Tekst źródłowy strony Kalibracja rastra na mapie

{| class="wikitable" align="right"
 !colspan=2|Kalibracja rastra na mapie
 |-
 !Kategorie
 |[[:Kategoria:Mapa| Mapa]]
 |-
 !Ścieżka w programie
 |Mapa -> Raster -> Wpasowanie rastra
 |-
 !Pasek narzędzi
 |[[Pasek narzędziowy Narzędzia|Narzędzia]] -> Wpasowanie rastra
 |-
 !rowspan=4|Powiązania
 |[[Wczytaj raster]]
 |-
 |[[C-Raster]]
 |-
 |[[Transformacja rastrów]]
 |-
 |[[Kalibracja (wpasowanie) rastra]]
 |}


== Wstęp ==
W programie C-GEO dostępne są dwie funkcje kalibracji rasta. Pierwsza z nich polega na wskazywaniu punktów dostosowania w dodatkowym oknie z podglądem rastra ([[Kalibracja (wpasowanie) rastra]] - starszy moduł kalibracji), a druga udostępnia narzędzia do kalibracji rastra na mapie. W celu uruchomienia funkcji kalibracji rastra na mapie należy kliknąć w ikonkę '''"Kalibracja rastra"''' znajdującą się na pasku ikon '''"Narzędzia"''', albo przez zakładkę '''Mapa - Raster - Wpasowanie raster'''.
[[Plik:Kalibracja_rastra_na_mapie_-_ikonka.png|center]]
<br clear="all"/>
W oknie "Wpasowanie rastra" dostępne są następujące narzędzia:
# Dodaj raster - służy do dodawania pliku TIF lub PDF na mapię oraz do jego wstępnej kalibracji na mapie;
#:'''WAŻNE! Narzędzie umożliwia wczytanie oraz kalibracje rastrów w formacie 'tif' oraz 'pdf'. W przypadku gdy posiadamy raster w innym formacie niż TIFF lub PDF, można go przekonwertować np. w Paint, Gmip, albo skorzystać ze [[Kalibracja (wpasowanie) rastra|starszego modułu wpasowania rastra]], który odczytuje także BMP, PNG i JPG. Z tym, że ten moduł po kalibracji tworzy plik RCF (format wewnętrzny C-GEO dla wpasowanych rastrów - możliwa konwersja w programie [[C-Raster]])'''. 
# Usuń raster - służy do usunięcia aktywnego rastra z mapy (nie usuwa pliku rastra z dysku);
# Przesuń raster - służy do zmiany położenia rastra przez wskazanie wektora przesunięcia;
# Obróć raster - służy do obrotu rastra w oparciu o wskazanie bieguna oraz podanie kąta obrotu;
# Skaluj raster - służy do zmiany wymiarów przez podanie punktu bazowego oraz współczynnika zmiany skali;
# Kalibruj raster - służy do wskazania punktów dostosowania rastra oraz jego korekcji według jednego z dostępnych modeli kalibracji;
# Ustawienia - umożliwia ustawienie dodatkowych parametrów funkcji kalibracji rastra;
# Lista wyboru aktywnego rastra - lista wyświetla wszystkie rastry osadzone na mapie zapisane w formacie TIF i posiadające plik kalibracyjny TFW, narzędzia dostępne w funkcji Kalibracji rastra działają jedynie na wybranym rastrze;
# Pasek komunikatów - w czasie procesu kalibracji program podpowiada użytkownikowi kolejne kroki niezbędne do wykonania.

[[Plik:Kalibracja_rastra_na_mapie_-_opis_narzedzi.png|600 px|center]]

<br clear="all"/>

== Filmy na kanale Youtube ==
Wstawienie i kalibracja rastra 

<youtube>https://youtu.be/7BjBadeVXhU</youtube>


Wstawienie rastra sekcji mapy w oparciu o jego godło 

<youtube>https://youtu.be/MT6vnq6obv8</youtube>


Wstawienie rastra z wykorzystaniem pliku GEO
 
<youtube>https://youtu.be/UFU6HJxfwGY</youtube>

== Wstawianie rastra ==
Po wybraniu funkcji '''Dodawania rastra''' pojawi się okno wyboru pliku graficznego. Możliwy jest wybór plików w formacie TIF oraz PDF.

[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - wybor pliku.png|400 px|center]]
W przypadku pliku PDF program wykona automatyczną konwersję pliku do formatu TIF. Ponieważ w przypadku konwersji niezbędny jest proces rastryzacji użytkownik musi dokonać wyboru strony w pliku PDF oraz końcowej rozdzielczości pliku TIF
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - konwersja PDF.png|center]]

Gdy już plik zostanie wybrany, na ekranie pojawi się kolejne okno z możliwością wyboru trybu osadzenia rastra, korekcji wymiarów zeskanowanego dokumentu oraz jego skalę. Dostępne są następujące metody wskazania lokalizacji rastra na mapie:
# narożnik - w tym trybie użytkownik musi wskazać graficznie na mapie (lub wprowadzić ręcznie) położenie lewego górnego rogu obrazu rastrowego;
# godło - niezbędna jest tu znajomość godła mapy, należy w tym miejscu pamiętać o poprawnym ustawieniu układu współrzędnych w parametrach mapy;
# TFW - w przypadku gdy w tym samym katalogu znajduje się również plik o rozszerzeniu TFW i takiej samej nazwie jak plik TIF program udostępni opcję osadzenia rastra na podstawie parametrów zapisanych w pliku TFW
# GEO - w przypadku gdy w tym samym katalogu znajduje się również plik o rozszerzeniu GEO i takiej samej nazwie jak plik TIF program udostępni opcję osadzenia rastra na współrzędnych 4 naroży obrazu rastrowego, współrzędne tych 4 punktów zostaną zapisane do listy punktów kalibracyjnych a raster zostanie osadzony z wykorzystaniem metody afinicznej.
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - wstawienie rastra - LG.png|center]]
Wymiary dokumentu odczytywane są automatycznie i mają one jedynie znaczenie w przypadku lokalizacji rastra dwoma pierwszymi metodami. Równie ważnym elementem jest wybór skali wstawianego opracowania. Jest to niezbędne w celu prawidłowego wyznaczenia wymiarów terenowych podkładu rastrowego. W przypadku podania błędnej wielkości będzie możliwa późniejsza korekta skali dokumentu.

Jeśli wybrano opcję wskazania lewego górnego rogu rastra operator może wprowadzić ręcznie jego współrzędne, albo kliknąć przycisk '''Wskaż punkt''' i wskazać punkt na mapie. Miejsce kliknięcia zostanie oznaczone czerwonym okręgiem, a współrzędne terenowe zostaną wpisane do opowiednich pól. Ostatnim krokiem jest już użycie przycisk '''Wstaw raster''' który zakończy procedurę osadzania rastra na mapie.
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - Wskazanie lewego gornego rogu rastra.png|center|700 px]]

Przy wybraniu opcji lokalizacji rastra na podstawie godła mapy program automatycznie wprowadzi nazwę pliku do pola godła mapy (najczęściej pliki nazywa się godłem mapy), a ewentualne niezgodności (np zamiana "_" na ".") użytkownik musi skorygować samodzielnie. Po naciśnięciu przycisku [Enter] lub kliknięciu myszką poza polem edycyjnym spowoduje kontrolę poprawności wpisania godła (błędne godło będzie sygnalizowane przez informację na pasku na dole okna wpasowania rastra). W przypadku wpisania poprawnego godła mapy program dokona zmiany skali mapy na podstawie jej godła. W tym wariancie lokalizacji rastra jest dostępna opcja "raster przycięty do ramki sekc.", należy ją zaznaczyć w przypadku gdy plik rastrowy jest obcięty do zakresu sekcji (ramka jest poziomo, a opis pozaramkowy ucięty). W takim przypadku program pomija wprowadzone wymiary dokumentu, a rozpina raster w oparciu o punkty narożne sekcji wykorzystując w tym celu kalibrację afiniczną. Jeśli jednak użytkownik pozostawi tą opcję niezaznaczoną, wtedy raster zostanie osadzony w taki sposób aby jego środek znalazł się w środku sekcji mapy wyznaczonej na podstawie jej godła. 
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - wstawienie rastra - godlo.png|center]]

Jeśli zostały ustawione parametry lokalizacyjne rastra, a także jego skala i wymiary należy skorzystać z przycisku "Wstaw raster" w celu jego osadzenia na mapie. Należy pamiętać, że powyższy proces najczęściej służy do przybliżonego wstawienia obrazu rastrowego na mapie, zaś precyzyjna kalibracja jest możliwa z wykorzystaniem narzędzi dostępnych na paletce "Wpasowania rastra". Po dodaniu rastra można zauważyć, iż raster został dodany do pola wyboru aktywnego rastra, a także pojawił się w Legendzie.
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - Widok po wstawieniu rastra.png|center|700 px]]

== Przesuwanie rastra ==
Jednym z podstawowych narzędzi ułatwiających wstępną kalibrację rastra jest funkcja jego przesuwania. Okno funkcji przesuwania zawiera następujące elementy:
# przycisk aktywujący tryb wskazywania punktów na mapie - najczęściej nie ma potrzeby jego używania, gdyż tryb ten aktywuje się automatycznie w momencie wyboru narzędzia przesuwania rastra; Funkcja może się przydać gdy po uruchomieniu funkcji przesuwania użytkownik uruchomi inne narzędzie na mapie i chce ponownie wskazać punkty przesunięcia;
# przycisk przesuwania rastra - jego wciśnięcie powoduje przesunięcie rastra o wektor wskazany przez użytkownika; najczęściej nie będzie potrzeby samodzielnego uruchamiania tej funkcji, gdyż w trybie wskazywania wektora na mapie program automatycznie przesunie raster w momencie wskazania końca wektora;
# pole współrzędnych pierwotnych - w tym miejscu użytkownik przez wpisanie ręczne lub wskazanie na mapie wprowadza współrzędne punktu początkowego wektora przesunięcia;
# pole współrzędne docelowe - w tym miejscu użytkownik przez podanie numery punktu z tabeli, wpisanie ręczne lub wskazanie miejsca na mapie wprowadza współrzędne punktu końcowego wektora przesunięcia;
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - przesuwanie rastra opis okna.png|center]]

Przykładowa ścieżka postępowania może przebiegać następująco:
# wybór właściwego rastra w oknie "Aktywny raster";
# kliknięcie w ikonkę przesunięcia rastra;
# wskazanie na rastrze punktu pierwotnego;
# wskazanie na mapie punktu docelowego, po kliknięciu raster przesunie się automatycznie.
Przykład okna mapy w czasie przesuwania i po przesunięciu ilustrują poniższe rysunki.
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - wynik przesuniecia.png|center|1200 px]]
Proces wskazywania wektora przesunięcia jest zapętlony, czyli po przesunięciu rastra można ponownie wskazać wektor przesunięcia np. w celu lepszego dopasowania.

== Obrót rastra ==
Innym narzędziem pomocnym przy dopasowaniu podkładu rastrowego do treści mapy jest funkcja obrotu rastra. W oknie obrotu rastra są dostępne następujące elementy:
# przycisk aktywacji trybu wskazywania bieguna obrotu - tryb wskazywania bieguna obrotu uruchamiany jest automatycznie w momencie wyboru funkcji obrotu i najczęściej nie ma potrzeby uruchamiania go ręcznie;
# przycisk obrotu rastra - po wskazaniu współrzędnych bieguna obrotu oraz wprowadzeniu kąta obrotu rastra należy wcisnąć przycisk "Obróć raster" w celu zmiany orientacji rastra na mapie;
# pole współrzędnych bieguna obrotu - użytkownik może wprowadzić numer punktu będącego biegunem obrotu, wpisać współrzędne ręcznie lub wskazać punkt na mapie
# pole wartość obrotu - w tym polu użytkownik powinien wprowadzić wartość kąta obrotu rastra wyrażoną w gradach
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - Obrot rastra.png|center]]
W celu obrotu rastra należy:
# wybrać aktywny raster
# uruchomić funkcję obrotu rastra
# wskazać na mapie biegun obrotu
# wprowadzić wartość kąta obrotu
# wcisnąć przycisk "Obróć raster"

Czasem może być łatwiej wykorzystać funkcję kalibracji rastra metodą izometryczną w celu dopasowania rastra na podstawie dwóch punktów.

== Skalowanie rastra ==
Innym narzędziem pomocnym przy dopasowaniu podkładu rastrowego do treści mapy jest funkcja skalowania rastra, przydatna zwłaszcza w przypadku podania błędnej skali podczas wstawiania rastra na mapę. W oknie skalowania rastra dostępne są następujące elementy:
# przycisk aktywacji trybu wskazywania punktu bazowego - tryb wskazywania punktu bazowego uruchamiany jest automatycznie w momencie wyboru funkcji skalowania i najczęściej nie ma potrzeby uruchamiania go ręcznie;
# przycisk skalowania rastra - po wskazaniu współrzędnych punktu bazowego oraz wprowadzeniu współczynnika zmiany skali rastra należy wcisnąć przycisk "Skaluj raster" w celu zmiany wymiarów rastra na mapie;
# pole współrzędnych punktu bazowego - użytkownik może wprowadzić numer punktu będącego punktem bazowym, wpisać współrzędne ręcznie lub wskazać punkt na mapie;
# pole wartość współczynnika skali - w tym polu użytkownik powinien wprowadzić wartość współczynnika skali.

[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - Skalowanie rastra.png|center]]
W celu zmiany skali rastra rastra należy:
# wybrać aktywny raster
# uruchomić funkcję skalowania rastra
# wskazać na mapie punkt bazowy (niezmienny) przekształcenia
# wprowadzić wartość współczynnika zmiany skali
# wcisnąć przycisk "Skaluj raster"

Czasem w celu precyzyjnej zmiany skali w oparciu o dwa punkty może być łatwiej wykorzystać funkcję kalibracji rastra metodą Helmerta, a później dokonać korekty położenia lub obrotu.

== Kalibracja rastra ==
Najważniejszym zadaniem modułu Wpasowania rastra jest wyznaczenie parametrów kalibracji oraz korekta położenia i kształtu obrazu rastrowego. W oknie kalibracji rastra (rozciągalnym) dostępne są następujące elementy:
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - opis okna kalibracji.png|center|1000 px]]
# okno wyboru metody kalibracji - do wyboru jest 6 modeli różniących się stopniem ingerencji w źródłową geometrię rastra, w dalszej części tego artykułu zostaną one szerzej opisane;
# pole wyświetlające błąd średni kalibracji - po wykonaniu obliczeń zostaje w tym polu wyświetlano błąd średni dopasowania modelu kalibracji (m0) podany w metrach, im mniejsza wartość tym lepsze dopasowanie modelu; błąd ten będzie się zmieniał w zależności od wybranego modelu oraz odchyłek na punktach kalibracji rastra;
# przycisk korekty rastra "Skoryguj" - po wprowadzeniu punktów łącznych oraz wyborze najwłaściwszego modelu kalibracji możliwe jest właściwe skorygowanie położenia i kształtu obrazu rastrowego na mapie;
# tabela punktów kalibracji rastra - wskazywanie punktów na rastrze i ich odpowiedników na mapie powoduje dodawanie par punktów do tabeli znajdującej się w środkowej części okna wpasowania rastra, służy ona do przeglądania wprowadzonych punktów, analizy odchyłek, wyłączania zbędnych punktów o dużych odchyłkach itp;
# przycisk "Nowe dane" - powoduje wyczyszczenia punktów kalibracji rastra z tabeli zbiorczej;
# przycisk "Odczyt zadania kalibracji" - wywołuje funkcję odczytu zadania kalibracji rastra, jeśli program zauważy plik kalibracji rastra o tej samej nazwie co raster to automatycznie zostanie on wczytany (bez okna wyboru pliku do odczytu);
# przycisk "Zapis zadania kalibracji" - wywołuje okno z możliwością wskazania pliku do którego ma zostać zapisane zadanie kalibracji rastra;
# przycisk "Dodaj punkt kalibracji" - przełącza program na tryb wskazywania punktu na rastrze i jego odpowiednika na mapie (w terenie), domyślnie po wejściu w funkcję kalibracji rastra, tryb wskazywania punktów włącza się automatycznie
# przycisk "Usuń punkt kalibracji" - powoduje usunięcie wybranego punktu kalibracji;
# przycisk "Przybliż do punktu" - powoduje przesunięcie okna mapy tak, aby był widoczny wybrany punkt kalibracji; funkcja przydatna przy analizie odchyłek transformacji;
# przycisk "Oblicz parametry kalibracji" - wyzwala obliczenie parametrów wybranej funkcji kalibracji wraz z odchyłkami; funkcja ta jest automatycznie aktywowana po każdym dodaniu punktu, a także zmianie modelu kalibracji;
# przycisk "Zapis do raportu" - generuje raport kalibracji rastra oraz zapisuje go do modułu "Raporty";
# przycisk "Wydruk raportu kalibracji" - generuje raport kalibracji, wyświetla go na ekranie i umożliwa jego wydruk;
# przycisk "Tryb siatki kwadratów" - aktywuje tryb wskazywania punktów kalibracji w oparciu o siatkę kwadratów; po włączeniu tej funkcji pojawia się dodatkowy panel umożliwiający przemieszczanie się po rastrze (siatce) przez ustalony skok siatki; raster powinien być wstępnie skalibrowany gdyż po kliknięciu punktu na rastrze program wyszukuje automatycznie najbliższy krzyż na mapie jako punkt docelowy.
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - Tryb siatki kwadratow.png|center|800 px]]



Opis dostępnych metod kalibracji
# izometryczna - jest to kalibracja w której raster jedynie jest przesuwany oraz obracany, nie występuje zmiana skali rastra; wymaga minimum dwóch punktów dopasowania;
# Helmerta - w przypadku kalibracji Helmerta raster jest dopasowywany do punktów kalibracyjnych przez translację, obrót oraz zmianę skali; zaleca się go wykorzystywać jedynie dla rastrów pochodzących z przetworzenia plików nie będących wynikiem skanowania; wymaga minimum dwóch punktów dopasowania;
# afiniczna - w przypadku kalibracji rastrów pochodzących z procesu skanowania zaleca się wybierać właśnie transformację afiniczną; dopasowuje ona raster przez translację, obrót każdej osi oddzielnie (eliminując tzw. skoszenie) oraz skalując każdą oś oddzielnie (eliminując skurcz papieru lub błędy skali skanera); wymaga minimum trzech punktów dopasowania; 
# wielomianowa 2-go stopnia - przy kalibracji mocniej zdeformowanych rastrów może być konieczna zmiana geometrii rastra, w takich przypadkach należy wybrać kalibrację wielomianową 2-go lub wyższego stopnia; wymaga minimum 6 punktów dopasowania;
# wielomianowa 3-go stopnia - jeśli wybór funkcji wielomianowej 2-go stopnia nie zmniejsza znacząco błędu transformacji należy wybrać wyższy model wielomianu kalibracyjnego; wymaga minimum 10 punktów dopasowania;
# funkcje sklejane (Thin plate spline) - jeśli celem kalibracji jest całkowite usunięcie odchyłek na punktach dopasowania należy użyć kalibrację metodą funkcji sklejanych (thin plate spline); wymaga minimum 3 punktów dopasowania.
 
Ważną '''cechą metod od 1 do 3 jest to, iż''' w czasie kalibracji nie jest zmieniany obraz rastrowy. Dzięki temu możliwe jest wskazanie pierwszych dwóch lub trzech punktów i wykonanie kalibracji. Raster znajdzie się bliżej właściwej pozycji, a użytkownik może dodawać kolejne punkty dopasowania lub usuwać poprzednie (np. błędnie zidentyfikowane). Czyli '''możliwe jest iteracyjne modyfikowanie punktów dostosowania i obserwowanie jak zmiany wpływają na położenie rastra na mapie'''. Inaczej jest w przypadku metod o numerach 4-6. W ich przypadku obraz rastra podlega zmianie i takie iteracyjne kalibrowanie rastra nie jest możliwe. Z tych względów program w czasie kalibracji zaleca aby zapisać kalibrowany raster pod inną nazwą niż oryginał. W przypadku błędnej kalibracji, należy wrócić do oryginalnego pliku, a ten błędnie skalibrowany usunąć z mapy.

Proces kalibracji może przebiegać według następującego porządku (przy założeniu wstępnie ustawionego rastra na mapie):
# wybór aktywnego rastra;
# uruchomienie funkcji kalibracji rastra;
# zbliżenie do pierwszego punktu dostosowania na rastrze i jego kliknięcie;
# wskazanie punktu docelowego;
# powtórzenie powyższych dwóch etapów dla każdego punktu dostosowania;
# po wskazaniu ostatniej pary punktów dostosowania należy przejrzeć tabelę odchyłek i ewentualnie wykluczyć punkty o największych błędach;
# wybrać model kalibracji który w jak największym stopniu eliminuje błędy systematyczne obrazu rastrowego;
# na koniec wcisnąć przycisk "Skoryguj" w celu poprawienia położenia rastra na mapie;
# jeśli zajdzie potrzeba można dodać kolejne punkty dostosowania i ponownie skorygować położenie rastra na mapie.

== Ustawienia ==
Funkcja kalibracji rastra posiada panel ustawień dostosowujących działanie programu do oczekiwań użytkownika. Użytkownik może zmodyfikować następujące opcje programu:
# Umieść raster na mapie - przy zaznaczonej tej opcji program przy dodawaniu rastra tworzy nową warstwę o nazwie rastra i na niej umieszcza wstawiany plik; w przypadku odznaczenia tej funkcji rastry dodawane są jedynie w Legendzie w węźle "Raster";
# Rys. linie i punkty na warst. - w czasie dodawania punktów kalibracyjnych rastra program umożliwia opcję rysowania linii łączących parę punktów dostosowania (punkt pierwotny na rastrze i punkt docelowy na mapie), a także rysuje okrąg w punkcie na rastrze; elementy te są rysowane na warstwie o nazwie podanej w polu edycyjnym znajdującym się poniżej opcji; w przypadku wyłączenia tej opcji program nie będzie rysował powyżej wspomnianych elementów; elementy graficzne na warstwie są automatycznie usuwane po zamknięciu paneli kalibracji rastra;
[[Plik:Kalibracja rastra na mapie - Ustawienia.png|center]]

[[Kategoria:Mapa]] [[Kategoria:Wszystkie hasła]]