Georreferenciacion T.P.
- 1. Asignatura: Sistemas de Información Geográfica I GUIA DE TRABAJO PRACTICO N° 6 TEMA: CONVERSIÓN DE DATOS ESPACIALES Y GEOREFERENCIACIÓN OBJETIVO: Preparar los datos espaciales para su análisis mediante un SIG MATERIALES: Guía de TP, directorio con datos digitales TP6 y SIG ILWIS TIEMPO MÁXIMO DE DESARROLLO: una clase Temario: Conversión de datos espaciales: Aplicación de las funciones estándar de ILWIS para rasterizar mapas de puntos, segmentos y polígonos y creación de una georeferencia, importancia del tamaño de píxel. Manipulación de datos raster: Creación de una ventana de mapa (función Sub Map), unión de mapas (función Glue Map), función Mirror Rotate, importar datos raster. Georeferenciación mediante puntos de control y remuestreo (resample). Edición de capas raster. Conversión raster a vector. PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION: 1) ¿Por qué es importante en ILWIS contar con herramientas para la conversión de capas raster a vectoriales? 2) ¿Qué función se utiliza para convertir mapas vectoriales a raster?. ¿Qué importancia tiene el tamaño de pixel seleccionado? Ejemplifique. 3) ¿En qué caso Ud. utilizaría la función Sub Map? Explique mediante un ejemplo. 4) ¿Qué entiende por georeferenciar? Explique en 5 pasos como es el procedimiento aplicado para la georeferenciación mediante puntos de control. 5) ¿Qué significa SIGMA y cuáles son los valores aceptados para una buena georeferenciación en ILWIS? 6) ¿Qué significa remuestrear una capa raster? Explique mediante un ejemplo su utilidad. 7) ¿Para qué sirve las herramientas para edición de los píxeles de una capa raster? Ejemplifique. 8) ¿Es posible vectorizar un mapa raster? En caso que la respuesta sea positiva, mencione un ejemplo de su utilidad. Tecnicatura Universitaria en Geoinformática - 2009
- 2. TP6 - Conversión de datos espaciales 6 CONVERSION DE DATOS ESPACIALES EN ILWIS 6.1 Conversión de formatos: vector a raster La mayoría de las funciones de análisis y modelado espacial provistas por ILWIS se aplican a capas de datos en formato raster. Debido a ello, la conversión de archivos de formato vectorial a raster (rasterización) es a menudo un paso frecuente y obligado, previo a la aplicación de funciones de análisis. Para convertir un mapa vectorial (de puntos, segmentos o polígonos) a formato raster se requiere en primer lugar definir una malla o grilla de celdas (píxeles) y sus dimensiones (tamaño de píxel). Este será un aspecto crucial en la estructura raster y consecuentemente en el procesamiento y análisis de los datos. Antes de iniciar la rasterización, se debe entonces crear un objeto de georeferencia ( ) que contenga el número de filas y columnas de la estructura raster y su tamaño de celda o píxel. Analizaremos en primer lugar el efecto del tamaño de píxel en el proceso de transformación vector-raster. • Localice el directorio de trabajo TP6 • Utilice la barra de selección de objetos para mostrar únicamente objetos de segmentos • Abra el mapa , visualice su contenido y luego ciérrelo. • Presione con el botón derecho del mouse sobre el icono • Seleccione la opción Rasterize y luego Segment to Raster • Cambie el nombre del mapa de salida por: “EST10” • Cree una nueva georeferencia presionando en . Escriba también como nombre “EST10” y elija un tamaño de píxel de 10 metros. • En Description escriba “Georeferencia con tamaño de píxel de 10 metros”. • Analice los valores de coordenadas que el sistema asigna por defecto, presione OK y luego SHOW. • Presione OK para desplegar el mapa en una ventana y luego superponga la capa en color VERDE. • Haga un zoom de detalle sobre algún sector del mapa y compare las características de la capa raster con respecto a la vectorial. ¿Cuál de los dos formatos tiene mayor precisión para delimitar un rasgo geográfico? Explique. • En la ventana de manejo de capas, expanda el ítem Properties haciendo clic en el signo más (en ambas capas). • Indique: ¿Cuál es el tamaño de píxel y el número de filas y columnas? ¿Qué dominio utiliza el mapa y cuál ? Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.1
- 3. TP6 - Conversión de datos espaciales • Rasterice el mapa pero ahora con un píxel de 100 metros. • Realice el mismo procedimiento que para el ejercicio anterior y compare los resultados. ¿Cuál es la diferencia de tamaño entre los mapas raster EST10 y EST100? ¿En qué unidades esta expresado el tamaño de los mapas? Exprese la diferencia en Kb. • Rasterice finalmente el mapa con un tamaño de pixel de 2 metros y compare: ¿Es la diferencia en calidad significativa en relación a est10? Explique. ¿Es la diferencia en tamaño significativa si se pretende almacenar las capas en un pendrive de 2 Gb? Explique. ¿Qué sucede con el tiempo de procesamiento a medida que disminuimos el tamaño de píxel? • Presione con el botón derecho del mouse sobre el icono . • Seleccione la opción Rasterize y luego Point to Raster Observe que la venta de opciones de rasterización es un poco diferente a la anterior. Cuando se rasteriza un mapa de puntos es posible elegir un tamaño de representación del punto. • Acepte el valor por defecto del sistema (Point size= 1) y cree una nueva georerefencia con un tamaño de pixel = 100 m • Denomine al mapa resultante “loc_1” y despliéguele en pantalla. • Rasterice nuevamente el mapa con un tamaño de punto = 5. No cree una nueva georeferencia. Utilice la misma de loc_1. • Denomine al mapa de salida “loc_5” y despliéguelo en pantalla. • Utilice la herramienta para adicionar a la ventana la capa loc_1 con una transparencia del 50%. • Realice un zoom de detalle en la zona de los puntos y observe: ¿Cuántos píxeles integran los puntos en el mapa loc_5 y cuantos en loc_1? • Cierre todas las ventanas abiertas. • Abra la capa raster • Utilice la herramienta para adicionar a la ventana la imagen satelital con una transparencia del 50%. (Continúe leyendo ) El resultado de esta operación será un cartel de advertencia diciendo que etm8pot.mpr no puede adicionarse como una capa. Ello se debe a que presenta una georeferencia diferentes (tamaño de pixel y cantidad de filas y columnas diferente). Compruébelo abriendo sus propiedades. • Rasterice el mapa pero utilice como georeferencia la misma de la imágen . Llame al mapa de salida EST_ETM. • Despliegue el resultado y adicione la imagen satelital con una transparencia del 50%. Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.2
- 4. TP6 - Conversión de datos espaciales • Rasterice el mapa de polígonos de modo que pueda luego superponerlo sobre la imagen imagoo2003. 6.2 Manipulación de datos raster En ILWIS un mapa raster puede ser incorporado a la base de datos mediante la conversión vector-raster (como se vio en los ejercicios anteriores) o a través de las herramientas de importación de capas raster existentes en otras bases de datos. A los efectos de que estas capas puedan ser utilizadas en un análisis, en combinación con datos raster existentes en nuestra base de datos, se les debe asigna la misma georeferencia (mismo tamaño de píxel y misma cantidad de filas y columnas). En estos ejercicios veremos varias herramientas que permiten manipular los datos raster para adaptarlos a los requerimientos del análisis. 6.2.1 Creación de una ventana de mapa (Sub Map) La función Sub Map de ILWIS permite especificar una porción rectangular de una capa raster y extraerla como un nuevo mapa raster, más pequeño. Esta operación es muy útil para limitar el área de información solo a aquel sector de interés y reducir así el volumen de la información a procesar. • Haga clic con el botón derecho del mouse sobre y rasterícelo con un tamaño de píxel de 10 metros y la georeferencia de la imagen satelital . • Una vez desplegado el mapa en pantalla superponga el mapa de segmentos con color negro y un grosor = 3. • Achique la ventana del mapa hasta lograr que esta se ajuste al área delimitada en color negro como lo muestra la figura 6.1. Figura 6.1 • En la ventana del mapa seleccione las opciones: File, Create, Submap • Presione CANCEL en la ventana emergente denominada Sub Map of Segment Map (esta opción recorta el mapa de segmentos también) • Escriba GeolSubMap en la ventana Sub Map of Raster Map y presione SHOW y luego OK. Se desplegará así un nuevo mapa raster pero que solo cubre los límites indicados por la ventana de corte. • Cierre todas las ventanas abiertas. Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.3
- 5. TP6 - Conversión de datos espaciales Una forma más precisa de recortar un área rectangular o cuadrada de una capa raster es a través de las coordenadas de sus vértices. • Abra el mapa raster • En la ventana del mapa seleccione las opciones: File, Create, Submap • Seleccione la opción coordinates • Escriba como First Coordinate: 3476095, 6327580 • Escriba como Opposite Coordinate: 3480685 , 6323560 • Escriba como nombre para el mapa de salida: GeolSubMap2 • Compare el resultado superponiendo los mapas GeolSubMap y GeolSubMap2. 6.2.2 Unión de dos o más mapas (Glue Map) La función Glue Map de ILWIS fusiona dos o más capas raster georeferenciadas. Los mapas de entrada pueden tener diferentes georeferencias y/o sistemas de coordenadas. En el caso de diferentes georeferencias, el sistema utilizará la georeferencia del 1er mapa como base, para remuestrarlos. Lo mismo sucederá en caso de que el segundo mapa tenga diferente sistema de coordenadas, este será transformado al sistema del 1er mapa. Si los mapas tienen diferentes dominios estos podrán ser fusionados en uno único dominio nuevo. • Abra los mapas Geol1, Geol2, Geol3 y Geol4 y despliéguelos simultáneamente en pantalla. • Analice rápidamente el contenido de los mapas y luego cierre todas las ventanas. • Haga clic con el botón derecho del mouse sobre el mapa y seleccione Raster operations, Glue Maps • En la opción Number of Input Maps seleccione la opción 4 • En la opción 2nd. Map seleccione Geol2 • En la opción 3rd. Map seleccione Geol3 y, • En la opción 4th. Map seleccione Geol4 • En Output Raster Map escriba GEOL1234 y presione Show • Presione OK para desplegar el mapa de unión resultante. Como podrá observar los colores de las unidades de mapa geológico han cambiado debido a que se ha creado un nuevo dominio que utiliza una nueva representación. Para restaurarlas realice lo siguiente: • Abra las propiedades del mapa • Seleccione la pestaña Dependency y presione el botón “Break Dependency Link?” • Rompa la dependencia (conteste SI) • Vuelva a abrir las propiedades y cambie el dominio por • Presione Aceptar y luego vuelva a abrir el mapa. Los colores originales de los mapas parciales han sido restaurados Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.4
- 6. TP6 - Conversión de datos espaciales 6.2.3 Rotación de un mapa raster (Mirror rotate) La operación Mirror Rotate permite rotar, reflejar o transponer una capa raster. • Presione con el botón derecho del mouse sobre la capa • Seleccione las opciónes Raster Operations, Mirror Rotate • Seleccione una opción y observe el resultado (Ej. Rotate 90 degree clockwise). • Pruebe generar varios mapas en base a para ver el funcionamiento de las distintas opciones. • Haga clic con el botón derecho del Mouse sobre el mapa View3D1 y seleccione Raster 6.2.4 Georeferenciación y remuestreo (resample) En muchos casos, las operaciones raster vistas previamente, no serán suficientes para conseguir que sus datos puedan ser combinados con otros mapas. Dentro de los problemas más comunes que se pueden presentar es que las capas no estén georeferenciadas o bien tengan diferentes georeferencias respecto a nuestros datos. En el primer caso la solución es generarles una nueva georeferencia mientras que en el segundo, hay que georeferenciar (ajuste y remuestreo) en base a una georeferencia existente. Georeferenciación de un mapa raster: Veremos seguidamente como importar a ILWIS un mapa existente en formato .bmp (windows bitmap). Estos formatos, al igual que otros como (.gif y .jpg) no transportan coordenadas, en consecuencia, luego de importarlos debemos georeferenciarlos. • Seleccione: File, Import, • En la ventana emergente expanda el árbol ILWIS, seleccione General Raster y elija el formato Windows Bitmap .BMP (Fig. 6.2) • En la opción Input seleccione el archivo geol_cocha.bmp. • Presione OK. • Abra el mapa importado (geo_cocha) y analice sus características Este mapa ha sido preparado especialmente para este ejercicio. Como habrá podido observar no tiene coordenadas y además presenta una serie de puntos distribuidos en el mapa, los cuales nos permitirán georeferenciarlo. Fig. 6.2 Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.5
- 7. TP6 - Conversión de datos espaciales • Desde el menú principal de la ventana del mapa geol_cocha, seleccione: File, Create, Georeference... • Escriba como nombre de la nueva georeferencia: “geol_cocha” • Seleccione como método de georeferenciación: Georef Tiepoints • Seleccione como sistema de coordenadas: Cochabamba • Seleccione como mapa de fondo (background) y presione OK • Presione nuevamente OK Ud. podrá observar la ventana de georeferenciación abierta, tal como lo muestra la figura 6.3: Figura 6.3 • Seleccione la herramienta del menú principal de la ventana de georeferenciación para adicionar los puntos de control. • Haga zoom sobre el punto gps 1 y haga clic sobre él • En la ventana emergente, adicione los valores según la tabla 6.1 • Continúe del mismo modo con los puntos gps 2 y 3 (para cada punto presione primero el botón para mostrar una vista general del mapa y luego haga un zoom de detalle ) Tabla 6.1 gps X Y 1 797955 8088615 2 804195 8087085 3 804915 8080185 4 797415 8080335 5 800078 8083830 6 802343 8081985 7 796455 8072865 8 800835 8073450 9 796050 8083628 10 802973 8089080 Al cargar un punto de control, una fila de datos aparece en la parte inferior de la ventana de georeferenciación. Estos valores corresponden a los valores de coordenadas reales (X,Y), coordenadas Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.6
- 8. TP6 - Conversión de datos espaciales de pantalla (row,col), grado de actividad el punto (true=activo/false=desactivo) y grado de error respecto a filas y columnas (Drow,Dcol). Luego de haber ingresado los tres primeros puntos de control, ¿cuáles son los valores de Drow y Dcol? ¿Cuál es el valor de SIGMA (error cuadrático medio) en la parte superior de la ventana? Explique lo observado. • Cargue ahora el cuarto punto de control (observe que el sistema ahora le asigna coordenadas X e Y automáticamente. Sin embargo, estos pueden contener errores. Debemos borrarlos y cargar los valores que figuran en la tabla). ¿Qué sucede ahora con los valores de Drow y Dcol? ¿Cuál es el valor del SIGMA? • Cargue los puntos de control restantes • Observe que va sucediendo con los valores de SIGMA a medida que carga cada uno de los puntos. Si el valor es superior a 1, hay un error en la carga de algún punto. Si esto es así, detenga el procedimiento y corrija los datos. • Al finalizar, selección: File, Exit para salir de la ventana de edición de la georeferencia. El mapa tiene ahora una georeferencia. Verifíquelo moviendo el cursor del mouse sobre el mapa y observando los valores de coordenadas en la línea de estado. • Abra los mapas raster y y despliéguelos en forma simultánea en la pantalla. • Adicione a ambos la capa • Ubique puntos homólogos en las dos ventanas de mapa y verifique con el puntero que las coordenadas son las mismas Los mapas y corresponden al mismo espacio geográfico y utilizan el mismo sistema de coordenadas ( ). Sin embargo su georeferencia presenta una diferente estructura interna (tamaño de pixel, cantidad de filas y columnas). • Abra las propiedades de los mapas raster y y obtenga el tamaño de pixel y la cantidad de filas y columnas. Estas diferencias constituyen un problema a la hora de integrar la información presente en las dos capas. • Intente adicionar al mapa raster la capa con 50% de transparencia Como verá esto no es posible de realizar debido a las diferentes georeferencias. La solución es remuestrear (resample) el mapa utilizando la georeferencia del mapa Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.7
- 9. TP6 - Conversión de datos espaciales • Presione con el botón derecho del mouse sobre la capa . • Selecciones: Image Processing, Resample • Escriba como nombre del mapa de salida: “geol_cocha_r” • Seleccione la georeferencia: Cochabamba • Presione Show y luego OK para abrir la capa geol_cocha_r • Superponga ahora el mapa Landuse con una transparencia del 50% y observe los resultados obtenidos. • Cierre la ventana del mapa. • Realice las operaciones necesarias para poder desplegar el mapa , con transparencia de 50%, sobre la imagen imagoo2003 con la resolución espacial de esta última capa. 6.2.5 Edición de capas raster Muchos capas raster pueden contener errores introducidos durante el proceso de digitalización o que estaban presentes en los documentos originales escaneados. Además, en muchas ocasiones los mapas necesitan ser actualizados cuando se producen cambios o aparecen nuevos datos. Las capas raster se pueden editar para cambiar los valores de los pixeles, ya sea para corregir errores o actualizar los datos. Es posible editar tanto capas raster con domino valor, IDs o clase. • Despliegue el mapa . Como Ud. puede ver, hay una parte que necesita ser editada. La palabra EDIT. • Seleccione Edit, Edit Layer, 1 map Wrong • Haga zoom en la palabra edit y haga clic en el botón normal ( ) • Seleccione un área correspondiente a la letra E (presione el botón izquierdo del mouse y dibuje un rectángulo, arrastrando sin soltar, como muestra la fig. 6.4). Luego suelte. Figura 6.4 • Presione ahora el botón derecho del mouse y seleccione la opción Edit • Asigne la porción marcada a la clase correspondiente según el color (verde en este caso) y presione OK. El resultado debe aparecer como si parte de la letra se hubiera borrado. En realidad lo que sucedió es que, parte de los píxeles que dibujaban la letra E, fueron cambiados de valor (verifíquelo haciendo zoom hasta que el píxel mida unos 2 cm en pantalla). Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.8
- 10. TP6 - Conversión de datos espaciales • Seleccione una nueva área y realice el mismo procedimiento hasta eliminar completamente la letra E. Si desea adicionar píxeles a una selección ya realizada, presione y sostenga la tecla CTRL y haga clic en otro píxel. Para borrar una parte de una selección presione y sostenga CTRL+SHIFT y haga clic en los píxeles seleccionados. Este proceso de borrado no es muy habitual pero sirve de ejemplo a la hora de mostrar cómo se pueden cambiar los valores de los píxeles de un mapa raster. La edición de los píxeles en un mapa raster mediante el editor de píxeles es solamente útil si Ud. quiere hacer cambios relativamente pequeños. Cambiar la forma de grandes áreas con formas irregulares puede ser una tarea muy tediosa y lenta. Si los cambios que hay que realizar son mayores, conviene transformar el mapa raster a vectorial, realizar las modificaciones de sus límites con el editor de segmentos, poligonizar y luego volver a rasterizar. 6.2.6 Conversión raster a vector • Abra el mapa e identifique las unidades correspondientes a las rocas migmático- esquistosas (código RME). Supongamos que deseamos eliminar estas unidades. Evidentemente si lo hacemos con el editor de píxeles sobre el mapa raster tardaremos bastante tiempo. Esto no es eficiente. Entonces utilizaremos la opción de vectorizar el mapa y luego editarlo como un mapa de segmentos para eliminar los contactos de las unidades RME. • Cierre el mapa • Presione con el botón derecho del mouse sobre y seleccione las opciones: Vectorice, Raster to segment • Seleccione la opción Single Name para que todos los segmentos tengan el mismo nombre. • Escriba como mapa de salida “geol_vecseg” y presione Show. • Presione OK para desplegar el mapa de segmentos • Analice el mapa resultante con la herramienta de zoom. • Cierre el mapa Para poder editar el mapa de segmentos geol_vecseg y borrar aquellos elementos no deseados, debemos primero romper la dependencia de este con el mapa raster original. • Abra las propiedades del mapa y rompa la dependencia. • Abra nuevamente el mapa y edítelo. • Seleccione y elimine los segmentos correspondientes a las unidades no deseadas. En este caso, eliminaremos las rocas migmático-esquistosas (RME; ver ejemplo Fig. 6.5). Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.9
- 11. TP6 - Conversión de datos espaciales Figura 6.5 • Realice la verificación de errores topológicos con la opción Check Segments • Al finalizar el paso anterior, salga del modo de edición de segmentos. • Adicione la capa que contiene los identificadores de los polígonos del mapa geología. • Edite esta capa y elimine aquellos identificadores con el código RME. • Salga del modo de edición del mapa de puntos. • Edite nuevamente el mapa de segmentos y poligonícelo utilizando como label points el mapa . • Una vez obtenido el mapa de polígonos, superponga el mapa con una transparencia del 50%. • Analice los resultados. Compare los límites de las unidades en formato raster con aquellos generados por el proceso de vectorización. Sistemas de Información Geográfica I – TUG 2009 6.10