Материал: Digitals

8

Работа с растрами

В этой главе мы рассмотрим вопросы, связанные с использованием растров в Digitals.

Общие понятия

В процессе составления карт широко применяются растровые изображения, полученные теми или иными способами.

Растры применяются в Digitals в качестве подложки для сбора векторной карты либо непосредственно, в качестве полноценного участника картографического изображения (растрово-векторные карты).

Чтобы использовать растр в качестве подложки, его следует ориентировать (привязать к системе координат карты). Чтобы вставить растр в карту, его требуется еще и трансформировать (ортотрансформировать). Кроме того, Digitals умеет использовать растровые изображения из общедоступных картографических сервисов сети Интернет.

Эти и другие вопросы, относящиеся к применению растров, мы сейчас рассмотрим подробнее.

Типы растровых материалов

ВDigitals можно использовать следующие типы растровых материалов:

Карты

Продукт непосредственного сканирования с твердых носителей: бумаги, лавсанов, пластиков, пленок, планшетов на жесткой основе. Широко применяется при обновлении старых карт, переносе существующих планов и карт в векторную форму.

Аэроснимки

Эти данные получают путем сканирования фотопленки аэрозалета (так называемых фильмов) либо непосредственно во время дистанционного зондирования, путем фотографирования на светочуствительную электронную матрицу.

Сканерные снимки 3-DAS-1

Эти снимки также получают непосредственно во время аэрозалета, но, в отличие от отдельных аэроснимков, данная технология позволяет вести съемку целыми маршрутами сразу, обеспечивая стопроцентное перекрытие за счет применния трех объективов.

Спутниковые снимки

Данные дистанционного зондирования, полученные с искуственных спутников Земли.

Ортофотопланы

Продукты ортотрансформирования материалов аэро- и спутниковых съемок. В процессе ортотрансформации устраняются ошибки изображения обусловленные рельефом.

Трансформировать можно и “плоские” карты. Обычно это делают с целью устранения нежелательного поворота растра относительно системы координат карты.

Произвольные растры

Растровые материалы, применяемые для оформительских целей: схематические изображения, фотографии, логотипы и прочие, не требующие строгой геодезической привязки в карте.

207

Глава 8. Работа с растрами

Характеристики растра

Такие характеристики растра, как имя файла и его размер на диске очевидны и понятны. Кратко остановимся на некоторых других важных характеристиках.

Глубина цвета

Чаще всего используются следующие способы хранения цвета:

•Двухцветные (иначе их называют битовыми). Каждый пиксель в таком изображении либо имеет цвет, либо нет. Данный способ часто использовался при сканировании прозрачных пленок.

Напомним, что пикселем называют отдельную точку растра.

•Черно-белые с градациями оттенка. Для передачи цвета выделяется один восьмибитный канал, что позволяет отобразить 256 оттенков серого. В рамках восьми бит можно хранить и цветные изображения, но такой способ сейчас используется редко.

•Цветные. В цветовой схеме RGB (красный, зеленый, синий) обычно выделяется по восемь бит на канал, что дает нам 24 бита для передачи цвета в каждом пикселе и соответствует более чем 16 000 000 оттенков. Отметим, что существуют и другие цветовые схемы, например CMYK. Кроме того, в некоторых случаях возможно выделение большего количества бит на каждый цветовой канал для более точной передачи цвета.

Разрешение

Разрешение обычно передается в dpi (расшифровывается как dot per inch или пикселей на дюйм). Его величина говорит о том, сколько пикселей умещается в одном дюйме изображения. Чем выше это число, тем плотнее растровая решетка и, соответственно, качественнее отсканирован растр. Обратной разрешению величиной является размер пикселя.

Если растр геопривязан (ориентирован), то говорят еще и о размере пикселя на местности. Эта величина дает представление о том, какой минимальный по размеру объект можно распознать на растре.

Не следует увлекаться, пытаясь выжать максимум разрешения из любого материала. Его величину следует согласовывать с качеством исходного материала, масштабом конечной карты и возможностями принтера.

При трансформации снимков хорошим ориентиром может служить размер пикселя на местности для снимка и для конечного ортофотоплана. Так, для ортофото масштаба 1:10000 вряд ли стоит устанавливать размер пикселя мельче, чем половина графической точности карты

(0.5 - 1 метр).

Размер изображения

Размер изображения определяется количеством пикселей в растре по ширине и высоте. Физический размер изображения можно получить, разделив количество пикселей на величину разрешения растра и переведя его в миллиметры.

Форматы растров

Растры сохраняются на дисках в файлах различных форматов, ориентированных на ту или иную сферу применения. Формат растрового изображения определяет внутреннюю структуру файла. Конкретных форматов растров сегодня на рынке присутствуют десятки. Одни из них преследуют цели уменьшить размер файла, другие, напротив, заботятся о полноте передачи изображения, не считаясь с возможными затратами на хранение.

Файлы разных форматов принято идентифицировать по расширению имени файла, например: BMP, PNG,

JPG, TIF, ECW и другие.

208

Форматы растров

Разумеется, что разные форматы несовместимы между собой, но для преобразования их друг в друга можно применять утилиты конвертирования изображений либо графические редакторы. Функции конвертирования может выполнять утилита DipEdit из состава ПО Digitals.

Картографический редактор Digitals далеко не всеяден, но поддерживает ряд распространенных форматов, а именно:

Windows bitmap BMP

Простой формат без сжатия данных для хранения изображений.

Jpeg JPG

Популярный формат для хранения растров, использует сжатие с потерями.

Jpeg2000 JP2

Усовершенствованая версия формата Jpeg, демонстрирующая лучшее качество изображения и большую степень сжатия.

MrSID SID

Расшифровывается как MultiResolution Seamless Image Database. Формат специально разработан для хранения огромных растровых изображений, преимущественно аэро- и спутниковой съемки.

NITF

National Imagery Transmission Format, стандарт обмена растровыми изображениями, принятый рядом правительственных организаций США.

Enhanced Compression Wavelet ECW

Формат, оптимизированный для хранения аэро- и космоснимков, использует сжатие с потерями данных.

Tagged Image File Format TIF

Формат, поддерживающий различную глубину цвета, сохранение блоками и целый ряд методов сжатия, в том числе без потерь.

Какой формат выбрать?

В Digitals для работы с растрами лучшим выбором будет формат хранения TIF блочный (TIF tiled), с установкой подходящих глубины цвета и метода сжатия.

Растры, которые вы планируете активно использовать в работе, можно пересохранить (конвертировать) в данный формат, воспользовавшись утилитой DipEdit, о которой рассказывается в Прил.A, «Программа обработки растровых изображений DipEdit». Там же мы перечислим критерии выбора подходящей глубины цвета и метода сжатия для ваших растровых материалов.

Вот преимущества использования формата TIF блочный:

•Формат позволяет создавать и сохранять в рамках одного файла пирамиду, то есть цепочку заранее подготовленных уменьшенных копий основного изображения. Использование пирамиды существенно увеличивает скорость масштабирования растра в рабочем окне карты.

•“Блочность” растра также является фактором, увеличивающим скорость. Поскольку в рабочем окне карты обычно видна лишь небольшая часть растра, считывание нескольких небольших блоков происходит быстрее, чем пролистывание всего растра в поисках требуемой области.

•Пересохранение в данный формат позволяет снабдить растр служебными тегами, в которых Digitals будет хранить информацию об ориентировании растра. Этот подход упрощает перенос растров между разными компьютерами.

Вместе с тем, никто не запрещает использовать растры других поддерживаемых форматов. Это касается случаев, когда речь идет о разовом применении, наличии готовых файлов геопривязки (смотрите ниже «Другие форматы геопривязки») либо в случае использования растров в оформительских целях (например, вставки в карту логотипа).

209

Глава 8. Работа с растрами

Ориентирование растров

Вповседневной работе с ориентированием (привязкой) различных сканированных карт и планов приходится сталкиваться довольно часто. Пошаговую инструкцию по ориентированию фрагмента карты мы рассматривали в разделе «Урок 2. Привязываем растровую подложку» в Гл.3, «Быстрый старт». В этом разделе мы остановимся на некоторых не освещенных ранее нюансах этого процесса.

Вупомянутой пошаговой инструкции описан способ задания опорных точек с помощью диалога Ввод опорных точек. В этом окне указывают координаты левого нижнего угла, масштаб карты и размеры рамки, подобно тому как это делается в окне Свойств карты. Этим способом удобно привязывать прямоугольные

(и квадратные) листы карт, но не материалы, которые требуется привязывать по набору произвольно расположенных контрольных точек.

Опишем наиболее удобный и универсальный способ привязки, позволяющий задействовать в качестве контрольных точек существующие в карте контура:

1.Откройте карту, в которой уже содержатся некие контура. Например, это могут быть полевые пикеты.

2.Соберите полилинию, соединяющую точки карты, соответствующие точкам на привязываемом растре. Это могут быть углы зданий, заборов, столбы и тому подобные “твердые” контура.

Разумеется, полилинию можно создать напрямую по списку координат или любым другим способом. Например, можно вставить в карту сетку координат, соответствующую сканированной карте, и собрать полилинию, пристыковываясь к ее пересечениям.

3.Пометьте вновь собранную объект и вызовите окно его свойств из контекстного меню или из меню Правка > Свойства объекта…. С окном свойств мы уже знакомы, мы видели его на Рис.5.6 в Гл.5, «Сбор и правка объектов».

4.Нажмите кнопку Установить опору. Программа автоматически запустит компонент Models и

передаст в него координаты узлов помеченной полилинии.

5.Теперь можно выполнять ориентирование, нажав кнопку Модель и выбрав из открывшегося меню команду Внешнее ориентирование. Дальнейшие действия не отличаются от описанных в пошаговой инструкции из Гл.3, «Быстрый старт».

Полиномиальное ориентирование

Полиномиальное ориентирование можно применять для сильно деформированных планшетов. При этом желательно иметь максимальное количество опорных точек (например, использовать все имеющиеся на растре перекрестия координатной сетки). При использовании полиномиального метода в расчет координат вводится дополнительная поправка, которая сводит к нулю невязки на опорных точках.

Сам процесс ориентирования выполняется как обычно, а внесение полиномиальной поправки можно включать или отключать в настройках программы. Галочка Полиномиальное расположена в группе Ориентирование растров на закладке Сбор. После изменения способа ориентирования карту и растр следует открыть повторно.

Другими словами, полиномиальное ориентирование это не какой-то особенный способ регистрации опорных точек, а математический метод, с помощью которого будут совмещаться векторная карта и растровая подложка. Использовать его следует с осторожностью. Отметим также, что включение полиномиальной поправки работает и при трансформировании растров.

Если вы собрали объекты карты при отключенной галочке Полиномиальное, то пересчитать карту с учетом полиномиальной поправки можно кнопкой Пересчет, расположенной рядом с галочкой. Будьте аккуратны с применением этой команды. На тот случай, если результат пересчета вам не понравится, не помешает иметь копию исходной карты.

210