Нина Лебедева, DATA+
Как известно, оцифровка картографического материала с бумажных носителей — это изнуряющая монотонная кропотливая ручная работа. Курсор дигитайзера медленно движется по бумаге, глаза и руки в напряжении, отслеживая отдельные объекты на карте. Линии кажутся бесконечными, нервная система не выдерживает нагрузки…
С появлением векторизаторов дигитайзеры ушли на второй план при автоматизации бумажных материалов. Их заменили сканеры, позволяющие с высокой точностью перевести бумажное изображение в цифровую форму растрового формата. Уже в таком виде карты, планы и чертежи пригодны для точной географической привязки и использования. Если же нужны векторные данные, то растровые изображения могут быть далее поданы для обработки специальными программными средствами — векторизаторами. Затраты времени и трудоемкость работ по такой схеме существенно ниже, чем при ручной оцифровке, а точность выше.
В составе ArcGIS имеется специальный модуль — векторизатор, носящий название ArcScan. Это мощная по своим возможностям, простая в использовании и уникальная по точности система. Этот модуль интегрирован в среду ArcGIS и потому может использовать все предоставляемые ArcMap возможности для редактирования растровых и векторных данных.
ArcScan позволяет выполнять векторизацию в трех режимах:
- автоматическом (batch mode)
- полуавтоматическом или интерактивном (tracing)
- ручном (head-up digitizing)
Автоматическая векторизация имеет две опции: centerline и outline. В режиме centerline строятся центральные линии растровых линейных объектов и границы площадных объектов (рис. 1). В режиме outline строятся границы всех растровых связанных компонент в виде полигонов. Результатом является множество полигонов.
Рис. 1. Результат автоматической векторизации изолиний.
Полуавтоматическая или интерактивная векторизация (трассирование) применяется в тех случаях, когда требуется больший контроль над процессом векторизации или нужно векторизовать небольшую часть изображения. С помощью курсора задается начальная точка и направление трассирования, после чего автоматически строится центральная линия от начальной точки до конца растровой линии, если по пути не встретится площадной объект или точка пересечения с другой линией. Если центральная линия попадает в точку пересечения, то трассировщик останавливается и ждет, пока оператор снова укажет направление, в котором нужно продолжить трассирование. Если центральная линия остановилась на границе площадного объекта, то оператор должен перейти в режим ручного цифрования и оцифровать этот объект.
Ручная оцифровка позволяет оператору осуществлять непрерывный контроль над процессом векторизации, задавая с помощью курсора положение каждой вершины центральной линии. Ручная оцифровка используется для векторизации растровых изображений плохого качества, изображений, содержащих сразу нескольких тематических слоев, а также при наличии сложных видов линий. Ее также целесообразно использовать для оцифровки прямых линий.
В данном режиме есть особый инструмент – raster snapping, позволяющий автоматически привязывать начальную точку к центральной линии, точке пересечения линий, концам линий или углам. Быстрое наведение курсора на специфические точки повышает точность и увеличивает эффективность оцифровки, так как отпадает необходимость в частом изменении масштаба изображения на экране.
ArcScan также можно использовать для редактирования черно-белого растрового изображения до начала векторизации. Для этого имеются стандартные инструменты (Brush, Fill, Line, Erase), обычно используемые в других векторных редакторах. Есть еще два инструмента: Swap — дляинвертирования цвета фона и объектов, иMagic Erase — для удаления целиком связанной компоненты.
Имеются также инструменты, сочетание которых удобно для автоматического удаления изолированных шумов (белых и черных пятен) с растрового изображения перед автоматической векторизацией (рис. 2, 3).
Рис. 2. Растровое изображение до начала очистки.
Рис. 3. Растровое изображение после автоматической очистки от «шума».
Когда результат получен, то ArcScan позволяет провести векторную постобработку — сгладить и, затем, генерализовать полученные в результате векторизации линии и границы полигонов. Важно, что в используемом алгоритме интенсивность сглаживания и генерализации не зависят от толщины линии.
Центральные линии могут быть прерывистыми из-за использования сложных условных знаков (штриховые линии и т.п.) и других помех. Одной из операций векторной постобработки является автоматическое замыкание пробелов. Этот алгоритм использует два параметра: максимальную длину пробела и угол, внутри которого может лежать продолжение.
Настройка: выбор порогов и управляющих параметров — производится в интерактивном режиме. Оператор меняет значения параметров и сразу же видит результаты сглаживания, генерализации и замыкания пробелов в режиме предварительного просмотра видимой части изображения. Подобрав необходимые параметры, можно запустить режим автоматической или полуавтоматической векторизации.
Тестирование программного продукта на разных по сложности, качеству и объему растровых материалах подтвердило основные свойства ArcScan, заявленные разработчиком.
Выбрав данный модуль, вы получите удовольствие от работы, которая осуществляется компьютером при вашей руководящей и направляющей роли. А это, как известно, не утомляет.
