5.2.3 Дані електронних геодезичних приладів
Дані з електронних геодезичних приладів представляють файл із координатами й ідентифікаторами точок зйомки. У таких файлах також може міститися інформація про проведені виміри - вертикальні і горизонтальні кути, відстані. Файли даних можуть створюватися в спеціальних фірмових форматах, або в звичайному текстовому ASCІІ. Спеціальні програмні пакети для обробки даних геодезичних вимірів чи модулі координатної геометрії інструментальних пакетів ГІС типу Survey Analyst, включеного до складу ArcVіew, зчитують такі дані за допомогою спеціальних конверторів.
Текстові дані перетворяться в координати точок прив'язки, щодо яких по обмірюваних кутах і відстаням визначаються місця розташування точок по контурах об'єктів (будинків, доріг і т.д.), створюється графічний векторний файл. Якщо прилад підтримує введення ідентифікаторів і описів об'єктів під час зйомки, ці дані можуть автоматично вводиться в атрибутивну базу даних.
5.2.4 Джерела атрибутивних даних
Джерелом атрибутивних даних для ГІС можуть служити стандартні звітні форми різних державних, комерційних і громадських організацій, наукові звіти і публікації, дані спостережень на гідрометеорологічних станціях та ін. Велика частина таких документів створюється і представляється в цифрованому виді у форматах програмних пакетів обробки документів Word, Excel, Access. До складу більшості пакетів ГІС, що працюють з реляційними таблицями для збереження атрибутивних даних, включені спеціальні модулі для імпорту й експорту даних у формати Excel і Access.
Для обробки текстових даних розробляються методи їхнього угруповання, формалізації, перекладу в табличну форму. При обробці паперових джерел можуть використовуватися методи автоматизованого розпізнавання тексту.
5.3 Технології цифрування вхідних даних
5.3.1 Автоматизоване введення даних
5.3.1.1 Сканування
Сканування в даний час є одним з основних видів перетворення зображень з паперових (плівкових і ін.) типів носіїв у різні формати електронних зображень. Сам термін "сканування" позначає, що площина вихідного зображення проглядається послідовно по смугах, кожна смуга у свою чергу, поділяється на окремі елементи. Відбите оптичне електромагнітне випромінювання кожного елемента зображення реєструється світлочутливим датчиком, при цьому відбувається осереднення колірних і яскравих характеристик (елемент зображення тепер може вважатися пикселем); у залежності від поточних настроювань сканера пикселю привласнюється визначений код у бітовому, сірокольоровому чи RGB форматі, після чого інформація про порядкове положення і колір пикселя записується в растровий графічний файл. Ширина смуги перегляду і кількість елементів у кожній смузі зображення залежать від конструкції електронно-оптичної системи конкретної моделі сканеру. Розрізняють оптичне (залежить від реальної кількості світлочутливих елементів на одиницю довжини) просторову точність сканера (звичайно 600 чи 1200 dpі) і інтерпольовану точність (між основними пикселями уставляється визначена кількість додаткових пикселов, колір яких розраховується по спеціальному алгоритмі).
Якість сканування визначається точністю місцеположення елементів сканера, що зчитують, (різниця між положенням пикселя на вихідному документі й в електронному файлі, що може бути розрахована за допомогою спеціального програмного забезпечення) і якістю передачі кольору (у більшості випадків визначається користувачем на око). Якість сканованих картографічних документів має потребу в контролі й у більшості випадків потрібно геометрична корекція сканованої копії карти.
Якщо перекручування залежать від неточності механічної конструкції сканера і виникають регулярно в тих самих місцях, то можливе використання каліброваного комплекту, що складає з високоточного каліброваного оригіналу (лист скла з вигравіруваними маркерами) і програмного забезпечення для геометричної трансформації растрових графічних файлів. Калібрований оригінал багаторазово сканується, місце розташування маркерів на оригіналі і копії порівнюється, обчислюються локальні перекручування. Якщо перекручування регулярні, то розробляється коригувальне перетворення для кожної області сканування, що згодом може бути використане для виправлення будь-якого іншого зображення.
Скануємий матеріал повинний бути відповідним чином підготовлений, не мати складок, помя’тостей, розривів. Сильно зношені документи бажано підклеїти на картон. При необхідності на документ можуть бути нанесені маркери для позначення області сканування чи для орієнтації щодо лінії північ-південь (верх-низ). Підготовлений документ укладається на поверхню сканера (заправляється в ролики, закріплюється на барабані).
Керування процесом сканування здійснюється за допомогою спеціальної програми, що додається до кожного сканера (мал.5.4). Звичайне сканування виробляється в два етапи. При попереднім скануванні (режим PreScan) одержують грубу копію вихідного документа, на підставі якої можна визначити точність установки оригіналу на сканер (улучення потрібної ділянки, відсутність перекосів, рівномірне прилегання до поверхні сканування, відсутність сторонніх перешкод) і яскраві характеристики скануємой карти (контрастність, розрізнення темних і світлих деталей).
Рис. 5.4 Екранне вікно керування процесом сканування
Просторова точність при скануванні карти залежить від дрібності деталей вихідного зображення. Для топографічних карт звичайно досить установити 200 чи 300 dpі, (іноді для систем автоматизованого розпізнавання об'єктів може використовуватися точність 400-600 dpі), для контурних чи виконаних вручну планів може бути досить 100-150 dpі. У залежності від розміру області сканування, глибини кольору і просторового дозволу автоматично розраховується розмір підсумкового файлу (для незжатого формату TІFF).
Для корекції колірних і яскравих характеристик вихідного зображення призначено кілька функцій розширеного меню. Для блідих копій (наприклад, на сірому паперу) яскравість може бути підвищена. Може бути змінена контрастність зображення - більш темні елементи стануть ще темніше, світлі - світліше. У випадку злиття схожих по світловідбивним характеристикам квітів можна змінити колірну гаму. Результати вироблених настроювань можна переглянути за допомогою попереднього перегляду (Prevіew); усі зміни відображаються в динамічному режимі на двох спробних зображеннях (оригінал у порівнянні з передбачуваною копією).
Після проведення всіх настроювань запускається процес основного сканування (Scan). Тривалість процесу залежить від розміру одержуваного файлу і швидкості передачі даних і при різних умовах може складати від декількох секунд до декількох годин. Після закінчення передачі даних у комп'ютер копія вихідного документа відображається на екрані.
Процес сканування карт звичайно здійснюється із середовища якого-небудь графічного редактора, що дозволяє робити збереження і первинні перетворення отриманої копії. Більшість сучасних програмних пакетів для введення даних за допомогою сканера і призначених для роботи з растровими зображеннями, (Map Edіtor, Easy Trace, Descartes), дозволяють робити два основних типи перетворень: змінювати кількість пикселей у зображенні, змінювати місце розташування групи пикселов усередині площини зображення (геометрична корекція); змінювати колірний режим чи колірні характеристики всього зображення чи групи обраних пикселей (яскрава і колірна корекція).
Перекіс зображення є однієї з найбільш розповсюджених помилок, що виникають у процесі сканування. Навіть незначні відхилення на частки градуса від базової лінії при великих розмірах карт приводять до лінійних перекручувань у кілька міліметрів. Це особливо помітно на стиках окремих фрагментів при зшивці великих аркушів. При наявності ліній координатної сітки чи маркерів перекіс може бути усунутий за допомогою функцій Поворот зображення на довільну величину. Кут повороту визначається шляхом завдання базових ліній (північ-південь, лінія рамки і т.д.), щодо яких розраховується виправлення. Поворот може вироблятися покрокові з візуальним контролем відносного положення ліній сітки карти з лініями координатної сітки робочого поля пакета обробки графіки. У разі потреби може вироблятися поворот усього полючи зображення на 90° по чи проти годинникової стрілки чи розворот зображення на 180 .
Часте сканування вихідного зображення виробляється зі значним "запасом" по краях. При необхідності краї, де лінійні і кутові перекручування найбільш значні, можуть бути обрізані, а фрагмент, що залишився, збережений у виді нового графічного файлу.
У багатьох випадках приходиться створювати необхідне зображення з окремих фрагментів. Така зшивка може вироблятися як у виді злиття окремих файлів, так і складанням "мозаїк" з окремих файлів. Зшивка двох фрагментів (один із яких є базовим) здійснюється різними методами, що використовують указівку декількох загальних точок у площині зображення, у зв'язку з чим фрагменти, що зшиваються, повинні значно перекривати один одного. Може бути зазначено дві, три і більш загальні точки, при зв'язуванні фрагментів виробляється кутові повороти, лінійні чи площинні трансформації зображень.
Аффіне перетворення може виправити зрушення, поворот і розтягання окремо по осі X і Y. Усі перетворення лінійні для всього растра, тобто рівнобіжні лінії залишаються рівнобіжними (рис 5.5 а, б). Для запуску перетворення досить 3-х точок, що не лежать на одній прямій.
Поліноміальне перетворення виправляє більш складні, у тому числі і нелінійні перекручування. Якщо аффіні перетворення допомагають позбутися від неправильного положення листа на площині, то квадратичні допомагають виправити прогин листа, перекручування сканування і ін. (мал. 5.5 в, г). Для запуску перетворення необхідно кілька точок і розташовуватися вони повинні максимально хаотично. Якщо, наприклад, які-небудь чотири точки будуть утворювати прямокутник, рівнобіжний осям координат, то перетворення буде працювати некоректно.
Рис. 5.5 Геометричні трансформації растрових зображень
а) аффіні перетворення кутових перекручувань; б) аффіні перетворення перекосів; в) поліноміальні перетворення перекручувань сканування;г) поліномінальні перетворення перекручувань при прогині листа.
Скановане зображення (наприклад, лист карти) з точністю 200-400 dpі утворить графічний файл розміром порядку 50-100 Мб. Загальний розмір сканованих даних для великого міста чи району може складати десятки і сотні гигабайт. Апаратні комплекси, використовувані для сканування і підготовки вихідних картографічних даних, повинні мати значні обсяги оперативної і магнітної пам'яті, графічні прискорювачі, системі створення резервних копій даних на оптичні носії. Для зменшення розмірів файлів при їхньому збереженні і пересиланні використовуються різні технології стиску графічної інформації, наприклад, для збереження і швидкого розпакування великих масивів стиснутих графічних даних використовується формат MrSіD.