1

Kalibracja map rastrowych w programie EwMapa

1. Wprowadzenie

Kalibracja inaczej transformacja lub wpasowanie, jest procesem polegającym na

przekształceniu punktów, obrazów itp. z jednego układu w inny układ współrzędnych. Układ
początkowy, wejściowy zwany jest układem pierwotnym, układ docelowy, układem wtórnym.
Kalibracja polega na przeliczeniu współrzędnych zadaną funkcją której parametry wyliczone są w
oparciu o punkty których współrzędne znane są zarówno w układzie pierwotnym jak i wtórnym.
Punkty te zwane są punktami dostosowania lub punktami łącznymi.

W przypadku map rastrowych mamy zazwyczaj do czynienia z kalibracją z układu

ekranowego (lokalnego), mapa nie posiada tu cech kartometrycznych, do zadanego układu
współrzędnych, najczęściej układ „1965”. Punktami dostosowania w takim przypadku są
najczęściej punkty siatki krzyży lub punkty osnowy poziomej. Transformacja przy użyciu narzędzi
Cad w większości przypadków ogranicza się do wskazania położenia punktów dostosowania w obu
układach, wyboru rodzaju transformacji oraz sprawdzenia czy błędy wpasowania na
poszczególnych punktach nie są zbyt duże.

Dokładność transformacji określona jest poprzez błąd transformacji. Błąd ten nie mówi

jednak o dokładności wpasowania, można jedynie domniemywać że niska jego wartość świadczy o
dokładniejszym wpasowaniu. Przyjmuje się że dopuszczalny jest błąd transformacji na poziomie
m

t

=0,1mm*M gdzie M oznacza skalę transformowanej mapy. W szczególnych przypadkach

dopuszcza się wartość 3* m

t

.

2. Rodzaje transformacji

W transformacji map rastrowych najczęściej stosowane są dwa rodzaje transformacji:

transformacja Helmerta oraz transformacja afiniczna. Rzadziej stosuje się transformacje
wielomianowe konforemne, afiniczne wielomianowe wyższych rzędów, biliniowe czy
transformacje rzutowe.

Transformacja Helmerta

Transformacja ta jest transformacją konforemną. Stosowana jest najczęściej w przypadku

małej ilości punktów dostosowania lub też w przypadku niewłaściwego rozmieszczenia punktów
dostosowania na transformowanej mapie. Często symulację tą transformacją stosuje się celem
wyeliminowania błędnych punktów przed zastosowaniem wpasowań afinicznych. Transformacja ta
pozwala na obrót o kąt φ, zmianę skali o współczynnik k, a także o przesunięcie (translację) o
wektor [X

0

, Y

0

]. Transformacja ta wyraża się wzorem:

X,Y – współrzędne w układzie wtórnym

x,y – współrzędne w układzie pierwotnym

Transformacja ma 4 parametry zatem minimalna liczba punktów dostosowania wynosi 2 (po

dwa równania dla każdego punktu – dla X i Y). Niemniej zawsze należy się starać o większą liczbę
punktów dostosowania niż wymagana celem określenia błędu transformacji.

Transformacja afiniczna

Transformacja afiniczna nie jest transformacją wiernokątną. Transformacja ta zachowuje

równoległość linii i środki odcinków, zmienia jednak wartości kątów. Przy jej stosowaniu
niezwykle istotne jest prawidłowe rozmieszczenie punktów dostosowania. Niewłaściwy dobór
punktów dostosowania może doprowadzić do znacznego zniekształcenia rastra. Przy właściwym
doborze punktów łącznych transformacja ta daje bardzo dobre rezultaty i jest powszechnie

2

stosowana w geodezji. Jak już wspomniano bardzo często do sprawdzenia „jakości” punktów
łącznych w tej transformacji stosuje się symulację transformacją Helmerta. Transformacja ta
wyraża się wzorem:

a

0

, a

1

, ...,b

2

– parametry transformacji

X,Y – współrzędne w układzie wtórnym

x,y – współrzędne w układzie pierwotnym

3. Transformacja w programie EwMapa

I:\mbusko\Do Zabrania\DYDAKTYKA\INNE\Podręcznik_Ewmapa

Str. 172 – RASTRY
Rastry to tradycyjne obrazy w odpowiedni sposób wprowadzone do komputera. Rastrami w

EWMAPIE są to zeskanowane mapy, ortofotomapy lub zdjęcia lotnicze. Dzięki możliwości

wpasowania możemy umiejscowić raster w pozycji o określonych współrzędnych.

Program Ewmapa używa swojego własnego formatu plików rastrowych. Jest nim format *.evr.

Pierwszą czynnością przy kalibracji rastrów w Ewmapie jest przekonwertowanie obrazu do formatu
*evr ( najczęściej formatem wejściowym jest *.tiff)

Wybieramy z menu głównego Mapa – Raster lub klikamy na ikonę

W oknie Rastry klikamy na Wejdź do trybu edycji rastra

. Pojawi się dodatkowa linia menu

Aby przekonwertować raster do formatu *.evr wybieramy ikonę Twórz nowy raster

.

W oknie Konwersja do formatu rastra, wybieramy Przeglądaj a następnie wskazujemy
ścieżkę do pliku wejściowego (najczęściej *.tiff).

I:\mbusko\Do Zabrania\LIPNICA\Rastry\Surowe\182.241.07.tif

Klikamy OK.

3

Następuje konwersja pliku wejściowego. W oknie Generalizacja które pojawi się podczas tej
czynności należy zaakceptować domyślne ustawienia wybierając OK.

(wartość domyślna około 0.5)

Ustawiamy kontrast (często są np. blade krzyże siatki kwadratów).

Teraz następuje tworzenie 9 obrazów rastra w jednym pliku .evr, o coraz większym stopniu
generalizacji.

W oknie Modyfikacja opisu należy ustalić tytuł oraz inne parametry rastra.
W kroju sekcyjnym jako nazwę skanowanego pliku warto wybrać numer godła [182.241.07].
Należy też opisać typ mapy wpisując w polu obok: [mapa ewidencyjna].
Następnie wypełniamy pola:

Pozyskanie wybierając z listy sposób skanowania [z odbitki, skaner bębnowy]

Typ rastra – [30-Mapa ewidencyjna]

Rozdzielczość skanowania DPI – wpisując [400]

Opis – [Imię Nazwisko Nr albumu]

Akceptujemy OK

Widok okna wypełnionego zgodnie z przykładem

4

Po uzupełnieniu wszystkich potrzebnych pół w oknie Modyfikacja opisu i wybraniu OK raster
zostanie wstawiony we wskazane miejsce. Opis rastra może być zmieniony po wczytaniu rastra,

ikoną Zmień opis i parametry rastra

wywołujemy okno Modyfikacja opisu.

Klikamy na wczytany raster w oknie Rastry a

następnie szukamy go ikoną Pokaż wybrany

raster

Włączy się nam nieskalibrowany

raster. Można zmienić jego kolor (np. na

zielony). Prawidłowa szerokość ramki dolnej powinna wynosić 800. Można zmierzyć odległość
zieloną linijką i wychodzi np. około 763.32.

4. Transformacja map w układzie sekcyjnym

Wpasowanie precyzyjne na wszystkie krzyże

1. Wpasowanie rastra w EwMapie wykonamy za pomocą funkcji o nazwie Wpasowanie

precyzyjne. Ten sposób wpasowania dotyczy map w układzie sekcyjnym. Polega na
transformacji mapy rastrowej metodą Helmerta, wykonywaną dla każdego kwadratu
siatki krzyży niezależnie. Po wyborze tej opcji należy określić liczbę punktów w
poziomie i w pionie definiujących podstawową siatkę kwadratów. Punktami
dostosowania tej transformacji będą krzyże siatki krzyży (54 punkty 6 x 9). Dlatego ta
metoda jest najlepsza do kalibracji rastrów, na których siatka jest dobrze widoczna, a
zeskanowana mapa lub jej fragment mają kształt prostokąta lub kwadratu.

2. Jeśli brak jest siatki na mapie, nie można zrobić takiej transformacji.
3. Wpasowanie precyzyjne nadaje się do map, które posiadają jednorodne zniekształcenia

w kierunku osi X i Y (mapy na blachach lub mapy na foliach – matryce).

4. Dokładność wpasowania w tej metodzie z zastosowanie algorytmu Ewmapy powinna

5

wynosić 0.05 mm w skali mapy. Np. dla skali 1:2000 będzie to 10 cm.

Po wstępnym ustaleniu położenia rastra w układzie wtórnym można przystąpić do właściwej
transformacji rastra.

W oknie Raster wybieramy ikonę

. Rozwinie się lista dostępnych transformacji

. Z listy wybieramy przedostatnią opcję Wpasowanie precyzyjne

.

W oknie Parametry wpasowania precyzyjnego wpisujemy liczbę punktów

dostosowania w pionie i w poziomie ( dla całej sekcji 9 i 6) i potwierdzić OK.

W oknie Wpasowanie rastra ustalamy współrzędne naroży rastra na podstawie godła

kalibrowanej mapy. Godło wpisujemy ręcznie. Ważne: w godle muszą być kropki
dzielące cyfry, a nie inne znaki.
Kliknąć Ustal współrzędne i OK.

6

W lewym dolnym rogu okna Ewmapy pojawiać się będą kolejno informacje o

czynnościach które należy wykonać.

W odpowiedzi na pierwszy komunikat Wskaż lewy dolny narożnik klikamy

(możliwie dokładnie) na rastrze na lewy dolny róg sekcji mapy.

.

Kolejno pojawią się komunikaty aby wskazać pozostałe 3 naroża sekcji. Wybierając
położenie naroża sekcji klikamy na środek przecięcia linii ramki sekcyjnej. Ważne,
aby w prawym dolnym rogu ekranu EwMapy było

zielone kółeczko

informujące o

wystarczającym powiększeniu rastra dla dokładności pracy.
Powiększanie lub pomniejszanie obrazu realizujemy skrollem na myszce.
Szybkie przesuwanie obrazu realizujemy trzymając przycisk Shift i widząc łapkę na
ekranie lub przechodząc strzałkami w poziomie lub pionie.

W przypadku pomyłki podczas błędnego wskazania któregoś z trzech pierwszych

narożników zawsze możemy go poprawić, klikając prawym przyciskiem myszy i
wybierając, który narożnik chcemy poprawić.

Po wskazaniu wszystkich czterech naroży program automatycznie wskaże nam

przybliżone położenie kolejnych krzyży.

Na ekranie pojawi się kółkami teoretyczne położenia krzyża (układ wtórny - środek

czerwonego okręgu) na podstawie wskazanych narożników mapy, my natomiast
wskazujemy położenie faktyczne (układ pierwotny). Program sam dobrał
odpowiednie powiększenie i oczekuje na wskazanie krzyży na mapie. Po każdym
krzyżu sam przejdzie do następnego. Jeśli jakiegoś krzyża nie ma na mapie, najlepiej
jest kliknąć klawiszem myszy w domyślnym punkcie wskazanym na ekranie.
Popełnimy wtedy najmniejszy z możliwych błędów.

7

Po wskazaniu położenia wszystkich krzyży w układzie pierwotnym, program

wyświetli pytanie czy obciąć opis poza ramkowy. Ze względu na późniejszą
czytelność rastrów wyświetlonych obok siebie warto zaakceptować obcięcie do
ramki.
Jednak w przypadku pracy na jednym rastrze należy zaobserwować, czy nie
występują dodatkowe opisy poza obszarem ramki, np. numery działek nie
mieszczące się w ramce. My dla potrzeb tematu obcinamy ramkę.

W kolejnym oknie wyświetlony zostanie błąd wpasowania i pytanie czy dokonać

wpasowania z takim błędem. Jeśli błąd obliczony na podstawie wskazanych przez
nas punktów jest do zaakceptowania (patrz wprowadzenie) wybieramy OK.
W naszym temacie błąd wychodzi około 0.16m (powinien być do 0.10 m) ale dla
celów ćwiczeń akceptujemy.

Następuje wpasowanie rastra.

8

W oknie Rastry szukamy skalibrowanego rastra za pomocą ikony Pokaż wybrany

raster

.

Za pomocą ikony Zmień kolor rastra

możemy wybrać kolor rastra, o ile nie

zrobiliśmy tego wcześniej.

Aby sprawdzić poprawność kalibracji należ włączyć podział sekcyjny w EwMapie.

Wybieramy Warstwy, Eksplorator (lub klawisz F4). Rozwijamy Podział sekcyjny i
zaznaczamy go jako Widoczna. Ustawiamy Podział podstawowy 1:2000, Podział
dodatkowy 1:10000 i Godła dla mapy w skali 1:2000.

Należy sprawdzić, czy widoczny raster jest prawidłowo wpasowany w ramkę

sekcyjną o odpowiednim godle.

9

Aby zapisać wpasowany raster, w oknie Rastry wybieramy ikonę

i zapisujemy

raster w formacie *.evr.

H:Kataster\Ewmapa_baza\Rastry\Mapy Ewid

Katalog [Mapy Ewid] trzeba utworzyć w katalogu Rastry.

W katalogu, w którym został zapisany raster pojawiły się dwa pliki. Pierwszy *.evr i

plik raportu z wpasowania *.rap. Plik raportu możemy otworzyć w Notatniku.
Ostatnia kolumna tego pliku przedstawia błędy kalibracji dla poszczególnych
kwadratów mapy.

10

Linia 2, 26, 34 – mają bardzo wysokie, odstające błędy średnie, co wynika

prawdopodobnie ze źle przeprowadzonego skanowania

Przykład z protokołu ze złej kalibracji rastra - WYDRUK - znajduje się w:

H:\KATASTER\Dokumenty_pomocnicze\Kalibracja i odczyt rastrów

11

Widać brak pokrycia się krzyży.