Публікація растрових карт

Пєчніков Олексій Олегович, керівник геоінформаційного проекту "GeoMapX"

Незважаючи на складність і трудомісткість обробки, як і раніше широко поширені растрові карти. Векторізуя космічні знімки та скановані карти, можна створювати різні векторні карти, однак у багатьох ситуаціях потрібно можливість роботи безпосередньо з растровими даними. У статті розглядаються способи автоматичного побудови таких карт з вихідного картматеріала. На питаннях спільного використання векторних і растрових карт ми зупинятися не будемо, оскільки при виконанні викладених нижче рекомендацій вирішення проблеми принципової труднощів не представляє.

Коли обробляються великі растрові файли, значне підвищення продуктивності може бути досягнуто шляхом поділу вихідного великого растрового зображення на безліч маленьких картинок. Кожен файл є частиною великої растрової мозаїки, доступною для відображення. Список файлів мозаїки може бути збережений в шейпфайле із зазначенням координат меж кожного файлу та імені файлу. У цьому випадку окремі файли можуть мати довільні розміри і допускаються перекриття між окремими елементами мозаїки. Програма відображення повинна вміти сканувати файли мозаїки, перераховані в шейпфайле і відображати тільки ті з них, які видно в поточному вікні перегляду. Крім того, при поділі файлу на визначене число рівних частин (наприклад, на 16 частин, що відповідає двовимірного масиву з 4 елементів по двох вимірах) інформація про це може бути збережена в самому файлі. У такому випадку при побудові карти потрібно зчитувати інформацію про розбивання вихідного зображення з файлу.

Іншим способом підвищення продуктивності при відображенні растрів високого дозволу є побудова піраміди. У такому випадку в растровому фото створюється набір копій зображення з різним дозволом. При відображенні файла вибирається копія з роздільною здатністю, найбільш близьким до поточного рівня деталізації карти. Зауважимо, що не всі формати файлів підтримують цей механізм.

Традиційно картографічні програми створюють 8-бітну псевдо-кольорову карту, засновану на 8-бітної картинці в відтінках сірого або псевдоцветной. Таким чином, якщо растровий файл є 24-бітним зображенням (червоний, зелений та синій діапазони), що часто використовується метод відтворення не придатний.

Якщо будується 8-бітове псевдо-кольорове зображення, тоді повна 24-бітна RGB картинка для відображення буде перетворена в карту кольорів вихідного зображення. Для перетворення може бути використаний колірний куб. Він включає фіксований набір з 175 кольорів і підтримує використання 5 рівнів червоного, 7 рівнів зеленого і 5 рівнів синього, і плюс до цього 32 відтінку сірого. Растри перетворювати "на льоту" одним з квітів куба. Такий механізм погіршує якість передачі кольору, особливо для зображень з плавними переходами кольору. Також можна використовувати фіксований набір з 256 кольорів, що працює значно швидше.

Варіацією викладеного підходу є ковзне згладжування в процесі відтворення. Цей алгоритм обчислює колір пікселя виходячи з кольору сусідніх. У разі однотонних ділянок зображення результат апроксимації виходить точніше, ніж у попередньому методі. Технологія згладжування може бути корисна не тільки для колірного куба, але і для заданої палітри кольорів. Відзначимо, що згладжування вимагає більше ресурсів процесора ніж просте використання колірного куба, в силу чого слід уникати використання цієї технології в тих випадках, коли важлива продуктивність.

Також існуюче програмне забезпечення позволяетсоздавать 24-бітне вихідна зображення при використанні 24-бітного початкового.

Простим механізмом для додавання географічної інформації (світових координат) до растрових файлів є файли прив'язки. ESRI була першою компанією, запропонувала ідею використання файлів прив'язки, і зараз часто використовують такі файли з форматом TIFF замести впровадження географічної інформації безпосередньо у файл (формат geoTIFF). Використання перетворення проекції растрів "на льоту" зручно, проте слід враховувати, що цей процес вимагає твір великого обсягу обчислень при кожному зверненні до карти.

Структура файлу прив'язки наступна. Перший коефіцієнт являє собою розмір по координаті X в пікселах.Второй і третій є коефіцієнтами повороту/зсуву (для неспотвореного зображення рівні 0.0). Четвертий коефіцієнт представляє собою розмір по координаті Y в пікселях, зазвичай цей коефіцієнт від'ємний, що відповідає напрямку осі ординат вниз від лівого верхнього кута. Останні два значення є X і Y координати центру лівого верхнього пікселя зображення. Наступний приклад відповідає зображенню з розміром піксела 2m x 2m, і лівим верхнім кутом в точці (356800E, 5767999N).

2

0.0000000000

0.0000000000

-2

356800.00

5767999.00

Назва файлу прив'язки грунтується на імені файлу зображення. Наприклад, для файлу aerial.tif файл прив'язки буде називатися aerial.tfw. Також використовуються файли прив'язки з розширенням. wld.

Враховуючи вищевикладене, можна запропонувати наступну методологію публікації растрових зображень:

Побудова перекриваються рівнів для растрів високої роздільної здатності гарантує, що тільки розумно необхідний обсяг даних буде опрацьовано при побудові карти. Можуть бути організовані групи перекриваються шарів, які відображаються в залежності від вибраного дозволу. Інший, можливо, більш простий шлях, полягає в побудові пірамід для підтримуваних форматів.

Для великих зображень використовується їх розбивка на набір малих, що дозволяє завантажувати лише невеликий набір даних для поточної області відображення. Такий шлях може користуватися механізмом поділу растрів, або побудовою файлу піраміди (наприклад, для формату TIFF). Зауважимо, що мова йде про растру, що покривають велику плоша, на відміну від розглянутого вище випадку растра високого дозволу. Взагалі кажучи, раніше запропонований спосіб звичайно легше реалізуємо, а поточний - більш трудомісткий, що окупається його універсальністю.

Попередня обробка RGB 8-бітових зображень з використанням таблиці кольорів з метою зменшення обсягів оброблюваних даних та кількості обчислень "на льоту".

Підготуйте заздалегідь зображення у всіх необхідних проекціях, щоб виключити перепроецірованіе "на льоту", вимоглива до ресурсів комп'ютера.

Переконайтеся, що проекція карти збігається з проекціями всіх шарів, в цьому випадку зайві перетворення виконуватися не будуть.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.citforum.ru/