Come si assegnano le coordinate?

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1 Come si assegnano le coordinate? Ma come vengono assegnate le coordinate ad una mappa?. Mappa di nuova produzione definisco all inizio il sistema di coordinate. Mappa già esistente ma non riferita ad sistema assoluto di coordinate Formato raster (*.Tif, *.Jpg,..) Formato vettoriale Georeferenziazione

2 Georeferenziazione Permette di definire in modo univoco la posizione di un oggetto nello spazio da un sistema di coordinate generico (x, y riferite ad uno zero casuale ) a un sistema assoluto di coordinate geografiche.

3 Georeferenziazione Tramite digitalizzatore

4 Georeferenziazione La cartografia scannerizzata è un raster con il suo sistema di proprio sistema di riferimento. La georeferenziazione consiste nel riassegnare ad ogni cella un valore di xy nel nuovo sistema di riferimento

5 Georeferenziazione Coordinate cartesiane della matrice raster (5;595) Coordinate assolute (es. UTM fuso 3) (63000; ) (0;0) (630000; )

6 Procedura di Georeferenziazione Il mirino permette di inserire il GCP nel punto scelto

7 Inserimento delle coordinate nel sistema assoluto Georeferenziazione

8 Georeferenziazione GCP

9 Scelta del tipo di trasformazione Georeferenziazione

10 Trasformazione di primo ordine (rototraslazione) Correzioni di precisione: metodo polinomiale Le trasformazioni polinomiali si differenziano in base al grado del polinomio utilizzato: = = 3 3 y b x b b Y y a x a a X = = 3 3 y b x b b Y y a x a a X = = i i i i i i y b x b b Y y a x a a X 3 3 dovex i ey i sono lecoordinatealsuolo dei diversi GCP ricavati dalla cartografia di riferimento,x i e Y i sono le corrispondenti coordinate riga-colonna sull immaginedipartenza, mentrea i eb i sono i coefficienti della funzione di trasformazione, che vogliamo determinare. Riunendo le equazioni relative ai diversi GCP in un unico sistema otteniamo: = = = = = = i i i i i i y b x b b Y y a x a a X y b x b b Y y a x a a X y b x b b Y y a x a a X Se i (n GCP) > 3 abbiamo un sistema sovradeterminato, risolvibile rispetto a a i e b i. I coefficienti che vengono determinati sono quelli che minimizzano lo scarto quadratico medio (RMSE Root Mean Square Error) tra le coordinate X i,y i individuate sull immagine e quelle calcolate applicando i coefficienti trovati alle coordinate al suolox i,y i

11 Georeferenziazione RMS della trasformata diretta e inversa deve essere minore di metro

12 Georeferenziazione Per ogni punto l RMS viene calcolato secondo la formula: (Xver - X cal ) (Yver - Y cal ) Dove X ver e Y ver sono le coordinate inserite dall utente mentre X cal e Y cal sono quelle calcolate secondo l algoritmo di trasformazione L RMS totale è la media matematica dei singoli RMS

13 Esempio di calcolo RMS X vero Y vero X calc Y calc errore RMS.60 Deviazione standard 0.85

14 Qualità dei dati MICRO LEVEL COMPONENTS Accuratezza spaziale Se siamo nella condizione di scegliere tra due alternative: alta precisione ma con errore standard bassa precisione senza errore standard la scelta ricade sulla prima ipotesi in quanto può essere possibile sottrarre il valore di errore standard e riportare i dati nella loro corretta posizione

15 Accuratezza e precisione non accurato Accurato Impreciso 3 4 Preciso

16 Qualità dei dati Scala nominale L errore di graficismo accettabile per la cartografia è di 0. mm alla scala della carta. Esempio piccola scala =: mm = 0 m grande scala =: mm = 0 cm

17 Qualità dei dati Scala carta Scala nominale Deformazione max : 500 : 000 : 000 : 5000 : 0000 : 5000 : : : cm 0 cm 40 cm m m 5 m 0 m 0 m 00 m

18 Georeferenziazione La georeferenziazione porta alla formazione di un file *.tfw (*.jpw) nel quale sono riportati tutti i parametri indispensabili per la trasformazione pixel size (x) rotation terms rotation terms negative pixel size (y) map coordinates of the upperleft pixel Questo file, associato al *.tif (*.jpg), determina la georeferenziazione dei file immagine

19 Come si assegnano le coordinate? Ma come vengono assegnate le coordinate ad una mappa?. Mappa di nuova produzione definisco all inizio il sistema di coordinate. Mappa già esistente ma non riferita ad sistema assoluto di coordinate Formato raster (*.Tif, *.Jpg,..) Formato vettoriale Georeferenziazione

20 Acquisizione dati Dati cartografici Da dove provengono i dati che vengono trattati con i GIS? Da fonti già in formato digitale, ad esempio altri strumenti di geomatica (Gps, Cad, fotogrammetria, foto satellitari, siti cartografici regionali, ecc.) Da fonti in formato cartaceo, tutta la cartografia Storica, pre era digitale

21 Acquisizione da internet: Siti cartografici delle regioni Siti cartografici delle province GeoPortale nazionale Acquisizione dei dati

22 Dati cartografici Da dove provengono i dati che vengono trattati con i GIS? Da fonti già in formato digitale Da fonti in formato cartaceo Formati di interscambio Acquisizione del cartaceo in formato digitale Scansione / Scannerizzazione digitalizzazione

23 Acquisizione dei dati I dati cartacei in quale dei due modelli dati vengono acquisiti? Modello dati vettoriale a) Digitalizzazione diretta: Acquisizione manuale tramite digitalizzatore oppure b) Digitalizzazione a video. Scansione tramite SCANNER (file immagine, jpg o tif). Dal file immagine (jpg o Tif), vettorializzazione manuale o semi/automatica a video Modello dati raster Scansione tramite SCANNER (file immagine, jpg o tif)

24 Digitalizzazione Si utilizza: quando i dati che servono esistono ma sono in formato cartaceo (es. curve di livello, carte tematiche, geologiche) quando non è possibile effettuare nuovi rilievi di campagna o utilizzare tecniche di remote sensing per problemi di costo vantaggio: si digitalizzano dalla carta o dall immagine solo i dati che servono

25 Digitalizzazione diretta ) tramite tavoletta digitalizzatrice

26 Digitalizzazione diretta Usa una tavoletta digitalizzatrice che è uno strumento elettromagnetico o elettronico sopra il quale viene posizionata la carta I punti, le linee ed i poligoni vengono disegnati usando il cursore e sono già in coordinate assolute.

27 Digitalizzazione a video Operazione in due fasi. Scansione tramite SCANNER (file immagine, jpg o tif). Dal file immagine (jpg o Tif), vettorializzazione manuale o semi/automatica a video

28 Digitalizzazione a video prevede precise fasi di lavoro: a) Scansione delle carte b) digitalizzazione a schermo con il raster di sfondo oppure vettorializzazione tramite procedure automatiche/semiautomatiche (procedura di vettorializzazione) vantaggio: controllo immediato degli errori, dato già in coordinate assolute (prima va fatta la georefenziazione)

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31 Acquisizione digitale Acquisizione con scanner a) a rullo (da 3 a 7 camere ccd, fisse) Dimensiome max foglio A0 b) Piano Dimensiome max foglio A3

32 Acquisizionedei dati Acquisizione dei supporti cartacei utilizzando lo scanner File raster.tif.jpg

33 Scansione Scanner a rullo Costosi (da 5000 a Euro) buona risoluzione (da 300 a.500 DPI) limitazione di formato legata alla dimensione del rullo (tipicamente A0) Elevata accuratezza Scanner piani dimensioni fisse, A3 or A4 basso costo (da 00 Euro) Risoluzione media (da 300 a 600 DPI) veloci e di facile uso, scarsa accuratezza

34 Acquisizione digitale ) all esistenza o meno dell informazione corrispondenza binomiale. Si definisce se la funzione I(r,c) esiste in un certo pixel; se esiste è nero () altrimenti è sfondo (0). Essendo O, si archivia in un bit. 0

35 Numero di colori 55 Lighter Thresholding Pixel value Darker x a y Threshold A B C 0 x A B C y

36 Acquisizione digitale 3) ad una informazione multibanda ad ogni I(r,c) corrisponde un vettore, cioè un insieme ordinato di informazioni. Si tratta quindi di una matrice tridimensionale avente righe, colonne ed un numero di piani l. la più comune è l intensità di uno dei tre colori fondamentali. I(r,c), red I(r,c), green I(r,c), blue Acquisizione a 4 bit (3 bande da 8 bit)

37 Acquisizione mediante scanner AnaTech Eagle A0 a colori dotato di 7 camere CCD Prima di iniziare la scansione è necessario definire:. Lo spazio di colore (RGB, toni di grigio).dimensioni del foglio 3.Risoluzione ottica (da 00 a 00dpi) 4.Il formato grafico (TIF, Jpg, COT, ecc.)

38 Acquisizione digitale: strumenti La risoluzione dell acquisizione dipende da cosa dobbiamo scansionare: -cartografia cartacea DPI (pixel/inch) - foto aeree ~ 000 DPI esempio: foto aerea 3 x 3 cm 3/.54 *000 =9055 pixel 9055x9055 sono circa 84 megabyte in toni di grigio; la dimensione triplica in RGB. N.B. Difficilmente viene usata la compressione JPG per immagazzinare i file digitali.

39 Problematiche di acquisizione Durante le fasi di digitalizzazione i dati appena acquisiti devono essere riferiti ad un sistema di coordinate. Quale? il digitalizzatore ha un suo sistema interno xy il file scannerizzato adotta il sistema xy del file raster In entrambi i casi è sempre necessario riferire i nostri dati di input ad sistema di coordinate assoluto.

40 vettorializzazione prevede precise fasi di lavoro: a) Scansione delle carte b) digitalizzazione a schermo con il raster di sfondo oppure vettorializzazione tramite procedure automatiche/semiautomatiche (procedura di vettorializzazione) vantaggio: controllo immediato degli errori

41 RASTER 7 6 Vettorializzazione Da raster georeferenziato a vettoriale Pixel VETTORIALE SU RASTER (x ;y ) R I G H E Vettore (x;y) COLONNE

42 Vettorializzazione Da raster georeferenziato a vettoriale AUTOMATICA del file raster georeferenziato MANUALE A VIDEO del file raster georeferenziato

43 Approccio automatico Conversione Raster-to-vector non pienamente sviluppata (bitmap - 0,) Rechiede un grosso editing manuale per la rimozione delle informazioni inutili (testi, simboli)

44 Approccio semi automatico punta aminimizzare l intervento manuale e a velocizzare le operazioni L operatore seleziona la linea ed il programma la segue

45 Digitalizzazione & Errori I poligoni dovrebbero essere chiusi rispetto delle regole topologiche

46 Le linee potrebbero non unirsi Isole all interno di poligoni

47 Sliver polygons (falsi poligoni)

48 Creando dei nuovi dati è meglio sempre prevenire gli errori Uso delle utility di snapping

49 Le mappe sono caratterizzate da una topologia completa e corretta