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Georeferenzierung Verknüpfung von Bild - und Vektordaten.

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2 Georeferenzierung Verknüpfung von Bild - und Vektordaten

3 Georeferenzierung Beziehung zwischen –einem Bild, das in einem Bildkoordinaten- system (Reihe und Spalte) im Abbildungsraum (Image Space) als Rasterdaten abgebildet wird, –und einer Karte, die in einem Kartenkoordina- tensystem (x und y-Koordinaten) im Karten- raum (Map Space) als Vektordaten abgebildet wird. ermöglicht, dass beide durch Transformation in ein Koordinatensystem kommen und somit eine Analyse beider.

4 Georeferenzierung Es gibt zwei Bildkategorien: Bilder, verbunden mit geographic features (ge- scannte Dokumente), brauchen nicht georeferen- ziert werden, da sie keine aktuelle räumliche Grö- ße haben. Bilder, wo der geographischen Raum von Interes- se ist (Satellitenbilder), müssen georeferenziert werden, um mit anderen räumlichen referenzierten Daten übereinstimmend angezeigt werden zu kön- nen.

5 Einfache Transformation Eine einfache Transformation entsteht durch Bildung einer Beziehung von feature Daten in einem Koordinatensystem zu einem anderen Kartenkoordinatensystem. Die Form der Eingabedaten (Vektorerfas- sung, Abbildung oder auf Zellen basieren- des Gitter) ist dabei nicht relevant.

6 Transformation Definition: Eintragung eines Rasters/Bildes in real-world Koordinaten –d.h. das Bild wird in dasselbe Koordinatensy- stem transformiert, in dem die entsprechenden geographischen Daten (Vektordaten, Fläche im TIN-Datensatz) sind. Um ein Bild zu georeferenzieren, ist es nötig, das Bild entweder als ein Bezugssytem, eine Karte oder Koordinatensatz zu registrieren, die in dem Kartenraum existieren.

7 Transformation In Arcinfo 8 ist diese Transformation nicht möglich, jedoch in der älteren Version Arcinfo 7 In dieser wird die affine Transformation bestehend aus 6 Parametern berechnet –Rotation –Translation –Skalierung (jeweils zwei)

8 GEOREFERENZIERUNG Georeferenzierung besteht aus 3 Arbeits- schritte Coverage (Speicherung; hier: Passpunkte) Registristrieren (Erfassung, Tabelle) Rektification (Verbesserung, Gleichrichten)

9 Coverage Um georeferenzieren zu können, muss vorher ein Coverage erstellt werden. Dieses ist ein Vektorspeicherformat, das location (Ort), shape (Form), und attribute of geo- graphic features speichert. Es ist eines der hauptsächlich verwendeten Datenspeicherformate in ArcInfo.

10 Coverage Es gibt mehrere coverage features: –Primary (übergeordnet): point, label points, arc, nodes –Secondary (untergeordnet) : Polygon, tic, links, section (Teilstück), annotation (Erläuterungen) Component feature classes: –Regionen, Routen hier werden Passpunkte gespeichert, die die Registrierung stützt.

11 Register Um coverages und images gleichzeitig zu zeigen, muss durch Register eine affine Transformation berechnet werden, d.h. die Zeilen und Spalten werden zu x und y-Koordinaten. Diese Transfor- mationsparameter werden als world file gespei- chert. Anwendung mit ArcRegister ist nötig, da nicht alle Bildformate Georereferenzierungsinforma- tionen speichern und somit eine Festlegung der Transformation nicht möglich ist.

12 Register Es ist notwendig mindestens drei Verbind- ungen zwischen den Bildeckpunkten und den entsprechenden Koordinatenpaaren (nicht die Passpunkte) zu erstellen. Maxi- mal dürfen es nur 60 Verbindungen sein, mit denen eine bessere Ausrichtung erlangt werden kann. Jedoch wird in Register eine genauere Ausrichtung bei nur drei Punkten erlangt.

13 Register Cover color ist zu benutzen, um das Cover- age farblich anzuzeigen. Es hat einen Integerwert von 0 bis 7, dem die entsprech- enden Farben zugeordnet sind. Rot ist die Voreinstellung. Band: Methode, um ein Bild anzuzeigen, wenn es mehr als ein Datenband enthält.

14 Register Composite: zeigt ein Multiband als ein color composite an. Es gibt drei Bänderarten: –red-band (default ist 1), green-band (2), blue- band (3) Cover hat folgende feature classes: –ARC - arcs vom Bild werden angezeigt –POINT - Bildpunkte sind gezeichnet –TIC - Bildtics werden angezeigt –ALL - alle drei werden angezeigt

15 Rectify Ist die Konvertierung eines Bildes von Bild- koordinaten zu Kartenkoordinaten, d.h. es benutzt die berechneten Transformations- parameter. Hier wird also die eigentliche Transformation durchgeführt und man erhält das korrigierte Bild.

16 Rectify Um eine Bildachse zur Kartenraumachse auszu- richten, muss das Bild durch resampling gleichge- richtet werden. Um die Zellen orthogonal zur Kartenorientierung zu orientieren, kann man die Rotation oder Schief- stellung bei der Verbesserung entfernen, jedoch entstehen dadurch eine kleine Menge, nicht sicht- barer Fehler, die bei einer multispektralen Analyse wichtig sind, da schon eine minimale Differenz zwischen den Zellwerten bedeutsam i st.

17 Rectify Interpolationsmethoden, um die gerechneten Pixelwerte für das ausgegebene Bild zu erhalten: –N–Nearest – jeder ausgegebene Pixelwert wird durch Festlegung des nächstliegenden Pixelwertes im eingegebenen Bild berechnet (kategorische Werte – Ordinal- oder Nominaldaten) (nearest neighbor assignment) –B–Bilinear – durch Interpolation der 4 nächstliegenden Pixelwerte basierend auf deren gewichtete Distanz (beständige Daten) (bilinear interpolation) –C–Cubic – auf dieselbe Art wie bilinear, nur sind es 16 Pixel (cubic convolution)

18 Clipping erfolgt nach der Rektifizierung des Bildes. Clip cover erlaubt, das eingegebene Bild an ein Coverage oder einer benutzerdefinierten Box anzuheften. Box: Es werden nach der Rektifizierung map- Koordinaten aufgeführt, ansonsten werden die linken-unteren und rechten-oberen Spalten- und Zeilenwerte vom Bild als Ursprung aufgeführt.

19 Rectify Man kann es benutzen, um eine Kopie eines Bildes zu machen (durch identische Trans- formation), oder ein neues Bild, das nur aus Teilen des Originalbildes besteht, wenn ein angeheftetes Bild spezifiziert ist. Bei die- sem Typ braucht das Bild nicht rektifiziert sein.

20 Rectify Die Rektifizierung eines Bildes kann ein größeres Bild ergeben, falls es eine Rotation erfordert. Das bedeutet, dass Pixel auch außerhalb des Bildes liegen können, diesen wird der Pixelwert Null zugeschrieben. Diese Pixel gehören zu dem neukreierten Bild und werden ebenso anegzeigt.

21 Bildformate Das Bild, das transformiert werden soll, muss eines der folgenden Spei- cherformate haben, die vom IMAGE INTEGRATOR unterstützt werden. Sie gelten sowohl für Register als auch für Rectify.

22 Rasterpyramiden Umfassende Raster können schnell ange- zeigt werden, wenn für diese vorher Pyra- miden kreiert worden sind. sie können mehr Informationen beinhalten, als man auf dem Bildschirm sieht und haben wegen des kleineren Rechenaufwandes und kürzerer Zellüberprüfung eine schnellere Anzeigenzeit

23 Rasterpyramiden Ohne diese müssen die ganzen Rasterdaten- sätze überprüft und viel berechnet werden, um auszuwählen, welche Teilmenge der Zelldaten zu sehen ist. Möglichkeit eine auflösungsreduzierte Kopie des Rasters zu speichern.

24 Projektionsinformation Georeferenzierungsinformationen werden international in einigen Rasterformaten, wie z. B. ESRI ARC GRID TM oder ERDAS IMAGINE ®, oder in äußeren Dateien, wie raster auxiliary file (.aux), oder in Weltdateien für andere Formate, wie JPEG oder BMP, gespeichert. Unter Benutzung dieser Informationen ist es nach Speicherung der Kartenprojektionsinformationen möglich diese in andere Koordinatensysteme zu projizieren.

25 Aufgabe Projiziert, nachdem ihr es in euer Verzeichnis kopiert habt, das angegebene Bild in ein anderes Koordinatensystem, z.B. UTM (s. Seminar Projektionen)! Dann öffnet ihr das Bild und die Vektordaten in ArcMap! Bild –D:\GIS-Data\ESRI\ArcInfoDesktop\Sample Maps\Data\JoshuaTreeNP\hillshd Vektordaten –D:\...\JoshuaTreeNP\roads

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29 Transformation Ein nicht georeferenziertes Bild ist im Bildraum, in dem Pixel Zeilenplätze von links nach rechts an der x-Achse zunehmen, Reihenplätze von oben nach unten an der y-Achse. Um diese in einem Gitter zu benutzen, muss das Bild aus dem Bildraum in den Kartenraum umgeformt werden.

30 Resampling Basiert auf der gebildeten Transformation wäh- rend des Registrierungsprozess. Ähnelt dem Gitterprozess: Über das Bild wird ein Gitter gelegt und jeder Gitterzelle bzw. Masche ein Wert zugeschrieben, welcher der nahen Umgebung des Zentrums entspricht und sich auf die Werte der durch Rotation entstehenden Zellen des Zentrums im mapspace bezieht.

31 Resampling Die der Rasterdatenausgabe zugewiesenen Werte werden durch den Typ des Resam- plings bestimmt –n–nearest neighbor assignment (nächster Nachbarzuweisung ) –b–bilinear interpolation –c–cubic convolution


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