7. Date raster şi date vectoriale Exista două modalitati alternative de materializare si stocare a reprezentarilor cartografice, fiecare cu avantajele si dezavantajele sale:
-
Sistem raster;
-
Sistem vectorial.
O modalitate importanta de materializare si stocare a reprezentarilor cartografice este sub
formă de sistem raster (numită destul de sugestiv şi "imagine bitmap" - hartă de biţi – fig. fig. 1.1). pla sate În sistemul raster, imaginile sunt construite din celule ( puncte) colorate, numite pixeli, plasate individual pe tot "corpul" acesteia. Pixelul , sau unitatea de imagine, este cel mai mic element de pe o
suprafaţă de afişare, căruia i se poate atribui în mod independent o intensitate sau o culoare. Fiecărui pixel i se va atribui atribui un număr număr care care va va fi asocia asociatt cu o culoare culoare.. Entităţil Entităţilee grafice grafice sunt sunt const construite ruite din mulţimi mulţimi de pixeli. Sistemul raster este mare consumator consumator de resurse.
Fig. 1.1. Reprezentarea raster a unor entitati grafice
Entităţiile grafice ce compun o harta digitală sunt de obicei definite vectorial, ceea ce înseamnă că reprezentarea lor pe ecran se bazează pe algoritmi matematici (geometrici, trigonometrici, algebrici – fig. fig. 1.2.).
Fig. 1.2. Reprezentarea vector a unor entitati grafice
O entitate este generată pe ecran de către software pornind de la coordonatele carteziene ale punctelor sale determinante şi de la definiţia sa geometrică.
Reprezentarea vectorială a entităţilor grafice prezintă avantaje majore în comparaţie cu 1
reprezentarea raster, în principal datorită definirii geometrice, respectiv: - precizia de poziţionare poziţionare şi acurateţea acurateţea de reprezentare reprezentare sunt net superioare; superioare; -
aspect vizual estetic datorită păstrării detaliilor elementelor reprezentate;
-
stocarea entităţilor necesită mai puţin spaţiu datorită structurii compacte a datelor (pentru că în Ioc să se memoreze toate punctele colorate constituind entitatea, se memorează doar definiţia acesteia);
-
manevrarea lor de către mediul CAD este mult mai rapidă (salvare, încărcare, afişare, editare, copiere, ştergere);
-
simbolizări libere şi generoase ale entităţilor din reprezentarea cartografică (aplicabilitate practic nelimitată de culori, simboluri punctiforme, simboluri liniare, haşuri); haşuri);
-
flexibilitatea geometrică (putem "trage" de entitatea vectorială, deformând -o, fără a-i pierde constituţia); constituţia);
-
scalabilitatea nederanjantă a afişării, pe când dacă ne
vom apropia mult de imaginea raster
(prin funcţia de "zoom") aspectul zimţat şi cuantificat al imaginii devine obstructiv; -
calculări şi determinări precise (distanţe, perimetre, arii, altitudini, unghiuri, orientări);
-
crearea de noi entităţi sau modificarea si actualizarea entităţilor existente valorifică geometria entităţilor anterioare prin aşa numitele "prinderi" sau "snapping": prizele se pot aplica asupra elementelor definitorii: capete, centre de arc/cer c; c; "elemente" mai evoluate, derivate geometric:
dar şi asupra unor
mijloc de linie/arc, tangentă, paralelă,
perpendiculară, perpendiculară, intersecţie. Această trecere în revistă a avantajelor nu face deloc ca imaginile raster să poată fi dispreţuite, rămânându -le şi lor destule atuuri, respectiv: -
sugestivitatea şi complexitatea conţinutului (deseori imaginea raster fascinează prin compoziţia reprezentată);
-
obţinerea se face prin resurse mai puţine (economie de timp/bani);
-
uneori este mai facil să se lucreze cu informaţia raster disponibilă decât să se urmeze procesele de transformare a acesteia în informaţie vectorială (mai ales pentru sarcini punctuale);
-
realizarea usoară a analizelor spaţiale;
-
creşterea continuă a performanţelor calculatoarelor face ca imaginile raster să fie tot mai mult integrabile în proiectele cartografice digitale. 8. Caracteristici ale reprezentarilor reprezentarilor cartografice digitale
2
Rezoluţia în sistem vector, reprezintă distanţa cea mai
mică dintre două puncte care este
sesizată prin sistemul de coordon ate, ca fiind diferite. Rezoluţia mai poate fi definita ca: -
măsura celor mai mici detalii care pot fi văzute pe o hartă sau într -o bază de date digitală;
-
dimensiunile reprezentate de fiecare pixel sau celulă într -un raster;
-
distanţa minimă între două elemente afişate.
Această caracteristică depinde de echipamentul şi softul utilizat în crearea hărţii precum şi de prelucrarea şi afişarea ei pe monitor sau plotter. În sistemul raster, rezoluţia reprezintă dimensiunea maximă din teren care îi corespunde unui pixel (definiţia este aceeaşi cu cea a rezoluţiei unei imagini digitale). De exemplu o rezoluţie de
10 m înseamnă că, un pixel este asociat cu o suprafaţă de 10x10 mp. Şi în sistem raster situaţia este similară, adică nu se sesizează caracteristici geografice sub rezoluţia hărţii. Rezoluţie digitală se poate exprima în: 1. Pixeli sau megapixeli (px sau Mpx) și exprimă dimensiunile imaginii digitale. O imagine
dreptunghiulară din memoria calculatorului poate avea o rezoluţie digitală de
1.600 x 1.200 pixeli (lungimea şi lăţimea), ceea ce se exprimă mai practic prin 4:3. (alte raporturi des folosite sunt 3:2, 16:9, 1:1 ş.a.). Rezoluţia digitală se mai indică şi prin numărul total de pixeli ai imaginii (1.920.000 px, sau 1,92 Mpx), caz în care însă se pierde informaţia despre raportul între laturile imaginii. 2. Pixeli pe inch ("ppi") și exprimă numărul de pixeli pe unitatea de
Pentru imagini vizibile ar e
lungime inch.
importanţă şi numărul de pixeli raportat la lungime, măsurat de
exemplu în pixeli/mm. Rezoluţie optică se exprimă cel mai des totuşi în pixeli pe inch ("ppi"). [Un inch = un ţol = 25,4 mm.] 3. Dots per inch ("dpi") și
exprimă numărul de puncte (dots) ce pot fi tipărite pe unitatea
de lungime inch.
O altă măsură înrudită cu pixelul este "punctul tipografic" sau "punctul DTP", prescurtat "pt", care este o unitate fundamentală în domeniul DeskTop Publish ing (DTP) - tipografia bazată pe digitalizare. Un pt are mărimea de 0,3527 mm. De aceea, la o imagine cu 72 dpi, fiecare punct (dot) corespunde exact unui pt (25,4 mm/inch : 0,3527 mm/dot = 72 dpi).
Acurateţea este fidelitatea cu care entitatea spaţială este reprezentată în imaginea lumii reale, cuprinzând poziţia (acurateţea spaţială) şi caracteristicile (atributele) sale. Acurateţea este distanţa la care o valoare estimată diferă de valoarea reală. Acurateţea este strâns legată de precizie, cu care deseori se confundă. 3
Acurateţea spațială (de poziţie) este o măsură a variaţiei posibile între poziţia detaliilor conţinute de hartă şi poziţia corectă a acestora, dependentă de datele folosite sau observate. Scara - în cartografia digitală
Datorită faptului că în cartografia digitală hărţile digitale sunt supuse unor operaţii de mărire/micşorare, noţiunea de scară îşi pierde sensul aşa cum este perceput când lucrăm cu hărţi pe suport de hârtie şi care nu pot fi supuse la astfel de operaţiuni. Mărirea de câteva ori a unei porţiuni de hartă reprezentată vectorial conduce la o slabă reprezentare a entităţilor geografice. Georeferenţierea
Georeferenţierea este procesul de asociere a hărţilor digitale cu coordonate geografice reale. Georeferenţierea se mai numeşte şi "aducere în coordonate", "constrângere în coordonate", "rectificare"
Georeferenţierea unei imagini raster este procesul prin care o reprezentare cartografică digitală reprezentând o zonă de teren este adusă prin translaţie, rotaţie, scalare şi eventual deformare în coordonatele sistemului de proiecţie curent, astfel încât entitătile reprezentate în ea să ajungă i n poziţiile lor corespondente cu realitatea. Practic
georeferenţierea constă în determinarea coordonatelor geografice ale unor puncte cu
mare precizie şi localizarea lor pe harta digitală, urmând ca restul punctelor să fie calculate automat pe baza formulelor
de transformare. Acest gen de operaţie se mai numeşte georeferenţiere continuă.
Trebuie menţionat faptul că, noile coordonate să fie asociate cu o anumită proiecţie cartografică. Georeferenţierea este procesul de aducere a unei imagini cartografice la o locaţie spaţială, definită în raport cu un sistem de coordonate cunoscut. Acest proces se face cu ajutorul punctelor de control a căror distribuţie va fi pe cât posibil, cât mai uniformă. Uzual, se folosesc 4 puncte şi ideal sunt dipuse pe colţurile foii de hartă. În cazul raster nu avem nici un sistem de coordonate definit în imagine. Georeferenţierea constă în localizarea cu precizie maximă a unor pixeli dispersaţi pe imagine cărora li se asociază (prin program) coordonatele geografice cunoscute dinaint e.
Coordonatele geografice ale celorlalţi
pixeli se vor calcula tot cu ajutorul formulelor de transformare. Deoarece pixelul are dimensiune, lui
îi va corespunde o suprafaţă pe Pământ. În consecinţă rezoluţia imaginii are o mare importanţă în determinarea coordonatelor. Reamintim că rezoluţia unei imagini digitale reprezintă dimensiunea maximă de pe suprafaţa Pământului căruia i se atribuie unui pixel. Georeferenţierea în sistemul raster se mai numeşte georeferenţiere discretă. Şi în această situaţie noile coordonate trebuiesc asociate cu un sistem de proiecţie. Georeferenţierea constituie o 4
mare problemă când apar hărţi digitale diseminate, adică provenite de la diferite surse şi care trebuie utilizate în comun. Nota:
Se recomanda ca georeferenţierea h arţilor raster sa se faca iniţial în sistemul de
proiecţie nativ al acestora, urmată eventual de aducerea compoziţiei vectoriale rezultate în sistemul de proiecţie destinatie, printr -un transcalcul corespunzator. Datorita
transformărilor necesare pentru georeferenţiere, de la scalare şi rotire până la
alungire şi distorsionare unghiulară sau chiar deformare locală, imaginea raster suferă o "reeşantionare", adică o regenerare a pixelilor componenţi, respectiv o reclădire a celulelor cromatice constituind imaginea.
Stocarea hărţilor georeferenţiate Imaginea referenţiată rezultată în urma georeferenţierii trebuie stocată într -un format de fişier ce permite şi reţinerea informaţiilor legate de sistemul real de coordonate. Există două posibilităţi: -
-
stocarea informaţiilor de georeferenţiere într -un header inclus în fişierul de imagine;
stocarea acestui header într -un fişier text extern.
Cea mai simplă formă de fişier extern ce conţine informaţii privind corelarea coordonatelor imagine (pixeli) cu coordonatele r eale poartă numele generic de „world file” şi a fost impus de ESRI
(Environmental Systems Research Institute). Fişierele tip „world file” însoţesc fişierele tip imagine având acelaşi nume cu acestea şi aceeaşi extensie la care se adaugă litera „w” (Ex: fişierul de „world file” pentru harta.tif va fi harta.tifw). În cazul în care se foloseşte convenţia de denumire a fişierelor specifica sistemul de operare MSDOS, numele extensiei va fi format din prima şi a treia literă la care se adaugă „w” (Ex: tif – tfw; bmp – bpw; jpg – jgw etc.).
Informaţiile conţinute de un fişier tip „world file” se referă la coordonatele reale ale colţului din stânga-sus, dimensiunea unui pixel în unitatea de masură reală şi factorul de rotaţie al hărţii (dacă există). Un mod asemănător de stocare a informaţiei de georeferenţiere a fost introdus şi de MapInfo. Fişierul cu informaţii spaţiale are acelaşi nume cu fişierul de imagine şi extensia .tab. Informaţiile cuprinse în acest fişier sunt mai complete faţă de cele tip „world file” în sensul ca stochează si informaţii referitoare la sistemul de coordonate si proiecţia utilizată. Avantajul major al stocării informaţiei spaţiale într -un fişier extern îl constituie posibilitatea editării fişierului de imagine cu orice editor grafic (Ph otoShop, Paint Shop Pro, PhotoPaint,
5
PhotoImpact, Gimp) în scopul ajustării unor parametrii ca saturarea culorilor, luminozitate, contrast etc.
Varianta stocării informaţiilor spaţiale în acelaşi fişier cu datele de imagine este specifică unor formate de imagine proprietare (Ex: img – Erdas
Imagine) şi formatului GeoTiff. Acesta din
urmă este o soluţie complexă de stocare a imaginilor referenţiate. Stocarea informaţiei imagine se face utilizând formatul TIFF standard, suportă algoritmii de compresie ai acestuia şi în plus poate stoca mai mult de 3 benzi de informaţie. Headerul pentru informaţii spaţiale conţine câmpuri pentru definirea tuturor caracteristicilor spaţiale ale imaginii. În cazul prelucrării fişierelor GeoTiff cu editoare grafice standard se pierd informaţiile spaţiale din header şi se poate altera informaţia grafică.
Postprocesarea hărţilor Uneori după scanarea şi georeferenţierea hărţilor de bază mai sunt necesare unele operaţiuni înainte de a trece la vectorizarea informaţiei altimetrice. De regulă acestea sunt legate de : -
reproiectarea hărţilor;
-
mozaicarea hărţilor ;
-
separarea pe straturi de culoare.
Procesul de reproiectare
creează din imaginea sursă georeferenţiată o nouă hartă de imagine
într -un sistem de coordonate specificat. Nevoia de reproiectare apare atunci când se utilizează surse multiple de date, in sisteme diferite de coordonate şi se doreşte aducerea tuturor datelor într -un sistem unitar de coordonate. Procesul de mozaicare
(ansamblarea planurilor într -o singură imagine) a hărţi lor presupune
crearea unei noi hărţi unind două sau mai multe hărţi adiacente. Nevoia de mozaicare apare atunci când scanarea unei foi de hartă s -a făcut din mai multe bucăţi sau când se doreşte îmbinarea mai multor foi de hartă pentru o vectorizare unitară. Mozaicarea este utilă după georeferenţiere pentru obţinerea unei singure imagini raster cu toate planurile de carte funciară pe un teritoriu administrativ sau pe unitate veche de carte funciară, pentru o mai bună gestionare a acestora. Separarea unei
hărţi pe straturi de culoare este utilă din perspectiva utilizării unei
vectorizări în regim automat sau semi -automat a informaţiilor ce prezintă interes, la final se obţine o imagine în două culori: 0 (valoare de fundal), 1 (elementele de interes). Acest lucru este posibil deoarece pe harţi elementele de acelaşi tip sunt reprezentate prin semen convenţionale de aceeaşi culoare. O separare reuşită pe straturi de culoare ţine foarte multe de calitatea hărţii iniţiale şi calitatea celei scanate. 6
9. Etape de realizare a unui model digital al terenului
Elaborarea unui model digital al terenului şi utilizarea ulterioară a acestuia presupune parcurgerea următoarelor etape, prezentate schematic in fig 3.10.:
Fig. 3.10. Etapele parcurse pentru elaborarea unui model digital al terenului (MDT) -
generarea modelului -
Se referă la modul de achiziţie al datelor, la realizarea propriu -
zisă a modelului prin diferite metode de interpolare precum şi la alegerea structurii de reprezentare a datelor (raster sau vectorial);
Achiziţia datelor reprezintă procesul prin
care se obţin date de la o sursă exterioară şi transformarea acestora într -un format digital specific. De calitatea datelor folosite depinde acurateţea modelului digital obtinut. Erorile
introduse în faza de achiziţionare a datelor se vor regăsi şi în modelul digital şi vor compromite întreg procesul de analiză spaţială. -
manipularea modelului -
corectarea erorilor şi eventual actualizarea modelului,
operaţiuni de filtrare, combinarea mai multor modele provenite di n surse sau perioade diferite, transformarea structurii modelului (vectorial –raster şi invers); -
interpretarea modelului - analiza modelului şi extragerea informaţiilor utile;
-
vizualizarea modelului -
redarea grafică a modelului (reprezentări 2D, 3D, animaţie,
etc.), etapă strâns legată de cea anterioară; -
exploatarea modelului - dezvoltarea aplicaţiilor specifice pentru domeniul dorit.
10. Principalele metode de achiziţie a datelor în vederea realizării modelelor digitale ale suprafeţei terestre Reprezentarea suprafeţei terenului se realizează printr -un anumit număr de se cunosc coordonatele X, Y, Z .
puncte pentru care
Densitatea acestor puncte prin care suprafaţa terenului poate fi
reprezentată cu un nivel suficient de fidelitate reprezintă pasul de eşant ionare. Din punct de vedere geometric, eşantionarea punctelor de referinţă se poate realiza prin modele cu formă regulată sau neregulată, respectiv prin: reţele de dreptunghiuri sau pătrate, profile, curbe de nivel, triunghi uri echilaterale etc. 7
Achizitia datelor, în vederea realizarii modelului digital al
suprafetei terestre, este
conditionata de urmatorii factori: -
tipul datelor disponibile;
-
cum vor fi utilizate datele;
-
în ce format sunt stocate.
Principalele metode de achiziţie a datelor în vederea realizării modelelor
digitale ale
suprafeţei terestre sunt: -
ridicări topografice;
-
metode stereoscopice şi teledetecţia;
- prelucrarea imaginilor satelitare;
digitizarea, scanarea şi vectorizarea reprezentărilor cartografice existente în format
-
analigic.
Ridicări topografice
Una din principalele metode de constituire a fondului grafic pentru un proiect cartografic
digital se bazează pe măsurătorile geodezice şi topografice efectuate direct pe terenul ce urmeaza sa fie reprezentat.
Prin efectuarea măsurătorilor geodezice şi topografice direct pe terenul ce urmează să fie reprezentat
se obţin seturi de coordonate 3D uniform răspândite pe suprafaţa zonei de interes,
obţinându-se un schelet al terenului ce poate fi ulterior folosit în procesul de interpolare Metoda are o acuratete foarte mare şi
prin calitatea datelor furnizate, constituie una dintre cele
mai importante metode de achiziţie a datelor la scară locală şi în special pentru completarea cu date de detaliu a setului de date existent. De cele mai multe ori sunt utilizate: -
staţia totală;
-
tehnologia GNSS.
Avantaje: -
permit obţinerea unor date foarte exacte cu ajutorul cărora se pot obţine modele precise;
-
pot surprinde în detaliu elementele cheie ale reliefului (abrupturi, creste, alte discontinuităţi) care, înglobate în algoritmul de construire al modelului, duc la creşterea calităţii reprezentării terenului.
Dezavantaje:
8
-
costul foarte ridicat si foarte greu de efectuat (uneori chiar imposibil) în zone accidentate cum ar fi unele regiuni montane sau regiuni î n care accesul e interzis (conflicte armate, de exemplu);
-
timpul relativ îndelungat şi posibilitatea utilizării acestei metode doar pe spaţii restrânse în ciuda echipamentelor moderne cu care se fac ridicările topografice .
Utilizarea tehnologiei GNSS pentru achiziţionarea datelor necesare realizării reprezentărilor
cartografice digitale este o alternativă mai economică a ridicărilor topografice clasice utilizând stația totală. Avantaje:
-
folosirea unor aparate performante poate duce la obţinerea unor date de calitate şi implicit la obţinerea unor reprezentări cartografice digitale cu acurateţe mare;
-
există posibilitatea memorării unui număr mare de date şi chiar a conectării GPS – ului la PC pentru descărcarea datelor direct în model.
Dezavantaje:
-
la fel ca în
cazul ridicărilor topografice metoda se poate aplica pe suprafeţe restrânse;
-
GPS –urile
nu se pot folosi decât în spaţii deschise. În cazul suprafeţelor împădurite, în
văile adânci, în apropierea versanţilor, în peşteri şi chiar în apropierea clădi rilor semnalul de la sateliţi este ecranat, receptoarele GPS fiind inutilizabile. Metodele stereoscopice si teledetectia
tind să devină principalele modalitati de culegere a
datelor necesare generării reprezentărilor cartografice digitale. Acestea sunt metode de achiziţie a datelor în care se încearcă minimalizarea efortului de culegere a datelor simultan cu creşterea acurateţei modelelor rezultate. În cadrul acestor metode generale pot fi încadrate: -
fotogrammetria stereoscopică;
-
radargrammetria;
-
interferometria SAR (INterferometric Synthetic A perture R adar);
-
laser scanerul aeropurtat (LIDAR - LIght Detection And R anging);
Fotogrammetria stereoscopică este tehnica de preluare a datelor pentru generarea reprezentărilor cartografice digitale ale terenului în vederea determinării formei, dimensiunilor şi poziţiilor spaţiale ale obiectelor, folosind perspectivele centrale, înregistrate fotografic (fig. 3.1.). Principiul fundamental al fotogrammetriei constă în utilizarea unei cuplu de imagini stereoscopice pentru reconstituirea formei obiectelor tridimensionale.
9
Fig. 3.1 - Avion fotografiind o "banda terestra"
Aceasta se realizează prin formarea stereomodelului şi măsurarea coordonatelor 3D ale obiectelor. Cele două imagini sunt preluate din unghiuri diferite şi au un anumit procent de suprapunere. După realizarea operaţiilor de orientare se măsoară coordonatele imagine ale punctelor şi se transformă în coordonate teren. Modelele digitale ale terenului generate pe baza tehnicilor fotogrammetrice prezintă o pr ecizie cuprinsa intre (1,35 m – 2,43 m). Radargrammetria - este tehnica de generare a
reprezentărilor cartografice digitale ale
terenului folosind două imagini SAR (Synthetic Aperture Radar) stereoscopice preluate din unghiuri diferite (direcţii de preluare diferite/opuse sau unghiuri de incidenţă diferite) [Balik Sanli şi Abdikan, 2006]. Imaginile stereoscopice preluate din direcţii cu orientare opusă (de exemplu: o imagine pe direcţia nord, iar cealaltă pe direcţia sud) pot prezenta diferenţe radiometrice semnificative, care îngreunează procesul de interpretare vizuală sau digitală şi corelaţia imaginilor. În zonele muntoase, aceste diferenţe se pot accentua şi mai mult din cauza zonelor de umbrire aflate pe părţi opuse ale elementelor din spaţiul obiect, astfel încât obţinerea efectului stereoscopic să fie imposibilă. Interferometria SAR (INterferometric Synthetic A perture R adar) -
constă în determinarea
altitudinilor terenului din diferenţa de fază dintre două impulsuri radar emise de antenă din poziţii a proape identice
şi recepţionate de senzor (fig. 3.2.). Imaginile SAR interferometrice pot fi preluate
simultan (prin folosirea a două sisteme radar montate pe platforma satelitară sau aeropurtată) sau separat (la un anumit interval de timp, prin treceri succesive ale platformei echipate cu un singur sistem radar).
10
fig. 3.2. Principiul interferometriei SAR
Laser scanerul aeropurtat (LIDAR - LIght Detection And R anging) - este un sistem activ
de teledetecţie care emite impulsuri de energie electromagnetică la intervale scurte de timp şi recepţionează semnalul reflectat de suprafaţa terenului şi de obiectele situate pe aceasta. Sistemul este compus din sistemul laser montat pe un avion sau elicopter echipat cu platforma
inerţială şi receptoare GPS. Sistemul
Lidar are nevoie de câteva staţii GPS la sol, una montată pe avion, şi corecţii
diferenţiale. Modelele digitale ale terenului generate pe baza înregistrărilor LIDAR prezintă cea mai bună precizie (0,09 m – 0,30
m în plan şi 10-20 cm la cotă) şi sunt influenţate de: erorile de poziţie şi
orientare a avionului, unghiul de baleere, refracţia atmosferică şi alte surse de erori. AVANTAJE:
-
relativa uşurinţă cu care se obţin datele şi faptul că permit obţinerea unor modele cu o acurateţe medie sau mare;
- posibilitatea
eliminării datelor redundante în momentul achiziţiei datelor, densitatea
acestora putând fi adaptată la complexitatea reliefului; -
se pot obţine date şi pentru regiunile pentru care nu se pot aplica celelalte metode (zone pentru care nu există hărţi topografice, zone în care accesul este interzis din cauze politice sau militare şi zonele cu teren foarte accidentat).
DEZAVANTAJE:
-
preţul care, deşi este mai mic decât cel al unei ridicări topografice pentru aceeaşi suprafaţă, rămâne încă prea mare pentru mulţi utilizatori; 11
-
precizia datelor care poate fi diferită în funcţie de relieful suprafeţei terestre: erorile sunt mult mai mari pentru regiunile montane care prezintă mari oscilaţii ale valorilor morfometrice(în special panta) în comparaţie cu regiunile de câmpie.
Prelucrarea imaginilor satelitare
Prelucrarea imaginilor satelitare
se refera la imaginile obtinute de la sateliţii specializati
care fotografiaza scoarţa terestră vazută de pe orbitele lor, precum şi la tehnologiile de captare, prelucrare şi analizare a acestor imagini.
Imaginile digitale transmise de sateliţi (fiind imagini raster) se prezintă sub forma unor matrici de numere. Fiecare număr corespunde unui pixel (celulă de imagine) şi respectiv unei poziţii de la sol. Digitizarea, scanare a
şi vectorizarea reprezentărilor cartografice existente in format
analigic constituie una din cele mai utilizate surse de realizare a modelelor cartografice digitale. Este
o metodă mare consumatoare de timp dar extrem de viabilă, în contextul actual al Românei, datorită costurilor relativ mici de producţie. Extragerea datelor de pe reprezentările cartografice existente în format analogic se face prin digitizarea sau scanarea şi apoi vectorizarea (digitizarea) imaginilor raster astfel obţinute. Dacă datele disponibile sunt în formă analogică, cum ar fi hărţi pe suport de hârtie sau fotograme ele trebuie convertite în formă digitală pentru realizarea unei reprezentări cartografice digitale. Sunt două căi pentru a realiza această conversie: digitizarea sau sc anarea urmată de vectorizare. Digitizarea
Procesul de digitizare constă în transformarea datelor grafice din format analogic în format digital. Această acţiune presupune existenţa unui digitizor conectat la un calculator şi un soft specializat. Digitizorul sau tableta/masa digitizoare este un dispozitiv important folosit la conversia datelor cartografice in format digital.
Digitizorul sau tableta grafică (fig. 3.2) se prezinta sub forma
unei plansete cu suprafaţă plană de diferite dimensiuni, care conţine cu un dispozitiv de punctare (cursor sau creion)
o reţea foarte fină de fire, dotata
şi care realizează poziţionarea punctelor într -un
sistem de coordonate propriu, prin apăsarea unor butoane de pe dispozitivul de punctare. In interiorul plansetei se afla incorporata o grila cu ajutorul careia se pot determina coordonatele punctelor localizate pe suprafata utila a digitizorului. In momentul actionarii dispozitivului de punctare se culeg coordonatele (x, y) in sistemul cartezian propriu plansetei.
12
Precizia de culegere a coordonatelor este de ordinul fractiunilor de milimetri. Principalele caracteristici tehnice ale digitizorului sunt formatul si precizia.
Fig. 3.2 - Digitizor
Procesul de digitizare propriu-zis presupune urmă toarele etape: -
fixarea punctelor de control şi apoi digitizarea lor. După această operaţiune se va afişa o eroare calculată prin metoda celor mai mici pătrate (RMSE – Root Mean Square Error). Dacă eroarea este acceptată, se va trece la pasul următor, în ca z contrar procesul se reia;
-
fixarea dimensiunilor hărţii;
-
digitizarea punctelor;
-
digitizarea arcelor;
-
digitizarea poligoanelor (dacă este permis în acel strat);
-
salvarea fişierului.
Pentru transformarea planurilor şi hărţilor de pe suportul lor material în calculator se foloseşte un aparat periferic exterior capabil să copieze optic imagini numit scanner, printr-un proces denumit scanare.
Exista doua tipuri de scanere utile in domeniul cartografic: -
scanere cu tambur (drum scanner);
-
scanere plate (flat-bed scanner).
La fel ca si in cazul digitizoarelor, principalele caracteristici tehnice ce trebuie avute in vedere pentru scanere sunt formatul si precizia.
Procesul de scanare constă în conversia datelor din format analogic, caracteristic reprezentărilor cartografice tradiţionale analogice pe suport de hârtie, calc, carton, zinc etc, în format digital. Conversia datelor se obtine cu ajutorul unui senzor electronic, prin deplasarea acestuia deasupra hartii.
Prin procesul de scanare un scaner copiază imaginea şi o transformă într -o imagine raster ca fişier stocat în memoria calculatorului, care ulterior poate fi prelucrat utilizând un produs de
13
procesare de imagini. Densitatea de puncte (mărimea celulelor) variază în funcţie de performanţele aparatului cu care se face scanarea.
Alegerea parametrilor de scanare se va face astfel încât să asigure lizibilitatea documentului precum şi asigurarea unei dimensiuni a fişierului (size) astfel încât acesta să poată fi accesat cu softul folosit pentru georeferenţiere sau cu un alt soft de vizualizare. După scanare, următoarea fază este editarea, în care, după ce am determinat precis, cele trei categorii de date: -
date utile (puncte, linii, poligoane);
-
simboluri (adnotaţii sau semne convenţionale);
-
zgomot,
se procedează la următoarele operaţiuni: -
îndepărtarea zgomotului;
-
curățarea și rectificarea imaginii;
-
vectorizarea;
-
adăugarea de date suplimentare (dacă este necesar);
-
corecţia erorilor;
-
crearea topologiei;
-
georeferenţierea.
Zgomotul
este un termen preluat din acustică şi reprezintă date care sunt înregistrate şi nu
sunt utile, datorită unor perturbaţii apărute în procesul de scanare. Dacă fişierul raster rezultat va fi folosit doar ca o simplă imagine compilată, doar zgomotul trebuie îndepărtat. În cazul în care aceasta se doreşte a fi un strat tematic (coverage) trebuie îndepărtate şi simbolurile.
Controlul calităţii scanării
Materialul scanat este controlat calitativ urmărindu -se: -
Numele fişierului hărţii digitale să corespundă cu identificatorul din lista de inventar;
-
Integralitatea scanării este verificată pentru a fi siguri că întregul material a fost scanat;
-
Lizibilitatea – harta
digitală trebuie să fie o reprezentare clară şi lizibilă a hărţii în format
analog;
Curăţarea imaginii raster
Curăţarea şi îmbunătăţirea planurilor scanate este o operaţiune care se realizează cu instrumentele specifice programului de software utilizat. Imaginile scanate pot fi curăţate, reparate şi
14
îmbunătăţite folosind unelte pentru scoaterea punctelor, umplerea găurilor, modificarea cont rastului, operarea cu tabele de culori. Imaginile raster sunt astfel pregătite pentru o vectorizare mai eficientă. Această operaţie poate fi făcută cu softul folosit pentru scanarea documentelor sau ulterior, utilizând modulele din cadrul softurilor CAD ce au incorporate instrumente de editare raster – curăţire şi îmbunătăţire a imaginii raster, etc. În momentul iniţierii scanării, dar şi ulterior la folosirea imaginilor rezultate, trebuie să controlăm câţiva parametri esenţiali pentru această operaţie: - Formatul suportului: presupune corelarea
cel al scanner-ului. dintr-o
formatului reprezentării cartografice suport cu
Atunci când reprezentarea cartografică suport este mai mare decât poate vedea
dată scannerul, se recurge la regionalizarea manuală sau automată a reprezentării sursă în
vederea scanării fragmentate şi a reunirii ulterioare a imaginilor zonale; - Rezoluţia: se referă la densitatea pixelilor de imagine folositi la copierea si redarea entităţilor
de pe reprezentarea cartografică sursă. Unitatea de măsură este numită dots per inch (dpi), adică numărul de puncte de pe un inch. Scanarea reprezentărilor cartografice analogice în vederea digitizării informaţiei necesită un output cu calitate mare de aceea se recomandă setarea rezoluţiei de scanare la valori egale sau mai mari de 300 dpi. În general rezoluţia scanării se exprimă pe două axe
ortogonale ("X, Y", sau "orizontală şi verticală"), una corespunzând direcţiei de deplasare relativă a echipamentului optic al scannerului şi cealaltă în lungul acestuia. In concluzie, rezoluţia este dată pe o direcţie de viteza de deplasare a echipamentului şi pe cealaltă direcţie de densitatea celulelor optice (CCD, CMOS) constituind senzorul optic al scannerului. -
Numărul de culori : pentru cromatica imaginii raster rezultate prin scanare putem alege
dintr-o gamă largă:
-
două culori (alb/negru);
-
16 culori;
-
16 nuanţe de gri;
-
256 de culori;
-
256 nuanţe de gri;
-
16,7 milioane de culori.
- Formatul fisierului. Pentru stocarea imaginilor scanate pe disc se pot folosi diverse formate
de fişiere grafice. Cele mai cunoscute formate consacrate pentru salvarea pe disc a imaginilor raster sunt: TIFF (Tagged Image File Format), BMP (Windows Bitmap), GIF (Compuserve Graphics Interchange), JPEG (Joint Photographic Experts Group), PCX (Zsoft Paintbrush), PNG (Portable
Network Graphics) etc, iar alegerea o vom face în primul rând conform posibilităţilor de citire ale mediului CAD în care urmează să importăm aceste fişiere. 15
Dintre acestea formatul de fişier cel mai utilizat pentru stocarea şi distribuţia reprezentărilor cartografice analogice scanate este TIFF. Acesta pe lângă faptul ca este recunoscut de majoritatea programelor CAD prezintă şi posibilitatea compresiei imaginilor, fără pierdere de calitate, folosind algoritmi speciali (Ex: FAX - CCITT – pentru imagini monocrome; Huffman, LZW, Packbits).
Pentru fişiere grafice de dimensiuni foarte mari există şi formate speciale, cu rate mari de compresie care permit şi stocarea informaţiei spaţiale. Cele mai cunoscute sunt: ECW ( ER Mapper) şi Mr.Sid (Lizardtech). Se cunoaşte faptul că nici scanerele cele mai performante nu sunt scutite de erori. Pentru a obţine o imagine raster cât mai puţin afectată de erori geometrice şi radiometrice sunt necesare metode de testare şi calibrar e a scanerului.
Rectificarea imaginii scanate
Rectificarea este procesul de transformare a datelor dintr-un
sistem reţea în alt sistem reţea
utilizând o transformare polinomială de grad n. Deoarece pixelii din noua reţea pot să nu se alinieze cu pixelii din reţeaua originală, aceştia trebuie să fie
reeşantionaţi.
Rectificarea este necesară în cazurile în care reţeaua de pixeli a imaginii trebuie modificată astfel încât să se adapteze la un sistem de proiecţie cartografică sau la o imagine de referinţă. Reeşantionarea este procesul de extrapolare a valorilor datelor pentru pixelii dintr- o reţea nou
obţinută în urma procesului de rectificare, de la valorile pixelilor sursă. Cele mai folosite metode de reeşantionare sunt: -
metoda celui mai apropiat vecin - utilizează
valoarea pixelului cel mai apropiat pentru a
atribui valoarea de ieşire a pixelului; -
interpolarea biliniară - se foloseşte o fereastră 2 x 2 pixeli pentru a calcula valoarea de ieşire
a pixelului (se foloseşte o funcţie biliniară); -
înfăşurata cubică -
utilizează valorile a 16 pixeli dintr -o fereastră 4 x 4 pentru a calcula
valoarea de ieşire a pixelului cu o funcţie cubică. După eventuale ajustări ale imaginii scanate se poate trece la extragerea şi crearea entităţilor vectoriale, activitate numită vectorizare sau conversie raster-vector. Conversia raster – vector
constă în analiza unei imagini raster în vederea transformării
acesteia dintr-o reprezentare matricială de pixeli într -o reprezentare vectorială.
Ţinând seama de aceste consideraţii sau dezvoltat două clase de algoritmi de vectorizare: - algoritmi într -un singur pas – algoritmi ce se aplică direct imaginii primare; - algoritmi în doi paşi – algoritmi ce au ca
etapă preliminară scheletizarea.
16
Algoritmi de vectorizare într -un singur pas
Algoritmii
de vectorizare într -un singur pas au ca date de intrare imaginea raster binară
neprelucrată, iar ca rezultat imaginea vectorială. Dintre algoritmii de vectorizare într -un singur pas mai des intalniti sunt:
-
algoritmul de vectorizare “Pixeli rari” – SPV;
-
algoritmul de vectorizare a regiunilor închise.
Algoritmi de vectorizare în doi paşi
Algoritmii de vectorizare în doi paşi au ca date de intrare o imagine binară scheletizată (grosimea oricărei linii din imagine este de un pixel). Etapa premergătoare vectorizării scheletizarea, conduce la o imagine care nu pierde din precizia de poziţionare a elementelor. Pentru algoritmii de scheletizare există două metode de bază: subţierea iterativă a imaginii originale până când nu se mai poate îndepărta nici u n pixel
-
fără să se modifice proprietăţile topologice şi morfologice ale forme; subţierea prin calculul unor distanţe în două treceri succesive.
-
În timp ce metodele de scheletizare sunt independente de orice informaţie a priori despre natura desenului, deseori
este necesar să se adauge cunoştinţe contextuale într -un anumit stadiu al
procesului.
Obţinerea graficii vectoriale corespunzătoare formelor din imaginea raster se poate face prin: -
Vectorizare automată când un software adecvat preia imaginea raster şi încearcă să
recunoască entităţile reprezentate în ea pentru a le transforma în entităţi vectoriale. Metoda vectorizării automate se foloseşte rar datorită rezultatelor imperfecte (generează entităţi vectoriale prea fracturate şi negeometrizate) şi se recomandă doar când imaginea raster este toarte bună (de exemplu imagini obţinute prin scanarea filmelor) sau când se acceptă o precizie redusă. - Vectorizare manual ă
când se aduce o imagine raster într -un mediu CAD şi se foloseşte ca
simplă referinţă vizuală pentru redesenarea vectorială a entităţilor reprezentate. Rezultatele pot fi net superioare vectorizării automate, însă necesită foarte mult timp. Metoda se recomandă mai ales pentru vectorizări pe scara restrânsa. -
Vectorizare interactivă (semiautomată) când în cadrul imaginii raster utilizatorul arată
softului de unde să înceapă o vectorizare locală, iar software -ul (Ex: VPStudio, WinTopo, Raster Design, R2V, Blackart etc.) construieşte automat entitatea vectorială recunoscând formele raster până în poziţia în care apare un final sau un dubiu, iar atunci omul, analizând vizual situaţia hotărăşte dacă sau pe unde trebuie continuată vectorizarea ("tracing"). 17
Vectorizarea va fi cu atât mai scumpă şi mai lentă cu cât rezultatul se doreşte mai precis şi mai bine organizat pe straturi şi la prelucrarea specializată a entităţilor. Prelucrări post – vectorizare În urma procesului de vectorizare rezultă o serie de vectori cu coordonatele punctelor ce descriu cât mai fidel imaginea raster binară. Aceşti vectori, pentru a putea fi folosiţi ca date de intrare într-o reprezentare cartografica digitala, trebuie să suporte două tipuri de prelucrări: - cele necesare pentru eliminarea unor erori de vectorizare; - prelucrări necesare ajustării formei vectorilor. Prelucrările
din prima categorie nu se pot automatiza în totalitate, operatorul intervenind în
luarea deciziilor cu privire la eliminarea zgomotului, completarea unor goluri de vectorizare etc.
În a doua categorie de prelucrări se înscriu: -
aproximarea conturului – presupune
eliminarea surplusului de puncte rezultat în urma
procesului de vectorizare (de exemplu, un segment de dreaptă trebuie memorat doar prin punctele de capăt); -
constrângeri impuse conturului (de exemplu, colţurile unei case, în general, formează unghiuri drepte).
AVANTAJE:
-
reprezentările cartografice în format analogic, pe suport de hârtie, zinc, calc, ozalid, carton sunt foarte răspândite, au un preţ accesibil şi sunt realizate într -o gamă largă de scări;
-
existenţa reprezentărilor cartografice editate în perioade diferite de timp permit, pentru acelaşi teritoriu, realizarea studiilor din perspectivă evolutivă;
-
existenţa a numeroase reprezentări cartografice tematice care, deşi nu sunt folosite pentru realizarea modelelor digitale, pot fi foa rte
utile în cadrul analizei morfologice cu ajutorul
SIG. DEZAVANTAJE:
-
curbele de nivel reprezintă valori deja interpolate din setul iniţial de date extrase din teren. Cum pentru obţinerea unui model se foloseşte o a doua interpolare (între curbele de niv el), se explică acurateţea relativ redusă a modelului digital;
-
producerea erorilor în momentul digitizării curbelor de nivel;
-
concentrarea datelor de-a lungul curbelor de nivel
-
lipsa datelor în cazul abrupturilor, crestelor stâncoase, vârfurilor şi înşeuărilor; 18
şi absenţa acestora între curbe;
-
reprezentările cartografice nu surprind suficiente elemente de detaliu pentru a putea fi folosite la realizarea unor modele digitale foarte precise, absolut necesare în procesele de simulare (de exemplu realizarea modelelor
culoarelor de avalanşă, ravenelor, etc.) fiind
necesare date suplimentare.
Construirea modelului digital Construirea modelului digital
constă în crearea unei suprafeţe continue prin metoda
interpolării plecând de la datele culese din teren prin un a sau mai multe dintre metodele amintite anterior. Pentru realizarea interpolarii, in cazul realizarii unui model digital al terenului, sunt utilizate urmatoarele metodele de interpolare: -
interpolarea liniara simpla;
-
interpolarea biliniara:
-
metoda patratelor minime pentru suprafata locala;
-
metoda patratelor minime pentru elemente finite;
-
metoda functiilor de pondere;
-
metoda suprafetelor mobile.
Încă de la început trebuie precizat faptul că nu există un algoritm de interpolare universal, bun pentru toate ap licaţiile, ci că fiecare metodă de interpolare are
o serie de avantaje şi dezavantaje
de care se va ţine cont la alegerea sa. Clasificarea metodelor de interpolare:
1. În funcţie de gradul de alterare al datelor iniţiale: -exacte , când modelul obţinut
păstrează valoarile datelor iniţiale;
-inexacte , când valoarile datelor iniţiale sunt alterate.
2. În funcţie de numărul valorilor luate în calcul: -globale, când se iau în calcul toate valorile simultan; -locale
când pentru calcularea noilor valori se folos esc doar valorile cunoscute din imediata
apropiere.
Algoritmii de interpolare folosiţi pentru generarea modelului digital sunt de obicei exacţi şi locali.
19
Formate de stocare a reprezentărilor cartografice digitale (MNT) În funcţie de modul de obţinere, de cel de utilizare sau de precizia urmărită poate fi utilizată o anumită structură de stocare a reprezentărilor cartografice digitale ale terenului. Cele mai cunoscute metode de stocare sunt: -
structura tip GRID (grilă);
-
structura tip TIN (Triangulated Irregular Network – reţea neregulată de triunghiuri;
-
structura liniară (tip listă).
Fiecare din cele trei tipuri de structuri prezintă avantaje şi dezavantaje legate de modul de reprezentare, viteza de procesare, precizie etc. - Structura tip GRID, presupune stocarea
reprezentărilor cartografice digitale ale terenului
sub forma unei grile de puncte egal distanţate (fig. 3.3. dreapta). Astfel se obţine o matrice cu L linii (egal cu numărul de puncte al modelului pe axa Y) şi C coloane (egal cu numărul de punc te al modelului pe axa X). Fiecare celulă a matricei conţine altitudinea (Z) a punctului respectiv precum şi coordonatele ale X,Y acestuia (în cazul unui sistem cartezian de coordonate sau în cazul unui sistem geografic de coordonate). Alte informaţii necesare sunt distanţele (pasul) pe X şi Y dintre două celule vecine. Dacă valorile celor două distanţe sunt egale vom avea o matrice cu celule pătrate (cazul cel mai des întâlnit). Majoritatea formatelor de fişiere tip GRID conţin un header cu informaţii leg ate de dimensiunea unei celule, coordonatele unuia din colţuri (de regulă cel din stânga -jos), sistemul de coordonate, numărul de linii şi de coloane, deplasare est/vest (dacă e cazul) etc.; urmat de valorile tuturor punctelor.
Fig. 3.3. Situaţii întâlnite la înregistrarea spaţială a informaţiilor t ip grilă Avantajele formatului GRID sunt date de structura simplă de stocare a datelor, uşurinţa în parcurgerea datelor şi calculul diverşilor parametrilor morfometrici, spaţiul mic ocupat. Dezavantajul major
îl reprezintă pierdea diversităţii locale datorită dimensiunii celulei şi subevaluarea anumitor
parametri morfometrici.
20
- Structura tip TIN este
ceva mai complexă decât cea GRID şi presupune interpolarea
cotelor altimetrice după anumite reguli (fig. 3.4) rezultând o reţea de triunghiuri dispuse neregulat. Principalul
avantaj al utilizării acestei structuri pentru stocarea/vizualizarea/interpretarea
reprezentărilor cartografice digitale ale terenului constă în posibilitatea utilizării unei baze de puncte cu
densitate variabilă (puncte dese în zonele cu energie mare de relief, densitate mică de puncte în
zonele cu o variaţie mică a altitudinii). Alte avantaje ar fi: -
posibilitatea construirii de structuri TIN utilizând informaţie altimetrică stocată în mai multe fişiere, fişiere care pot fi atât
de tip liniar cât şi punctual;
-
posibilitatea actualizării unei anumite zone fără a fi necesară regridarea întregului model;
-
în cazul utilizării curbelor de nivel ca date de intrare, algoritmul de interpolare poate fi forţat sa creeze reţele închise de triunghiuri între două curbe de nivel vecine.
Dezavantajul major este modul greoi de reprezentare a componentelor primare a reţelei TIN (puncte, muchii, triunghiuri) în memoria internă a calculatorului. Creşterea accentuată din ultimul timp a puterii de calcul şi a capacităţii de memorare a calculatoarelor face viabilă utilizarea de reţele TIN cu un număr tot mai mare de puncte.
Fig. 3.4. Exemplu de structură TIN reprezentată în plan (stânga - reprezentare simplă a reţelei de triunghiuri; dreapta – reţea de triunghiuri + rampă de culori) -
Structura liniară, presupune realizarea reprezentărilor cartografice digitale ale terenului
prin curbe de nivel (fig. 4.5). În esenţă, suprafaţa terenului este reprezentată printr -un set de linii de diferite valori la interval constante. Această structură are avantajul de a fi obţinută direct din vectorizare (digitizare), însă este foarte dificil de utilizat pentru analiza spaţială a terenului.
11. Procesări şi corectii clasice ale imaginii Imaginile raster ale suprafetelor terestre, provenite din scanarea unor reprezentări cartografice 21
cat si din aerofotografiere pot beneficia si de procesarile consacrate pentru fotografiile digitale, cu scopul de a obtine reprezentari mai potrivite, respectiv mai curate, mai sugestive, mai usor de prelucrat. Cateva din cele mai uzuale procesari sunt:
- controlul contrastului [contrast]: accentuarea sau atenuarea diferentei dintre tonurile si nuantele inchise de cele deschise ale imaginii, respectiv reducerea sau marirea gradatiilor cromarice dintre ele;
- ajustarea luminozitătii [brightness]: controleaza global cantitatea de alb si negru din constitutia culorilor, respectiv stralucirea compozitiilor de culori fundamentale, RGB, CMYK;
- intensitatea imaginii [intensity]: o măsură a luminozităţii pixelilor mai deschişi consideraţi
comparativ cu cei mai închişi la culoare, respectiv creşterea intensităţii accentuează strălucirea imaginii fără a afecta tonurile mai închise, spre deosebire de ajustarea globală a luminozităţii; - evidenţierea muchiilor [sharpness]: accentuarea muchiilor, respectiv creşterea contrastului
pixelilor adiacenţi, adică de la limitele dintre regiuni distincte prin restrângerea tonurilor intermediare ce apar în zona de contact a petelor cu tonuri de culoare diferite (efectul este similar celui de îmbunătăţire a focalizării de la sistemele optice); - corectarea saturaţiei [saturation]: determină puritatea
sau intensitatea unei culori (în
modelul HSB - Hue/Saturation/Brightness);
- corecţii tonale [Gamma]: controlarea relaţiilor dintre umbrele, tonurile medii şi luminile din imagine (corectarea supra-expunerilor
fotografice, îmbunătăţiri globale ale imaginii);
afectează valorile tonale în manieră predilect neliniară; - ajustarea/separarea/comutarea culorilor: controlul pe componente cromatice (ajustarea cuantumurilor de culori fundamentale constituind imaginea -
RGB; înlocuirea/ comutarea
componentelor RGB);
- redimensionarea/reeşantionarea [resampling]: micşorarea dimensiunii imaginii raster (mai rar
mărirea, care, deşi posibilă - prin interpolarea tonurilor cromatice intermediare - nu
aduce nici un câştig), respectiv reducerea rezoluţiei imaginii (spre exemplu, dacă scanăm o hartă la rezoluţia de 600 dpi rezultă un fişier -imagine uriaş, aşa că încercăm apoi să -i reducem rezoluţia cu 50% şi probăm calitatea reprezentării, care s -ar putea să fie suficientă); - reducerea numărului de culori (scăderea adâncimii de culoare), conversii de formate; ş.a. 22
12. Importanţa preciziei datelor care contribuie la rea lizarea unei
reprezentări cartografice digitale Precizia datelor care contribuie la realizarea unei reprezentări cartografice digitale se referă la gradul în care datele proiectelor cartografice digitale iau valori acceptabile fată de valorile lor adevărate. O bună cunoaştere şi abordare a problemei preciziei datelor permite: -
alegerea celor mai bune surse de date;
-
alegerea celor mai corecte metode de culegere a datelor;
-
alegerea celor mai corecte proceduri de prelucrare si de realizare a produselor finale.
Datele care contribuie la realizarea unei reprezentări cartografice digitale contin erori sistematice sau aleatoare iar necunoaşterea acestora face ca multe proiecte digitale sa fie incorecte. Având în vedere tipurile diverse de date şi procedeele de culegere, validare şi prelucrare, se poate arăta că: -
datele au măsuri şi metode diferite de apreciere a preciziei;
-
nivelul necesar de precizie specific diferitelor tipuri de aplicaţii variază mult;
-
precizia datelor este legată strict de metodele de culegere, de aparatura folosită, de sursele de date, de procedurile de prelucrare etc;
Costurile realizării produselor cartografice digitale depind de precizia datelor şi invers. 1. Surse de erori
În procesul complex de realizare a unor reprezentări cartografice d igitale utilizatorul trebuie să folosească date corecte dar trebuie să acorde o atentie deosebită şi verificării preciziei datelor. Datele de poziţie au cea mai mare importanţă în realizarea unei reprezentări cartografice digitale.
În funcţie de sursele erorilor, acestea se clasifică astfel: 1. Erori datorate surselor de date: -
erori datorate aparatelor de culegere a datelor;
-
erori datorate materialelor cartografice: -
vechimea datelor;
-
acoperirea areala;
-
imprimarea si deformarea materialului cartografic;
-
scara hărţii; 23
-
tipul proiecţiei;
-
formatul;
-
generalizarea şi clasificarea cartografică;
-
erori datorate schimbărilor fizico-geografice ale mediului sau din masuratorile originale;
-
erori datorate accesibilitatii si costului;
2. Erori datorate introducerii datelor: -
erori datorate digitizării;
-
erori datorate scanării;
-
erori datorate operatorului;
3. Erori datorate metodelor şi algoritmilor de prelucrare: -
erori numerice;
-
erori date de densitatea datelor;
-
erori datorate combinării datelor;
-
erori datorate interpretării cartografice;
-
erori datorate conversiilor;
-
erori de prelucrare propriu-zisă (generarea topologiei, georeferenţiere etc.).
De regulă, erorile din primele două grupe sunt mai usor de detectat decât cele ce apar prin procesare, care pot fi subtile si greu de identificat.
24
