ejercicio prácticos 3: digitalización de...

Sistemas de Información Geográfica

Profesor Juan López

Universidad de Los Andes. Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales. Escuela de Ingeniería Forestal. Mérida 5101A. Venezuela

Ejercicio Prácticos 3: Digitalización de Mapas Mérida, marzo de 2002

Introducción

Cuando se incorpora información a un SIG se puede conseguir en diferentes medios. El

digital es uno de los más fáciles de incorporar a la base de datos. En cuanto se procede

con información analógica, se presentan varias alternativas para digitalización, entre

ellas tenemos las más populares a usar: la tableta digitalizadora o el escaner. Con

documentos georreferenciados o no las opciones son idénticas, las variantes las debe

resolver el analista de SIG para que cumplan con los estándar de calidad definidos en el

proyecto.

Objetivos

Al finalizar la práctica, el participante estará

en capacidad de:

??Digitalizar la información analógica de un

mapa o de una fotografía controlando los

parámetros básicos de la calidad

geométrica.

?? Generar archivos gráficos compatibles

con la mayoría de los SIG y los entornos

de oficina.

??Analizar las ventajas y desventajas de los diferentes métodos planteados.

Procedimiento

1. Inicialmente se debe estudiar muy detalladamente el documento original en los

siguientes parámetros: Escala, tamaño, georreferencia (sistema de proyección,

sistema de coordenadas).

2. Tomar la decición acerca de la necesidad de conversión de sistemas de

coordenadas o proyección.




3. Seleccionar entre los dos métodos principales de digitalización: Tableta o Escáner.

DIGITALIZACIÓN POR ESCANER

4. Preparación del material.

En esta fase se debe decidir asuntos como:

* ¿Se puede digitalizar todo el documento de una sola vez?

* ¿Cuantas fases debo usar para cubrir toda mi área de estudio?

* Asignar el nombre del o de los archivos de imagen a crear.

5. Creación de archivos de imágenes. (se recomienda usar formato tif con 256

colores o menos)

Considerar los tamaños de archivo que ocuparía un documento al digitalizarlo con

diferentes resoluciones (100, 150, 300, 600 dpi)

Criterio recomendado Tomando en cuenta el criterio del menor tamaño que se puede representar en un mapa impreso en papel, se puede definir el cuarto de mm (A=0.25 mm). Luego se hace uso del factor de escala para conocer ese tamaño en el terreno. (T)

fAT ? Ecuación 1 T = Tamaño del píxel. f = Factor de escala. A = el menor tamaño que se puede representar en un mapa impreso.




El área cubierta por una imagen o un mapa se define por sus coordenadas. Cuando se usan las coordenadas UTM, se expresan en metros. Luego, al obtener las diferencias (D) entre los valores máximos y mínimos por eje (norte “y” y este “x”), se consigue el lado en el terreno. Al dividir este lado Dx entre el tamaño del píxel, se consigue la cantidad de columnas. De igual forma, al dividir Dy entre el tamaño del píxel, se consigue la cantidad de filas. El total de pixeles que cubren el área de estudio se

consigue al multiplicar las filas por las columnas. Por último, el tamaño del archivo a almacenar la imagen en disco, si no se aplica algún algoritmo de empaquetado de datos, se obtiene por la siguiente ecuación:

fcBrpixelesArchivo *? Ecuación 2

Archivo = Tamaño del archivo en bytes. Pixeles = Cantidad de pixeles en todo el área de estudio. Br = Resolución radiométrica de los pixeles (cantidad de bits que se usan

para representar los valores posibles de la variable almacenada dentro de cada píxel, 8 bits hacen un byte y tiene 28 = 256 posibles valores en la variable: desde el 0 hasta el 255)

fc = Factor de conversión de bits a bytes, KiloBytes, MegaBytes o GigaBytes.

Figura 1 Ubicación de las filas, columnas, x, y mímimos y máximos en el área de estudio.




No se acostumbra a poner más de cuatro dígitos para expresar el tamaño de un archivo. Si resutara muy grande, se puede cambiar la unidad de magnitud usando la siguiente tabla: Tabla 1. Valores de conversión entre unidades de información.

Para cambiar de A Dividir entre (f) Bits Bytes 8 Bytes Kilo bytes 210 Kilo bytes Mega bytes 210 Mega bytes Giga bytes 210

En el SIG

Cada paquete de SIG tiene sus particularidades. En el caso nuestro, usaremos el IDRISI

32. Se crean archivos de raster con extensión rst y su respectiva documentación con

extensión rdc con el mismo nombre de archivo asignado.

Para el IDRISI no existe archivo de SIG si se tiene sólo uno de los archivos. Es el par de

archivos el que define una capa raster o vector.

6. Importación a un SIG.

Se convierte el archivo tif, generado desde el escáner, en archivo raster de IDRISI. Para

ello use el menú File / Import / Desktop Publishing Formats / TIFIDRIS

7. Señale la opción Tif to Idrisi.

8. Use el proceso estándar de selección para indicar el nombre del archivo de

entrada en el campo Input file.

9. Escriba con el teclado el nombre del archivo de salida.

10. Haga clic en el botón Output reference information para indicar las

características del archivo de salida.




11. En caso de aparecer vacíos, llene los campos Number of columns y Number of

rows para indicar el tamaño del archivo de salida. Puede usar el mismo tamaño

del archivo de entrada.

Columnas: 1600, Filas: 2129

12. Los valores de minimun y maximum coordinates se refieren a las coordenadas

de terreno que tienen los pixeles extremos de la imagen, como aún no está

referenciada se deben usar los valores de filas y columnas.

13. Deje el resto de los campos tal cual están.

14. Acepte estas opciones para regresar al cuadro de diálogo TIFIDRIS.

15. Haga clic en el botón Output documentation para indicar el título y las unidades

que se mostrarán al usuario en la pantalla si usted así lo desea.

16. Haga clic en Ok para iniciar el proceso de importación.

17. Al finalizar el sistema le mostrará la imagen importada.

Exploración de una imagen

18. Use el botón Feature Properties de la barra de botones o del Composer

para que aparezca la ventana con la información de los puntos que usted señale

en la imagen.

19. Escriba en la siguiente tabla los valores de las filas denominadas x coord y y

coord de varios cruces de coordenadas, preferiblemente ubicados hacia las

esquinas del mapa. Haga aumento para señalar con suma precisión estos puntos.

x coord y coord Este (X) Norte (Y)

Georreferenciación




En este paso se usan técnicas de regresión estadística para asignar a los valores de filas

y columnas de la imagen los valores de distancias en el terreno.

Se debe seleccionar al menos cuatro sitios de coordenadas conocidas tanto en la imagen

como en el terreno. Es conveniente que sean seis puntos con estas condiciones para

tener un mayor control de la geometría del mapa.

Para realizar este paso en IDRISI, debe tenerse un archivo de texto con pares de

coordenadas de imagen (x,y), también coodenadas de terreno (X,Y) comenzando por un

dígito que indica la cantidad de puntos de control. Este archivo se debe almacenar en su

espacio de trabajo con extensión cor. Lo creó con el paso 21.

Un ejemplo de un archivo cor para el remuestreo con dos puntos de control se presenta a

continuación:

2 1305.0 1974.3 427362.06 713704.19 1284.7 1997.0 427309.78 713745.81

Observe que los decimales se pueden incluir en este paso tanto para las coordenadas de

imagen como para las del terreno. No es estrictamente necesario que estos valores

queden en columnas, un solo espacio entre números es suficiente para distinguir uno del

siguiente.

El paquete llamado Bloc de Notas puede ser útil para crear este tipo de archivo, sólo

debe tener extensión cor.

20. Puede usar una hoja de cálculo nueva para escribir los pares de coordenadas de

los puntos señalados en la tabla anterior sin incluir los títulos de las columnas.

21. Guarde esta tabla en un archivo de texto.

22. Abra el archivo de texto para añadir al comienzo un número que indique la

cantidad de puntos de control.

23. Cambie la extensión del archivo de txt a cor. (Use las herramientas del sistema

operativo)

24. Ejecución del remuestreo y sus calculos respectivos




25. En IDRISI el remuestreo se realiza con el comando llamado Resample. Use el

menú Reformat / RESAMPLE.

IDRISI le muestra el

cuadro de diálogo

resample.

26. Usted puede

remuestrear tanto

rasters (image)

como vectores.

Deje seleccionada

la opción Image.

27. Use el proceso de

selección estándar

de archivos para

indicar el nombre

de la imagen de

entrada (Input

image).

28. Escriba el mismo nombre del raster de entrada (Output image) y añádale las

letras REM para indicar que es remuestreado.

29. Use el proceso de selección estandar de archivos para indicar el archivo de

correspondencia que creó con las coordenadas de imagen y terreno en el paso 21.

30. En la región delimitada por el recuadro Mapping Function se asigna el método

de interpolación de coordenadas, señale el método lineal (Linear).

31. En la región delimitada por el recuadro Resampling type se indica el método de

interpolación de intensidades. Deje seleccionado el vecino más cercano (Nearest

neighbor).

32. Haga clic en el botón Output reference parameters para indicar las

características del archivo de salida.

33. En los números de filas y columnas debe indicar el tamaño del archivo de salida.

Escriba el mismo del archivo importado en el paso 16.




34. Escriba los valores máximos y mínimos de X y Y en los campos respectivos. Por

ejemplo puede usar los de la tabla siguiente:

X Y Mínimo 264400 953600 Máximo 265300 954700

Analice qué ocurre con los datos si usted cambia este tamaño.

35. En el campo Reference system escoja de la lista utm-19n.

36. Deje el resto de los campos tal cual están y acepte estas opciones señalando el

botón Ok.

37. El sistema regresa al cuadro de diálogo RESAMPLE. Haga clic en el botón Ok para

iniciar el proceso.

38. Le aparecerá un cuadro de diálogo

similar al mostrado en la figura 2.

Acá puede ver el valor de los

errores de posición por cada

punto, las unidades en que están

expresados estos residuales son

las mismas que usó para indicar

las coordenadas de los puntos.

39. Cada punto de control aparece en

el mismo orden que están escritos

en el archivo cor. Puede ver que

al lado del número de punto existe

una marca de chequeo. Cuando el

error no es aceptable, puede

apagar la marca de chequeo y ese

punto no se usará en la corrección

geométrica.

40. Haga clic en el botón Ok para continuar con el remuestreo.

41. Al finalizar verá la imagen corregida geométricamente y con información de

georreferrencia.

Figura 2. Cuadro de diálogo antes de realizar el remuestreo para estudiar los errores de asignación de coordenadas para




42. Asígnele la paleta de colores de la imagen original para que se observen

correctamente los colores del archivo digitalizado.

43. Análisis de los residuales

Idrisi le mostrará una información acerca del proceso realizado. Puede salvarla en disco

o copiar al pisapapeles para incorporar en su estudio. ¿Qué significan estos resultados? Resample : Summary of Transformation Computed polynomial surface : Linear (based on 4 control points) Coefficient X Y b0 -494002.5327343940480000 -1753595.0012092588800000 b1 1.8584564017433536 0.0018931028668021 b2 0.0027026055868191 1.8384213098624970 Note : Figures are carried internally to 20 significant figures. Formula shown is the back transformation (new to old). Control points used in the transformation : Old X Old Y New X New Y Residual ----------------------------------------------------------------- 138.796358 1863.567573 264500.000000 954600.000000 0.910307 1437.516697 394.263282 265200.000000 953800.000000 1.024095 1440.345821 1863.063802 265200.000000 954600.000000 1.024095 136.956937 207.267036 264500.000000 953700.000000 0.910306 Overall RMS = 0.968873 Note : RMS Error is expressed in input image units. With low RMS errors, be careful that an adequate sample exists (eg. 2-3 times the mathematical min). Exportación

El sistema de creación de entidades gráficas es anexo a Idrisi, pero requiere usar

archivos georreferenciados con formato Idrisi 16. Puesto que estamos usando archivos

de Idrisi 32, se requiere una conversión del formato del archivo.

44. Conversión de formato: Use el menú File / Idrisi file convertion (16/32).

45. Asegúrese de que los campos del cuadro de diálogo de conversión de archivos de

Idrisi tengan los siguientes valores: Convert from: Idrisi32 (32 bit), to: Idrisi

for Windows (16-bit), type: Raster file.

46. Use el proceso estándar de selección de archivos para escoger la imagen que

georreferenció en el paso 28. Agréguele el número 16 al nombre del archivo para

distinguir de los archivos de Idrisi 32.




47. Acepte estas opciones y el proceso de conversión correrá.

48. Al finalizar verá un cuadro de diálogo que indica que se terminó la exportación.

Acepte este mensaje.

49. Puede cerrar el cuadro de diálogo de conversión de formatos haciendo clic en el

botón Cancel.

Creación de la base de datos (La fase de diseño de esta base de datos debe estar

predefinida al llegar a este punto)

50. Abra el CartaLinx. Para ello use el menú Data Entry / CartaLinx. (Este enlace

falla cuando no están definidas las preferencias del usuario en el menú File / User

Preferences).

Asignación del espacio de trabajo por defecto

51. Use el menú File / Set default data path para asignar su espacio de trabajo.

Debe ser el mismo que usó en Idrisi.

Convierta el archivo de idrisi en bmp para CartaLinx

52. Use menú File / Image convertions.

53. Señale el archivo producido con el remuestreo del paso 28.

54. Asigne la paleta de colores que tiene el nombre de la imagen original que importó

en el paso 9.

55. Deberá cambiar de subdirectorio para que le muestre su espacio de trabajo y

señalar el archivo de paleta.

56. Acepte la orden y escriba el nombre del archivo bmp georreferenciado a crear con

CartaLinx.

57. Abra las preferencias usando el icono . También lo puede hacer usando el

menú Configure / Properties.

58. Active la pestaña Backdrop para indicar la imagen de fondo.

59. Señale la imagen creada en el paso 56.

60. Observe que el cuadro de diálogo se rellena con los parámeros de georreferencia

que usted asignó. Estos parámetros se deben escribir en otra parte de este cuadro

de diálogo. Apúntelos en su cuaderno de notas.




61. Haga clic en la pestaña Georreferencing.

62. Cambie los valores de georreferencia para que se igualen a los de la imagen. (x,y

máximos y mínimos; y sistema de referencia).

63. Acepte estas opciones.

64. Aparecerá una advertencia acerca de las coordenadas de backdrop y los valores

que ingresó. Haga caso omiso e indique que continúen los cálculos.

65. La pantalla continuará en blanco. Haga clic en el botón Zoom to feature

bounds .

66. Debería aparecer una imagen similar a la mostrada en la figura 3.

Figura 3 Muestra de la imagen importada como fondo de trabajo en CartaLinx.




Figura 4. El menú de entorno mostrado cuando se van a agregar elementos gráficos en la base de datos.

Creación de entidades gráficas (Líneas, puntos y polígonos)

En esta fase, no se puede indicar pasos secuenciales porque el trazado de los elementos

gráficos depende de la forma como usted trabaje. Se le darán unas guías generales para

facilitarle su trabajo.

En este paso se hace uso de herramientas similares a las de fotointerpretación para

definir los elementos gráficos de la base de datos (dibujar, borrar, mover).

El botón derecho del ratón muestra el menú de entorno y es útil para tareas de edición,

las opciones que aparecen al comenzar a dibujar en el

menú de entorno se muestran en la figura 4.

Por definición, los nodos en CartaLinx son extremos de

líneas o puntos donde convergen tres o más líneas.

En CartaLinx todas las líneas están compuestas por

nodos en sus extremos y vértices intermedios. Los

nodos de inicio y fin de una línea se dibujan con el

botón derecho del ratón; los vértices, con el botón

izquierdo.

No es necesario que usted señale las intersecciones de líneas, el sistema tiene una orden

para encontrarlas automáticamente y generar los nodos.

Teniendo en cuenta estos principios del sistema, proceda a añadir líneas.

67. Puede comenzar una línea haciendo clic derecho en el lugar donde comienza la

línea y escoja la opción Bejín Arc.

68. Haga clic con el botón izquierdo del ratón señalando los vértices intermedios.

69. Haga clic derecho en el punto donde termina la línea y escoja la opción Finish

Arc.

70. En las preferencias del archivo usted puede fijar las tolerancias (pestaña

Tolerances). Las tolerancias de unión de nodos colgantes, líneas sin empalme y

de selección de atributos se pueden fijar en valores cómodos para su escala de

trabajo. Cada una de estas tolerancias se puede mostrar en pantalla al seleccionar

el botón de radio Show.

71. Puede seleccionar una o varias líneas que ya dibujó antes para modificarla en

cualquier momento. Para ello sólo haga clic sobre la línea y ésta cambiará de color




cuando esté seleccionada. Podrá borrarla con la tecla suprimir del teclado o usar

funciones de edición disponibles en el menú de entorno. (Figura 5)

Creación de una capa de líneas

Debido a que sólo existe una capa a dibujar a la vez sobre una

imagen de fondo, puede optar por separar las capas en

archivos o incluirlas todas en un solo archivo con

identificadores particulares para cada capa en las tablas de

atributos.

Para esta última opción necesita realizar los cálculos de

topología.

Generación de la topología.

72. Use el menú Coverage / Create intersections in display window para

calcular las intersecciones y ubicar los nodos donde sean requeridos.

73. Observe que aparecen nuevas entradas en las tablas de atributos para puntos y

líneas.

74. Cuando se tienen polígonos, se deben construir con el comando del menú

Coverage / Build poligons.

75. Puede hacer una prueba de consistencia en la topología usando el menú

Coverage / Generate topology report. Le presentará una lista mostrando los

elementos del gráfico que no tienen asignados atributos temáticos.

Almacenado del archivo.

76. Use el menú File / Save o File / Save as... para guardar su trabajo.

Edición de los elementos gráficos

77. Señale el elemento que desea modificar, con el menú de entorno se le mostrarán

las opciones de modificación que puede aplicarle a ese elemento.

Conversión de formato (sig)

Debido a que CartaLinx tiene su formato específico, se requiere exportar a algún formato

de paquetes para SIG. Use el formato de Idrisi 16 bits para intercambiar sus datos.

Figura 5. Ejemplo del menú de entorno para editar líneas.




78. Escoja el menú File / Export.

79. Escoja el segundo renglón del cuadro de diálogo Export Features llamado Idrisi

16-bit Vector File (VEC).

80. Las tablas de atributos asociadas se escojen en forma general al indicar si la capa

es de puntos (Nodes), Líeas (Arcs) o polígonos.

81. Acepte las opciones del cuadro de diálogo y asígnele un nombre de hasta 8

caracteres para el archivo de salida.

En el SIG de vuelta

Abra Idrisi 32 para leer los datos digitalizados.

Importación de los datos.

82. Use el menú File / Idrisi file convertion (16/32) para indicar el archivo a

incorporar.

83. Asígnele un nombre que tenga el número 32 para indicar que es de Idrisi 32.

84. Despliéguelo con las funciones de despliegue del Idrisi.

Organización dentro de la base de datos.

85. Digitalice las vías, drenajes y algunas estructuras de construcción del mapa

usando CartaLinx.

86. Identifique los elementos usando las tablas de atributos. Puede usar números y

texto.

87. Intercambie esta información con el SIG Idrisi para mostrar todas las capas en un

despliegue.

88. Salve el despliegue como un archivo de imagen y entréguelo al instructor de

prácticas.

Escritura de los Metadatos.

Escriba una página que diga la información más importante acerca de sus datos digitales.

Entre los datos a indicar puede incluir los siguientes: Nombre del creador, fecha, Método

de digitalización, tamaño de la unidad mínima cartografiable, escala de trabajo, tamaño

del píxel, tolerancias, filtros usados, etc.




DIGITALIZACIÓN POR TABLETA

Sea porque no se dispone de un escáner o porque se tiene poco espacio en los discos

duros, en ocasiones se necesita usar la tableta digitalizadora para incorporar información

en los SIG.

En esta práctica usaremos el AutoCad para generar información gráfica que luego se

podrá llevar al SIG.

Los pasos generales para esto son los siguientes:

Fijar el documento.

89. Use cintas pegantes para sostener el documento en papel sobre la tableta.

Creación del archivo nuevo.

90. Abra el AutoCad.

91. Indique que usará el sistema métrico decimal.

92. Acepte la creación de un archivo nuevo. (De ahora en adelante usted puede darle

las órdenes por iconos, menús y comandos escritos por el teclado)

93. Defina las capas que digitalizará usando el icono respectivo. (Abserve cómo

cambiar a una capa activa y proteger las otras capas)

94. Selección de los puntos de control.

95. Orientación de la tableta. (menú Tools / Tablet / Calibrate… )

96. Evaluación del error RMS.

97. Definición de la variable SKPOLY

98. Creación de entidades gráficas. SKETCH

99. Salvar el archivo.

100.

Edición de errores.

101.

Exportación al formato compatible.

102.

Importación al sig.




RESUMEN DE PASOS PARA DIGITALIZAR

Uso del escáner 1 Preparación del material. 2 Creación de archivos de imágenes. (se recomienda usar formato gif) Considerar los tamaños de archivo que ocuparía un documento al digitalizar En el SIG 3 Importación a un SIG. 4 Georreferenciación. (Creación de archivos de coordenadas, ejecución del remuestreo y sus calculos respectivos) 5 Conversión de formato (EXPORTACIÓN) Generación de entidades gráficas 6 Creación de una capa de líneas 7 Salvar el archivo. 8 Edición de los elementos gráficos 9 Conversión de formato (sig) En el SIG de vuelta 10 Importación de los datos. 11 Organización dentro de la base de datos. Escritura de los Metadatos. Digitalización Por Tableta 1 Fijar el documento. 2 Creación del archivo nuevo (o la capa nueva). 3 Selección de los puntos de control. 4 Orientación de la tableta. 5 Evaluación del error RMS. 6 Creación de entidades gráficas. 7 Salvar el archivo. 8 Edición de errores 9 Exportación al formato compatible. 10 Importación al sig.




103. E

n el campo reference units debería indicar las unidades del sistema indicado, en

este caso son metros.

104.

Si existieran unidades diferentes al digitalizar, por ejemplo pulgadas, se debe

indicar el factor de conversión (multiplicador) de pulgadas a metros en el campo

Unit distance. En este caso vale 1.

Analice qué ocurre con los datos si usted cambia este tamaño.

ejercicio prácticos 3: digitalización de...

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