Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Topográfica MANUAL PARA GEORREFERENCIACIÓN DE IMAGENES Y TRANSFORMACIONES ENTRE SISTEMAS CARTOGRÁFICOS CON ARCGIS ELABORADO POR: JOSÉ FRANCISCO VALVERDE CALDERÓN JESSICA ALFARO MORERA MAYO, 2011 1 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Índice de contenidos Creación de los archivos prj.......................................................................................4 Georreferenciación de una imagen .........................................................................11 Definición de la proyección .....................................................................................20 Creación del método de transformación .................................................................25 Trasformación de una imagen ráster .......................................................................30 2 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Nota aclaratoria El presente manual ha sido elaborado con el fin de generar una guía para efectuar la georreferenciación de imágenes ráster y las transformación de estas imágenes entre los distintos sistemas cartográficos utilizados en Costa Rica, utilizando el software ArcGis. Por ello, se parte del principio de que la persona que utiliza el software, es conocedor de los fundamentos teóricos referente a los sistemas cartográficos utilizados en Costa Rica, a las distintas metodologías de transformación que se han generado para transformar coordenadas entre estos sistemas y en general, a la metodologías para efectuar transformaciones de datum. En el presente manual se muestran varios procedimientos que pueden ser realizados con el software ArcGis, como la georreferenciación de imágenes ráster a partir de punto de control con coordenadas conocidas, la definición de la proyección para un archivo shape o ráster y la transformación de coordenadas entre la proyección Lambert (Norte/Sur) y CRTM05 y viceversa. Se solicita que en caso de encontrar algún error en el mismo, se dirija un correo a [email protected], indicando la página y el error encontrado. 3 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Creación de los archivos prj Un archivo prj, es un archivo que contiene los parámetros de una determinada proyección cartográfica y del sistema geodésico (elipsoide) asociado a esta proyección. Antes de poder efectuar una transformación entre sistemas cartográficos, es necesario asignarle a la capa que se transformará el prj con los parámetros de la proyección origen. Para ello, una opción es importar un archivo prj ya creado. En caso de que no se disponga de este archivo, puede ser creado por el usuario. Para el presente ejemplo, se mostrará el procedimiento para la creación del prj correspondiente a la proyección cartográfica "CRTM05". Para ello, se seleccione el menú Layers, se da clic al botón derecho del mouse y se selecciona la opción Properties Se despliega un conjunto de menús, como se muestra en la siguiente figura: 4 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Como se observa de la figura anterior, el Data Frame no dispone de ninguna unidad lineal. En este caso, se selecciona para las unidades de mapa y del Display el metro, como se muestra en la próxima figura: Al seleccionar la pestaña Coordinate System se observa que no se ha asignado al Data Frame ningún sistema de coordenadas: 5 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Se procede ahora a crear el nuevo sistema de coordenadas. Para ello, se da click en " New" y se selecciona la opción Project Coordinate System Se despliega un menú como el que aparece en la siguiente figura: 6 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Se coloca el nombre de la proyección, este caso CRTM05, se selecciona el tipo de proyección (en este caso, Transverse Mercator) y se colocan los parámetros, los cuales deben ser conocidos. Es necesario definir el sistema de coordenadas geográfico, que para la proyección CRTM05, es el WGS84. Para seleccionar este, se da click al botón "Select", marcado en la siguiente figura: Para seleccionar el WGS84, se ingresa a la carpeta World y se selecciona WGS84 7 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 8 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Una vez que se selecciona el WGS84 y se han introducido los parámetros de la proyección, se da click al botón Finish, marcado en la figura anterior. Hecho esto, ya se ha asignado al Data Frame la proyección CRTM05. Al dar click al botón Add To Favorities , se agregará el prj seleccionado a la lista de favoritos. 9 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 10 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Georreferenciación de una imagen Para georreferenciar una imagen en ArcGis, se utilizan las herramientas del menú "Georreferencing", al cual se puede tener acceso dando click en Tools Custumize. El paso siguiente es activar la opción " Georreferencing" 11 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 12 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Una vez activado el menú, se procede importar la imagen a georreferenciar. En este caso, se importará la imagen "Vueltas_recortada", la cual es un recorte de la hoja cartográfica Vueltas, escala 1:50000. Como se observa en la figura anterior, las coordenadas no corresponden a ningún sistema cartográfico utilizado en Costa Rica e inclusive, la coordenada norte tiene un valor negativo, situación que no es común en topografía, geodesia o cartografía. Adicionalmente, al Data Frame no se le ha definido ninguna unidad de referencia, por lo que se recomienda definir en este punto las unidades. 13 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 14 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 El siguiente paso es identificar los puntos de control en la imagen. Antes de esto, se recomienda desactivar la opción Auto Adjust, de forma que la imagen se ajuste hasta que se hayan definido todos los puntos de control. Para la selección de los puntos de control, se utiliza el ícono marcado en la imagen anterior. Con esta opción activa, se marca sobre la imagen cada uno de los puntos de control. 15 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 16 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Una vez seleccionados todos los puntos de control, se da click al ícono indicado en la siguiente figura. Al hace esto, se despliega la tabla con las coordenadas de los puntos de control en la imagen (X Source, Y Source). Es necesario modificar las coordenadas X Map, Y Map, por las coordenadas conocidas de los puntos de control y se recomienda activar la opción Auto Adjust. Conforme se vayan modificando las coordenadas de los puntos de control, el valor Total RMS Error irá cambiando. Para efectuar una transformación con un polinomio de primer grado, se requiere de al menos tres puntos de control; para realizar una transformación con un polinomio de segundo grado, se requiere de al menos seis puntos de control y para aplicar una transformación con un polinomio de primer grado, se requiere de al menos diez puntos de control. Una vez que se han cambiado las coordenadas de los puntos de control y se ha actualizado la georreferenciación, el paso final es el "rectificar" la imagen a partir de alguno de los métodos de remuestreo disponibles en las opciones de ArcGis. Este paso generará una nueva imagen, la cual estará georreferenciada. 17 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 18 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 19 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Definición de la proyección Antes de poder utilizar las herramientas para las transformaciones de coordenadas disponible en ArcGis, es necesario definir la proyección cartográfica en que se encuentra la capa de información (sea ráster o vectorial). Más allá de efectuar o no una transformación entre sistemas cartográficos, es necesario que toda capa de información tenga un sistema de coordenadas asociado (además, esta información es un metadato de la capa). Para definir la proyección en que se encuentra la capa de interés, es necesario abrir el Toolbox de ArcGis, al cual se tiene acceso dando click en el siguiente icono: Abierto el Toolbox se busca el menú Data Management Tools Projections and Tranformations Define Projection 20 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 21 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Seleccionada esta opción (Define Projection ), se selecciona la capa a la cual se desea definir la proyección (Input Dataset or Feature Class ) y el sistema de coordenadas que se desea asignar a esta capa (Coordinate System ). Para efectos del presente manual, se trabajará con la imagen "Vueltas_Recortada.tif", producto de la georreferenciación de la imagen " Vueltas_Recortada.tif". La proyección cartográfica, según las coordenadas utilizadas para la georreferenciación de la imagen, es Lambert Sur. 22 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 23 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 24 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Creación del método de transformación El siguiente paso es crear el método de transformación para pasar del sistema de coordenadas A al sistema de coordenadas B. En este punto, es necesario que el usuario conozca los métodos de transformación que puede utilizar en su área geográfica de interés y los parámetros para cada método. Para crear el método de transformación, se sigue el siguiente procedimiento: Data Management Tools Transformation Projections and Tranformations Create Custom Geographic 25 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Al seleccionar Create Custom Geographic Transformation se abre la siguiente ventana, donde se define el nombre del método de transformación ( Geographic Transformation Name), el sistema de coordenadas origen (Input Geographic Coordinate System) y el sistema de coordenadas destino (Output Geographic Coordinate System). En la opción "Custom Geographic Transformation", se debe seleccionar el método de transformación que se aplicará (Molodensky, Molodensky-Badekas, Bursa-Wolf, etc) e introducir los parámetros de transformación correspondientes. Para efectos del presente manual, se trabajará con la imagen que se muestra en el proceso para crear la transformación de Lambert a CRTM05, con el método de Molodensky-Badekas. 26 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 27 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 28 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 29 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Trasformación de una imagen ráster Una vez definido el método de transformación y habiendo establecido el sistema de coordenadas origen en la capa de interés, se puede proceder a transformar esta al sistema de coordenadas destino. Para realizar la transformación, se sigue el siguiente procedimiento: Data Management Tools Projections and Tranformations Raster Project Raster (si se transformará una imagen ráster) Data Management Tools Projections and Tranformations Feature Project (si se transformará una capa vectorial) Se muestra como ejemplo la transformación de la imagen "Vueltas_Recortada.tif", de Lambert Sur a CRTM05. 30 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 31 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Al seleccionar Project Raster, se abre la siguiente ventana, la imagen que se transformará " Input Raster", el sistema de coordenadas origen " Input Coordinate System", el directorio y el nombre del archivo de salida "Output Raster Data Set ", el sistema de coordenadas destino " Output Coordinate System " y se selecciona el método de transformación a utilizar "Geographic Transformation" 32 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 33 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 34 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 35 Escuela de Ingeniería Topográfica Manual para georreferenciación de imagenes y transformaciones cartográficas con ArcGis 2011 Una vez efectuada la transformación, se obtiene otra imagen, solo que referida en el sistema cartográfico seleccionado como destino. Imagen proyectada en CRTM05 Imagen proyectada en Lambert Sur 36
