Georeferencování rastrových dat

Georeferencování rastrových dat – nebo-li umístění obrazových dat do souřadnic – je důležitým nástrojem při práci zejména s historickými analagovými podklady. Jak na to v prostředí ArcGis Pro si nyní ukážeme.

Nejprve si připomeňme pojmy, které s touto problematikou souvisejí.

Tvorba pyramid: rastrové pyramidy zrychlují zobrazovací proces obrazových dat. Jsou převzorkováním originálních dat, přičemž každá jednotlivá vrstva je v poměru 2:1 vrstvy předchozí. Pyramidy pro daný obraz jsou uloženy ve formátu *.ovr.

Počet a umístění vlícovacích a kontrolních bodů: identickými body je třeba mít pokrytý celý obraz rovnoměrně a přitom dbát na jejich lineární nezávislost (žádné tři body by neměly být umístěny v jedné přímce)

Je několik typů transformace, přičemž v AG Pro máme k dispozici následující:
– Posun (Zero Order) – pouze posun obrazu, vyžaduje 1 kontrolní bod
– Podobnostní (Similarity, též Helmertova) – založena na změně měřítka, rotaci a posunu, vyžaduje 3 kontrol. body
– Polynomiální (1st – 3rd Order Polynomial) – deformuje vstupní rastr za účelem minimalizace  odchylek na identických bodech. Čím vyšší pořadí, tím větší pokřivení. Zadáme-li méně bodů, budou vznikat spíše náhodné chyby. U většího počtu kontrolních bodů pak vznikají spíše chyby extrapolační. Minimální počet kontrolních bodů je 3, 6, resp. 10 (dle stupně)
– Přizpůsobená / Opravná (Adjust) – kombinuje polynomiální transformaci a techniku TIN interpolace, vyžaduje 3 kontrolní body
– Projektivní / Kolineární (Projective) – princip středového promítání (linie co byly paralelní, již nebudou), alespoň 4 kontrol. body
– Spline – zaručuje lokální přesnost – zcela přesné usazení identických bodů, vzdálená místa budou méně přesná. Čím více kontrolních bodů umístíme, tím dosáhneme komplexněji přesného výsledku. Minimálně je vyžadováno 10 kontrolních bodů

A nyní postup georeferencování:
1. Nahrát vstupní obraz
2. Připravit si kontrolní body (buď jen vizuálně, případně si připravit vrstvu bodů, na které se budeme připojovat)
3. V kontextovém menu si označíme vstupní obraz a v horní nástrojové liště zvolíme záložku Imagery (Obrazová data) / Georeference.

4. Nyní můžeme pro usnadnění práce zvolit nástroje Přípravné sekce (Prepare) jako Fit to Display, Rotate apod.
5. Nyní již můžeme zadávat kontrolní body Add Control Points. Nejprve označíme bod na vstupním obraze a poté zadáme identický bod v mapě (či se přichytíme na příslušný předem připravený bod (ad 2.). Takto pokračujeme, dokud nebudeme mít zadán potřebný počet kontrolních bodů.
6. V kontrolní tabulce Control Point Table si přitom můžeme kontrolovat odchylky a volit typ transformace. Rovněž pomocí této tabulky můžeme jednotlivé body vypínat či zcela rušit.
7. Jsme-li s georeferencováním spokojeni, zvolíme možnost Uložit / Save a poté ukončíme georeferencování Close Georeference. Nové souřadnice obrazu se uloží do samostatného souboru, který je nyní nutné předávat i se samotným vstupním souborem (pro *.tif se vytvoří soubor s koncovkou *.tfwx a obdobně pro jiné soubory).

Obecně platí, že počet kontrolních bodů a typ transformace je závislá na datech se kterými pracujeme – zda se jedná čistý obraz či o naskenovanou starou mapu. Podklad, který použijeme, by měřítkově měl odpovídat měřítku transformovaného obrazu. ArcGis Pro umožňuje zobrazení mnoha typů rastrových dat. Mně osobně se pro tyto účely nejvíc osvědčila práce se soubory tiff. Po ukončení práce tak k původnímu souboru *.tif přibudou soubory *.tfwx a *.ovr a *.aux.xml. Chceme-li někomu předávat transformovaný snímek, musíme jej předat i s těmito soubory (v opačném případě se obraz usadí opět do nulových souřadnic).