دانشگاه محیط زیست سامانه های اطلاعات جغرافیایی مدرس: دکتر بهزاد رايگاني

2. دانشگاه محیط زیست سامانه های اطلاعات جغرافیایی مدرس: دکتر بهزاد رايگاني

3. تنظیم مکانی و زمین مرجع نمودن کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی فصل هشتم

4. Georeferencing &Spatial Adjustment همراستاسازی داده های رستری و وکتوری به سامانه GIS دوران DifferentialScaling Skew اعوجاج جابجایی 4

5. مشکل کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • چگونه داده های ثبت داده نشده از نظر جغرافیایی را با داده ای که چارچوب جغرافیایی دارد همراستا سازیم؟ • چگونه چارچوب مختصاتی خاص را تبدیل به چارچوبهای جغرافیایی کنیم؟ 5

6. مثال هم راستایی تصویر رستری به داده وکتوری یک ایالت داده رستری بدون چارچوب جغرافیایی شیب فایل ایالت دارای چارچوب

7. طبیعت مشکل داده منبع ممکن است از این نظر متفاوت باشد: Rotation Translation Distortion Rotation Translation DifferentialScaling Skew Distortion

8. مثال تگزاس Skewing,e.g.Panhandle  x’   104,339 y’   1 Differentx& x’Scales Differenty& y’Scales y  -1 972,410

9. بنابراین مشکل اینگونه جابجایی است ControlPoints (0,1) (1,1) (501000,3725000) (0,0) (1,0) (498100,3715000) Destination(x’,y’;UTM) Source(x,y;unspec.) (“Warp”)

10. چگونه این مشکل حل می شود؟ • تبدیلات هندسی(Geometric Transformations) • تبدیل درجه یک(Affine) • برای انتقال، اعوجاج و چرخش کاربرد دارد • خطوط مستقیم را به خطوط مستقیم جدید تبدیل می کند

11. تبدیلات هندسی Affine transformation: x1 و y1 = چارچوب نقاط در لایه منبع می باشند = چارچوب نقاط در لایه مقصد می باشند A,B,C … F =ثابت هایی هستند که بهترین برازش را برای تمامی نقاط داشته اند (RMS E)

12. تبدیلات هندسی  ثابت های تبدیل هندسی Affine A, E=فاکتورهای مقیاس B, D=فاکتورهای دوران C,F=فاکتورهای انتقال با توجه به وجود 6 ثابت مجهول، دست کم به سه نقطه احتیاج خواهد بود (تا 6 معادله بدست آید، هر نقطه دو معادله)

13. Affine Transformations • بهترین برازش معادله که از طریق RMSerrorبدست می آید e2 RMSerror= e1 1/2 e12+e22 +e32+e42 e3 4 SourceC.P. DestinationC.P. e4 e2 ResidualError 10

14. تبدیلات هندسی • 2- تبدیلات هندسی درجه دوم و سوم • با ثابتهای بیشتری برازش می یابند(12 تا 20) • اجازه می دهند خطهای مستقیم به منحنی تبدیل شود • به ارتباطهای جابجایی (displacementlinks) بیشتری نیاز است (دست کم 6 تا 10) کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی

15. ویژگی های تبدیلات کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی Original 1st Order(Affine) 2nd Order 3rd Order

16. انواع دیگری از تبدیلات کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • Spline : فقط برای چینش محلی • نقاط کنترلی منبع بر اساس یک چینش کلی دقیقاً مختصات نقاط مرجع را پیدا می کنند. سه نقطه نیاز است • Adjust : برای چینش کلی و محلی • بر اساس برازش یک چندجمله ای بر مدل مثلثی نامنظم (TIN) استوار است(3 نقطه نیاز دارد)

17. نیازمندی ها برای آنالیز داده رستری کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • آنالیزهای رستری- داده ها باید همپوشانی داشته باشند • اندازه شبکه سلولی برای تمامی لایه ها باید یکسان باشد • برخی مواقع باید سیستم مختصات داده رستری به سیستم دیگری تبدیل گردد تا مطمئن شویم همپوشانی با لایه رستری دیگر به درستی صورت پذیرفته است

18. تصحیح هندسی یا زمین مرجع نمودن داده رستری کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • تصحیح هندسی (Geometric Correction) فرآیندی است که هندسه داده رستری را از یک سیستم مختصات به سیستم دیگر تبدیل می کند تا همپوشانی به درستی صورت گیرد. • تصحیح هندسی شامل این موارد است: • اصلاح چارچوب داده رستری به چارچوب جهان واقعی • ایجاد سیستم مختصاتی برای داده رستری (پروجکسیون و دیتوم) • تبدیل سیستم تصویری از یک نوع به نوع دیگر • نمونه گیری مجدد از از ارزشها ی سلولها • تغییر یا نمونه گیری مجدد داده رستری بر اساس یک اندازه سلول جدید

19. تصحیح هندسی یا زمین مرجع نمودن داده رستری کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • زمین مرجع نمودن (Georeferemcing)- تبدیل چارچوب ستون و ردیف رستری به چارچوب دنیای واقعی(بوسیله نقاط کنترلی) • تبدیل داده رستری مسطح یا پیچ و تاب خورده به داده نقشه با سیستم تصویر درست • تبدیل چندجمله ای چارچوب ستون و ردیفی به سیستم مختصاتی دنیای واقعی • برازش کمترین مربع خطا (RMS error بین مشاهدات و محاسبات) • سیستم تصویر دار کردن (Projecting) • استفاده از Project Raster در جعبه ابزار ArcMap • تنظیم سیستم تصویر ورودی و خروجی

20. تبدیل هندسی داده رستری کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • مشکل : سلولها باید مربع شکل بمانند • مربع شکل ماندن پس از تبدیل؟ Source Destination

21. تبدیل هندسی داده رستری- سیستم تصویر کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • باز هم همان مشکل، سلولها باید مربع بمانند • پس از ایجاد سیستم تصویر سلولها باید مربع شکل بمانند. چگونه؟ Unprojected Projected

22. تبدیل هندسی داده رستری کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • راه حل : (Resampling)- ایجاد و پرکردن یک ماتریس جدید از سلولهای خالی که اغلب آنها بر اساس جایگاه جدید ارزشهای سلولهای منبع را خواهند گرفت و باقیمانده ها ارزش نخواهد داشت (nodata) “No data”cells Unprojected منبع Projected مقصد

23. تبدیل هندسی داده رستری کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • تبدیل هندسی رستری= نمونه گیری مجدد رستری • نمونه گیری مجدد (Resampling) فرآیندی است که ارزشهای جدید سلولها را در رستر خروجی مشخص می کند. • خوارزمیکهای نمونه گیری مجدد (Resampling algorithms) برای تعیین خروجی ارزش سلولی در فرآیند تصحیح هندسی (geometric correction) بکار می روند.

24. تکنیکهای نمونه برداری مجدد (Resampling) کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • نزدیکترین همسایه(Nearest Neighbor)- استفاده از ارزش سلولی منبعی که به سلول مقصد تبدیل یافته نزدیک تر است • سریع ترین تکنیک است: برای داده های موضوعی(thematic) یا طبقه بندی شده (عددی یا اسمی) (categorical) کاربرد دارد • Bilinearinterpolation- چهار سلول نزدیک در منبع را برای محاسبه ارزش سلول مقصد ترکیب می کند. • CubicConvolution- مانند روش قبل ولی با 16 سلول همسایه • روشهای 2 و 3 تکنیکهای متوسط گیری وزنی هستند و برای داده های پیوسته بکار می روند(شیب، ارتفاع، بارش، درجه حرارت)

25. تکنیکهای نمونه برداری مجدد (Resampling) کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی

26. تکنیکهای نمونه برداری مجدد (Resampling) کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • نزدیکترین همسایه(Nearest Neighbor) : برای داده های گسسته (discrete) نیاز است. • پیش فرض آنالیز مکانی است زیرا: • در هر دو مورد داده های گسسته و پیوسته کار می کند. • برای داده های پیوسته نامناسب است • خروجی بوکی شکل می شود با احتیاط بکار رود • Bilinearinterpolation– روش سریعی است ولی توصیه نمی شود • CubicConvolution- • برای داده های رستری پیوسته بکار می رود • هرگز برای داده های گسسته و طبقه بندی شده بکار برده نشود. • متوسطی از 16 سلول می دهد

27. حاصل کار Resampling کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • اندازه سلولها و تعداد ستونها و ردیفها در فرآیند تنظیم سیستم تصویر (projection) یا زمین مرجع نمودن (georeferencing)تغییر خواهد نمود. • برای کاهش مشکلات پیش آمده در فرآیند زمین مرجع نمودن باید سیستم تصویری و خوارزمیک نمونه گیری مجدد مطلوب را بکار برد. • داده های رستری باید قبل از آنالیز هم چارچوب و هم سیستم تصویری گردند.

28. چارچوبهای مختصاتی جدید کجا ذخیره می شوند؟ کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • در فرآیند ”Update Georeferencing“ در ArcMapتغییرات و تبدیلات در پایگاه داده ای مو جود ذخیره می شود(در یک فایل با پسوند مشخص (مانند.jpw) با همان نام داده رستری) • در فرآیند ”Rectify“ در ArcMapیک پایگاه داده رستری جدید و زمین مرجع یافته در فرمت های GRID,JPEG,TIF, IMG بوجود می آید.

29. “SpatialAdjustment”of Vector Data کلیات سیستمهای تصویری نقشه و شبیه سازی زمین واقعی پایگاه داده و سامانه مدیریت آن پردازش داده وکتور آنالیز مکانی داده رستر درون یابی زمین مرجع سازی • برای داده های وکتوری از ابزار دیگری به نام ”Spatial Adjustment“ در ArcMapاستفاده می شود. • در صورتیکه داده وکتوری در فاز ویرایش قرار داشته باشد به کمک این ابزار می توان تبدیل های زیر را صورت داد: • Transformations(“Warping”) • Affine • Similarity • Projective • “RubberSheeting” • “EdgeMatching” • Attributetransfer