Georeferenzierung von topographischen Karten und Luftbildern

In der vierten Übung sollten aus dem Kartendienst der Naturschutzverwaltung Rheinland-Pfalz verschiedene Kartenausschnitte gespeichert und in GIS referenziert werden. Es handelt sich hierbei um 2 Ausschnitte aus einer topographischen Karte (in den Maßstäben 1:40.000 und 1:20.000) und 4 Luftbildausschnitte (1:10.000; 1:5.000; 1:2.500; 1:1000). Zu beachten waren die Wahl des passenden Koordinatensystems, die sinnvolle Anordnung der Layer in der Projektdatei sowie die Zusammenfassung der topographischen Karten und Luftbilder auf eigenen Gruppenlayern.

Der zu bearbeitende Bereich ist unter diesem Link abrufbar:
http://map1.naturschutz.rlp.de/mapserver_lanis/index.php?mapxy=2592000,5536000&scale=10000&layers=tk_farbe,luftbilder


Download Projektordner Übung 4


Dokumentation

Zunächst wurden die Karten und Luftbilder aus dem Kartendienst exportiert. Hierzu wurde zuvor der jeweils benötigte Maßstab der Karte / des Luftbildes eingestellt. Um einheitlich große Bilder zu erhalten, erfolgte das Abspeichern über die „Seiteninformation“ von Mozilla Firefox. Alle haben daher eine Auflösung von 1142 x 607 Pixel.






Als Referenzierungsmethode wurde das Erstellen von Worldfiles gewählt. Hierbei handelt es sich um Textdateien, die die nötigen Informationen zur Referenzierung des Bildes enthalten. Die Dateiendung des Worldfiles setzt sich aus dem ersten und dem letzen Buchstaben der Dateiendung des Bildes sowie dem Buchstaben „W“ zusammen. Gilt es also die Datei dop_10000.JPG zu referenzieren, muss das Worldfile dazu dop_10000.JGW heißen.

Das Worldfile enthält 6 Zeilen mit folgenden Informationen:

Pixelgröße
Drehparameter (In der Regel: 0)
Drehparameter (In der Regel: 0)
Negative Pixelgröße
Rechtswert des oberen linken Pixel (Es wird ein halbes Pixel addiert)
Hochwert des oberen linken Pixel (Es wird ein halbes Pixel subtrahiert)


Zur Berechnung der Pixelgröße wird nun im Kartendienst der Ausschnitt ausgemessen (rote Linie in der Abbildung) und durch die Anzahl der Pixel in der Bildbreite geteilt.




Das Luftbild im Maßstab 1:10.000 bildet in der Breite der Grafik 4000 Meter ab, die Pixelgröße beträgt also:

4000 / 1142 = 3.502627


Über die Linkfunktion des Kartendienstes werden die Koordinaten der Linken oberen Ecke bestimmt, diese sind für das Luftbild (M. 1:10.000):

x: 2589987
y: 5537069


Das Worldfile zur Referenzierung des Luftbildes in 1:10.000 (dop_10000.jgw) sieht mit den ermittelten Informationen wie folgt aus:

3.502627
0.00000000000000
0.00000000000000
-3.502627
2589987
5537069


Vom Addieren bzw. Subtrahieren eines halben Pixels bei Rechtswert und Hochwert wurde abgesehen, da die Bestimmen der Koordinaten im Kartendienst nicht pixelgenau erfolgen konnte. Bei der Referenzierung von Karten, denen die Koordinate der linken oberen Ecke beiliegt, erfolgt die Korrektur um ein halbes Pixel, um die Pixelmitte zu erhalten.

Das zuvor beschriebene Verfahren wurde auch für die restlichen Karten bzw. Luftbilder angewandt.

Die ermittelten Werte sind folgende:

Topographische Karte in 1:40.000
Dargestellte Breite: 16000m
Koordinaten: x: 2583950 y: 5540247
Pixelgröße: 14.010508

Topographische Karte in 1:20.000
Dargestellte Breite: 8000m
Koordinaten: x: 2587975 y: 5538131
Pixelgröße: 7.0052539

Luftbild in 1:10.000
Dargestellte Breite: 4000m
Koordinaten: x: 2589987 y: 5537069
Pixelgröße: 3.502627

Luftbild in 1:5.000
Dargestellte Breite: 2000m
Koordinaten: x: 2590994 y: 5536534
Pixelgröße: 1.7513135

Luftbild in 1:2.500
Dargestellte Breite: 1000m
Koordinaten: x: 2591497 y: 5536267
Pixelgröße: 0.87565674

Luftbild in 1:1.000
Dargestellte Breite: 400m
Koordinaten: x: 2591799 y: 5536107
Pixelgröße: 0.3502627


Werden die referenzierten Karten und Luftbilder nun in GIS eingefügt (Koordinatensystem Gauß-Krueger Germany Zone 3), liegen sie, dem Maßstab entsprechend sortiert, übereinander.