GIS II Proseminar WS 2004/ Raster... Georeferenzierung

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1 GIS II Proseminar WS 2004/2005 10.Raster... Georeferenzierung
- Arne Adomeit -

2 Gliederung Ausgangssituation Georeferenzierung ??? Referenzpunkte
Affine Transformation Allgemeines Toolbar in ArcMap Softwaredemo Aufgabe III Durchführung einer Georeferenzierung Link Table Control Points / Transformationen Aufgabe IV

3 Ausgangssituation Rasterdaten Referenzfläche z.B. Luftbildaufnahme
Koordinaten in Pixel Rasterdaten durch Scannen von Karten,Fotos, Satellitenbilder usw. meist topographische Karten Koordinaten in Gauß-Krüger (vorgegebene Flächen, Karten usw.  bei ArcMap Shapfile )

4 Georeferenzierung ??? Antworten auf die Fragen: Rasterdaten
Referenzdaten es werden verschiedene Koordinaten benutzt den Rasterdaten muss eindeutig zugewiesen werden, welcher Stelle sie in den Referenzdaten entsprechen bei der Georeferenzierung realisiert man dies mit Hilfe einer Transformation durch Hilfspunkte Antworten auf die Fragen:  Wo gehören meine Rasterdaten hin? Sind meine entnommenen Informationen richtig? (Fläche, Strecke)

5 Referenzpunkte Eine Georeferenzierung benötigt zur Transformation
Referenzpunkte  bekannt im Referenzlayer und in Rasterdaten markante Punkte (Kreisverkehr, Hausecke...) „control points“ in ArcMap mathematische Funktion  hängt von Anz.d.Referenzpunkte ab bei uns reicht 1.Ordnung (affine) Wichtig: gute, gleichmäßige Verteilung der Punkte. Möglichst mehr als benötigt Qualität der Transformation hängt von Art und Auswahl der Referenzpunkte ab. „RMS-Error“ in ArcMap

6 Affine Transformation
Translation Skalierung Rotation Scherung Die Transformation mit einer mathematischen Funktion wird in ArcMap automatisch durchgeführt. mehr dazu  Toolbar-Vorstellung

7 Durchführung einer Georeferenzierung
Zum Referenzieren brauchen wir: einen Referenzlayer zu referenzierende Rasterdaten „control points“ die in beiden Bildern bekannt sind  Und los geht‘s !

8 Toolbar in ArcMap I Starten der Toolbar unter: View \ Toolbars \ Georeferencing oder rechte Maustaste + Symbolleiste Name des Rasterdaten rotieren,verschieben Referenzpunkte einfügen (1.Raster 2.Referenzlayer) Klick! Es öffnet sich ein Untermenü mit weiteren Funktionen „View Link Table“ Tabelle mit den einzelnen Pass -punkten u Genauigkeiten (später) (Wir arbeiten nur auf dem Raster !)

9 Toolbar in ArcMap II Georeferenzierung wird aktualisiert & gespeichert
als *.aux-file Speichern des interpolierten, entzerrten Rasters Verschieben, rotieren Automatische Anpassung nach jedem eingefügten Referenzpunkt (standardmäßig aktiviert) Auswahl der Transformationsart Anzeige aktualisieren Alle Referenzpunkte werden gelöscht Transformation wird zurück-gesetzt, control points bleiben erhalten.

10 Softwaredemo aus dem letzten Semester...

11 Aufgabe III Die wissenschaftlichen Mitarbeiter eines Versuchgutes der Universität wollen die Schläge des Versuchsfelds neu aufteilen, haben aber das Luftbild verschludert. Nach dem Erhalt eines neuen Luftbildes passen die Rasterdaten und die Referenzdaten nicht mehr zusammen. Könnt ihr ihnen helfen? Sonst ist das bis Weihnachten immer noch nicht geschafft... Kopiert den Ordner v:\adomeit\aufgabe3 in euer Verzeichnis. Transformiert das Luftbild („versuchsgut.bmp“) mit Hilfe von 3 control points auf die Schlägekarte Dazu wurden 3 Grenzpunkte im Luftbild markiert. Diese müsst ihr auch im Referenzlayer finden. Speichert die Georeferenzierung als *.aux-file und die control points als *.txt-file ab. („schläge_diko.shp“) Tip!  rechte Maustaste  Zoom to Layer

12 Durchführung I 1. 2. 3. 4. 5. Aktivieren der Werkzeugleiste in ArcMap
(View  Toolbars  Georeferencing) 2. Laden der Rasterdatei, die georeferenziert werden soll. (+ add data) 3. Laden des Referenzlayers im gleichen Datenrahmen (Beachte: Referenzlayer muss an oberster Stelle stehen !) 4. Zoom in den Bereich des Layers auf den die Rasterdaten transformiert werden sollen. (bei unserem Bsp. egal) 5. Aktivieren „Auto Adjust“ (standardmäßig) Grobe Transformation in den ausgewählten Bereich Automatische Anpassung nach jedem „control point“

13 Durchführung II 6. Benutzen von den Werkzeugen verschieben, rotieren oder Den Menüeintrag „Kippen und Drehen“ um die Daten noch Besser zur Deckung zu bekommen. auf Position (x,y) in den Rasterdaten klicken 7. Verbesserung durch das Setzen von control points Eingabe = „set control points“ dann auf zugehörige Position im Referenzlayer Zur Kontrolle Link Table aufrufen

14 Link Table Im Link Table werden alle control points aufgelistet
Für jeden Punkt gibt es Raster- und Referenzkoordinaten Laden und Speichern als *.txt-Datei (Load,Save) Genauigkeit der einzelnen Punkte Doppelklick um Werte zu editieren Löschen von Punkten RMS-Error=mittlere Lagegenauigkeit aller Punkte Je kleiner desto besser !!! Laden & Speichern

15 Durchführung III 8. Speichern der Georeferenzierung 2 Möglichkeiten
1. „Update georeferencing“ speichern als *.aux-Datei Rasterdatei.aux Löschen macht auch die Georeferenzierung rückgängig nur von ESRI-Produkten lesbar (Nachteil) 2. „Rectify“ speichern des entzerrten interpolierten Rasters bietet sich an, wenn man noch weitere Referenzierungen mit dem gleichen Raster machen muss

16 Durchführung IV „Rectify“ = Korrigieren Eingaben:
Neuberechnung der Rasterkoordinaten notwendig „Resampling“  Umrechnung der Zellengröße u. Position 1. „Nearest Neighbour“ berechnet einen Zellwert aus der direkten Nach-barschaft der neuen Zellposition. (schnell) 2+3. andere Methoden, welche die Berechnung mit mehr Punkten und Gewichtung durchführen. (Man braucht mehr control points (4/16Punkte) Resultat: glattes Ergebnis des berechneten Rasters *.tiff  *.tfw Eingaben: Zellgröße Resample Type Speicherort

17 Control Points Um mit den control points ein besseres Ergebnis zu erzielen Raster Klick! 1. control point auf Raster setzen 2. rechte Maustaste betätigen Koordinaten per Hand Eingeben (X,Y) Punkt verwerfen

18 Transformationen Die verschiedenen Transformationen
können auch im Link Table angesteuert werden im allg. reicht meistens eine affine Transformation aus. 2. U. 3.Ordnung bringen nur eine Genauigkeitssteigerung, wenn die control points gut gewählt sind 1.Ordnung  3 control points 2.Ordnung  4 control points 3.Ordnung  10 control points Jedoch haben wir bei der 3.Ordnung keine geradentreue Abb. mehr !

19 Aufgabe IV Bei der Durchführung einer Georeferenzierung von den Angestellten des Versuchsgutes hat sich ein grober Fehler eingeschlichen. Jedoch sind nur noch die folgenden Dateien auf dem Rechner zu finden: schläge_diko.shp , versuchsgut_gedreht.bmp uebung4.txt , hilfe.txt Findet den Fehler der bei der Georeferenzierung gemacht wurde und berichtigt ihn. Speichert das jetzt korrekt referenzierte Raster als ergebnis.tif ab. Das Resampling soll mit dem Typ„Nearest Neighbour“ durchgeführt werden Was könnt ihr über die Qualität sagen? Öffnet schläge_diko.shp und das gespeicherte Raster Hilfreich sind die Datei hilfe.txt und der Befehl „rectify“ Die Daten befinden sich unter v:\adomeit\uebung4

20 Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit !
Frohe Weihnachten ! Quellen: Using Arc Map Modeling our world Getting started with ArcGis Bilder