Geocodierung einer gescannten Karte

Nun wird die "`Entzerrung"' der Rohkarte, also ihre Transformation zur Geocodierung, vorbereitet. Das hier vorgestellte Verfahren gilt nur für gescannte, unreferenzierte Karten. Haben Sie digitale, bereits geocodierte Karten vorliegen und wollen die Projektion wechseln, lesen Sie bitte Abschnitt A.5 für eine automatisierte Kartentransformation.

Figure 13: Import und Geocodierung gescannter Karten in GRASS

Die Vorgehensweise nach dem Import der gescannten Karte ist wie folgt: Die Karte muss in einer sogenannten "`Bildgruppe"' eingetragen werden. Das ist einfach eine Liste der zu bearbeitenden Rasterdaten. Anschließend wird ein Transformationsziel festgelegt, das einer weiteren location entspricht, hier also unserer Gauß-Krüger-location. Nun müssen geographische Referenzen gesetzt werden, um dem Transformationsmodul anzugeben, welche neuen Koordinaten die einzelnen Pixel in der Gauß-Krüger-location bekommen sollen. Dazu werden die Ecken der Karte benutzt, den vier Eckpunkten der Karte in der xy-location weist man geograpische Koordinaten zu. Damit sind natürlich nicht die überstehenden Ränder, sondern die echten "`geographischen"' Kartenecken gemeint. Sind keine Kartenränder in der gescannten Karte vorhanden, wenn Sie also nur ein Ausschnitt gescannt haben, können Sie auch die auf der Karte gedruckten "`Gauß-Kreuze"' verwenden. Diese sollten den vier Kartenecken möglichst nah sein. Diese Punkte müssen unbedingt eine rechtwinklige Fläche umschließen, da der Ausschnitt mit der Affintransformation nur gedreht und gestreckt bzw. gestaucht werden kann. Sind auch keine "`Gauß-Kreuze"' vorhanden, nehmen Sie Straßenkreuzungsmitten oder andere, gut identifizierbare Punkte. Sind die geographischen Referenzen zugewiesen, erfolgt die Transformation der Rohkarte in die Gauß-Krüger-location. Im Einzelnen läuft der Vorgang so ab:

(a)

Angabe des Namens der zu transformierenden Karte in einer neu anzulegenden Bildgruppe:
$ i.group

• Namen für diese Gruppe vergeben: z.B. "`karte"'.
• Mit einem "`x"' die importierte Karte markieren.
• $ i.group mit "`ESC return"' verlassen.

(b)

Angabe der Ziel-location (target) und -mapset (die Gauß-Krüger-location, in die die Karte übertragen werden soll) in:
$ i.target

(c)

Start eines GRASS-Monitors: $ d.mon x0

(d)

Zuweisung der Gauß-Krüger-Koordinaten zu den vier Ecken des zu transformierenden Ausschnitts:
$ i.points

• Die zu transformierende Bildgruppe angeben (enthält nur die Karte), in diesem Beispiel "`karte"'.
• Im GRASS-Monitor geht es weiter. Dort wird nun die importierte Karte im Menü ausgewählt und dargestellt.
• Mit der Maus wählen Sie nun, so gut es geht, das erste "`Gauß-Kreuz"' (erster Eckpunkt des zu transformierenden Ausschnitts etc.) und geben die zugehörigen Gauß-Krüger-Koordinaten im Textfenster ein (den zugehörigen Rechts- und Hochwert, den Sie am einfachsten Ihrer Papierkarte entnehmen können, durch ein Leerzeichen getrennt). So verfahren Sie mit allen vier Ecken. Hilfreich ist dabei die "`ZOOM"'-Funktion, um diese Passpunkte besser zu finden.

  Mittels der "`ANALYSE"'-Komponente kann der "`rms-error"' überprüft werden, der nicht größer sein sollte als die GRID RESOLU"-TION in der Gauß-Krüger-location. Es werden alle Teil-rms-error zusammengerechnet zu einem Gesamtfehler. Gegebenenfalls besteht durch Ausschalten eines ungenau zugewiesenen Eckpunktes (per Doppelklick auf diesen Punkt im "`ANALYSE"'-Fenster) die Möglichkeit, diesen Punkt erneut zuzuweisen und damit den "`rms-error"' zu verringern.

  Wenn Sie die vier Punkte erfolgreich zugewiesen haben, verlassen Sie $ i.points, die Koordinaten-Zuweisungen werden automatisch gespeichert.

(e)

Jetzt wird das Transformationsmodul
$ i.rectify

gestartet. Als Polynomgrad wird 1 verwendet (als "`order of transformation"'). Damit wird eine lineare Transformation durchgeführt.

Zuerst werden die zu transformierenden Gruppe (hier: "`karte"') und der Name der neuen Datei(en) angegeben. Nun wird erfragt, ob
(1.) in die "`current region"' der Ziel-location oder
(2.) in die "`minimal region"' transformiert werden soll.
Hier ist unbedingt Menüpunkt (1.) zu wählen, nämlich "`current region"', die ja der gesamten Gauß-Krüger-location entspricht. Es würde sonst, falls die aktive Region in der Gauß-Krüger-location verändert wäre, evt. nur ein entsprechender Kartenausschnitt transformiert.

Die benötigte Rechenzeit liegt bei einer SUN SPARC/25 für eine Karte im DIN-A4-Format (mit 300dpi gescannt) bei rund fünf Minuten, auf Linux-PCs (ab 300MHz) geht es schneller.

GRASS kann, da UNIX multitasking-fähig ist, während der Transformation problemlos mit anderen Dingen beschäftigt oder auch verlassen werden, da die Rechnung im Hintergrund abläuft.

Ist die Transformation abgeschlossen (i.rectify melden sich mit einer email), sollte selbstverständlich der Erfolg dieser Übertragung in der Ziel-location im Gauß-Krüger-System überprüft werden (wenn Sie es noch nicht getan haben, verlassen Sie GRASS in der xy-location und rufen es erneut nun mit der Gauß-Krüger-location auf). Nach dem Starten eines GRASS-Monitors kann mit $ d.rast die transformierte Karte ausgegeben werden.

Das Modul $ d.what.rast ermöglicht in Kombination mit der Vergrößerung einzelner Kartenausschnitte (vgl. Abschnitt 6.9), die Koordinaten der "`Gauß-Kreu"-ze"' abzufragen. Sie sollten natürlich mit den Koordinaten auf der Papierkarte übereinstimmen. Ansonsten war vermutlich der "`rms-error"' zu hoch. Eine Nachbesserung ist möglich: einzelne Eckpunkte sind in der xy-location verbessert zuzuweisen. In diesem Fall sollte die transformierte Karte in der Gauß-Krüger-location gelöscht werden (mit $ g.remove, siehe Anhang Abschnitt A.3.1), da sie während der verbesserten Neutransformation erneut erzeugt wird. Dann wechselt man in die xy-location, startet $ i.points (Bildgruppe und target sind noch gespeichert) und verbessert den "`rms-error"' durch Korrektur einzelner Punkte. Anschließend ist $ i.rectify, wie oben beschrieben, erneut zu starten. In der Gauß-Krüger-location sollte nach Abschluss der Transformation das Ergebnis überprüft werden.

Ist die Übertragung gelungen, kann die nun nicht mehr benötigte xy-location, wie im Anhang (siehe Abschnitt A.3.1) beschrieben, entfernt werden.