Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Октября 2012 в 14:35, курсовая работа
Целью в данной курсовой работе является освоение методов создания цифровой модели карт таким способом, как преобразование растрового изображения в векторное
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
Вычисляется среднее значение:
γср = 1,87°
Чтобы получить необходимое значение, нужно вычесть полученный γср из 360°. Получилось значение, равное 358,13°. Полученный угол сближения меридиан вводится в поле «Угол».
Для задания масштаба относительно данного изображения необходимо: нажать кнопку поля «На листе», затем указать расстояние на карте (две точки), и затем ввести нужное значение в поле «Назначить». За точки, между которыми указывается расстояние на растре, можно принять любые два соседних перекрестья прямоугольной координатной сетки. На данной карте реальное расстояние будет составлять 4000 м, это число вводится в поле «Назначить».
После определения всех необходимых параметров и заполнения всех полей окна «Координатная система» нажимается кнопка «ОК». Теперь можно начать выполнение калибровки.
Целью калибровки является преобразование растрового изображения таким образом, чтобы координаты измеренных точек совпали с их реальными координатами или максимально приблизились к ним. Наиболее продуктивным способом калибровки растрового изображения в Spotlight Pro является калибровка растрового изображения по сетке. Для этого нужно при открытом изображении карты, с уже заданной системой координат, выбрать пункт «Калибровать» в меню «Растр». В открывшемся диалоговом окне нажимается кнопка «Создать сетку».
Рисунок 15 – Окно создания калибровочной сетки
Сетка определяется тремя основными параметрами: начальной точкой (координата левого нижнего узла сетки), размером ячейки сетки (по осям X и Y), количеством ячеек (по осям X и Y). В соответствующие поля диалогового окна «Калибровочная сетка» (рисунок 15) нужно ввести нужные параметры сетки. Затем нажимается кнопка «Просмотр». В окне с растровым изображением можно увидеть, что узлы созданной координатной сетки не совпадают с ними же на растре. Это говорит об искажениях. Чтобы устранить эти искажения, т.е., собственно, выполнить калибровку, необходимо переместить узлы полученной калибровочной сетки на соответствующие точки растра. Это выполняется следующим образом: выделяется узел калибровочной сетки, затем, удерживая левую кнопку мыши, перетаскивается на соответствующий узел координатной сетки на растре. После нажатия кнопки «Применить» будет выполнена калибровка по перемещённым узлам калибровочной сетки. Таким образом все измеренные координаты узлов прямоугольной координатной системы будут совпадать с их реальными координатами.
После выполнения калибровки растра по сетке при последующей работе с растром можно получить точные данные, но только внутри полученной прямоугольной координатной сетки. Кроме целых квадратов на карте также есть квадраты, обрезанные рамкой, которая является проекцией меридианов и параллелей на плоскость. Чтобы устранить искажения по всему листу карты, выполняется другой способ калибровки – калибровка растрового изображения по произвольному набору точек.
Для выполнения калибровки этим способом нужно использовать калибровочные пары, полученные в пункте 2.3 (приложение В).
Калибровка данным способом выполняется в следующем порядке:
Рисунок 16 – Окно добавления калибровочной точки
Таким же образом вводятся все калибровочные точки. Теперь получен полный набор векторных пересечений для создания набора калибровочных пар в диалоге «Калибровка». После нажатия кнопки «Применить» точки на растре примут своё реальное положение.
В результате проделанной калибровки искажения устранены или сведены к минимуму. Чтобы сохранить откалиброванное изображение для дальнейшей обработки его в Mapinfo, нужно выполнить следующие действия: выбрать пункт «Сохранить как…» из меню «Файл»; затем в открывшемся диалоговом окне указать путь сохранения и имя файла, а также выбрать расширение .TIFF; нажать кнопку «Сохранить».
Для того чтобы не потерять качество изображения, откалиброванный файл сохраняется в формате TIFF (Tagged Image Format), который является на сегодняшний день самым распространенным из графических форматов для растровых изображений, фактически – промышленным стандартом. TIFF поддерживается практически всеми программами на платформах PC и Macintosh. Применяется для хранения сканированных изображений и размещения их в программах графического дизайна и издательских системах, для обмена растровыми изображениями между платформами.
Для проверки правильности калибровки полученный растр снова регистрируется в Mapinfo и открывается созданная ранее сетка. На рисунках 17 и 18 можно увидеть, что при 8-микратном приближении векторное изображение сетки совпадает с растровым, значит искажения исходного растра устранены, и полученное изображение можно использовать для создания цифровой топографической карты.
Рисунок 17 – Совпадение цифровой километровой сетки с растровой при 8-микратном увеличении
Рисунок 18 – Совпадение цифровой градусной сетки с растровой при 8-микратном увеличении
3 ВЕКТОРИЗАЦИЯ
3.1 Создание слоев
Следующий этап оцифровки растровой карты – это сбор данных или векторизация растрового изображения. Векторизация выполняется по слоям. Эти слои можно представить, как прозрачные пленки, которые могут совмещаться в различных сочетаниях. Каждый слой содержит однотипные объекты, например, один слой может содержать горизонтали, другой – леса, третий – реки и т.д. Если поместить такие слои один поверх другого, то в результате получится полная карта. Для каждого слоя составляется своя таблица.
Для создания нового слоя используется косметический слой. Косметический слой – это пустой слой, лежащий на поверхности всех прочих слоев. Он используется для рисования, в него помещаются подписи, заголовки карт, разные географические объекты. Косметический слой всегда является самым верхним слоем карты. Его нельзя удалить из окна Карты, а также изменить его положение по отношению к другим слоям.
Для того чтобы создать первый слой необходимо на панели «Операции» выбрать значок «Управление слоями».
После этого появится диалоговое окно «Управление слоями» (рисунок 19). Необходимо установить флажок под значком «Рисовать» для косметического слоя и нажать ОК.
Рисунок 19 – Диалоговое окно «Управление слоями»
После проделанной операции панель «Пенал» станет доступна для пользования. Теперь можно приступать к рисовке первого слоя. Для этого необходимо на панели «Пенал» выбрать инструмент (эллипс, прямоугольник, линию, замкнутый или незамкнутый полигон), а также соответствующий стиль и цвет.
После того, как нарисован данный слой, необходимо его сохранить. Для этого выбирается команда «Сохранить косметику» из меню «Карта», появляется диалоговое окно, в окошке «Имя» задаётся наименование нового слоя и сохраняется с помощью кнопки «Сохранить». Каждый следующий слой создается так же, как и предыдущий.
При выполнении курсовой работы все слои создавались в соответствии с классификатором. Было создано 16 слоёв:
1) Гидрография, площадные объекты (gidrografiya_poligon) – на этом слое отображён полигон Бухтарминского водохранилища и полигоны реки Курчум и мелких озёр.
2) Гидрография, линейные объекты (gidrografiya_line) – на этом слое отображены реки, дамбы и оросительные каналы.
3) Гидрография, точечные объекты (gidrografiya_toch) – на этом слое отображены колодцы, источники, причалы, мосты и отметки урезов воды.
4) Рельеф, линейные объекты (rel'ef_line) – этот слой включает в себя линейные объекты, дающие понятие о форме земной поверхности – условные обозначения обрывов и горизонтали – линии высот. На данном слое находятся основные и промежуточные линии высот. Основные линии высот показывают высоты с интервалом в 40 метров и не прерываются на протяжении всей карты.
5) Рельеф, точечные объекты (rel'ef_toch) – этот слой включает в себя точечные объекты, дающие понятие о форме земной поверхности – отметки высот и скопления камней.
6) Рельеф, площадные объекты (rel'ef_poligon) – этот слой включает в себя площадные объекты, дающие понятие о форме земной поверхности – ямы, выражающиеся в масштабе карты.
7) Граница (granica) – на этом слое находится только один линейный объект – граница между Семипалатинской и Восточно-Казахстанской областями.
8) Растительный покров и грунты, площадные объекты (rast_pokrov_i_grunty_poligon) – это слой, включающий в себя полигоны сплошных зарослей кустарника, пески, каменистые поверхности, болота и солончаки.
9) Растительный покров и грунты, точечные объекты (rast_pokrov_i_grunty_toch) – это слой, включающий в себя отдельные кусты и группы кустов, редкие низкорослые леса, камышовые заросли.
10) Дорожная сеть (dorozhnaya_set) – состоит только из линейных объектов, изображающих шоссейные, грунтовые, полевые грунтовые и просёлочные дороги.
11) Отдельные местные предметы, линейные объекты (otd_mest_predmety_line) – этот слой включает в себя объекты, изображающие промышленные и социально-культурные объекты – линии электропередач.
12) Отдельные местные предметы, точечные объекты (otd_mest_predmety_toch) – этот слой включает в себя объекты, изображающие промышленные и социально-культурные объекты –могильники, кладбища, заводы.
13) Населённые пункты (Naselenpukt) – этот слой включает в себя площадные объекты, обозначающие здания, отдельные дворы, кварталы населённых пунктов, разрушенные и полуразрушенные строения.
14) Пункты государственной геодезической сети (trigopunkty) – этот слой состоит из точечных объектов, изображающих находящиеся на данной территории пункты сети триангуляции 4 класса.
15) Километровая сетка (setka) – на этом слое находится километровая сетка, созданная на стадии оценки качества растрового изображения (пункт 2.2), а также линии, составляющие неполные квадраты километровой сетки.
16) Надписи (nadpisi) – на этот слой нанесены все надписи и подписи, присутствующие на карте.
В диалоговом окне «Управление слоями» слои расположены в обратном порядке, т.е. самый нижний слой – «гидрография, площадные объекты», а самый верхний – «надписи».
Созданные слои можно использовать для совмещения разнородной информации на карте и представления географических связей между данными. Слои можно переупорядочивать, настраивать и удалять. Для того чтобы поменять порядок слоев на панели «Операции», нужно выбрать кнопку «Управление слоями», в появившемся диалоговом окне видно расположение слоев карты. Слой, который необходимо переместить, выделяют и нажимают кнопку «Вверх» или «Вниз», после нажатия ОК на экране появится измененное изображение карты. Для того чтобы слой удалить или добавить, используют кнопки «Добавить» или «Удалить».
В результате всех перечисленных действий получилась векторная карта, состоящая из отдельных слоев, хранящаяся в специальной таблице слоев, которые можно подгружать и редактировать в любой последовательности независимо друг от друга. Таким образом, была создана векторная топографическая карта M-44-XXXVI.
3.2 Библиотека условных знаков
MapInfo поддерживает три вида символов: векторные символы, символы из установленных шрифтов TrueType и растровые символы.
Библиотеки, использовавшиеся при выполнении данной курсовой работы, созданы на основе документа «Условные знаки для топографических карт масштабов 1:200000 и 1:500000», (Военно-топографическое управление Генерального штаба, Москва, 1983г.) и предназначены для использования при формирования цифровых топографических карт в геоинформационной системе MapInfo.
Библиотека точечных условных знаков и знаков-заполнителей для площадных объектов представляет собой TrueType шрифт UZ200000.ttf, который инсталлируется в среде Windows и может использоваться не только в MapInfo, но и в любом другом приложении, работающем под Windows. Этот шрифт содержит в себе все точечные объекты, необходимые для выполнения оцифровки карты в масштабе 1:200000.
Библиотека линейных условных знаков находится в файле стилей линий MapInfo - mapinfow.pen. При инсталляции MapInfo этот файл формируется в основном каталоге MapInfo. Для того чтобы установить нужную библиотеку, необходимо заменить этот файл на одноимённый, содержащий нужные векторные символы (рисунок 20).
Рисунок 20 – Библиотека линейных условных знаков
3.3 Особенности графического редактирования
В MapInfo имеются средства для редактирования графических объектов. Изменения вносятся путем активизации того слоя, где произошли изменения. На панели «Операции» выбирают любой из инструментов, предназначенных для выделения объектов, и выделяют необходимый объект щелчком левой кнопки мыши. Выделенный объект можно переместить на новое место, изменить тип линий, штриховки, вид символов, а также изменить размер.