registro de carta topográfica

Registro de Carta Topográfica

- Correção geométrica de carta

http://www.dpi.inpe.br/spring/index.html

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Registro – Correção Geométrica

Registro é uma das etapas da Correção Geométrica

O que vem a ser Correção Geométrica?– Primeiro pensar no processo de formação das imagens

– distorções geométricas Erros sistemáticos nas imagens – removidos no processo

de correção geométrica

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Correção Geométrica

Requerimentos para boa Correção Geométrica:– conhecimento das distorções existentes

Sistemáticas – fabricação do sensor e aquisição dos dados– Muitas são removidas na fase pré-processamento(curvatura e rotação da Terra, p. ex)

Não Sistemáticas – variações na altitude e atitude do satélite

– escolha do modelo matemático adequado– avaliação e validação de resultados

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Correção Geométrica

Requerimentos para boa Correção Geométrica:1. Conhecimento das distorções existentes

Sistemáticas – fabricação do sensor e aquisição dos dados– Muitas são removidas na fase pré-processamento(curvatura e rotação da Terra, p. ex)

Não Sistemáticas – variações na altitude e atitude do satélite

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Correção Geométrica - Efeitos das Distorções Geométricas

rotação da Terra (skew),

distorções panorâmicas (compressão),

curvatura da Terra (compressão),

arrastamento da imagem durante uma varredura,

variações de altitude, atitude e velocidade do satélite.

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Correção Geométrica - Efeitos das Distorções Geométricas

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Correção geométrica – Transformação Geométrica

2. Definir a Técnica para tratar ou eliminar as distorções.

Estabelecer uma regra – modelo matemático que relaciona o endereço dos pontos da imagem (linhaxcoluna) com as respectivas posições no terreno (corrdenadas geográficas, p. ex). Definir a Transformação Geométrica que será adotada.

Em geral estas funções ou transformações geométricas são desconhecidas e uso mais recomendado e eficaz são os polinômios.

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Correção geométrica

• Para estabelcer qualquer relação matemática, no caso os polinomios – observações comuns entre os dois espaços (imagem e terreno):

• Pontos de Controle (PCs)

Um polinômio de primeiro grau possibilita tratar 6 distorções - 3 PCs, resolve-se o sistema

X = a1 * col + b1 * lin + c1

Y = a2 *col + b2 * lin + c2

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RESPONDA : Quantas transformações e quais são necessárias para corrigir o mapa da posição 1 para 2 ?

__ tranformações

_____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________

1

Eixo X

Eix

o Y

2

Eixo X

Eix

o Y

(0, 0)

(500.000, 10.000.000)Proj. UTM / Sad 69

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__ tranformações

_____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________

1

Eixo X

Eix

o Y

2

Eixo X

Eix

o Y

(0, 0)

(500.000, 10.000.000)Proj. UTM / Sad 69

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__ tranformações

_____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________

1

Eixo X

Eix

o Y

2

Eixo X

Eix

o Y

(0, 0)

(500.000, 10.000.000)Proj. UTM / Sad 69

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__ tranformações

_____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________

1

Eixo X

Eix

o Y

2

Eixo X

Eix

o Y

(0, 0)

(500.000, 10.000.000)Proj. UTM / Sad 69

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__ tranformações

_____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________

1

Eixo X

Eix

o Y

Eixo X

Eix

o Y

(0, 0)

(500.000, 10.000.000)Proj. UTM / Sad 69

2

OBS: Nota-se que ainda mantém-se o paralelismo entre os lados opostos.

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__ tranformações

_____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________ _____________

OBS: Quebra do paralelismo entre os lados opostos.

1

Eixo X

Eix

o Y

Eixo X

Eix

o Y

(0, 0)

(500.000, 10.000.000)Proj. UTM / Sad 69

2

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Transformações geométricas Ortogonal - 3 parâmetros

1 rotação, 2 translações

Similaridade - 4 parâmetros 1 rotação, 1 escala, 2 translações

Afim ortogonal - 5 parâmetros 1 rotação, 2 escalas, 2 translações

Afinidade - 6 parâmetros (Polinômio 1o grau) 1 rotação, 1 rotação residual, 2 escalas, 2 translações

Polinomiais - 6 parâmetros

SP

RIN

G

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Correção Geométrica Envolve 3 grandes etapas que envolvem as

considerações anteriores:

– Transformação Geométrica (T)– Mapeamento Inverso (T-1)– Reamostragem

Registro de Imagens O que é Registro (geo-referenciamento)? Transformação T

(Lin x Col)Imagem (X, Y) sistema referência

Identificar a transformação espacial T que modela a distorção entre os dados

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Registro

Passo 1: Definir qual a projeção cartográfica será usada para representar a superfície da Terra

Y

X

Lin xCol Lat x Long

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Importância dos Pontos de Controle

40 = a1 *0 + b1 * 0 + c1

100 = a2 *0 + b2 * 0 + c2

¤

20 = a1 * 0 + b1 * 2 + c1

45 = a2 * 0 + b2 * 2 + c2

80 = a1 * 2 + b1 * 2 + c1

30 = a2 * 2 + b2 * 2 + c2

X = a1 * col + b1 * lin + c1

Y = a2 *col + b2 * lin + c2T =

(0,0)

(2,2)

(2,0)

Referência

X

Y

¤

Determina-se os coeficientes - 1 rotação, 1 rotação residual, 2 escalas, 2 translações

T

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Registro – De onde surgem os pontos ?

¤

Ajuste

= (40,100)

= (20,45)

¤ = (80,30)

• Coleta em campo (GPS) – modo teclado

• Dados de carta topográfica – modo mesa

• Base de dados já corrida – PI’s no projeto do SPRING –

modo tela¤ (80,30)

X

Y (40,100)

(20,45)

¤ (80,30)

(40,100)

(20,45)

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Registro - Análise do Erro associado aos pontos de controle e aos pontos de teste…

X

Y

¤

4- Bom registro…

Erro Ptos Controle <= 0.5 pixel e

Erros Ptos Teste <= 0.5 pixel

1- Para os Pontos de Controle e de Teste: (lin,col) são conhecidos…além de (Xr,Yr)

Xc = a1 * col + b1 * lin + c1

Yc = a2 *col + b2 * lin + c2T =

3-Análise do erro dos Ptos

Feito p/ avaliar o Polinômio de transformação:

Xr – Xc = ErroX

Yr – Yc = ErroY

2- Coeficientes foram calculados a1,b1,c1 e a2,b2,c2

Mapeamento inverso (T-1)

Qual o valor do nível de cinza a ser importado ?

T-1 : (x,y) (col,lin)

Reamostragem (Vizinho Mais Próximo)

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Mapeamento inverso (T-1) Reamostragem (interpolação)

•Efeito de blocos

• Processamento rápido

• Não cria novos valores de NC (mantém estatísticas da imagem)

VPM - pega o NC mais próximo ao resultado do mapeamento inverso

Reamostragem (Vizinho Mais Próximo)

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•O valor obtido pela média ponderada dos NCs dos pontos E e F é transferido para a posição X

• Efeito de suavização devido a operação de média

•Altera a estatística da imagem

Bilinear

Mapeamento inverso (T-1) Reamostragem (interpolação)

Reamostragem (Bilinear)

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Registro – Procedimentos Gerais

1) Selecionar/Carregar Imagem

2) Se projeto não ativo ==> Definir Projeção

3) Criar/Adquirir Pontos de Controle (mesa - tela - teclado)

4) Selecionar pontos e a equação de mapeamento – grau do polinômio - Testar

5) Salvar Pontos com menor erro.

6) Importar SPG - Registra a imagem por reamostragem (Interpolação)

1) Vizinho mais próximo2) Bilinear (*)3) Convolução cúbica (não disponível no SPRING)

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Que formatos de imagens o SPRING 5.1.x trabalha ?

SPRING : todo dado matricial é armazenado no formato *.SPG (formato RAW com descritor - *.dsc)

Formatos de imagens a serem convertidos (Impima) ou importados para um projeto (Spring)

BSQ - nome arquivo (vold*.dat) BIL - nome arquivo (vold*.dat) Fat Format – Header.dat Tiff - nome arquivo, resolução (m) Raw - nome arquivo, resolução (m), LinXCol SITIM - nome arquivo (*.d) GRIB - nome de arquivo das versões anteriores a 5 GeoTiff - nome do arquivo georeferenciado SPG – arquivo raw do SPRING + descritor (*.dsc) JPEG – imagem com *.jgw ASCII-SPRING – arquivo texto com sintaxe

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Parâmetros de Saída (Cursor)

* Amostragem

Como criar um arquivo no formato SPG (imagem) para ser corrigido ?

Parâmetros de Entrada

- IMPIMA é um o aplicativo do SPRING utilizado para leitura de imagens em diversos formatos que serão armazenadas no formato SPG+DSC (com ou sem recorte) para posterior correção geométrica (registro).

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Como calcular a resolução (em metros) de um mapa ou imagem digitalizada ?

MAPA ou FOTO

Escala 1/K

H(cm)

L (cm)

Imagem TIFF doMAPA ou FOTO

Resolução: D(dpi)

Lin(n)

Col (n)

Digitalização

1- Cálculo das dimensões do H e L (cm) do mapa digitalizado. - Identifique o número de Col e Lin (n) do arquivo TIFF no IMPIMA ou outro programa disponível e use a relação. L (cm) = Col(n) x 2,54cm / D H (cm) = Lin(n) x 2,54cm / D2- Cálculo das dimensões do Ht e Lt no terreno (em metros) Lt (m) = L(cm) x K / 100 Ht (m) = H(cm) x K / 100

3- Cálculo da resolução espacial ResX e ResY (em metros) ResX (m) = Lt(m) / Col(n) ResY (m) = Ht(m) / Lin(n)

NOTA: Valores de ResX (m) e ResY (m) devem ser iguais para scannerscom resoluções iguais na horizontal e vertical.

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Exercício 2 (continuação)

Procedimentos iniciais - criar uma base de

referência.– PARTE B – Converter uma carta topográfica digitalizada em

scanner em um PI no SPRING.

2. Converter a imagem da carta de TIFF para SPG Cálculo do valor da resolução (metros) p/ o IMPIMA

3. Registrar e importar a imagem SPG Modo teclado

Detalhes

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Exercício 2

Exemplo para criar uma base de referência.– PARTE B – Converter uma carta topográfica digitalizada em scanner em um PI

no SPRING.


Mapa-Brasilia_25mil.tif Mapa-Brasilia_25mil.spg

Mapa-Brasilia_25mil.dsc

Detalhes

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Exercício 2

Exemplo para criar uma base de referência.– PARTE B – Converter uma carta topográfica digitalizada em scanner em um PI

no SPRING.


NOTA: a resolução utilizada no scanner foi 300 dpi e os valores de coluna e linha são 3495 e 2536 respectivamente. A escala do mapa impresso é 1:25.000.

Aplicando os valores acima nas relações da figura acima temos:1- L(cm) = 3495 x 2,54 / 300 = 29,591 cm

H (cm) = 2536 x 2,54 / 300 = 21,4715 cm 2- Lt(m) = 29,591 x 25000 / 100 = 7397,75 m

Ht(m) = 21, 4715 x 25000 / 100 = 5367,875 m 3- ResX (m) = 7397,75 / 3495 = 2,11 m

ResY (m) = 5367,875 / 2536 = 2,11 m

Arredondando o valor da resolução, será utilizado 2 metros para ResX e RexY.

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Exercício 2 Exemplo para criar uma base de referência.

– PARTE B – Conversão da Imagem e registro da imagem

3. Registrar e importar a imagem SPG Modo teclado (adquirir os 4 pontos marcados na imagem) Selecionar os 4 pontos com erro menor que 3 pixels Importar imagem SPG e criar imagem sintética das três bandas

Detalhes

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Exercício 2 Exemplo para criar uma base de referência.

– PARTE B – Conversão da Imagem e registro da imagem

3. Registrar e importar a imagem SPG Modo teclado (adquirir os 4 pontos marcados na imagem) Selecionar os 4 pontos com erro menor que 3 pixels Importar imagem SPG e criar imagem sintética das três bandas

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Resumo - Correção geométrica

Importância– eliminação de distorções sistemáticas– estudos multi-temporais– integração de dados em SIG

Requerimentos– conhecimento das distorções existentes– escolha do modelo matemático adequado– avaliação e validação de resultados

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Exercício 2 (RESUMINDO – Parte A e B)

ProjetoProjeto““Base_Plano_PilotoBase_Plano_Piloto””

Banco de DadosBanco de Dados““CursoCurso””

CategoriasCategorias ““Carta_Imagem Carta_Imagem ””(Modelo Imagem)(Modelo Imagem)

PI“CartaB1-r”

Categoria“Carta_Imagem”

PI“CartaB3-b”


PI“CartaB2-g”


PI“Carta_ImagemDF ”


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