UDK (UDC) 528.9:681 .3.05 v DIGITALIZACIJA GRAFICNIH PREDLOG Janko Rozman Inštitut za geodezijo in fotogrametrijo FAGG, Ljubljana Prispelo za objavo: 7.6.1991 Izvleček Tehnologijo konverzije grafičnih predlog v digilalne modele imenujemo kartografsko digilalizacijo. Digitalna prezentacija kartografskih elementov zahteva definicijo dveh tipov podatkov: lokacije in /«Jrakleristik. Ključne besede: digitalizacija, postopki, poda/kovna baza, skaniranje, stroški Abstract The technique of com·erting graphic maps into digital mode/s is known as cartographic digilalization. The digita/ representa/ion of carlographicfea/ures requires the definition of tvvo types of dala: lhe location and the aJtributive pari. Key words: digitalizalion, methods, dala base, scanning, cosls Karte in načrti so sestavljeni iz posameznih grafičnih elementov. Relacije med njimi so implicitno podane na kartah. Prostorska opredelitev pojavov v geografskih informacijskih sistemih (GIS) zahteva definicijo vsaj dveh tipov pcxlatkov. To so: lokacija, ki nedvoumno definira lego elementa na površini Zemlje v izbranem referenčnem koordinatnem sistemu, in karakteristike pojava (parcelna številka, ime, kultura, tip, razred, cesta ipd.). Zaradi tega lahko govorimo, da so prostorski podatki sestavljeni iz dveh komponent: iz grafičnega in atributnega dela., V tem delu bomo govorili predvsem o zajemanju in konvertiranju podatkov iz grafičnih predlog. To opravilo imenujemo kartografska digitalizacija. V,zpostavitev prostorskih podatkovnih baz je sorazmern_o zamudno in drago opravilo, je pa predpogoj za vzpostavitev GIS-ov, Osnovni grafični pro.storski elementi, s katerimi lahko definiramo in opredelimo realni prostor, so: • točkovni elementi: koordinatno opredeljena lokacija točke (y, x, H) • linijski elementi: sestavljeni so iz niza medsebojno povezanih točk • arealni elementi: sestavljeni in omejeni so z linijskimi elementi • raster. a ta način zbrani pcxlatki tvorijo digitalni model prostora. V GIS-ih se vodijo v merilu l: l v izbranem koordinatnem sistemu. Koordinatni sistem je običajno pravokoten (npr. Gauss-Krueger), za večja območja pa je sferni. Na ta način so vsi podatki v enotnem in homogenem sistemu. eodetski vestnik 35 (1991) 2 atančnost zajemanja podatkov je odvisna od izvornega materiala (merilo, stopnja generalizacije, način interpretacije ipd.), od natančnosti naprave in operaterja. V nadaljevanju si na kratko oglejmo še rastrsko in vektorsko interpretacijo. Vektorski podatki so sestavljeni iz iočkovnih elementov (dvo- ali tri-dimenzionalni), iz povezav med njimi (linijski elementi) ter iz arealov (sestavljeni iz linijskih elementov). V rastrskem sistemu paje osnova rasttska celica. To je ploskovni element V tem primeru kartografski elementi za svojo prostorsko opredelitev ne potrebujejo več pravokotnih koordinat, ampak le lokacijo znotraj sistema rastrske mreže. Konverzijo iz rastrskega v vektorski sistem imenujemo vektorizacija, obratno konverzijo pa rasterizacija. Rasterizacija je sorazmerno enostavna in ne predstavlja večjega problema, vektorizacija pa je bistveno bolj kompleksna in manj uspešna. Problem predstavljajo rastri, pisave .. znaki, nekvalitetne predloge ipd. Vektorske podatke zajemamo z vektorskimi digitalniki z ročnim nastavljanjem kazalca ali z napravo za avtomatsko sledenje linij. Zadnji so primerni za masovni zajem linijskih elementov. Rastrske podatke pa zajemamo s skanerji. V podobnem vrstnem redu si naprave sledijo tudi v cenovnem smislu. Na ceno pa zelo vplivata še velikost in natančnost naprave.· Digitalizacija je sestavljena iz več faz. Te se medsebojno razlikujejo glede na vektorski in rastrski način zajemanja. Pri vektorskem načinu zajema ločimo naslednje faze: • predpriprava: definicija vsebine in načina digitalizacije, izhodni format, detajlni načrt digitalizacije; • priprava predlog: treba je prečistiti vsebino, ločno opredeliti atribute, način in zaporedje vnosa, oslonilne točke za transformacijo. Pri velikih formatih predlog lahko liste razdelimo na manjše dele in jih zajamemo ločeno, naknadno pa jih združimo. Združevanje listov nam bistveno podaljša fazo urejanja (editiranja) podatkov; • nastavitev digitalnika: digitalizacija je za operaterja utrudljiv posel, zato je treba postaviti digitalnik v optimalno lego. Ustrezno je treba postaviti tudi kontrolni zaslon, na katerem se izrisuje že zajeta vsebina; · • digitalizacija: zajem točkovnih elementov je najenostavnejši. Digitalnik je nastavljen na točkovni način zajema (point mode). Vsako točko registriramo posebej. Linijske elemente lahko digitaliziramo v točkovnem načinu dela ali v tekočem oz. inkrementalnem načinu (run ali trace mode). Areale digitaliziramo na enega od naslednjih načinov: - digitalizacija verig z vnosom atributov za levega in desnega soseda; - ročno formiranje vseh atributov, like formiramo kasneje ob kontrolnem izrisu; - avtomatsko formiranje arealov: treba je zajeti verige in po en centroid za vsak areal. Centroid je nosilec atributa; • vnos atributov: poteka lahko sočasno z digitalizacijo ali v fazi editiranja; o nadzor nad digitalizacijo oz. kontrola: poteka prek grafičnega zaslona in prek končnega kontrolnega izrisa; • editiranje oz. urejanje je najzahtevnejša faza zajema podatkov. Napake lahko odkrivamo vizualno ali avtomatsko. Geodetski vestnik 35 (1991) 2 Grafične napake lahko razdelimo v tri skupine: o izpuščanje točk in segmentov, napačne povezave med točkami o napake pri tekoči digitalizaciji (izpad ekstremov) • estetske napake (napačni preseki linij, nezvezne krivulje, neparalelnost, nepravokotnost). Napake pri atributnih podatkih pa so: o ni atributa . o napačna interpretacija kartografskega elementa o napačen vnos atributa. Bistveni element editiranjaje tvorba pravilne podatkovne strukture. Te se razlikujejo od paketa do paketa. V nadaljevanju si oglejmo segmentno podatkovno strukturo. Segmenti so.povezave med vozliščnimi točkami. Znotraj segmenta je lahko poljubno lomnih točk. S segmenti sestavljamo like. Vsak segment je definiran le enkrat, dva sosednja areala pa na ta način ne moreta biti razmejena z različnimi segmenti. Manjka nam še topologija. Do te lahko pridemo neposredno pri digitalizaciji (navedemo desnega in levega soseda) ali pri editiranju. a Inštitutu za geodezijo in fotogrametrijo FAGG smo izdelali programsko opremo, ki nam omogoča avtomatsko editiranje. To vključuje izravnavo vozlišč, konstrukcijo likov in avtomatsko uvedbo topologije. Če se območje zajema razprostira čez več listov, jih je treba pred uvedbo topologije spojiti in uskladiti robove. Tudi ti procesi potekajo avtomatsko. Program sam odpravi napake digitalizacije, ki so znotraj izbrane tolerance. Podobno kot imamo več faz dela pri vektorskem načinu zajema podatkov, jih imamo tudi pri rastrskem. Faze bom podal primerjalno: o predpriprava digitalizacije je za oba načina enaka; o priprava predlog: pri rastrskem načinu mora biti priprava predlog bistveno popolnejša. Dobre rezultate vektorizacije dobimo le pri čistih in vsebinsko prečiščenih predlogah. Na ta način se najmanj zamudimo pri kasnejšem urejanju podatkov. To je ena od najpomembnejših faz pri rastrskem zajemu podatkov; o priprava skanerja: specifično glede na predlogo je treba nastaviti občutljivost senzorjev na željeno barvo in kontrast vsebine. Pri starejših katastrskih listih, ki so porjaveli, je barva lista zelo blizu rdeči barvi, s katero so v načrtu dorisane spremembe; o skaniranje je v primerjavi z vektorsko digitalizacijo hitrejše. Natančnost je odvisna od vhodne naprave 1n ni obremenjena z natančnostjo operaterja; o atributi se dodajajo pri editiranju. Lahko so vezani direktno na raster, lahko pa predhodno vektoriziramo slik.o in atribute vežemo na vektorske podatke; o vektorizacija je sestavljena iz samega procesa spreminjanja rastra v vektorje in iz postprocesiranja vektorjev. V fazi postprocesiranja dodatno prečistimo vsebino (odstranitev odvečnih lomnih točk, spoj nepotrebnih vozlišč, izločanje teksta in kartografskih znakov ipd.). Uspešnost te faze je odvisna od kvalitete rastrske slike; • editiranje je enako kot pri vektorski digitalizaciji. Dodatni problem skaniranja pa predstavlja ločevanje vsebine na različne vsebinske plasti. Enobarvne predloge ~e eodetski vestnik 35 (1991) 2 da razbijati na posamezne vsebinske plasti le interaktivno. Iz zgoraj opisanega je razvidno, da je zajemanje podatkov zelo zamudno, precej naporno in drago delo. Naslednja tabela kaže primerjavo med deleži stroškov za vzpostavitev US-a (Konecny 1989): KATASTER INTEGRALNA PODATKOVNA BAZA Maihno območie Veliko območje Majhno območje Veli ko območie Podatki 38% 53% 71% 84% Računalnik 32% 16% 15% 6% Delovna poslaia 20% 18% 9% 6% · Programska opr. 10% 13% 5% 4% Naslednja tabela prikazuje stroške za vzpostavitev podatkovne baze zemljiškega katastra v merilu 1: l 000: · Neposredne meritve JO 000 $/km 2 +/- cm FotOQrametriia 4 000 $/kn/ +!-dm Vektorska di2italizaciia 1 000 $lkm2 +/-m Skaniranie 500$!kni2 +l-m Digitalizacija in skaniranje pomenita po teh ocenah sorazmerno najcenejšo varianto vzpostavitve podatkovne baze. Skaniranje je primerno za velika območja. Dopolnjuje se z vektorsko digitalizacijo. Iz visokih stroškov za vzpostavitev podatkovnega modela je razvidno, da je treba začeli z digitalizacijo na listih območjih, kjer so konflikti različnih pojavov in posegov v prostor najintenzivnejši. Viri: Konecny, G., 1989, Current Sla/us of Geographic and Land lnformation Syslems, AMFM Newsleller, Vol.4,No. l. Recenzija: Vida Bitenc Geodetski vestnik 35 (199 l) 2