое изображене карт в MapInfo

СОДЕРЖАНИЕ

 

	Введение	3
1	Разработка классификатора условных знаков	5
2	Улучшение качества растрового изображения	7
2.1	Регистрация растрового изображения	7
2.2	Оценка качества растрового изображения	9
2.3	Расчет калибровочных  пар	13
2.4	Калибровка изображения в програмном обеспечении Spotlight Pro	16
3	Векторизация	22
3.1	Создание слоев	22
3.2	Библиотека условных знаков	24
3.3	Особенности графического редактирования	25
4	Создание отчёта	30
	Заключение	31
	Список литературы	32
	Приложение А – Цифровая топографическая карта M-44-XXXVI	33
	Приложение Б – Классификатор условных знаков, применяемых для создания цифровой топографической карты M-44-XXXVI в масштабе 1:200000	34
	Приложение В –  Прямоугольные координаты калибровочных пар	41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью в данной курсовой работе является освоение методов создания цифровой модели карт таким способом, как преобразование растрового изображения в векторное.

Задачи курсовой работы следующие:

- разработка классификатора;

- улучшение качества растрового изображения методом калибровки;

- разработка библиотеки условных  знаков;

- векторизация растровой карты с помощью ГИС MapInfo Professional;

- создание легенды и отчёта.

Для выполнения работы будут кроме MapInfo использованы следующие программы:

- Spotlight Pro 7.0 – для калибровки растрового изображения карты;

- PHOTOMOD GeoCalculator – для пересчёта геодезических координат в прямоугольную систему координат;

- модуль MICAD – для построения линейных объектов со сглаживанием в MapInfo;

- модуль GridMaker – для построения градусной и километровой сеток в MapInfo.

MapInfo Professional - это геоинформационная  система, позволяющая создавать  и анализировать карты стран,  территорий, районов, городов и  вообще всего, что может рассматриваться  как карта или план. Созданная электронная карта может быть отображена различными способами, в том числе в виде высококачественной картографической продукции. Кроме того, MapInfo позволяет решать сложные задачи географического анализа на основе реализации запросов и создания различных тематических карт, осуществлять связь с удаленными базами данных, экспортировать географические объекты в другие программные продукты и многое другое.

Основные возможности MapInfo:

- работа с векторными данными и связанной с ними тематической информацией;

- возможность редактирования картографической информации, в том числе по снимкам, используя их в качестве растровой подложки;

- просмотр данных в любом количестве и по-разному представленных, в виде окон трех видов: Карта, Список и График.

Технология синхронного представления данных позволяет:

- открывать одновременно несколько окон, содержащих одни и те же данные, причем изменение данных в одном из окон сопровождается автоматическим изменением этих данных во всех остальных окнах;

- разнообразные средства визуализации информации с помощью создания тематических карт;

- изменение проекций карт;

- составление запросов разной сложности: от простых выборок из отдельных файлов до сложных SQL - запросов по нескольким файлам;

- прямой доступ к файлам, созданным в dBase или графических файлах различных форматов.

MapInfo совмещает преимущества  обработки данных, которыми обладают  базы данных (включая мощный язык  запросов SQL), и наглядность карт, схем и графиков. В программном  продукте совмещены эффективные средства анализа и представления данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАТОРА УСЛОВНЫХ ЗНАКОВ

 

Для выполнения курсовой работы было выдано растровое изображение  карты с номенклатурой M-44-XXXVI в масштабе 1:200000.

Растровое изображение  представляет собой матрицу элементов  – пикселов. Каждый пиксел характеризуется  размером, тоновым значением, глубиной цвета и позицией. Редактирование растровых изображений заключается  в изменении цвета определенной группы пикселов, тем самым достигается изменение формы объектов. Разрешение изображения, сохраненного в виде файла, называют графическим разрешением. Оно измеряется в PPI (pixels per inch) - пикселах на дюйм и определяет, из какого количества пикселов на единицу измерения состоит изображение. Разрешение исходного изображения карты составляет 3121х3191.

Формат исходного  растрового изображения карты – JPEG (Joint Photographic Experts Group). Этот формат возник как формат сжатия файлов. При каждом сохранении в JPEG происходит потеря качества, т.к. в данном формате применяется алгоритм сжатия изображений с потерей качества. Размер файла может быть уменьшен в десятки раз (степень сжатия задается пользователем). Использование в полиграфии нежелательно. В любом случае, в формате JPEG следует сохранять только конечный вариант работы, поскольку каждое новое сохранение приводит к дополнительным искажениям данных.

На данной карте  изображён участок территории бывшей Семипалатинской и Восточно-Казахстанской областей. Примерно половину карты – нижнюю и центральную части – занимает Бухтарминское водохранилище. По западной части карты проходит граница между территориями Семипалатинской и Восточно-Казахстанской областями. На северо-восточном побережье водохранилища расположен город Курчум. Кроме этого населённого пункта на территории суши на данной карте находится множество посёлков, сёл, ферм, зимовок и других мелких населённых пунктов. Южнее Курчума находится обширная сеть каналов орошения. Севернее Курчума находится крупная река Курчум, по берегам которой находятся сплошные заросли кустарника. К гидрографии этого района также относятся множество рек, озёр и заболоченных местностей.

На территории района, показанного на карте, находится  дорожная сеть, представленная шоссейными дорогами, а также грунтовыми, полевыми и просёлочными дорогами. Также на карте присутствуют пункты сети триангуляции 4 класса.

По условным знакам, которые использовались при  составлении карты, составляется классификатор.

Классификатор условных знаков – это совокупность условных знаков, применяемых для создания топографических электронных карт, а также их тип, подтип, радиус и уникальный код.

Код для условных обозначений разрабатывается согласно классификационному кодированию, которое делится на два вида:

1. Параллельное – основано  на фасетной классификации.

2. Последовательное –  основано на классификации по  иерархической системе.

В классификаторе по выданной карте M-44-XXXVI использован последовательный вид классификационного кодирования, а в частности его подвид – десятичное кодирование. Данный способ кодирования предусматривает поразрядное закрепление в коде определённого признака. Разрядность признака определяется количеством номенклатур в списке. В каждом списке признак номенклатуры принимает порядковое значение. Последовательное соединение значений признаков отдельной номенклатуры списка составляет кодовое значение.

Классификатор оформлен в виде таблицы, состоящей из 5-и граф:

1) изображение;

2) код;

3) классы объектов  и их подтипы;

4) условные знаки  для отображения подтипов объектов по способу их локализации (точечный, линейный, площадной);

5) радиус;

6) векторное изображение.

Классификатор содержит 59 условных знаков, которые разделены на 7 уровней:

01 – Населённые пункты

02 – Отдельные местные предметы;

03 – Дорожная сеть;

04 – Гидрография;

05 – Рельеф;

06 – Растительный покров и грунты;

07 – Границы.

Каждый уровень классификатора соответствует отдельному слою векторного изображения карты в программе MapInfo и содержит в себе объединённые по какому-либо признаку условные знаки.

Разработанная таблица  классификатора условных знаков представлена в приложении Б. Использование знаков, представленных в этом классификаторе, можно увидеть в приложении А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Улучшение качества растрового изображения

 

2.1 Регистрация  растрового изображения

 

Для того чтобы открыть  и зарегистрировать растровое изображение  карты в программе MapInfo из меню «Файл» нужно выбрать команду «Открыть таблицу», в результате появится диалоговое окно. Необходимо выбрать тип файла – «Растр», указать имя файла и открыть его, используя кнопку «Открыть». После этого на экране появляется еще одно диалоговое окно, которое позволяет выбрать режим работы с изображением: «Показать» или «Регистрировать» (рисунок 1).

 

 

Рисунок 1 – Окно выбора режима работы с изображением

 

«Показать» - изображение  будет показано в окне карты в  условной системе координат.

«Регистрировать» - предлагается выполнить регистрацию изображения, т.е. задать координаты минимум трех точек изображения в выбранной  системе координат.

Для того чтобы зарегистрировать растровое изображение при открытии изображения, необходимо выбрать «Регистрировать». Либо открыв незарегистрированное изображение  в главном меню выбрать «Таблица», затем «Растр», затем «Регистрация». В результате появляется диалоговое окно "Регистрация изображения".

Регистрация, по сути, является основой для математического  преобразования данных, представленных в одной координатной системе (в  нашем случае «подпиксельной системе координат»), в другую систему координат (Гаусса-Крюгера, Пулково 1942, GK зона 14) таким образом, чтобы на полученный результат можно было накладывать корректно другие слои информации.

При регистрации растрового изображения очень важно точно  наводить курсор на опорные точки. Если опорные точки размещены правильно, MapInfo будет показывать растровое изображение без искажений и поворотов. При наложении векторных данных MapInfo, таким образом, трансформирует векторную информацию, чтобы добиться правильного взаимного расположения растра и векторных слоев.

На первом этапе (рисунок 2) выбирается картографическая проекция – Гаусса-Крюгера (Пулково 1942, GK зона 14), и единицы измерения – метры.

 

 

Рисунок 2 – Окно выбора проекции

 

Затем курсором мышки нужно указать на точку изображения. Появится диалоговое окно «Добавить опорную точку», в котором задают координаты точки (измеренные на карте или полученные из других источников). Точка будет помечена в окошке изображения. Для того чтобы зарегистрировать карту, необходимо ввести координаты, по крайней мере, трех опорных точек; но если проекция изображения неизвестна, то число точек должно быть значительно больше. В процессе регистрации нового растрового изображения, в диалоговом окне "Регистрация изображения" для опорных точек выдаются значения погрешностей регистрации. Под погрешностью понимается разница между реальным положением точки на изображении и заданными координатами Х и У. Очень важно, чтобы значение погрешности было как можно меньше. При больших погрешностях регистрации возникнут отклонения при совмещении растрового и векторных слоев. Для того чтобы добиться максимальной точности при указании координат опорных точек, необходимо увеличить изображение (кнопка +). Размещение опорных точек, их координаты и получившуюся погрешность можно увидеть на рисунке 3.

Точность регистрации  можно увеличить за счет большего числа опорных точек. При слишком  большой погрешности регистрации  надо ввести изменения в координаты опорных точек. Для этого выбирается запись о точке в верхней части диалога «Регистрация изображения» и выбирается другое расположение точки на карте.

 

 

Рисунок 3 – Окно регистрации растрового изображения

 

Регистрация растрового изображения выполняется только один раз. В дальнейшем эта информация будет храниться в файле с расширением tab.

 

2.2 Оценка качества растрового изображения

 

Для того чтобы сделать  оценку качества растрового изображения  карты M-44-XXXVI, необходимо сначала определить её графическую точность. Это нужно, чтобы затем сравнить полученные погрешности с максимально допустимой ошибкой.

Предельная точность масштаба — это отрезок горизонтального проложения линии, соответствующий 0,1 мм на плане. Значение 0,1 мм для определения точности масштаба принято из-за того, что это минимальный отрезок, который человек может различить невооруженным глазом. Для масштаба 1:200 000 точность масштаба будет равна 20 м. В этом масштабе 1 см на плане соответствует 200 000 см (2000 м) на местности, 1 мм — 20 000 см (200 м), 0,1 мм — 2000 см (20 м). Чтобы получить графическую точность масштаба, необходимо полученное значение умножить на 2. Таким образом, графическая точность масштаба 1:200 000 составляет 40 м.