GIS II GIS II ProseminarProseminar

WS 2004/2005WS 2004/2005

10.Raster...Georeferenzierung

- Arne Adomeit -- Arne Adomeit -

Georeferenzierung

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Gliederung AusgangssituationAusgangssituation Georeferenzierung ???Georeferenzierung ??? ReferenzpunkteReferenzpunkte Affine TransformationAffine Transformation AllgemeinesAllgemeines Toolbar in ArcMapToolbar in ArcMap SoftwaredemoSoftwaredemo Aufgabe IIIAufgabe III Durchführung einer GeoreferenzierungDurchführung einer Georeferenzierung Link TableLink Table Control Points / TransformationenControl Points / Transformationen Aufgabe IVAufgabe IV

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AusgangssituationRasterdatenRasterdaten ReferenzflächeReferenzfläche

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 )

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Georeferenzierung ???

Antworten auf die Fragen:

Wo gehören meine Rasterdaten hin?

Sind meine entnommenen Informationen richtig? (Fläche, Strecke)

Rasterdaten Referenzdaten

• es werden verschiedene Koordinaten benutzt• den Rasterdaten muss eindeutig zugewiesen werden, welcherStelle sie in den Referenzdaten entsprechen• bei der Georeferenzierung realisiert man dies mit Hilfe einer Transformation durch Hilfspunkte

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ReferenzpunkteEine 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 abbei uns reicht 1.Ordnung (affine)

Qualität der Transformation hängt von Art und Auswahl der Referenzpunkte ab.

„RMS-Error“ in ArcMapWichtig: gute, gleichmäßige Verteilung der Punkte. Möglichst mehr als benötigt

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Affine Transformation

Die Transformation mit einer mathematischen Funktion wird in ArcMap automatisch durchgeführt.

Translation Skalierung

Rotation Scherung

mehr dazu Toolbar-Vorstellung

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Durchführung einer Georeferenzierung

Zum Referenzieren brauchen wir:

• einen Referenzlayer

• zu referenzierende Rasterdaten

• „control points“ die in beiden Bildern bekannt sind

Und los geht‘s !

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Toolbar in ArcMap IStarten der Toolbar unter: View \ Toolbars \ Georeferencing oder rechte Maustaste + Symbolleiste

Name des Rasterdaten

rotieren,verschieben

Referenzpunkte einfügen(1.Raster 2.Referenzlayer)

„View Link Table“Tabelle mit den einzelnen Pass-punkten u Genauigkeiten (später)

Klick!

Es öffnet sich ein Untermenümit weiteren Funktionen

(Wir arbeiten nur auf dem Raster !)

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Toolbar in ArcMap IIGeoreferenzierung wirdaktualisiert & gespeichert als *.aux-file

Speichern des interpolierten,entzerrten Rasters Verschieben,

rotieren

Automatische Anpassungnach jedem eingefügtenReferenzpunkt(standardmäßig aktiviert)

Anzeige aktualisieren

Auswahl der Transformationsart

Alle Referenzpunkte werden gelöscht

Transformation wird zurück-gesetzt, control points bleiben erhalten.

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Softwaredemoaus dem letzten Semester...

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Aufgabe IIIDie wissenschaftlichen Mitarbeiter eines Versuchgutes der Die wissenschaftlichen Mitarbeiter eines Versuchgutes der Universität wollen die Schläge des Versuchsfelds neu aufteilen, Universität wollen die Schläge des Versuchsfelds neu aufteilen, haben aber das Luftbild verschludert. Nach dem Erhalt eines haben aber das Luftbild verschludert. Nach dem Erhalt eines neuen Luftbildes passen die Rasterdaten und die Referenzdaten neuen Luftbildes passen die Rasterdaten und die Referenzdaten nicht mehr zusammen. Könnt ihr ihnen helfen? Sonst ist das bis nicht mehr zusammen. Könnt ihr ihnen helfen? Sonst ist das bis Weihnachten immer noch nicht geschafft...Weihnachten immer noch nicht geschafft...

• Kopiert den Ordner Kopiert den Ordner v:\adomeit\aufgabe3v:\adomeit\aufgabe3 in euer Verzeichnis. in euer Verzeichnis.• Transformiert das Luftbild Transformiert das Luftbild ((„versuchsgut.bmp“„versuchsgut.bmp“) mit Hilfe von 3 ) mit Hilfe von 3 control points auf die Schlägekartecontrol points auf die Schlägekarte

• Dazu wurden 3 Grenzpunkte im Dazu wurden 3 Grenzpunkte im Luftbild markiert. Diese müsst ihr Luftbild markiert. Diese müsst ihr auch im Referenzlayer finden.auch im Referenzlayer finden.

•Speichert die Georeferenzierung Speichert die Georeferenzierung als *.aux-file und die control points als *.aux-file und die control points als *.txt-file ab.als *.txt-file ab.

((„schläge_diko.shp“„schläge_diko.shp“))

Tip! rechte Maustaste Zoom to Layer

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Durchführung I

1.1. Aktivieren der Werkzeugleiste in ArcMap (View Toolbars Georeferencing)

2.2. Laden der Rasterdatei, die georeferenziert werden soll. (+ add data)

3.3. Laden des Referenzlayers im gleichen Datenrahmen(Beachte: Referenzlayer muss an oberster Stelle stehen !)

4.4. Zoom in den Bereich des Layers auf den die Rasterdaten transformiert werden sollen. (bei unserem Bsp. egal)

5.5. Aktivieren „Auto Adjust“ (standardmäßig)Grobe Transformation in den ausgewählten BereichAutomatische Anpassung nach jedem „control point“

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Durchführung II

6.6. Benutzen von den Werkzeugen verschieben, rotieren oderDen Menüeintrag „Kippen und Drehen“ um die Daten nochBesser zur Deckung zu bekommen.

7.7. Verbesserung durch das Setzen von control points

Eingabe = „set control points“

Zur Kontrolle Link Table aufrufen

• auf Position (x,y) in den Rasterdaten klicken• dann auf zugehörige Position im Referenzlayer

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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)

Doppelklick um Werte zu editierenGenauigkeit der einzelnenPunkte

Löschen vonPunkten

RMS-Error=mittlere Lagegenauigkeit aller PunkteJe kleiner desto besser !!!Laden & Speichern

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Durchführung III

8.8. Speichern der Georeferenzierung

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

2 Möglichkeiten

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Durchführung IV„Rectify“ = Korrigieren

• Neuberechnung der Rasterkoordinaten notwendig• „Resampling“ Umrechnung der Zellengröße u. Position

Eingaben:

• Zellgröße

•Resample Type

•Speicherort

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

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Control Points

Um mit den control points ein besseres Ergebnis zu erzielen

1. control point auf Raster setzen

2. rechte Maustaste betätigen

Koordinaten per HandEingeben (X,Y)

Punkt verwerfen

Raster

Klick!

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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 !

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Aufgabe IVBei der Durchführung einer Georeferenzierung von den Bei der Durchführung einer Georeferenzierung von den Angestellten des Versuchsgutes hat sich ein grober Fehler Angestellten des Versuchsgutes hat sich ein grober Fehler eingeschlichen. Jedoch sind nur noch die folgenden Dateien auf eingeschlichen. Jedoch sind nur noch die folgenden Dateien auf dem Rechner zu finden:dem Rechner zu finden:

• schläge_diko.shp ,schläge_diko.shp , versuchsgut_gedreht.bmpversuchsgut_gedreht.bmp

• uebung4.txt ,uebung4.txt , hilfe.txthilfe.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 schläge_diko.shp und das gespeicherte Rasterund das gespeicherte Raster

• Hilfreich sind die Datei hilfe.txt und der Befehl „rectify“• Die Daten befinden sich unter v:\adomeit\uebung4

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Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit ! Frohe Weihnachten !

Quellen:• Using Arc Map• Modeling our world

•Getting started with ArcGis• Bilder www.google.de