Технологии ввода графической информации. Цифрование. Способы векторизации
Процесс аналогово-цифрового преобразования данных – комплексная процедура, состоящая из трех блоков: 1) цифрование, 2) обеспечение качества оцифрованных материалов, 3) интеграция разнородных цифровых материалов.
Под цифрованием понимается процесс перевода исходных (аналоговых) картографических материалов (или графических объектов) в цифровую форму. Два основных способа: дигитайзерный ввод или векторизация растра.
Цифрование с использованием дигитайзера преобладало до середины 1990-х годов – так создавалась основная масса ЦК. Бумага закрепляется на графическом планшете, для каждого листа цифруются не менее трех контрольных точек. Точки используются для расчета параметров математических преобразований по переводу в соответствующую систему координат. Выбранные при цифровании объекты (точки, линии) представляются в векторном формате. В результате создается модель данных «спагетти».
Трудности цифрования карт обусловлены тем, что большинство из них создавалось не для целей цифрования. На карте могут быть неровности, сгибы. Каждый раз приходится при наложении карты на планшет вводить контрольные точки.
Преимущества дигитайзерного ввода: 1) возможность обзора всего листа карты, 2) возможность оцифровки исходных материалов практически любого качества. Это имеет решающее значение при низком качестве картографических материалов.
Наиболее распространенным в настоящее время является способ ручного или интерактивного векторного цифрования по растровой подложке, в том числе при помощи программ-векторизаторов.
Векторизация растра. Программы векторизации растровых изображений принято делить на три группы: 1) ориентированные на ручную векторизацию, 2) полуавтоматическую и 3) автоматическую. На самом деле в одном пакете обычно предусмотрены все режимы векторизации и пользуются комбинированным способом. При полуавтоматической векторизации следует хорошо подготовить растр.
Основные требования к сканированию: документы должны быть чистыми, толщина линий должна составлять не менее 0,1 мм. Сложный рисунок линий, наличие текста и спец.знаков затрудняет автоматическое распознавание объектов и требуют дополнительного ручного редактирования. Однако при высоком качестве исходных документов сканирование представляет собой эффективный способ ввода данных.
Выбор параметров цифрования необходимо согласовать с разрешением и масштабом сканируемых снимков или карт. Неправильный выбор разрешения может привести к потере информации. С другой стороны, уменьшение размера пиксела (т.е. увеличение разрешения при сканировании) не всегда повышает точность и информативность данных, а зачастую лишь увеличивает объем файла. Знание этих параметров особенно важно при использовании растровых цифровых карт, поскольку большинство операций с ними в ГИС осуществляется с точностью до пиксела. Например, разрешение 600 dpi (размер пиксела 0,042 мм) позволяет при масштабе 1:200 000 (в 1 мм 200 м) получить линию толщиной в 4-5 пикселов, т.е. на местности 1 пиксел равен 8,4 м.
Соотношение
параметров цифрования и масштабов
топографических карт может быть вычислено
по формуле
,
где Рм
– размер пиксела на местности (м),
М – знаменатель
масштаба.
Процесс цифрования должен быть полностью регламентирован руководящими документами (точность цифрования, как обрабатывать определенный тип ситуаций и т.д.). Самой неформализуемой операцией является передача формы объекта. Основная трудность состоит в том, чтобы дискретными элементами аппроксимировать непрерывную линию, оставаясь при этом в заданном диапазоне точности. Задача разбивается на следующие: 1) где ставить вершины при цифровании, 2) как часто ставить вершины, 3) как адекватно передать форму объекта в целом. Пример: «зубчатая» форма линии вызывает желание ее упростить – генерализовать. Если контроль качества отсутствует, главным фактором качества становится ответственность исполнителя.
Процесс аналогово-цифрового преобразования данных – комплексная процедура, состоящая из трех блоков: 1) цифрование, 2) обеспечение качества оцифрованных материалов, 3) интеграция разнородных цифровых материалов.
Векторизация – это процесс преобразования растрового изображения в векторную форму.
Растровое изображение можно векторизовать, не используя программных средств, но более эффективными являются программные методы обработки растра: автоматическая, пакетная векторизация и трассировка. Под последней понимается полуавтоматический, управляемый оператором, процесс выборочной векторизации. Технологическая цепочка состоит, как правило, из следующих этапов:
Сканирование и ввод растровой информации;
Обработка (подготовка) растров;
Векторизация;
Редактирование, сшивка и верификация векторных данных;
Экспорт материалов в ГИС.