روش های ترانسفورم در نرم افزار Arc GIS – سامانه آموزش سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور

چرا پنجره اتمسفری در علوم زمین دارای اهمیت است ؟

تصاویر ماهواره DigitalGlobe: ووردویو(Worldview)، ژئوآی(GeoEye) و آیکونوس (IKONOS)

راهنمای طبقه بندی نزدیکترین همسایه در e-Cognition

نقشه های کروپلت – مقدمه ای بر طبقه بندی داده

تصاویر چند طیفی (Multi-spectral) در مقایسه با تصاویر ابر طیفی (Hyper-spectral)

فتوگرافی هوایی (Aerial Photography) در مقابل ارتوفوتوگرافی (Orthophotography)

راهنمای جامع لیدار (Light Detection and Ranging – LiDAR)

سنجش از دور چیست ؟

منابع داده GIS رایگان در سطح جهانی : داده های رستری و برداری

مقدمه ای بر سرویس های نقشه کشی تحت وب (WMS)

علم داده مکانی چیست ؟

تحلیل عوارض سه بعدی

ژئوانالیتیکس: آنالیز داده های مکانی حجیم

فرمت های داده در سیستم اطلاعات جغرافیایی بخش سوم

فرمت های داده در سیستم اطلاعات جغرافیایی بخش دوم

فرمت های GIS و پسوندهای داده مکانی بخش اول

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش سی ام

انتشار نخستین تصاویر لندست 9 توسط سازمان هوا و فضای آمریکا (NASA)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش بیست و نهم

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش بیست و هشتم

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش بیست و هفتم

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش بیست و ششم

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش بیست و پنجم

معرفی سامانه WEB GIS

نقشه متوسط دمای سطح زمین ایران (LST)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش بیست و چهارم

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش یازدهم (تبدیل نوع و گرد کردن)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش دهم (اپراتورهای انتساب گمارشی)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش نهم (نمادهای علمی، ارزیابی عبارات و اولویت اجرای اپراتورها)

برنامه نویسی پایتون بخش هشتم (انتساب چندگانه، ثابت ها، نوع-داده های عددی و اپراتورها)

برنامه نویسی پایتون بخش هفتم (متغیرها، دستور انتساب و عبارات)

برنامه نویسی پایتون بخش ششم (Identifiers)

معرفی توانایی ها و ویژگی های ماهواره لندست 9

ماهواره لندست 9

نرم افزار Arc GIS Desktop در مقابل Arc GIS Pro

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش چهارم (برنامه نویسی مقدماتی در پایتون)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش سوم (محاسبات ریاضی، استایل و خطاها در برنامه نویسی)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش دوم (شروع به کار با پایتون)

ابزارهای برنامه نویسی (Programming Tools)

سیکل توسعه نرم افزار

روش های ترانسفورم (Transformation) در نرم افزار Arc GIS

در نرم افزار Arc GIS هنگام زمین مرجع نمودن لایه های رستری نیاز به ترانسفورم مختصاتی یا تبدیل مختصات یا انتقال مختصات از فضای تصویر به فضای مختصاتی نقشه می باشد. در نتیجه در نرم افزار Arc GIS بعد از ایجاد نقاط کنترل زمینی یا GCPs بسته به تعداد نقاط کنترلی ایجاد شده در پنجره Link Table می توان از روش های مختلف ترانسفورم استفاده نمود. یکی از کاربردهای روش های ترانسفورم (Transformation) در نرم افزار Arc GIS در بخش زمین مرجع سازی لایه ها و نقشه ها می باشد. در صورتی که به شکل کاربردی نیاز به آشنایی با روش زمین مرجع نموده نقشه ها در نرم افزار Arc GIS دارید، به لینک زیر مراجعه کنید.

به طوری که در شکل زیر مشاهده می شود، از منوی Georeferencing در جعبه ابزار Georeferencing بر روی گزینه Transformation کلیک کنید تا لیستی از روش های ترانسفورم در نرم افزار Arc GIS را مشاهده کنید. توجه داشته باشید که بسته به تعداد نقاط کنترل زمینی یا GCP که در پنجره Link Table در هنگام عملیات ژئورفرنس اضافه کرده اید، روش های ترانسفورم فعال شده و به لیست افزده می شود.

برای آموزش و آشنایی کاربردی با نحوه ژئورفرنس در نرم افزار Arc GIS به صورت گام به گام کلیک کنید.

به گونه ای که در شکل زیر مشاهد می شود نقاط کنترل زمینی یا GCPs در لیست پنجره Link Table نمایش داده شده است. به دلیل آنکه تعداد نقاط کنترلی بیش از 10 نقطه کنترلی است، تمامی روش های ترانسفورم مختصاتی که در نرم افزار Arc GIS پشتیبانی می شود در کادر Transformation نمایش داده شده است.

اکنون متوجه شدید که روش های ترانسفورم در نرم افزار Arc GIS دارای چه کاربردی بوده و در چه بخشی مشاهده می شود. اکنون به توضیح در مورد هر یک از این روش ها و نحوه عملکرد و کاربرد هر یک خواهیم پرداخت.

نقاط کنترل زمینی چیست و چه کاربردی دارد؟

نقاط کنترل زمینی یا GCPs به نقاطی گفته می شود که مختصات غیر واقعی یا مختصات Source را که در فضای مختصاتی تصویر یا Image Coordinate Space قرار گرفته را به همراه مختصات معادل همان نقطه در یک سیستم مختصاتی دیگر یا در یک فضای مختصاتی دیگر به نام Map Coordinate Space به صورت دو به دو یا زوج ذخیره سازی می کند. یکی از کاربردهای نقاط کنترل زمینی در سیستم اطلاعات جغرافیایی در بخش زمین مرجع نمودن لایه ها و نقشه ها است.

تعداد نقاط کنترلی مورد نیاز در هر یک از روش های Transformation در نرم افزار Arc GIS

در نرم افزار Arc GIS و سایر نرم افزارهای حوزه سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور روش های مختلفی به منظور Transform مختصات از فضای تصویر به فضای مختصاتی نقشه وجود دارد. هر یک از این روش ها نیاز به حداقل تعداد نقاط کنترلی یا GCPs متفاوتی هستند. در نرم افزار Arc GIS در صورتی که حداقل نقاط GCPs توسط کاربر ایجاد نشود، روش هایی که نیاز به تعداد نقاط بیشتری دارند غیر فعال شده و در لیست مربوطه نمایش داده نمی شود. در شکل زیر هر یک از روش های پشتیبانی شده در نرم افزار Arc GIS به همراه تعداد نقاط کنترلی مورد نیاز را نشان می دهد.

1- روش ترانسفورم مختصاتی (Zero Order Polynomial)

از این روش برای جا به جایی مختصاتی لایه ها استفاده می شود. به طور کلی از این روش در زمانی استفاده می شود که لایه ژئورفرنس است اما کمی جا به جایی می کند که لایه دقیقاً در محل خود قرار بگیرد. در نتیجه استفاده از این روش Transformation تنها امکان جا به جایی را در لایه ها فراهم می آورد و سایر مولفه های تغییر شکل را پشتیبانی نخواهد کرد.

2- روش ترانسفورم مختصاتی (Similarity Polynomial)

این روش که یک مبدل چند جمله ای درجه اول است، شکل لایه رستری اولیه را حفظ می کند، به همین دلیل از نام Similarity برای نام گذاری آن استفاده شده است. خطای RMS در این روش نسبتاً بیش از سایر روش های چند جمله ای درجه بالاتر (درجه دوم و سوم) می باشد. زیرا در این روش اولویت با حفظ شکل لایه رستری است. حفظ شکل لایه رستری بر بهترین انطباق (Best Fit) ارجحت داده می شود.

3- روش ترانسفورم مختصاتی (1th Order Polynomial)

روش تغییر شکل یا تبدیل مختصاتی 1th Order Transformation که به نام Affine نیز شناخته می شود، یک صفحه مسطح را به نقاط کنترل زمینی (GCPs) مورد استفاده قرار گرفته، انطباق یا برازش می دهد. در نتیجه از برازش این معادله، عملیات ترانسفورم مختصات از فضای تصویر به فضای نقشه را انجام می دهد. به دلیل نوع معادله انتقالی که این روش از آن بهره می برد امکان جابه جایی (Shift)، چرخش (Rotation)، تغییر مقیاس (Scaling) وجود دارد ولی امکان ایجاد هیچگونه اعوجاج (Wrapping) و انحنا (Bending) در لایه های ورودی نیست. در نتیجه در صورتی که نیاز به ایجاد انحنا و خمیدگی در شبکه ورودی باشد استفاده از این روش چندان مناسب نیست.

4- روش ترانسفورم مختصاتی (2nd Order Polynomial)

در این روش یک صفحه کمی پیچیده تر از روش 1th Order Polynomial با استفاده از نقاط کنترل برازش می گردد. در نتیجه علاوه بر تغییر شکلی که روش 1th Order Polynomial ایجاد می کند، امکان ایجاد اعوجاج و انحنا نیز وجود دارد.

5- روش ترانسفورم مختصاتی (3rd Order Polynomial)

روش مبدل 3rd Order Polynomial بیش از دو روش قبل امکان انحنا و خمیدگی در لایه ورودی را دارد و در نتیجه به هنگام ترانسفورم از فضای تصویر به فضای نقشه انعطاف بیشتری ایجاد نموده و دامنه بازتری در ایجاد اعوجاج و انحنا در لایه های ورودی در اختیار قرار می دهد.

6- روش ترانسفورم مختصاتی (Adjust)

این روش از تلفیق مبدل چند جمله ای (Polynomial Transformation) و تکنیک میانیابی شبکه نا منظم مثلثی (TIN) استفاده می کند تا صحت محلی (Local) و سراسری (Global) را بهینه سازی کند.

7- روش ترانسفورم مختصاتی (Projective Transformation)

در این روش شیب خطوط به نسبت یکدیگر تغییر می کند، اما انحنا و خمیدگی در خطوط ایجاد نمی شود. بدین صورت که خطوط که در ورودی کاملاً موازی بوده اند، ممکن است بعد از ترانسفورم با استفاده از این روش دیگر حالت موازی بودن اولیه خود را از دست دهند. در نتیجه این روش برای تبدیل مختصاتی تصاویر مایل (Oblique Image)، نقشه های اسکن شده (Scanned Map) و تصاویر ماهواره ای (Satellite Image) مناسب است.

8- روش ترانسفورم مختصاتی (Spline)

در این روش تبدیل مختصاتی از فضای تصویر به فضای نقشه، موقعیت نقاط کنترل زمینی مبدا (Source Control Point) دقیقاً به نقاط مقصد (Target Control Point) منتقل می گردد. در این روش موقعیت مختصاتی در محل نقاط کنترل زمینی دقیق است اما در مورد پیکسل هایی که مابین نقاط کنترلی قرار دارند، اینگونه نیست.