Принципы хранения графического изображения в компьютере

ВЕКТОРИЗАЦИЯ КАРТ

ПРИНЦИПЫ ХРАНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В КОМПЬЮТЕРЕ

Существуют два принципиально разных формата хранения графического изображения в компьютере — растровое и векторное.

Растровое изображение - прямоугольный набор точек, каждая из которых имеет координаты XY и значение цвета. Далее типы растрового изображения отличаются только глубиной цвета и алгоритмом сжатия. Наиболее распространенные типы изображения - BMP, TIF, GIF, JPG, PNG.

Преимущества растрового изображения — простота получения: напрямую из сканера или цифрового аппарата. Недостатки — большой размер и невозможность привязать атрибутивную информацию (единственный атрибут - цвет). Кроме того, чтобы изменить такое изображение, надо стереть его часть и нарисовать карту заново.

Векторное изображение в простейшем виде представляет собой набор координат точек. Существует три типа геометрических объектов.

1.  Точка — описывается парой точек XY.

2.  Линия — описывается парами точек x_ly_l, х₂у₂...

3.  Полигон — описывается парами точек x_ly_l, х₂у₂, при этом признаком полигона является то, что координаты последней точки совпадают с координатами первой.

Как правило, объекты в векторном изображении имеют уникальный идентификатор.

Преимуществами векторного изображения являются малый размер файла, возможность редактирования каждого объекта и связи с атрибутивными данными (достаточно в атрибутивной таблице указать идентификатор объекта). Недостатки - векторное изображение надо рисовать или векторизовать из растрового.

В геоинформационных системах используется, в основном, векторное изображение с атрибутивной таблицей.

МЕТОДЫ ВЕКТОРИЗАЦИИ

Векторизация осуществляется двумя путями: с помощью дигитайзера или векторизацией сканированного изображения. Оба метода имеют свои достоинства и недостатки.

1.         Рисование по исходной карте с помощью дигитайзера или графического планшета.

•          Достоинства:

—возможность работы с большими картами без предварительного уменьшения;

—векторное изображение создается сразу, без дополнительных этапов сканирования-перерисовки.

•          Недостатки:

—точность карты зависит от аккуратности и опыта оператора дигитайзера;

—нет визуального контроля векторизации — движение мыши дигитайзера по карте преобразуется в линию на экране, но неизвестно, насколько точно.

2.         Сканирование и векторизация изображения с помощью специальной программы.

•          Достоинства:

—быстро, рутинная работа простановки точек по растру выполняется компьютерной программой;

—есть визуальный контроль точности — на экране видно и линию растра, и линию векторного изображения.

• Недостатки:

—  большие карты надо сканировать на большом и дорогом рулонном сканере или склеивать растры;

—  требуется отрисовка карт на кальку или точное цветотделение.

ТИПЫ ПРОГРАММ-ВЕКТОРИЗАТОРОВ

Можно выделить три типа векторизации.

1.  Ручная рисовка по растру. Делается в любом векторном редакторе. Недостатки способа: медленно, нет программной привязки к растру, нет контроля топологии.

2.  Автоматическая векторизация. Программы-векторизаторы из графических пакетов Adobe Streamline, Corel Trace. Очень быстро, но получается бессмысленное векторное изображение: программе неизвестно, какая линия является границей, какая — разломом.

3.  Полуавтоматические векторизаторы, специально сделанные для использования с геоинформационными системами — Easy Trace, Map Edit. Эти программы оптимальны для создания геологической карты. Оба векторизатора равноценны, но имеют свои сильные и слабые стороны. Автор пользуется обеими программами, иногда совместно.

•  Easy Trace (Easy Trace Group, Рязань, www.easy-trace.com). Идеально подходит для векторизации карт в изолиниях, прекрасно работает с растрами плохого качества. Очень удобный инструмент полуавтоматической простановки высот. lie очень удобно привязывать карты в географических координатах (не прямоугольных). До версии 7 не было расчета полигональных объектов из линейных.

•  Map Edit (Резидент, Москва, www.resident.ru).

Удобнее для работы с большим количеством полигональных объектов (геологические карты). Удобнее привязывать карты в произвольных проекциях (поскольку трансформируется векторное изображение при экспорте).

ПОДГОТОВКА КАРТЫ ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ

Как показывает практика, очень сложно или практически невозможно отвекторизовать цветную геологическую карту или даже только выделенный канал черного цвета, поскольку на карте присутствует слишком много линий разных типов: крапов, знаков элементов залегания и т. п. на которые сбивается векторизатор. Один из наиболее простых путей подготовки карты к векторизации — создать на кальке или лавсане ее копию, где есть только границы и разрывы и (отдельная копия) топография. В этом случае все границы (согласные, несогласные, предполагаемые, фациальные, разрывные) рисуются одной сплошной черной линией, без каких-либо дополнительных значков. Важно, чтобы границы были проведены единой линией, без перечерчивания (линия не должна быть «лохматой») — тогда программа будет векторизовать ее без ошибок. Для карты рельефа и изолиний важно, чтобы значения изолиний были подписаны не в разрывах изолиний, а рядом, в противном случае программа будет пытаться отвекторизовать цифры как линии. Типичные ошибки при отрисовке карт показаны на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Типичные ошибки (левая колонка) и правильная рисовка (правая колонка) при отрисовке карты под векторизацию

Как показывает опыт, один или несколько часов, потраченные на перерисовку карты, с лихвой окупаются за счет повышения скорости при последующей векторизации, и наоборот, небрежно отрисованная и плохо отсканированная карта значительно замедляет процесс векторизации. Пример подготовки карты к векторизации приведен на рисунке 2.2.

СКАНИРОВАНИЕ КАРТЫ

Бумажная карта сканируется в черно-белом однобитном режиме (LineArt) с разрешением 300 dpi и сохраняется в формат PCX. При сканировании желательно подобрать яркость под конкретную карту, так, чтобы при увеличении на тонких линиях не появлялось разрывов (как правило, яркость должна быть темнее стандартной настройки), но и не начинала появляться грязь за счет шумов при низкой яркости.

Сканирование цветной карты для последующего цветоделения или векторизации по палитре цветов разработчики векторизаторов рекомендуют заказывать профессионалам, поскольку на обычном оборудовании сделать это трудно.