Calibrazione di una Cartina
L'immagine della cartina ottenuta con PTGui, oppure tramite scanner piano in copisteria, è utile per la consultazione e per la stampa di porzioni, ma non può essere pienamente sfruttata con programmi come OziExplorer, GlobalMapper, ERViewer, CompeGPS, Fugawi etc... se non è Calibrata, cioè Georeferenziata, e magari anche Rettificata.
Calibrare una mappa significa individuare dei punti nella immagine, con coordinate grafiche (x,y), e assegnare a ciascuno delle coordinate geografiche di (Latitudine, Longitudine). Il programma cartografico utilizza poi algoritmi matematici per determinare la posizione Geografica di qualsiasi altro punto sulla cartina.
OziExplorer utilizza i seguenti modi calibrazione:
- Due punti di calibrazione sono sufficienti solo se le linee di Latitudine/Longitudine (o le linee del reticolo UTM) sono parallele ai lati dello schermo. Quindi la cartina non deve essere ruotata o distorta.
- Con tre punti viene usata una "trasformazione affine" per calcolare dei coefficienti di calibrazione. Questo metodo funziona anche con mappe ruotate e distorte, ma non con un alto grado di accuratezza. Inoltre si può usare solo proiezioni che hanno la griglia lineare, cioè con le linee diritte, come la UTM e la Lat/Lot per cartine di areee ridotte.
- Con più di tre punti viene usato il metodo dei minimi quadrati con la trasformazione affine, per migliorare la calibrazione. Viene usato lo stesso metodo dei 3 punti, ma è fatta una media per ridurre l'errore intorno ai punti di controllo. Al fine di ridurre l'errore per tutti punti introdotti, questi possono essere spostati di un poco, cioè dopo la calibrazione le loro coordinate possono differire di poco da quelle introdotte.
Nella pratica 2 soli punti di controllo possono essere usati per cartine CTR create al PC, oppure cartine Ortofoto scaricate da Atlante. Per cartine auto-prodotte con scansione, devono sempre essere inseriti almeno 4 punti, possibilmente agli angoli.
Con la dovuta pazienza è consigliabile inserire tutti 9 punti di controllo che sono consentiti dalla interfaccia grafica di OziExplorer, ben distribuiti sulla cartina. In realtà, come segnalato da Valerio99, il formato del file MAP di OziExplorer accetta fino a 30 punti di controllo, nonostante il limite dell'interfaccia, e tutti questi punti sono presi in considerazione dal programma.
Quindi, desiderando la massima precisione possibile, si possono eseguire 3 calibrazioni distinte, ciascuna di 9 punti, e poi unire i punti in un unico file MAP finale di 27 punti! L'inserimento di così tanti punti, non solo migliora la calibrazione in OziExplorer, ma consente di eseguire una Rettifica in GlobalMapper di alta qualità, rimediando alle possibili distorsioni dovute alle scansioni e alla stampa stessa.
Per calibrare una cartina si devono conoscere:
- Il Map Datum: per le cartine Italiane si usano European 1950 (ED50), il WGS84, e il Roma 1940
- La Proiezione (Griglia): per le cartine Italiane si usano la UTM, la Geografica (Lat/Lon), e la Gauss Boaga
- La Zona (Fuso): per la proiezione UTM l'Italia ricade nei Fusi 32 ad Ovest, e 33 ad Est. Ad esempio la Toscana è nel Fuso 32, e l'Umbria nel Fuso 33. In realtà una regione può trovarsi in parte in entrambi i Fusi, ma in genere una cartina che copre un'area di confine tra i due fusi, riporta solo il reticolo di uno. Per la Proiezione Gauss Boaga il discorso è uguale: si deve specificare la Zona 1 (Ovest, tra i 6 e 12 gradi di longitudine) oppure la Zona 2 (Est, tra i 12 e 18 gradi).
Le combinazioni che possiamo aspettarci dalle cartine sono:
- (UTM, ED50)
- (UTM, WGS84)
- (Lat/Lon, ED50)
- (Lat/Lon, WGS84)
- (Gauss Boaga, Roma 1940) adottata in genere dalle CTR Regionali
In queste immagini si vedono i Fusi e le Zone per la Proiezione UTM
Questo è il bordo di una cartina IGM Serie 25. I lati della cartina sono allineati alla proiezione Geografica, e gli angoli riportano la latitudine/longitudine in Gradi,Minuti,Secondi in European 1950. Il reticolo dentro la cartina è la griglia UTM del Fuso 33, anch'esso in European 1950.
Si nota che il reticolo UTM è ruotato rispetto quello geografico con un angolo detto
Convergenza. Dato che questa zona è di confine con il fuso 32, sul bordo sono stampate le righe di riferimento e i valori di tale fuso.
Si notano altre 2 cose: il Fuso 32 ha Convergenza contraria al Fuso 33, cioè la griglia è ruotata nel verso opposto. I valori di longitudine per il Fuso 32 sono maggiori di 500, perchè ci si trova a destra del meridiano centrale di tale Fuso, mentre i valori di longitudine per il Fuso 33 sono minori di 500, perchè ci si trova a sinistra del suo meridiano centrale. Il bordo della cartina riporta anche i limiti della griglia geografica, e del reticolo Gauss Boaga per le zone Ovest ed Est.
Va ricordato che le nuove cartine IGM della serie 25DB hanno adottato il Map Datum WGS84
Questo è il bordo di una CTR Toscana, e riporta le coordinate lineari di latitudine/longitudine nella proiezione Gauss Boaga - Roma 1940
Prima di passare alla calibrazione della cartina in OziExplorer si possono fare dei ritocchi finali in Photoshop, PaintShop Pro, o altri programmi simili. Se la cartina generata da PTGui contiene ancora del bordo eccessivo, si elimina con un "crop".
Questo è lo strumento di "crop" disponibile in Paint Shop Pro
E questo è lo strumento di "crop" disponibile in Photoshop
La cartina ottenuta con PTGui può essere successivamente elaborata in GlobalMapper per varie ragioni, ed in tal caso è abbastanza inutile "raddrizzarla" in PaintShop Pro o Photoshop, perchè GlobalMapper provvedere ad eseguire la Rettifica. Alcune ragioni per utilizzare GlobalMapper, dopo avere fatto la calibrazione in OziExplor, possono essere:
- La cartina è stampata a due facciate, ciascuna elaborata separatamente con PTGui. Dato che le due facciate non hanno un'area che si sovrappone, l'unico modo per unirle è di "mosaicizzarle" dopo averle Georeferenziate in OziExplorer.
- La cartina prodotta con PTGui contiene delle discrete imprecisioni, dovute alla stampa di scarsa qualità e alle pieghe della carta non perfettamente spianate durante la scansione. GlobalMapper è in grado di fare una Rettifica con il metodo "Triangolazione", più potente del metodo di calibrazione "Affine" usato da OziExplor, seppur non esente da difetti.
- Si desidera generare una immagina GEOTiff, e usare GlobalMapper è un metodo semplice per ottenerla.
Volendo raddrizzare la cartina, il modo più semplice sarebbe di utilizzare Paint Shop Pro, che dispone di uno strumento molto semplice da utilizzare. Dopo aver selezionato lo strumento, sull'immagine compare una linea con due punti di ancoraggio: si allinea al bordo della immagine, oppure alla griglia UTM, o alla griglia Geografica, e si conferma.
Il raddrizzamento della cartina comporta una discreta perdita di nitidezza, accentuata anche dalle non superlative qualità di Paint Shop Pro. Se l'effetto "soft" fosse eccessivo, potrebbe convenire utilizzare Photoshop. È possibile ruotare la canvas di un numero arbritrario di gradi:
Si può anche provare il comando "File/Automate/Crop and Straighten Photos", che esegue automaticamente sia il ritaglio che il raddrizzamento.
Un'altra operazione che si può eseguire in Photoshop o PaintShop Pro, è la riduzione del numero di colori a 256, se ad esempio si predilige un formato come il PNG che prevede l'uso delle Palette colori, a differenza del JPEG.
In Photoshop la riduzione a 256 colori si esegue con "Image/Mode/Indexed Color". Probabilmente conviene lasciare 256 colori, ed eventualmente ridurli ulteriormente a 48 solo quando si converte nel formato oxfx3 per il Palmare. Il tipo di ottimizzazione "Palette (Selective)" garantisce la maggiore integrità dei colori, mentre "Forced Black and White" garantisce l'inclusione nel bianco e nero puri nella palette colori. Questa seconda opzione è importante per cartine con una grande percentuale di bianco, come le CTR, per evitare di ottenere una dominante di colore sgradevole.
In PaintShop Pro la riduzione si riduce in questo modo. Il metodo "Octree ottimizzata" cerca di rappresentare tutti i colori della immagine, e l'opzione "Colore più simile" è adatto a immagine meno complesse di un fotografia. Anche cambiando opzioni, è comunque difficile notare delle differenze.
Se si intende utilizzare GlobalMapper dopo la calibrazione in OziExplorer, conviene non eseguire nessuna riduzione e lavorare con immagini RGB. GlobalMapper è poi in grado di exportare le immagini GEOTiff sia a 24bit che a 256colori, ma è molto lento e impreciso nell'eseguire la riduzione del numero colori: si rischia di ottenere delle immagini con sgradevoli dominanti di colore.
Un modo alternativo è quello di esportare i Raster da GlobalMapper a 24bit, per evitare errori nei colori ed aumentare la velocità, e poi utilizzare due comandi degli FWTools: uno per la riduzione, e un secondo per la compressione.
Codice:
rgb2pct <immagine 24bit input> <immagine 256colori output>
Codice:
gdal_translate -of GTIFF -co "COMPRESS=LZW" <immagine 24bit input> <immagine 256colori output>
Si inizia la calibrazione in OziExplorer con il comando
File/Load and Calibrate Map Image. Nel campo
Map Name si assegna un nome alla carta, non neessariamente uguale al nome del file. Nel campo
Map Datum si sceglie tra i valori
- WGS 84
- European 1950
- Roma 1940
Nel campo
Map Projection si sceglie tra i valori
- (UTM) Universal Transverse Mercatore
- Latitude/Longitude per la proiezione geografica
- (ITA1) Italy Grid Zone 1 per la proiezione GaussBoaga zona Ovest
- (ITA2) Italy Grid Zone 2 per la proiezione GaussBoaga zona Est
Si seleziona anche lo strumento
Lente, che durante la creazione dei punti di controllo mostra ingradita la zona di interesse, facilitando il posizionamento preciso.
Per inserire un punto si seleziona la Tab corrispondente, e si clicca sulla cartina un punto di incrocio della griglia UTM, se presente. Per la proiezione UTM si specificano le coordinate lineari e la zona 32 o 33. Le coordinate si trovano in genere ai bordi della carta, ma per le carte escursionistiche si deve fare attenzione a possibili errori di stampa nella progressione di numerazione!
Per posizionare in modo perfetto il punto di controllo, conviene usare la tastiera, piuttosto che il mouse: si usano le
Frecce tenendo premuto il tasto
Shift, e mentre il punto di controllo si sposta sulla immagine, si verifica il posizionamento sullo strumento Lente a destra.
Se la proiezione scelta è Latitude/Longitude, le coordinate devono essere espresse in Gradi,Minuti,Secondi e non deve essere specificata la zona
Se la proiezione è GaussBoaga, si scrivono le coordinate lineari negli stessi campi usati per UTM, ma non si specifica la zona.
Conviene inserire tutti i 9 punti di controllo consentiti dall'interfaccia grafica, distribuendoli in modo uniforme su tutta la carta, e in particolare ai bordi. Quando si è terminato si salva il file
Map in una delle cartelle configurate in OziExplorer per contenere i files di calibrazione.
Per aiutarsi con eventuali conversioni di Datum e Poriezione, si può usare un calcolatore come il TatukGIS, che purtroppo non ha la proiezione GaussBoaga. In questo calcolatore si nota anche che esistono diversi Map Datum
European 1950, ognuno specifico per un'area diversa. Sinceramente non so qual'è quello più corretto, ma immagino che
EUROPEAN 1950, Mean (3 param) possa andar bene.
Un altro calcolatore gratuito, che gestisce la proiezione GaussBoaga è Cartlab.
Dopo aver terminato la calibrazione, si deve controllare di non aver fatto errori, e anche il grado di precisione. Un modo semplice è di far visualizzare la griglia UTM a OziExplorer, e verificare che si sovrapponga a quella della cartina. Si usa il comando
Map/Grid Line Setup
Se la cartina non ha il reticolo UTM o Geografico, si possono controllare a campione le coordinate di punti ben riconoscibili, come quelli stessi di controllo, chiese, croci, ponti, e soprattutto punti trigonometrici IGM se presenti, come mostrato nell'immagine:
Un altro modo, per le cartine senza griglia stampata, è di caricarle in GlobalMapper e sovrapporle in trasparenza ad altre cartine affidabili, e verificare la buona sovrapposizione. Per fare questo si caricano le due cartine, e in
Tools/Control Center si controlla il livello di trasparenza di quella in primo piano. Come si vede dall'immagine, la calibrazione della carta del Nerone è discreta, considerando la bassa qualità.
Il file di calibrazione di OziExplorer gestisce al massimo 30 punti, sebbene l'interfaccia di OziExplore ne consenta solo 9. Per migliorare la precisione della calibrazione, e anche una eventuale Rettifica in GlobalMapper, si possono esere 3 calibrazioni distinte, ognuna salvata in un file
map differente, e al termine i punti di controllo possono essere inseriti tutti nel primo dei tre file. Dopo il copia/incolla si deve solo ricordare di cambiare nome ai punti incollati, per evitare conflitti.
OziExplorer Map Data File Version 2.2
Cartoceto
cartoceto.png
1 ,Map Code,
WGS 84,WGS 84, 0.0000, 0.0000,WGS 84
Reserved 1
Reserved 2
Magnetic Variation,,,E
Map Projection,(UTM) Universal Transverse Mercator,PolyCal,No,AutoCalOnly,No,BSBUseWPX,No
Point01,xy, 138, 268,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 326000, 4851000,N
Point02,xy, 1718, 228,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 331000, 4851000,N
Point03,xy, 3928, 168,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 338000, 4851000,N
Point04,xy, 176, 2160,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 326000, 4845000,N
Point05,xy, 1764, 2120,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 331000, 4845000,N
Point06,xy, 3986, 2056,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 338000, 4845000,N
Point07,xy, 210, 3420,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 326000, 4841000,N
Point08,xy, 1792, 3376,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 331000, 4841000,N
Point09,xy, 4006, 3318,in, deg, , ,N, , ,E, grid, 33, 338000, 4841000,N
Point10,xy, , ,in, deg, , ,N, , ,W, grid, , , ,N
Point11,xy, , ,in, deg, , ,N, , ,W, grid, , , ,N
[...]
Projection Setup,,,,,,,,,,
Map Feature = MF ; Map Comment = MC These follow if they exist
Track File = TF These follow if they exist
Moving Map Parameters = MM? These follow if they exist
MM0,Yes
MMPNUM,4
MMPXY,1,0,0
MMPXY,2,4260,0
MMPXY,3,4260,3516
MMPXY,4,0,3516
MMPLL,1, 12.831986, 43.799310
MMPLL,2, 12.999170, 43.799089
MMPLL,3, 12.999231, 43.698658
MMPLL,4, 12.832326, 43.698885
MM1B,3.156988
MOP,Map Open Position,0,0
IWH,Map Image Width/Height,4260,3516
Se la carta da calibrare non contiene una griglia, esiste anche il problema di scegliere dei punti di cui si conosce la posizione. Bisogna avere a disposizione una cartina affidabile, come le IGM al 25:000, e si devono scegliere punti indviduabili in entrambe, e che ragionevolmente non si sono spostati nel tempo. Ad esempio non conviene certo scegliere l'alveo di un torrente.
Si possono scegliere punti trigonometrici, ponti, tabernacoli etc
Si prosegue con l'uso di GlobalMapper per la mosaicizzazione e la Rettifica
Continua