ژئورفرنسینگ یا زمینمرجعسازی فرآیندی در سیستمهای اطلاعات جغرافیایی (GIS) است که طی آن یک تصویر، نقشه اسکنشده، عکس هوایی یا تصویر ماهوارهای به یک سیستم مختصات واقعی زمین متصل میشود.
به بیان ساده، در ژئورفرنسینگ مشخص میکنیم که هر پیکسل از یک تصویر دقیقاً در کجای سطح زمین قرار دارد. این کار باعث میشود تصویر مورد نظر با سایر لایههای مکانی مانند نقشهها، دادههای برداری (Shapefile) و تصاویر ماهوارهای بهدرستی همپوشانی (Overlay) داشته باشد.
مثال ساده:
اگر یک نقشه کاغذی قدیمی را اسکن کنیم، این تصویر بهتنهایی هیچ اطلاعات مکانی دقیقی ندارد. با انجام ژئورفرنسینگ، این نقشه اسکنشده را به مختصات واقعی (مانند UTM یا WGS84) متصل میکنیم تا بتوان از آن در محیط ArcGIS استفاده کرد.
اهمیت ژئورفرنسینگ در GIS
ژئورفرنسینگ یکی از پایهایترین و مهمترین مراحل در پروژههای GIS محسوب میشود. بدون ژئورفرنس صحیح، تحلیلهای مکانی فاقد دقت و اعتبار خواهند بود.
مهمترین دلایل اهمیت ژئورفرنسینگ:
📌 ایجاد تطابق مکانی دقیق بین دادههای مختلف GIS
📌 امکان انجام تحلیلهای مکانی
📌 افزایش دقت نقشهها و خروجیها
📌 استفاده از نقشههای قدیمی و اسکنشده در پروژههای جدید
📌 یکپارچهسازی دادهها از منابع مختلف
مراحل کلی ژئورفرنس کردن در ArcGIS
برای بررسی نحوه زمین مرجع سازی یا ژئورفرنسینگ یک حالت ساده و کلی را مورد بررسی قرار میدهیم. در گام نخست، فایل تصویری مورد نظر را وارد محیط ArcGIS میکنیم و سپس از مسیر Customize و بخش Toolbars نوار ابزار مربوط به Georeferencing را فعال مینماییم. در این مرحله، با مشخص کردن موقعیت واقعی چند نقطه شاخص از تصویر، نرمافزار قادر خواهد بود ارتباط بین مختصات تصویر و مختصات واقعی زمین را برقرار کند. به ازای هر نقطه تعریفشده، ArcGIS با استفاده از اطلاعات مکانی موجود، روابط ریاضی لازم را محاسبه میکند. لازم است نقاط انتخابی بهگونهای در سطح تصویر پراکنده باشند که کل محدوده را پوشش دهند و تعداد آنها نیز به اندازهای باشد که نرمافزار بتواند پارامترهای تبدیل سیستم مختصات را با دقت مناسب محاسبه نماید.
فراخوانی تصویر و ابزار Georeferencing
برای آغاز تعریف نقاط کنترلی، ابتدا ابزار Add Control Point را که در تصویر مشخص شده است انتخاب میکنیم. سپس روی اولین نقطه که مختصات زمینی آن معلوم است، کلیک میکنیم تا موقعیت این نقطه در فضای تصویری ثبت شود. در ادامه لازم است مکان واقعی همان نقطه روی زمین به نرمافزار معرفی شود. برای این منظور، در محدوده متناظر با آن نقطه کلیک راست کرده و از منوی ظاهرشده، گزینه Input DMS را انتخاب میکنیم و در پنجره باز شده، مقادیر مختصات زمینی نقطه را وارد مینماییم . این روند برای سایر نقاط شناختهشده نیز تکرار میشود تا مجموعهای از نقاط کنترلی مورد نیاز برای انجام ژئورفرنسینگ ایجاد گردد.
افزودن نقاط کنترل
انتخاب فرمت نقاط کنترل
وارد کردن مختصات نقاط کنترل
در نهایت پس از معرفی تمام نقاط کنترل، از منوی Georeferencing گزینه Rectify را انتخاب میکنیم تا فرآیند زمین مرجع سازی و انتقال به فضای مختصات مدنظر انجام شود و تصویر زمین مرجع شده را در محل مورد نظر با اعمال تنظیمات لازم در پنجره Save As ذخیره میکنیم.
Rectify کردن و ذخیره سازی خروجی
میتوان از گزینه View Link Table اقدام به مشاهده مشخصات نقاط کنترل انتخابی نمود و در صورت نیاز اصلاحاتی روی آنها انجام داد یا نقاط نامناسب را حذف نمود.
مشاهده مشخصات نقاط از پنجره View Link Table
فرآیند ژئورفرنسینگ در عمل همواره به سادگی مثال مورد بررسی نیست و در بسیاری از پروژهها با چالشها و پیچیدگیهای خاصی همراه میشود. انجام صحیح این کار نیازمند رعایت نکات فنی، انتخاب مناسب نقاط کنترلی و آشنایی با اصول ریاضی حاکم بر تبدیلات مکانی است. با این حال، اجرای یک تمرین ساده میتواند درک مناسبی از روند کلی زمینمرجعسازی و منطق عملکرد ابزارهای ArcGIS در اختیار کاربران قرار دهد.
در ژئورفرنسینگ، نرمافزار با استفاده از نقاط کنترلی تعریفشده، روابط ریاضی بین مختصات تصویر و مختصات واقعی زمین را محاسبه میکند. این روابط معمولاً بر پایه تبدیلاتی مانند تبدیل افاین (Affine Transformation)، چند جمله ای مرتبه اول، دوم یا سوم و در موارد خاص تبدیلات پروجکتیو استوار هستند. همچنین میتوان از روش های یادگیری عمیق نیز استفاده کرد. انتخاب نوع تبدیل به میزان تغییر شکل تصویر، تعداد و توزیع نقاط کنترلی و دقت مورد انتظار بستگی دارد. هدف اصلی این تبدیلات، کمینهسازی خطای مکانی و دستیابی به بهترین انطباق ممکن بین داده تصویری و سیستم مختصات مرجع است.
در صورتی که هنگام انجام ژئورفرنسینگ با شرایط پیچیده، خطای بالا یا نتایج نامطلوب مواجه شدید، پیشنهاد میشود ابتدا سایر مطالب آموزشی ارائهشده در این بخش را بهدقت مطالعه نمایید. چنانچه پس از بررسی آموزشها همچنان مشکل برطرف نشد، میتوانید با ما در ارتباط باشید. کارشناسان مجموعه GeoAIPix آمادهاند تا در کوتاهترین زمان ممکن دادههای شما را بررسی کرده و راهکارهای تخصصی و متناسب با پروژه ارائه دهند. در صورت تمایل، انجام کامل فرآیند ژئورفرنسینگ نیز میتواند بهصورت حرفهای به تیم ما سپرده شود.
