Raszteres adatok használata az AutoCAD Map-ben

dr. Siki Zoltán

Miért van szükség raszteres adatok kezelésére egy alapvetően vektoros térinformatikai rendszerben? Két területen is előnyökkel járhat a légifényképek, űrfelvételek, szkennelt térképek használata. Egy vektoros, pontokkal, vonalakkal és sraffozott vagy egyszínű foltokkal dolgozó, térkép nem képes kifejezni mindazt az információt, amit egy fénykép tartalmazhat. Másrészt a hagyományos adathordozón ábrázolt térképek, tervek számítógépes kezelésére a leggyorsabb és legolcsóbb megoldás a szkennelés. A szkennelt térképek persze nem helyettesíthetik a vektoros térképeket, azok alapján nem hozható létre struktúrált, a természetben meglévő objektumokat és tulajdonságaikat leíró adatokat tartalmazó térinformatikai adatbázis. További lehetőséget biztosít a raszteres és vektoros állományok együttes használata. Például egy légifényképet és ugyanannak a területnek a vonalas térképet egymásra helyezve szemlélhetjük a képernyőn. A vonalas térképről pontos metrikus adatokat nyerhetünk, míg a fénykép alapján további kiegészítő információkat olvashatunk le, mint például a tetők állapota, típusa. Az időben folytonosan zajló események megfigyelésére, elemzésére is nagyon jól használhatók az űrfelvételek. Például egy olajfolt mozgása a tengeren.

A térinformatikában azoknak a raszteres adatoknak van nagyobb szerepe, melyek térképszerűen ábrázolják a földfelszín egy részét. Ilyenek az úgynevezett orthofotók és a műholdakról készített űrfelvételek. Az orthofotók repülőgépről, helikopterről, léghajóról, stb. közel függőleges tengellyel készített fényképek átalakított, torzulásmentes változatai. A nyers fényképen torzulást okoz, ha a felvétel készítésekor a kamara (így hívják ezen a területen használt fényképezőgépeket) tengelye nem merőleges a földfelszínre. Ha a terep felszíne közel vízszintes, akkor ezt a torzulást projektív transzformációval szüntethetjük meg. További torzulást okoz a domborzat hatása, a kiemelkedő részek a képközépponttól távolabb képződnek le. Az ilyen torzulások lehetetlenné teszik azt, hogy felvétel alapján a természetbeni méreteket közvetlenül meghatározzuk, mivel a képnek nincs egységes méretaránya. Az orthofotók (1. ábra) mentesek ezeknek a torzulásoknak a hatásaitól és csak ezek alkalmasak arra, hogy róluk pontos metrikus információt nyerjünk.

1. ábra AutoCAD Map-be beillesztett színes othofotó (0.25 méteres felbontás)

Az űrfelvételeknél (2. ábra) a torzulások hatásával a felhasználó már nem találkozik, mert a kereskedelmi forgalomba kerülő űrfelvételek már a lehetőségekhez mérten torzításmentesek.

A szkennelésnél a felhasznált alapanyag, a valamilyen hagyományos adathordozón lévő térkép torzulásai alapvetően meghatározzák az eredményül kapott raszteres állomány pontosságát. A szkennelt térképeknél a másik fontos torzítási tényező a szkenner kalibrációs hibája. Ezt megfelelő pontosságú és beszabályozott eszköz esetén elhanyagolható.

2. ábra AutoCAD Map-be beillesztett színes űrfelvétel (Spot 20 méteres felbontás)

Raszteres állományok megjelenítése

Az AutoCAD Map a vektoros adatok kezelése mellett alkalmas a raszteres adatok megjelenítésére is. Az orthofotók, űrfelvételek, szkennelt térképek megjelenítése során azokat a koordinátarendszerünkben el kell helyezni. Azokat az adatokat, melyek a raszter koordinátarendszerbeli elhelyezésére vonatkoznak, georeferenciának nevezzük. Legalább öt adat megadására van szükség: a raszter egyik sarkának x, y koordinátája, a képpont természetbeni mérete x illetve y irányban és egy elfordulási szög. Az AutoCAD Map a georeferencia adatokkal ellátott raszteres fájlokat automatikusan a helyükön jeleníti meg. Georeferencia adatok hiányában transzformációk segítségével tehetjük a helyére a raszter képet. A raszteres állományok nem kerülnek be az AutoCAD rajzi fájlba, annak méretét nem növelik. A rajz csak a rasztert tartalmazó fájl nevét tartalmazza a beillesztésnél használt transzformációs állandók értékével együtt. Egy rajzba tetszőleges számú raszter képet illeszthetünk be.

A raszter képhez tartozó adatok egy vagy két fájlban találhatók meg. Az egy képhez tartozó fájlok neve azonos, de a kiterjesztésük eltérő. Az egyik bináris fájl tartalmazza a képhez tartozó pixelek szín értékeit. A másik opcionális fájl tartalmazza a georeferencia adatokat, a két fájlnak azonos könyvtárban kell lennie és a nevüknek meg kell egyeznie. Az AutoCAD Map többféle georeferencia formátumot képes kezelni (World fájl, Resource fájl, Tab fájl), ezek közül az egyik, a szöveges (ASCII) adatokat tartalmazó a World fájl. Amennyiben a georeferencia adatokat tartalmazó fájl a rendelkezésre áll, akkor a Map>Image>Insert menüpont és a raszter fájl kiválasztása után a georeferencia fájlban található adatoknak megfelelő transzformációs paraméterek jelennek meg (3. ábra), ezeket csak el kell fogadni.

3. ábra Raszer beillesztés georeferencia adatok (World fájl) alapján

Mivel a World fájl szöveges formában tárolja a georeferencia adatokat (1. táblázat), ilyen fájlt egy szövegszerkesztővel is létre lehet hozni, ha a szükséges adatok rendelkezésre állnak. Az egyes különböző képformátumok esetén a World fájl kiterjesztése más és más lehet. Az AutoCAD Map számos raszter fájl formátumot támogat, ezek közül az elterjedtebbeket az 2. táblázat tartalmazza, a World fájl kiterjesztésekkel együtt. A georeferenciát tartalmazó World fájl nem Autodesk specifikus formátum, hanem számos térinformatikai rendszer képes kezelni azokat. A georeferencia állomány létrehozását az Autodesk Map program közvetlenül nem támogatja, ez az Autodesk CAD Overlay moduljának egyik funkciója. A CAD Overlay modul az AutoCAD illetve az AutoCAD Map programokkal együtt használható.

Abban az esetben, ha a geoferencia adatok nem állnak közvetlenül a rendelkezésünkre, akkor a raszter képet először tetszőleges helyre be kell illesztenünk, majd egy második lépésben ismert koordinátájú pontok alapján a helyére kell transzformálni. A transzformációhoz felhasznált illesztőpontoknak jól azonosíthatóknak kell lenniük a raszteres állományban, és a koordinátájukat ismernünk kell a rajzban használt koordinátarendszerben, vetületben. Az illesztőpontok számának függvényében más transzformációs eljárást használunk, de minimálisan két pontra van szükségünk.

Az ALIGN parancsot vagy a Map menü Transzform parancsát használhatjuk a beillesztett raszter kép transzformálására, ha csak kettő a raszteren azonosítható pont koordinátáját ismerjük. Ezek a parancsok az eltolás (MOVE), a forgatás (ROTATE) és a méretarány változtatás (SCALE) műveletet egy lépésben végzik el a megadott pontpárok alapján (4.a és 4.b ábra). A transzformálandó kép kiválasztása után, először a raszteren kell kijelölni a pont pozícióját, majd a rajzi koordinátarendszerben. A transzformálandó rasztert a keretére kattintva választhatja ki.

4. a-b ábra Egyszerű transzformáció két pont alapján

Ha a raszteren azonosítható kettőnél több pont koordinátáját ismerjük, akkor a valamennyi pontot figyelembe vevő gumilepedő (rubber sheet) transzformációt használhatjuk. Ezt a transzformációt úgy képzelhetjük el, mintha a rasztert egy rugalmas felületre vinnénk fel, melybe az illesztőpontoknál egy-egy szöget szúrunk és azt az illesztőpont koordinátájának megfelelő pontba leszúrjuk. Így a rasztert tartalmazó rugalmas felületet nyújtva, torzítva olyan transzformációt kapunk, melynek a paraméterei folyamatosan változnak. A 5. a ábra a gumilepedő transzformáció előtti állapotot ábrázolja. A piros kereszttel jelölt pontok a transzformációhoz felhasznált illesztőpontok képe a raszteren, a kék keresztek az illesztőpontok helyes pozícióját ábrázolják a rajz koordinátarendszerében. Az 5. B ábra a transzformáció eredményét mutatja. Valamennyi illesztőpont a helyére került a transzformáció után. A raszteren lévő vízszintes egyenesekből görbék lettek, ez is mutatja, hogy a transzformáció változó paraméterekkel dolgozik.

5. a-b ábra Transzformáció kettőnél több pont alapján

Egy nagyobb kiterjedésű rajz esetén könnyen előfordulhat, - főleg, ha a beillesztés során valamilyen adatot hibásan adunk meg - hogy nem találjuk a beillesztett raszter képet. Ilyenkor jó segítséget nyújt a raszter kép kiterjedésére nagyító funkció. Ezt a funkciót a Map menü Image>Manage menüpont kiválasztása után megjelenő párbeszéd ablakból érhetjük el. A párbeszéd ablakban minden beillesztett kép neve és adatai megjelennek. Először a képet kell kiválasztani, úgy hogy a nevére kattintunk a bal egérgombbal. Ezután a jobb egérgobbot megyomva megjelenik egy felbukkanó menü, melyben a Zoom To menüpont is megtalálható (6. ábra).

6. ábra Nagyítás a raszter kép kiterjedésére

A beillesztett orthofotó, űrfelvétel a georeferencia adatai a rajzban (DWG fájl) is megőrződnek. A georeferencia adatokat tartalmazó állományra (pl. .tfw) is csak a raszter beillesztése idején van szükség. A rasztert tartalmazó rajz megnyitásakor már csak a rajzi állományban tárolt transzformációs paramétereket használja az AutoCAD Map. A raszter képet tartalmazó állományra viszont mindig szükségünk van, mert a rajz csak a raszter állomány nevét és tárolási helyét tartalmazza, az adatait nem. Amennyiben a rajz megnyitásakor a rajzban tárolt nevű raszter állományt nem találja a program, akkor csak a kép kerete jelenik meg. A raszter kép keresése két lépésben történik. Először a rajzban tárolt helyen keresi az AutoCAD Map a képet tartalmazó fájlt, ha ott nem találja, akkor a projekt fájl keresési útvonalakat (Project File Search Path) járja végig a program. Ezt mindenképpen figyelembe kell venni, ha a rajzot egyik gépről egy másik gépre viszi át, vagy hálózaton keresztül szeretné megosztani a többi felhasználóval. Nem szabad elfeledkezni a raszter fájlok átmásolásáról/elérhetővé tételéről és a rajzban tárolt elérési út módosításáról. A rajzhoz rendelt raszter állományok nevét a Map menü Image>Manage menüpont kiválasztása után megjelenő listából olvashatjuk ki. Ha a rajz az átmásolás után nem ugyanazon egység ugyanaz a könyvtárába kerül, akkor vagy a raszter kép elérési útját kell módosítani vagy a projekt fájl keresési útvonalat kell módosítani. A raszter kép elérési útját az Insert menü Image manager menüpont kiválasztása után tudja módosítani (7. ábra). A projekt fájl keresési útvonalat a Tools menü Preferences menüpontjának kiválasztása után tudja módosítani, a File fülön (8. ábra).

7. ábra Raszter kép elérési útjának módosítása

8. ábra A raszter képek keresési útvonalának módosítása

Raszter képek felhasználása

A rajzba beillesztett raszter képek az AutoCAD parancsok szempontjából a többi entitáshoz hasonlóan használhatók. A raszterek a beillesztésükkor az aktuális rétegre kerülnek, a kép keretének a színe a réteg színével egyezik meg. A rétegekre vonatkozó beállítások a raszter képekre is vonatkoznak. A képet szelektálhatjuk a keretre kattintással vagy a Shift billentyű nyomvatartása mellett a kép belsejébe kattintással. Ez utóbbi szelektálási mód a Raszter bővítés beállításai között kikapcsolható. A szelektált kép keretén az AutoCAD-ben szokásos fogók jelennek meg, melyekkel a kép méretét módosíthatja, bár erre valószínűleg a georeferencia adatok vagy illesztőpontok alapján beillesztett, transzformált képek esetén nem lesz szüksége. Ez a funkció inkább az egyéb nem térkép jellegű képek, például egy épület homlokzatáról készült fénykép esetén használható a megfelelő méret beállításához.

Bár a raszter kép sok esetben hasznos, a legtöbbszőr mégis a vektoros térképek elégítik ki jobban a felhasználói igényeket. Az AutoCAD Map alkalmas arra, hogy segítségével a raszter képeket vektorizáljuk. Az úgynevezett képernyő digitalizálás során átrajzoljuk a raszter képen látható vonalakat a képernyőn. Ez a digitalizálási mód több szempontból is előnyösebb, mint a digitalizáló asztalon történő. A képernyőn tetszőleges mértékben felnagyíthatja a rasztert a pontok pontosabb azonosítása érdekében, közvetlenül érzékelhető, ha a raszterre húzott vonal entitás nem esik egybe a raszteren látható vonallal, határvonallal. A 9. ábra egy képernyő digitalizálás közbeni állapotot mutat be, a piros vonalak AutoCAD vonallánc entitások. A CAD Overlay kiegészítő modul további, a képernyő digitalizálást segítő funkciókat nyújt, mint például a raszter snap, az automatikus vonalkövetés.

9. ábra Képernyő digitalizálás

A raszter képek mérete nagyon nagy lehet, több tíz vagy akár száz megabyte. Ezek a kép méretek még a legkorszerűbb számítógépek esetén is teljesítmény visszaesést eredményeznek. A raszter képek megjelenítési sebességét növelhetjük, ha a teljes raszter helyett csak azt a részét jelenítjük meg, amellyel éppen dolgozni akarunk. A beillesztett képekhez egy téglalap vagy sokszög alakú vágó keretet definiálhatunk, melyen kívül eső képrészek nem jelennek meg. A képrészletek kivágását a Modify menü Clip>Image menüpontjának kiválasztása után adhatja meg. Először ki kell választania a raszter képet, majd a parancs sorban megjelenő információk alapján kell megadni az adatokat (10. ábra). Ugyanezzel a paranccsal kapcsolhatja ki/be illetve törölheti az előzőleg beállított vágó keretet. A képminőség romlása árán is felgyorsíthatjuk a raszter képek megjelenítését, ha a Map menü Image>Options menüpont kiválasztása után a General fülön a megjelenítés minőségét (Display Quality) Draft-ra állítjuk. A előbb említett két beállítás a megjelenítés sebességét gyorsítja, de a raszer képek által foglalt memória méretét nem módosítja. A raszter képek számára fenntarott memória mérete a raszter bővítés paraméterei között beállítható. Ezt szintén a Map menü Image>Options menüpont kiválasztása után állíthatja be a Memory fülön (11. ábra). Maximum a memória limit mezőben megadott méretű memóriát használ az AutoCAD Map a raszter képek számára. Amennyiben az itt megadott értéknél több memórai szükséges a rajzhoz rendelt raszterek kezeléséhez, akkor a háttértárolót is igénybe veszi a program, ami lelassítja a megjelenítést és a kép betöltést. Minél több fizikai memória áll rendelkezésre annál nagyobbra állíthatja a memória korlátot, de figyelembe kell venni, hogy minden határon túl nem érdemes növelni ezt az értéket, mert akkor a számítógép átlagos teljesítményét csökkenthetjük le ezzel. A memória méret megváltoztatása csak az AutoCAD Map újraindítása után lép érvénybe.

10. ábra Poligonnal határolt kivágat a képből

11. ábra Raszter képekhez fenntartott memória méretének beállítása

A munka során, ha huzamosabb ideig nincs szükségünk egy-egy raszter képre, akkor a raszter képet elrejtheti. A raszter kép kiválasztása után a jobb gomb menüből válassza a Show Image menüpontot. Az elrejtett raszter képnek csak a kerete jelenik meg, a kép által foglalt memóriát viszont nem szabadítja fel az AutoCAD Map. A képet a menüpont újbóli kiválasztásával jelenítheti meg újra. Az egyes képek által lefoglalt memóriát is felszabadíthatja az Insert menü Image Manager menüpontja segítségével. A megjelenő párbeszéd ablakban valamennyi a rajzba beillesztett raszter kép adatai láthatók (7. ábra). A jobb oldali Unload nyomógomb segítségével nem csak a képet rejtheti el, hanem az általa foglalt memória területet is felszabadíthatja. A képet az újbóli megjelenítés előtt be kell tölteni a memóriába (Reload gomb). A memóriából kitett képeknek szintén csak a kerete jelenik meg a rajzban.

1. táblázat World fájl formátum

2. táblázat Az AutoCAD Map által támogatott fontosabb raszter fájl formátumok