Курсовая работы Подготовка растра для ГИС
Подождите немного. Документ загружается.
Содержание
Введение…………………………………………………………………..3
Глава 1 «Принцип перехода с бумажного носителя к цифровому»…..4
Глава 2 «Форматы растровых данных и их особенность»……………..6
Глава 3 «Методы подготовки и использования растровых
картографических материалов»………………………………………...10
Заключение………………………………………………………………17
Библиографический список…………………………………………….18
Введение
В данной курсовой работе рассматривается подготовка растровых данных
для ГИС, с следующих сторон:
- «Принцип перехода с бумажного носителя к цифровому»
- «Форматы растровых данных и их особенность»
- «Методы подготовки и использования растровых
картографических материалов»
Это позволит выявить некоторую методику для работы с растрами в
Различных Геоинформационных систем.
ГИС— это системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и
графической визуализации пространственных данных и связанной с ними
информации о представленных в ГИС объектах.
2
Глава 1 «Принцип перехода с бумажного носителя к цифровому»
Бумажный носитель информации — любой материальный объект,
содержащий информацию, могущий достаточно длительное время сохранять
в своей структуре занесённую на него информацию.
В данной работе под бумажным носителем понимается: любого масштаба
карту, топоплан, абрис, схему привязки и расположение геодезических
пунктов.
Для преобразования бумажного носителя в цифровой необходимо
отсканировать бумажный носитель.
Рассмотрим принцип сканирования и некоторые характеристики сканеров.
Сканер (англ. scanner) — устройство, которое, анализируя какой-либо объек,
создаёт цифровую копию изображения объекта.
Бывают ручные (англ. Handheld), рулонные (англ. Sheet-Feed), планшетные
(англ. Flatbed) и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных
сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования
фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные
сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется
фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
Итак, теперь можно приступать непосредственно к сканированию. Но прежде
чем приниматься за работу, следует определиться по крайней мере в двух
параметрах:
С какой битностью (глубиной цвета) следует сканировать;
С каким разрешением сканировать.
Ответы на эти вопросы зависят от того, для каких целей будет использована
данная карта. Если требования минимальны, то есть карта будет
использоваться только для визуального анализа, либо как растровая
подложка, которая почти в любом ГИС будет находиться в самом нижнем
слое, то можно особо над этим не задумываться. В таком случае достаточно
3
будет того качества, при котором человеческий глаз различает необходимые
детали. Как правило, для топографических карт масштаба 1 : 100 000 и
1 : 200 000 достаточно глубины цвета 256 indexed color (8 bpp) и разрешения
300 dpi.
Если возникает желание вытащить из карты максимум возможного, то есть
получить возможность математического анализа, полуавтоматической или
автоматической векторизации, иметь возможность одновременно
просматривать в проектах ГИС множество растровых тем, которые не будут
загораживать друг друга аналогично векторным слоям, то с самого начала
нужно быть готовым уже на этапе сканирования подходить к обработке
исходного материала с величайшей тщательностью и аккуратностью.
Описываемые здесь технологии основаны на методе тематического
цветоделения, поэтому все требования обусловлены тем, что в конечном
итоге мы получаем тематически цветоделённое зарегистрированное
растровое изображение.
Для того, чтобы не испытывать дополнительных трудностей в дальнейшей
обработке нам понадобится полноцветное изображение. То есть True color —
24 bit per pixel или выше. Хотя глубины цвета 24 бита на пиксель вполне
достаточно. Что же касается разрешения, то существует очень простая
формула: δ = 2/n,
где:
δ — разрешение, с которым следует сканировать;
n — минимальная толщина линии на карте.
То есть, самая тонкая линия, начерченная на карте, должна состоять как
минимум из 2 пикселей. Таким образом, для топографических карт,
минимальная толщина линий для которых по нормативам составляет 0.1
миллиметра, получаем минимально достаточное разрешение — 20 пикселей
на миллиметр. Или 508 dpi.
4
Глава 2 «Форматы растровых данных и их особенность»
Во-первых, дадим определение растровому изображению.
Растровое изображение — это файл данных или структура, представляющая
собой сетку пикселов или точек цветов (обычно прямоугольную) на
компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и
материалах.
Рассмотрим следующие типы файлов (tiff, bmp, jpeg, gif, png).
Формат TIFF
Формат TIFF (Tagged Image File Format — формат файлов изображений,
снабженных тегами) является одним из наиболее широко распространенных
форматов, используемых при подготовке графики. Этот формат является
фактически стандартом для подготовки изображений в полиграфии. Файлы
этого формата обычно имеют расширение TIF или TIFF.
TIFF является одним из наиболее сложных по своей внутренней структуре
форматов. Файлы TIFF начинаются с заголовка файла изображения (IFH —
Image File Header), имеющего длину 8 байтов. Заголовок файла содержит
блок, называемый каталогом файла изображения (IFD — Image File,
Directory). Этот блок позволяет графическим программам определить
внутреннюю структуру файла.
В файле формата TIFF изображение может храниться в цветовых моделях
CMYK, RGB, Lab в режиме индексированных цветов, а также в виде
оттенков серого (grayscale). Это позволяет использовать формат для хранения
самых разных изображений, применяемых как для подготовки web-графики,
так и в полиграфииМаксимальное число битов, которыми описывается один
пиксел изображения в формате TIFF, составляет 24. Это позволяет
закодировать до 16 777 216 цветов.
5
Формат BMP
Формат BMP также может использоваться для хранения данных без
потери качества. Этот формат является собственным форматом Windows и
используется для целей системы. По сути дела, любое приложение,
использующее графический интерфейс Windows, имеет в своем составе
средства для открытия, редактирования и сохранения BMP-файлов.
В формате BMP можно сохранять изображения с глубиной цвета (числом
битов, описывающих один пиксел изображения) 1, 4, 8 и 24 бита, что
соответствует максимальному числу используемых цветов 2, 16, 256 и 16 777
216 соответственно. Файл может содержать палитру, определяющую цвета,
отличные от принятых в системе.
В отличие от таких форматов как TIFF или PSD, в формате BMP не
предусматривается использование системы цветокоррекции. Это значит, что
вы не сможете гарантировать того, что получатель вашего файла увидит
цвета изображения такими, какими вы их определили (предположите, к
примеру, что у вашего коллеги монитор настроен на меньшую или большую,
чем у вас, яркость).
Если вы работаете с изображением в режиме RGB, то BMP-файл может
иметь глубину цвета 16, 24 или 32 бита. Режимы градаций серого и
индексированных цветов позволят вам сохранять файлы с глубиной цвета 4 и
8 битов, а также использовать сжатие изображения. Черно-белые
изображения (режим bitmap) сохраняются в формате BMP с глубиной цвета
один бит. Сжатие для таких файлов не производится. В окне выбора режима
сохранения файла в формате BMP (см. рис. 1.2) есть кнопка Advanced Modes
(Расширенные режимы). Нажав ее, вы можете выбрать режим сохранения с
учетом специальных параметров.
6
В общем, формат BMP позволяет сохранять изображения с достаточным
качеством и глубиной цвета, но он не позволяет использовать
цветокоррекцию, хранить слои и другие элементы изображений. Поэтому он
используется редко, в основном как конечный формат при подготовке
графики для Windows.
Формат JPEG
Основная особенность формата JPEG — высокая степень сжатия данных,
достигаемая за счет сжатия с потерями. То есть часть данных во время
сжатия отбрасывается. Это приводит к снижению качества картинки
(теряются мелкие детали, появляются разводы и муар), но позволяет достичь
хорошего сжатия изображения. Разумеется, такой подход неприменим к
чертежам, схемам и другим видам графики, требующим передачи четких
линий и надписей.
Формат GIF
Формат GIF был разработан компанией CompuServ специально для передачи
цветных изображений по компьютерным сетям. Разработчики стремились
создать формат, который позволял бы передать изображение на компьютер
пользователя за кратчайшее время. Сейчас наиболее широко используются
спецификации этого формата GIF87 и GIF89a (цифры обозначают, год
выпуска стандарта).
Прежде всего следует сказать несколько слов о сжатии изображения. GIF был
и остается одним из немногих широко распространенных форматов,
поддерживающих передачу сжатых данных. Следует заметить, что скорость
передачи данных определяется в первую очередь их размером. То есть для
увеличения скорости передачи надо уменьшить размер передаваемых
файлов.
7
Cохранение полноцветных изображений в этом формате —
бесперспективное занятие, однако, хотя число цветов ограничено, сами цвета
могут быть любыми. Они задаются тремя цветовыми составляющими, на
каждую из которых отводится по одному байту. Это позволяет определить 16
777 216 цветов.
8
Глава 3 «Методы подготовки и использования растровых
картографических материалов»
В настоящее время современные технологии создания и обработки
цифровой картографической продукции в основном базируются на
использовании растровых картографических материалов. На начальном этапе
при проектировании и создании Геоинформационных Систем
геокодированные растры представляют самый дешевый способ получения
полной визуальной информации о местности. Сочетание векторных и
растровых слоев позволяет полноценно и иногда оптимально сочетать
методы пространственного и визуального анализа картографической
информации при принятии решений. Поэтому к растровой картографической
информации также как и к векторной предъявляются достаточно жесткие
требования. В каждом конкретном случае эти требования разные и зависят от
задач, которые будут решаться с использованием данной информации.
В настоящий момент единственным оптимальным способом получения
высококачественных растров является сканирование исходной
картографической информации.
При создании цифровой картографической продукции в основном
используются следующие исходные материалы:
Диапозитивы постоянного хранения (ДПХ);
Прозрачные пластики;
Планшеты на жесткой основе;
Цветные тиражные оттиски (ЦТО);
Ксерокопии с исходных оригиналов.
Технологическая схема получения растровых материалов состоит из
следующих этапов:
Сканирование;
Коррекция цветов;
Подготовка к трансформированию и трансформирование;
9
Создание производных растровых материалов;
1.Сканирование
Основными требованиями при подготовке растровых картографических
материалов для создания цифровых карт являются:
Объем информации;
Дискретность сканирования;
Достаточная (оптимальная) цветовая передача;
Выбор оптимального дискрета сканирования черно-белых (бинарных)
оригиналов в основном зависит от толщины минимальной линии на
исходном материале. Обычно наиболее оптимальный дискрет сканирования
определяется по формуле (Минимальная_Толщина_линии/2). Таким образом,
при сканировании топографических карт, где по нормам минимальная
толщина линии составляет 0,1-0,15 миллиметров, оптимальная цена дискрета
сканирования составляет 50 мкм или 0.05 мм ~ 600 dpi. Для сканирования
оригиналов кадастровых съемок достаточно дискрета 100 мкм = 0,1мм ~ 360
dpi, так как минимальная толщина линии оригинала равна 0,2-0,25 мм.
2. Коррекция цветов
Главной задачей обработки цветных тиражных оттисков является получение
бинарных изображений наиболее соответствующих диапозитивам
постоянного хранения. Цветная линия состоит из основной скелетной линии
и ореолов. При подготовке цветных материалов к цифрованию выбор
дискрета сканирования определяется толщиной общего цветового пятна, из
которого можно сделать бинарный слой. Требования к толщине скелетной
линии должны быть не хуже чем требования к линиям на черно-белых
оригиналах. Ореолы это граница перехода от одного цвета к другому. Они
используются для смягчения границ при отображении растровых картинок.
При получении бинарного изображения ореолы могут, как помогать, так и
мешать процессу качественного выделения линии. Главным критерием
борьбы с ними является устранение слипаний близко расположенных
элементов содержания. Чем выше дискрет сканирования, тем легче
10