Сбор, обработка, исследование и анализ цифровой картографической информации

3) возможность обработки различных по виду оригиналов;

4) высокая производительность.

Принципы работы сканеров

ПЛАНШЕТНЫЕ СКАНЕРЫ. Световой поток от источника света проходит через прозрачный оригинал (или отражается от непрозрачного оригинала), размещенный на прозрачной поверхности, фокусируется объективом и попадает на систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три равные по интенсивности части. Каждый из трех световых пучков проходит через светофильтр (красный, зеленый или синий) и попадает на линейку элементов с зарядной связью, расположенную в фокальной плоскости объектива. Таким образом, происходит считывание информации об одной строке изображения.

Планшетный сканер может иметь раздельные плоскости для размещения прозрачных и непрозрачных оригиналов. Такая конструкция позволяет получить выигрыш сразу в нескольких отношениях. После переключения режима сканирования меняется не только источник света, но и зеркала. Оптика сбалансирована с учетом типа оригинала, что отражается на качестве результата.

БАРАБАННЫЕ СКАНЕРЫ. Световой поток от источника света проходит через оригинал, фокусирующий объектив и отверстие диафрагмы, затем сфокусированный луч попадает на расщепляющую систему (призму или блок зеркал) и через три светофильтра попадает на светочувствительные элементы - фотоэлектронные умножители.

Технические характеристики сканеров

Параметры сканеров позволяют сориентироваться в технических возможностях сканера и определить область его использования.

Вид оригинала: сканирование может осуществляться в проходящем свете (для оригиналов на прозрачной подложке) или отраженном (для оригиналов на непрозрачной подложке). Сканирование негативов отличается особой сложностью, поскольку этот процесс не сводится к простому инвертированию градаций цвета от негатива до позитива. Чтобы точно оцифровать цвет в негативах, сканер должен компенсировать цветную фотографическую вуаль на оригинале. Есть несколько способов решения этой проблемы: аппаратная обработка, программные алгоритмы перехода от негатива к позитиву или справочные таблицы для конкретных типов фотопленки.

Источники света: в планшетных сканерах в качестве линейного источника света используется люминесцентная лампа со спектром света, близким к дневному свету. В барабанных сканерах в качестве точечного истоника света используются галогенные или ксеноновые лампы мощностью 30-75 Вт, т.к. они сочетают высокую интенсивность излучения с достаточно равномерным распределением мощности во всем диапазоне спектра излучения.

Приёмники света: в планшетных сканерах используется линейка ПЗС. В сканерах, осуществляющих сканирование за один проход, используются три линейки ПЗС. В барабанных сканерах всех типов в качестве светочувствительных приборов используются фотоэлектроумножители. Большинство сканеров однопроходные и имеют их по несколько (3-4).

Разрешающая способность (разрешение): входная разрешающая способность - это густота (плотность, частотность, частота), с которой сканирующее устройство проводит выборку информации в данной области в ходе оцифровки (на линейный дюйм или сантиметр). Часто фирма-изготовитель приводит два значения взодной разрешающей способности: входное оптическое разрешение и входное интерполированное разрешение. Оптическое разрешение описывает объем реальной информации, который может ввести оптическая система сканирующего устройства. Интерполированное разрешение предствляет кажущийся объем информации, который сканер может вводить с помощью алгоритмов, реализуемых процессором и/или программным обеспечением. Алгоритмы интерполяции не добавляют новых деталей в изображение, они усредняют значения цвета или градаций серого в смежных пикселах и вставляют между ними новый пиксел.

Глубина цвета: максимальное число оттенков цвеа или градаций серого, которые может считывать сканирующее устройство для каждого вводимого пиксела. С ростом глбуины цвета увеличивается количество деталей изображения, которые может вводить сканер. Для достижения хорошего качества передачи цветовых оттенков достаточно глубины цвета 12 бит, для высокохудожественных работ - 13-14 бит/цвет.

Пакетная обработка: это сканирование нескольких оригиналов одновременно, с сохранением каждого изображения в отдельном файле. Программа пакетной обработки позволяет без участия оператора выполнить сканирование определенного числа оригиналов, обеспечивая автоматичсекое переключение режимов сканирования и сохранение отсканированных файлов.

Диапазон масштабирования: это интервал величин изменения масштаба оригинала, который может быть выполнен во время сканирования. Он связан с разрешающей способностью сканера: чем выше значение максимального оптического разрешения, тем больше коэффициент увеличения исходного изображения без потери качества.

Траектория сканирования: это след, по которому при сканировании проводится считывание значений оптического параметра изображения. Она может быть трех видов: пошаговая развертка, винтовая развертка и в "старт-стопном" режиме.

Область сканирования: максимальный размер оригинала, который может оцифровать устройство.

4.2 Привязка и трансформирование растрового изображения

Привязка и трансформирование растрового изображения в данном курсовом проекте осуществляется в программе PanoramaFree.

Открыв программу PanoramaFree сначала нужно создать электронную карту, выбрав в меню «Файл» пункт «Создать план».

В открывшемся окне задать название будущему плану, а также требуемые характеристики и нажать кнопку «Создать», после чего появится квадрат, в котором мы будем создавать карту. Затем выбираем в меню «Вид» пункт «Список растров». Появляется окошко данных электронной карты. В котором мы нажимаем кнопку «Добавить» и выбираем свое отсканированное изображение. При нажатии на кнопку «Свойства» выбираем действие: привязка по 2 точкам с масштабированием и поворотом. После этого у нас появляется наш растр и рамочка плана. С помощью курсора и заданной команды совмещаем рамку плана с рамкой отсканированного участка. И можем приступать к оцифровке.

4.3 Создание объектов ситуации и рельефа в векторной форме

Для активизации редактора растровой карты необходимо выбрать пункт Ре-дактор растра (Raster Editor) в меню Задачи (Tools).

Редактор растровой карты является составной частью системы Панорама и предназначен для редактирования растрового изображения.

Упpaвляется с помощью дополнительной пaнели упpaвления, paзмещaемой при старте в нижней чaсти главного окна системы. Панель управления Редактора растровой карты представляет собой набор клавиш, каждая из которых соответствует определенному режиму.

Haзнaчение клaвиш комментиpуется в стpоке сообщений пpи нaхождении куpсоpa нaд соответствующей.

После завершения операции выполняется сохpaнение изменениий в соответствующем фaйле *.rsw.

В пpоцессе pедaктиpовaния растрового изображения доступны все сpедствa упpaвления растром (цвета, яркость и контрастность палитры, мaсштaб, разрешение, привязка растра и т.д. - могут быть изменены в любой момент) и картой.

Недоступны для редактирования растры, которые открытые на чтение или оптимизированные с применением алгоритмов сжатия.

Существуют такие функции редактора растра:

- выбор редактируемого растра;

- цветной ластик;

- карандаш;

- линия;

- прямоугольник;

- окружность;

- выбор цвета пера и кисти из имеющихся на растре;

- выбор цвета пера и кисти из палитры растра;

- толщина линии;

- увеличение толщины линии;

- уменьшение толщины линии;

- возврат на шаг назад;

- установить текущим следующий в цепочке растр;

- установить текущим предыдущий в цепочке растр.

Для изменения параметров растра (привязка, масштаб, рамка и т. д.) используется вспомогательная панель Работа с растром.

Редактируется всегда один растр. Для изменения редактируемого растра необходимо воспользоваться режимами:

- выбор текущего растра;

- установить текущим следующий в цепочке растр;

- установить текущим предыдущий в цепочке растр.

Пpоцесс создaния объектa нaчинaется с выбоpa типa создaвaемого объектa, его хapaктеpa локaлизaции (площaдной, линейный, векторный, точечный, подпись, шаблон), а также способа создания объекта. Обpaзец отображения на карте выбpaнного объектa пpедстaвлен во вспомогaтельном окне. При необходимости можно осуществить быстрый поиск нужного объекта по его названию или классификационному коду.

Для нанесения графического объекта необходимо открыть соответствующую пользовательскую карту или создать новую. После этого будут доступны режимы редактора карты, позволяющие создать произвольную линию, полигон, точечный знак или подпись. Параметры условных знаков (вид линии, цвет, толщина и т.д.) указываются в диалоге, который вызывается при выборе соответствующего режима редактора карты.

4.4 Генерализация полученного фрагмента цифровой карты

Для большей читаемости карты бывает необходимо показывать некоторые объекты только при достаточном увеличении. Для этого используется закладка Масштаб, состоящая из двух списков масштабов, кнопок Весь ряд и Отменить. Укажите мышью Нижнюю и Верхнюю границы видимости объекта. В результате нажатия на кнопку Весь ряд объект будет виден всегда. Для отмены сделанных изменений служит кнопка Отменить.

4.5 Сравнение полученных результатов

Теперь сравним фрагмент участка на топографической карте (исходный материал) с соответствующим ему фрагментом на электронной карте (результат оцифровки). Они очень похожи, информация которую можно получить с этих 2 видов картографического материала одинакова, так же как и на топографической карте, на цифровой наблюдается такая закономерность: с умельчением масштаба уменьшается общее количество условных знаков карт, происходит преобразование площадных условных знаков в точечные и исчезновение некоторых условных знаков. Однако цифровая карта более наглядна и удобна в использовании. При соответствующей точности оцифровки, можно получить довольно высокоточные измерения по карте, так же можно получить результаты не только горизонтального проложения, но и длину по рельефу. Так же намного проще и быстрее по цифровой карте определять длину ломаной, периметр и площадь любого участка.

Ниже приведены фрагмент цифровой карты участка описанного ранее масштаба 1 : 10 000 и фрагменты цифровой карты того же участка масштабов: 1 : 25 000, 1 : 50 000 и 1 : 100 000, которые были получена в результате картографической генирализации.

5.ВЫВОДЫ

Выше можно видеть некоторые возможности программных продуктов Surfer и ПАНОРАМА, однако это далеко не все что могут эти программы.. Кроме того, что ключевой функцией Surfer является создание цифровой модели поверхности, в Surfer реализован большой набор дополнительных средств преобразования поверхностей и различных операций с ними: вычисление объема между двумя поверхностями; переход от одной регулярной сетки к другой; преобразование поверхности с помощью математических операций с матрицами; рассечение поверхности (расчет профиля); вычисление площади поверхности; сглаживание поверхностей с использованием матричных или сплайн-методов; преобразование форматов файлов, так же целый ряд других функций.

В более поздних версия Surfer есть дополнительный набор возможностей, например можно определять наклон, кривизну и линию горизонта обзора в конкретной точке поверхности.

В процессе выполнения проекта было выяснено, что система ПАНОРАМА позволяет создавать векторные карты. Однако при помощи этой системы ещё можно создать растровые и матричные карты, а также оперативно обновлять различную информацию о местности. Так же при помощи ПАНОРАМЫ можно: создавать и использовать иерархическую структуру базы данных электронных карт, имеющую разные уровни; редактировать содержимое базы данных электронных карт с использованием графического интерфейса пользователя; визуализировать содержимое базы данных в условных знаках, принятых для топографических, обзорно-географических, кадастровых и других видов карт; выполнить расчетные операции: определение площади, длины, периметра, построение зон отсечения, вести статистику по характеристикам объектов; выводить на внешние устройства печати изображения электронной карты в принятых условных знаках; имеет место поддержка векторных и растровых устройств печати, цветных и черно-белых; изменение состава объектов и масштаба карты при печати.

Изложенные выше возможности этих программных продуктов не являются исчерпывающими, однако из перечисленного выше можно увидеть, что решение инженерных задач упрощается при использовании продуктов таких программирования, точность результатов повышается, а картографический материал полученный в результате оцифровки выглядит намного нагляднее и ярче.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был проведён сбор, исследование и анализ цифровой картографической информации, а также построен фрагмент цифровой карты участка топографической поверхности. Сбор картографической информации проводился путем подсчета условных знаков на учебной картографической карте, исследование - путем подсчета величин которые характеризуют картографическую информацию, которая анализировалась именно относительно этих величин.

Фрагмент цифровой карты был построен в разных видах: цифровая модель поверхности, участки с горизонталями, цифровая карта объекты ситуации и рельефа которой представлены в векторной форме.

Размещено на Allbest