Converti un'immagine di mappa arbitraria senza metadati nel progetto QGIS

Il mio background: programmatore esperto, storico dilettante, principiante assoluto di GIS (quindi sto usando QGIS). Ho imparato ad usare lo strumento georeferenziatore QGIS però.

L'input: supponiamo di avere un'immagine come questa Wikipedia: File: VoyagesOfRabbanBarSauma.jpg . Supponiamo che sia un file JPG "nudo" senza metadati geografici e l'autore non può fornire tali informazioni. L'immagine di input è sotto licenza GNU FDL, con la quale sono felice di pubblicare i miei lavori derivati.

L'obiettivo: importare il percorso mostrato nella mappa di Wikipedia in QGIS in modo da poter cambiare la proiezione, sovrapporre l'elevazione, aggiungere etichette per la geografia fisica, ecc.

L'avvertenza: una soluzione alternativa potrebbe essere quella di inserire il lat / long delle posizioni nella mappa in un nuovo progetto GIS. Non voglio seguire questa strada perché mi piacerebbe avere una registrazione della stima di quel particolare autore delle informazioni geografiche.

Cosa ho provato: ho applicato il Georeferencer QGIS al file JPG raster con una serie di punti attorno ai bordi dei continenti. L'allineamento dei punti all'interno del continente è così così.

Quello che mi piacerebbe sapere: le distorsioni di questa particolare mappa sono piuttosto evidenti attorno al margine settentrionale dell'Eurasia e sembra che sia una proiezione piuttosto standard. Mi sembra che dovrebbe esserci un modo algoritmico per identificare i parametri di proiezione e proiezione che hanno generato questa mappa e recuperare un'accurata conversione di non interpolazione tra pixel dell'immagine e lat / long?

Vedo due domande su questo:

1. Identificazione del sistema di coordinate di Shapefile quando sconosciuto?
2. Sistema di coordinate sconosciuto sul vecchio disegno

Questi sembrano parlare di un metodo di forza bruta che coinvolge GDAL o QGIS, e per un principiante GIS, sembrano un po 'ad alta intensità di lavoro (fondamentalmente georeferenzialità e adattarli a proiezioni conosciute) ma sono disposto a provarli e vedere se posso automatizzali.

Le istruzioni su entrambi questi GIS.SE sono un po 'più elevate di quanto la mia esperienza consenta e qualsiasi suggerimento su come eseguire esattamente questo metodo della forza bruta sarebbe molto apprezzato. Ad esempio, la domanda 2 sopra mostra come usare gdaltransform per convertire un elenco di coordinate in lat / long. Le coordinate di input sono posizioni dei pixel xy?

Come accennato, la tua mappa di esempio è Plate Carree, che in QGIS è WGS84 / lat lon, EPSG: 4326. Georeferenzia piacevolmente in QGIS usando il metodo lineare di Helmert con solo due punti. Nel mio caso ho usato un punto vicino all'angolo in alto a sinistra dell'immagine e un altro punto vicino all'angolo in basso a destra dell'immagine. Le coordinate lat / lon utilizzate per la georeferenziazione sono state ottenute da Google Earth. Ricorda che quando il georeferenziazione Latitude è "y" e Longitude è "x".

Per divertimento, ho quindi caricato il raster georeferenziato in QGIS e ho tracciato rapidamente il percorso, salvandolo come file di forma della linea. Ho quindi caricato un'immagine raster dalla Terra naturale e l'ho sovrapposta con il percorso (vedi l'immagine allegata per una parte della mappa risultante).

Le immagini raster di Natural Earth sono georeferenziate (secondo EPSG: 4326), belle e gratuite, puoi ottenerle da qui:

Terra naturale

Sono ideali per l'uso come mappe di base per la stampa di dati storici.

Aggiunto in seguito:

Non so quasi nulla della mappatura su scala mondiale ma ho notato i tuoi commenti sull'ovvia distorsione nella mappa WGS84 lat / lon (EPSG: 4326) originale. QGIS ha un buon set di strumenti per riproiettare dati vettoriali e raster, quindi (in parte per la mia auto-educazione!) Ho pensato di provare a trovare un CRS che presentasse la mappa in un modo più "naturale".

L'immagine allegata mostra un raster di Terra Naturale troncato trasformato in una proiezione ad area uguale di Albers personalizzata. I dati vettoriali sulla mappa sono stati trasformati al volo da WGS84 lat / lon. Perché Albers? Beh, sembrava una cosa ragionevole da provare. Ovviamente, in una mappa finita si aggancerebbe il reticolo vettoriale (anche per gentile concessione di Natural Earth) all'immagine. Anche così, penso che le forme sulla mappa siano ragionevolmente naturalistiche e che la mappa evidenzi anche il fatto che il notevole viaggio di Bar Sauma è stato fatto su un globo.

I parametri per il CRS personalizzato erano i seguenti:

+proj=aea +lat_1=22.0 +lat_2=56.0 +lat_0=20.0 +lon_0=55.0 +x_0=0 +y_0=0 +ellps=WGS84 +units=m +no_defs

Era una proiezione ragionevole da usare? Onestamente non lo so.

Nick.

La mappa utilizza latitudine e longitudine come se fossero coordinate cartesiane. Questa è una versione della proiezione equirettangolare o "Plate Carree". Quindi tutto ciò che devi fare è spostare e ridimensionare le coordinate xey per ottenere rispettivamente longitudine e latitudine.

Lo strumento di georeferenziazione in ArcGIS 10.0 semplifica la creazione di collegamenti per stimare la trasformazione. Anche se non riporta la trasformazione, è possibile esportare la tabella dei collegamenti Re stimare lì i coefficienti. Posizionando il pixel centrale nell'angolo in alto a sinistra della versione ad alta risoluzione dell'immagine su (0,0), il risultato è

latitude = 75.71992178 + 0.0427073 * row index
longitude = -18.86514764 + 0.04275506 * column index

I contorni del paese nero del livello di riferimento (fornito da ESRI con le versioni precedenti di ArcView) mostrano quanto i livelli coincidano dopo l'applicazione di tale trasformazione. Gli errori quadrati medi della radice sono 6 - 7 km lungo ciascun asse: circa un pixel nell'immagine, quasi quanto uno ha il diritto di aspettarsi.

È probabile che la mappa sia schematica e il posizionamento delle città potrebbe non essere perfetto rendendole rischiose da utilizzare durante il georeferenziamento.

L'approccio migliore potrebbe essere quello di catturare la mappa a occhio usando una base appropriata all'interno di QGIS. Non corrisponderà perfettamente all'originale, ma è probabile che i percorsi siano indicativi, quindi è improbabile che tu perda alcuna precisione.