Georeferenzier Plugin¶

Wie benutzt man den Georeferenzierer

Das Plugin Georeferenzierung erlaubt die Erstellung von Worldfiles für existierende Rasterlayer und das Entzerren von Rasterlayern in ein neues GeoTiff. Es ermöglicht damit das Georeferenzieren von Rasterdaten in geografische und projizierte Koordinatensysteme oder die Transformation des Rasters in ein neues Koordinatensystem. Der Ansatz besteht darin, Bezugspunkte auf der Rasterkarte zu finden, denen eindeutige Koordinaten zugewiesen werden können.

Funktionalitäten

Icon	Funktion	Icon	Funktion
	Raster öffnen		Georeferenzierung beginnen
	GDAL Skript erzeugen		GCP Punkte laden
	GCP Punkte speichern als		Transformationseinstellungen
	Punkt hinzufügen		Punkt löschen
	GCP-Punkt verschieben		Verschieben
	Hineinzoomen		Herauszoomen
	Auf den Layer zoomen		Zoom zurück
	Zoom vor		Georeferenzierung mit QGIS verbinden
	QGIS mit Georeferenzierung verbinden		Volle Histogrammstreckung
	Lokale Histogrammstreckung

Table Georeferencer 1: Georeferenzierfunktionen

Wie benutzt man den Georeferenzierer ¶

Es gibt zwei Möglichkeiten, um X und Y Koordinaten (DMS (dd mm ss.ss), DD (dd.dd) einer Rohkarte oder die Koordinaten (mmmm.mm) ) einer projizierten Karte an ausgewählten Punkten eines Bildes zu georeferenzieren:

Das Raster verfügt manchmal über Kreuze mit Koordinaten, die auf das Bild “geschrieben” sind. In diesem Fall können Sie die Koordinaten manuell eintragen.
Bereits georeferenzierte Layer verwenden. Dies können entweder Vektor- oder Rasterdaten sein, die die gleichen Objekte/Features, die Sie auf dem Bild haben, das Sie georeferenzieren wollen, haben mit der Projektion, die Sie für Ihr Bild brauchen. In diesem Fall können Sie die Koordinaten eingeben, indem Sie auf den Referenzdatensatz, der im QGIS Kartenfenster geladen ist, klicken.

Die allgemeine Vorgehensweise besteht normalerweise darin, dass man eine Reihe von Punkten auf dem zu georeferenzierenden Bild auswählt, diesen die entsprechenden Koordinaten der Zielprojektion zuweist und dann eine passende Transformationsmethode auswählt. Entsprechend der Eingabeparameter erstellt das Plugin dann entweder einen Worldfile für das Bild oder erzeugt eine entzerrte Version des Bildes als GeoTiff. Allgemein gilt, je mehr Punkte gesetzt werden, desto besser ist das Resultat.

Der erste Schritt ist es, QGIS zu starten, das Georeferenzierung Plugin zu laden (siehe Der Erweiterungen Dialog) und auf Raster ‣ Georeferenzierung, was in der QGIS Menüleiste erscheint, zu klicken. Der Georeferenzierung Plugin Dialog erscheint wie gezeigt in figure_georeferencer_1.

In diesem Beispiel soll ein Worldfile für eine topografische Karte aus der Gegend Süd-Dakotas erstellt werden, welche zu dem GRASS Spearfish-Datensatz passt. Diese Karte kann später zusammen mit den erstellten Daten in der GRASS spearfish60 Location dargestellt werden. Die topopgrafische Karte steht unter folgender Adresse zum Download bereit - http://grass.osgeo.org/sampledata/spearfish_toposheet.tar.gz.

Figure Georeferencer 1:

Georeferenzierung Plugin Dialog

Eingabe von Bezugspunkten (Ground Control Points (GCP))¶

Um die Georeferenzierung eines unreferenzierten Rasters zu starten müssen wir es zuerst mit dem Knopf laden. Das Raster erscheint im Hauptarbeitsbereich des Dialogs. Nachdem das Raster geladen wurde können wir anfangen Referenzpunkte einzugeben.
Benutzen Sie den ^{Punkt hinzufügen} Knopf, fügen Sie Punkte der Hauptarbeitsfläche hinzu und geben Sie ihre Koordinaten ein (siehe Abbildung figure_georeferencer_2). Für diesen Ablauf haben Sie drei Optionen:
- Sie klicken auf einen Punkt in der Rasterkarte und geben die X- und Y-Koordinaten ein.
- Sie klicken auf einen Punkt in der Rasterkarte und wählen den Knopf ^{aus Karte}, um die X- und Y-Koordinaten mit Hilfe einer georeferenzierten, in QGIS geladenen Karte hinzuzufügen.
- Mit dem Knopf können Sie die GCPs in beiden Fenstern verschieben, wenn Sie am falschen Platz sind.
Geben Sie weitere Bezugspunkte an. Sie sollten mindestens 4 Punkte festlegen, und je mehr Punkte Sie gut verteilt angeben, desto besser wird normalerweise das Ergebnis. Es gibt zusätzliche Werkzeuge im Plugin Dialog um in der Arbeitsumgebung zu zoomen und zu verschieben um einen relevanten Satz von GCP Punkten ausfindig zu machen.

Figure Georeferencer 2:

Dem Rasterbild Punkte hinzufügen

Die Punkte die der Karte hinzugefügt werden werden in einer getrennten Textdatei gespeichert ([filename].points), in der Regel zusammen mit dem Rasterbild. Dies ermöglicht es uns das Georeferenzierungs Plugin wieder zu einem späteren Zeitpunkt zu öffnen und neue Punkte hinzuzufügen oder bestehende zu löschen um das Ergebnis zu optimieren. Die Punktedatei enthält Werte vom Format: mapX, mapY, pixelX, pixelY. Sie können die ^{Passpunkte laden} und ^{Passpunkte speichern als} Knöpfe zum verwalten der Dateien verwenden.

Festlegen der Transformationseinstellungen ¶

Nachdem Sie in dem Bild eine ausreichende Anzahl an Punkten gesetzt haben, gilt es nun, die Transformationseinstellungen für die Georeferenzierung zu definieren.

Figure Georeferencer 3:

../../../_images/transformation_settings.png

Definieren der Georeferenzierung Transformationseinstellungen

Auswahl des Transformationstyps ¶

Abhängig davon, wieviele Bezugspunkte Sie gesetzt haben, stehen unterschiedliche Transformationstypen zur Verfügung. Der zu wählende Transformationstyp ist außerdem vom Typ und der Qualität der Eingangsdaten, sowie der Anzahl geometrischer Störungen, die in dem Ergebnis auftreten können, abhängig.

Derzeit stehen die folgenden Transformationstypen zur Verfügung:

Der Linear Algorithmus wird verwendet eine Worlddatei zu erstellen und unterscheidet sich von der anderen Algorithmen, da er das Raster nicht wirklich transformiert. Dieser Algorithmus wird wahrscheinlich nicht ausreichen wenn Sie mit gescanntem Material zu tun haben.
Die Helmert Transformation führt einfache Skalierungs- und Rotationstransformationen durch.
Die Polynomial Algorithmen 1–3 sind unter den am meisten verwendeten Algorithmen, die eingeführt wurden, um Quell- und Zielkontrollpunkten zu entsprechen. Der am weitesten verbreitete polynomische Algorithmus ist die Polynomische Transformation zweiter Ordnung, die eine gewisse Krümmung ermöglicht. Die Polynomische Transformation erster Ordnung (Affintransformation) bewahrt nur die Kollinearität und erlaubt nur die Skalierung, Übersetzung und Drehung.
Der Thin Plate Spline (TPS) Algorithmus ist eine modernere Georeferenzierungsmethode, die lokale Deformationen in die Daten einführen kann. Dieser Algorithmus ist nützlich wenn Originalbilder mit sehr schlechter Qualität georeferenziert werden.
Die Projektiv* Transformation ist eine lineare Drehung und Übersetzung von Koordinaten.

Festlegen der Resampling Methode ¶

Die verwendete Resampling Methode wird wahrscheinlich von den Eingabedaten und dem Ziel der Übung abhängig sein. Wenn die Bildstatistik nicht verändert werden soll, wählen Sie wahrscheinlich die Nächster Nachbar Methode, wo hingegen die Kubische Methode ein eher weicheres Ergebnis ergibt.

Es ist möglich zwischen 5 verschiedenen Resamplingmethoden auszuwählen:

Nächster Nachbar
Linear
Kubisch
Kubisches Spline
Lanczos

Festlegen der Transformationseinstellungen ¶

Es gibt mehrere Optionen, die für die Ausgabe der Georeferenzierung festgelegt werden müssen.

Das World-Datei erzeugen Kontrollkästchen steht nur zur Verfügung wenn Sie sich entschließen den linearen Transformationstyp zu verwenden, das dies heisst dass das Rasterbild tatsächlich nicht umgewandelt wird. In diesem Fall ist das Ausgaberaster Feld nicht aktiviert, da nur eine neue World-Datei erstellt wird.
Für alle anderen Transformationstypen müssen Sie ein Ausgaberaster angeben. Als Standard wird eine Datei mit dem Namen ([filename]_modified) in demselben Ordner, indem sich auch die Originaldatei befindet geschrieben.
Als nächstten Schritt müssen Sie das Ziel-KBS (Koordinatenbezugssystem) für die georeferenzierte Rasterdatei definieren (siehe Arbeiten mit Projektionen).
Wenn Sie mögen können Sie eine PDF-Karte erzeugen und auch einen PDF-Bericht erzeugen. Der Bericht enthält Informationen über die verwendeten Parameter, ein Bild mit den Residuen und eine Liste mit allen GCPs und ihrer RMS Fehler.
Darüberhinaus können Sie das Zielauflösung Kontrollkästchen aktivieren und die Pixelauflösung des Ausgaberasters definieren. Die voreingestellte horizontale und vertikale Auflösung ist 1.
Falls nötig 0 für Transparenz verwenden kann aktiviert werden wenn Pixel mit dem Wert 0 transparent dargestellt werden sollen. In unserer topografischen Karte wären alle weißen Bereiche transparent.
Abschließend können Sie noch das Kontrollkästchen Wenn fertig in QGIS laden anwählen. Dadurch wird die Ausgabe automatisch in das Kartenfenster geladen, nachdem die Georeferenzierung abgeschlossen ist.

Rastereigenschaften anziegen und anpassen ¶

Wenn Sie auf den Knopf Raster properties im Menü Einstellungen klicken, öffnet sich ein Dialog, um die Rastereigenschaften des zu referenzierenden Layers zu verändern.

Den Georeferenzierer konfigurieren ¶

Sie können definieren, ob Sie GCP Koordinaten und/oder IDs anzeigen wollen.
Als Resteinheiten können Pixel und Karteneinheiten ausgewählt werden.
Für den PDF-Bericht kann ein linker und rechter Rand definiert werden und Sie können auch das Papierformat für die PDF-Karte festlegen.
Schließlich können Sie Georeferenzierungsfenster docken aktivieren.

Starten der Georeferenzierung ¶

Nachdem alle GCPs gesetzt worden sind und alle Transformationseinstellungen definiert worden sind drücken Sie einfach den ^{Georeferenzierung beginnen} Knopf um eine neue georeferenzierte Rasterdatei zu erstellen.