Практически стъпки за нанасяне на карти

ПРАКТИЧЕСКИ СТЪПКИ ЗА НАНАСЯНЕ НА КАРТИ НА ПЕЩЕРИ ВЪРХУ ТОПОГРАФСКА ОСНОВА
(за пещерняци и картировачи на пещери)

Цел: Визуализиране на разположението на пещери под земната повърхност,
проследяване на развитието на пещерни системи и взаимовръзката им с други
пещери и/или карстови и тектонски явления в района

Предпоставки: Карта на пещера (*), ориентирана (геореферирана) [1]
топографска и/или друга карта на района в подходящ електронен формат, ГИС
програма, CAD програма или редактор за растерна графика (според типа файл с
картата на пещерата), помощни програми

Моят начин на действие:

I. Векторни карти на пещери
За предпочитане е да се работи във векторен формат на картите с оглед на
по-голямо удобство, по-добро изобразяване и по-висока точност.
Последователност на действията:
1. Преобразуване/автотрасиране на картата до формат DXF. Това съм описал в
предишни мои писания (http://pkiskar.hit.bg/Ivo/autotrace.htm).
2. Мащабиране и ориентиране на картата на пещерата
2.1. Мащабиране (работи се в предпочитаната CAD програма): Ако картата е
автотрасирана от растерен формат (сканирана карта): определя се коефициентът
за мащабиране по линейния мащаб(**), като в резултат една единица в DXF файла
трябва да съответства на 1 метър по линейния мащаб. Например, ако мащабната
линия е означена от 0 до 5 м, то трябва да се мащабира DXF изображението
така, че разстоянието между чертичките за 0 и за 5 м да се получи 5.0000
единици (не е задължително линейните мащабни линии във файла да са
хоризонтално и вертикално разположени). Ако картата разполага с хоризонтален
и вертикален линеен мащаб(***), изображението се завърта, докато застанат
успоредно на осите съответно X и Y, и се пресмятат мащабните коефициенти по X
и Y – мащабира се отделно по двете оси.
Ако картата е направена във векторен формат, нужно е само да се осигури една
единица в DXF файла (1.0000) да отговаря на 1 м в проекцията на реалната
пещера.
2.2. Ориентиране: Завърта се векторното изображение така, че стрелката за
севера да сочи нагоре. Преобразуват се GPS координатите (****) на входа на
пещерата в WGS84/UTM (най-стандартно и най-удобно). В DXF файла трябва да се
намери най-вероятната точка, в която са снети координатите (това не винаги е
точно на входа, в т.0). Премества се цялото изображение в DXF файла така, че
новите координати X, Y на въпросната точка да са равни съответно на E, N
(Easting, Northing) координатите (в метри). Записва се така редактираният DXF
файл. (*****)
2.3. Преобразуване на файла от DXF в ГИС формат: Ползвам dxf2shp за
преобразуване в ESRI Shapefile (.SHP), който формат се приема от всички ГИС
програми. Програмката се изтегля от www.mapwindow.org (там има и други
полезни нещица, вкл. обратен конвертор и цяла ГИС програма; за съжаление
почти всичко е .NET приложения и за подкарването им под Linux вероятно ще са
нужни доста усилия и борба с Mono – www.mono-project.com). Трябва да се
избере опцията „Polyline“ за типа SHP файл. Ако е необходим друг векторен ГИС
формат, може да се ползва библиотеката OGR (вж. най-напред в
www.maptools.org).
При внасянето на получения ГИС файл с картата на пещерата в ГИС програмата да
не се забравя да се укаже коорд. с-ма и проекция (в случая WGS84/UTM) на
слоя.

II. Растерни карти на пещери
В краен случай, ако по някакви причини не може да получи и ползва DXF файл,
може да се работи направо с растерен файл със сканирана карта на пещера.
Последователност на действията:
1. Изображението се отваря в предпочитания редактор за растерна графика и се
завърта така, че стрелката за севера да сочи нагоре.
2. Определя се разделителната способност: По линейния мащаб се отчита колко
пиксела е разстоянието между началната и крайната му отметки, делят се
метрите от линейния мащаб на измерения брой пиксели и се получава разд.
способност в м/пиксел. Надеждата е картата да е сканирана с еднаква разд.
способност по хоризонтала и вертикала, в противен случай ще е много по-трудно
в сравнение с векторна карта, но ако се налага, пресмятат се някакси тези
м/пиксел отделно по хоризонтала и по вертикала на изображението.
(Използваните тук означения за разд. способност по хоризонтала и по вертикала
са съотв. Xres и Yres.).
3. Изрязва се от файла правоъгълник, включващ само хоризонталния план. Този
правоъгълник се поставя върху прозрачен фон и новополученото изображение се
запаметява във формат GIF или черно-бял PNG (това са формати, които поддържат
прозрачност).
4. Трябва да се намери във файла най-вероятната точка, в която са снети
координатите. Отчитат се нейните пикселни координати X0 и Y0.
5. Преобразуват се координатите на въпросната точка в WGS84/UTM (означени
като E0 и N0). Пресмятат се координатите (пак в WGS84/UTM) на горния ляв
ъгъл на растерната карта (E, N) по следния начин:
E=E0-Xres*X0и аналогично: N=N0+Yres*Y0
6. Въвеждат се получените стойности за Xres, Yres, E и N в world файла или се
пресмятат необходимите величини за необходимия аналогичен файл според
ползвания ГИС софтуер.
При внасянето на получения ГИС файл с картата на пещерата в ГИС програмата да
не се забравя да се укаже коорд. с-ма и проекция (в случая WGS84/UTM) на
слоя. Ако растерната карта на пещерата не е направена с прозрачен фон,
нагласете някаква степен на полупрозрачност на слоя.

По описаните начини могат да се наслагват като слоеве в ГИС не само пещери,
но и геоложки, административни и др. карти.

–––-
Забележки:
(*) Под карта се има предвид хоризонталния план; другите проекции не ни
трябват
(**) Ако картата е сканирана и няма линеен мащаб, в общия случай мисията е
невъзможна
(***) Повечето карти на пещери досега не отговарят на изискванията да имат
хоризонтален и вертикален линеен мащаб и ни принуждават да се надяваме, че
мащабът по двете оси е един и същи. В действителност при обикновените
настолни скенери това не е точно така по технологични причини, но все пак
грешката обикновено е достатъчно малка за нашите цели тук. Освен това, при
неясен произход на файла не се знае дали е сканирано с еднаква разд.
способност по двете направления. Автотрасираните карти в ГКП са сканирани
еднакво (200×200 или 150×150 dpi).
(****) Ако няма координати на входа на пещерата, тогава изобщо няма какво да
си мечтаем за ГИС :-\
(*****) Така полученият DXF файл се предава в ГКП – това ще улесни колегите
ви, на които впоследствие може да се наложи да работят по него.

Препратки:
[1] „Георефериране на карти“, От: Ivo Tachev <ivotachev@mail.bg >, До:
kartirane@yahoogroups.com , Дата: 22.10.2006 01:17

!!! Описаните тук действия не подлежат на автоматизиране и налагат доста
ръчна работа, затова при успех споделяйте получения резултат с колегите си –
предавайте подготвените за ГИС файлове в ГКП за целите на бъдещата ГИС база
данни!!!

Иво Тачев, януари 2007 г.