Dokumentation zu PROGRAMM I. Digitales Gelände Modell und farbhypsometrisches Overlay der Haller Mauern (Steiermark/Oberösterreich)

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1 Dokumentation zu PROGRAMM I Digitales Gelände Modell und farbhypsometrisches Overlay der Haller Mauern (Steiermark/Oberösterreich) Verfasserin: Egger Michaela Matrikelnummer: Lehrveranstaltung: Kartenverwandte Ausdrucksformen, WS 2013/14 LV-Leiter: Ass.-Prof. Mag. Dr. Karel Kriz Mag. Michael Heuberger

2 AUFGABENSTELLUNG Ziel des Programms ist die Erstellung eines digitalen Geländemodells im großen Maßstab. Verwendet wird dazu das Programm GDAL Daraus soll unter Zuhilfenahme eines PHP-Skriptes ein entsprechendes farbhypsometrisches Overlay erstellt und dieses anschließen über das DHM gelegt werden. VORGEHENSWEISE I. DOWNLOAD DER DATEN Die Daten wurden von der Website earthexplorer.usgs.gov bezogen. Es handelt sich dabei um ASTER Daten. Das Digitale Höhenmodell (DHM) lag als TIFF-Datei vor. II. STARTEN VON GDAL Das DHM wurde mittels Command-Line-Befehlen bearbeitet. Dazu musste zuerst das OSGeo4W Shell geöffnet und zunächst batch-datei mit dem Befehl bash rcfile /d/kvaf/kvaf-bashrc.txt aufgerufen werden: Danach konnten die relevanten GDAL-Befehle ausgeführt werden. III. UMPROJIZIEREN Da sich die Daten mit dem Datum WGS84 (Angabe in geographischen Koordinaten) in einer für Österreich unpassenden Projektion befanden, mussten diese zuerst umprojiziert werden. Es bot sich an die Daten in das Bezugssystem des Bundesmeldenetzes (Datum: MGI, Koordinaten: Gauß Krüger, Bezugsmeridian: M31) umzuwandeln. Um die Projizierung in GDAL vornehmen zu können, mussten zuerst die EPSG-Codes bestimmt werden. 2

3 Ursprünglich lag die Datei als EPSG:4326 vor: Der EPSG-Code der gewünschten Zielprojektion lautet EPSG: Die Umwandlung wurde durch den Befehl gdalwarp s_srs EPSG:4326 t_srs EPSG:31258 r bilinear stmk.tif stmk_proj.tif erreicht. Dadurch wurde aus der Ausgangsdatei stmk.tif die Zieladtei stmk_proj erzeugt (Abb. 1). Abbildung 1: TIFF im WGS84 und im BMN 3

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5 IV. AUSSCHNITT EXTRAHIEREN Aus dieser neuen Projektion könnte nun der gewünschte Ausschnitt gewonnen und die Datei gleichzeitig in ein ASCII Grid umgewandelt werden. Dazu wurden die westlichste, nördlichste, östlichste und südlichste Koordinate der Region benötigt. Westlichste Nördlichste Östlichste Südlichste Dezimalgrad 14,36 47,7 14,58 47,58 GK , , , ,75 Das Zuschneiden geschah mit Hilfe des Befehls gdal_translate.exe projwin , , , ,75 of AAIGrid stmk_proj.tif hallermauern.asc. Da bei der Umwandlung in ein ASCIIGrid der Wert NODATA_value verloren geht, musste dieser noch manuell (z.b.: mit Hilfe des Notepad++) hinzugefügt werden. Abbildung 2: Einfügen des NODATA_value 5

6 V. DEM-ANALYZER Die geänderte ASCII-Datei konnte nun mit dem dem-analyzer analysiert werden. Dieser wurde vom Lehrveranstaltungsleiter zur Verfügung gestellt und könnte individuell adaptiert werden. Für die Darstellung der Hallermauern wurden die Farben nach dem Prinzip Je höher, desto dunkler gewählt. Die Farbwerte und der relevante Teil des PHP-Skriptes werden in Abbildung 3 dargestellt. Abbildung 3: Farbwahl im php-skript Der Analyzer konnte mit dem Befhel php f dem_analyzer_hallermauern.php über das GDAL-Shell gestartet werden. Danach musste noch die entsprechende ASCII-Datei angegeben werden, um daraus eine Farbhypsometrie zu erzeugen. 6

7 Abbildung 4: über php-skript erzeugte Farbhypsometrie 7

8 VI. SCHUMMERUNG ERSTELLEN Um der Darstellung mehr Leben einzuhauchen wurde das Ergebnis noch mit einer Schummerung kombiniert. Diese lies sich ganz einfach über GDAL mit dem Befehl gdaldem.exe hillshade -co TFW="YES" hallermauern.asc schummerung.tif erzeugen. Bei dieser einfachen Eingabe wird ein Default mäßig eine Nord-West-Beleuchtung angenommen. Abbildung 5: Schummerung mit Default-Werten Die Kombination der Farbhypsometrie und der Schummerung wurde mit Hilfe des Programms ImageMagick erzeugt. Dazu benötigte man den Befehl composite schummerung.tif -compose multiply hallermauern.png kombi.png, um die Bilder zusammenzuführen. 8

9 Abbildung 6: Kombination aus Farbhypsometrie und Schummerung 9

10 VII. NACHBEARBEITUNG Da das Ergebnis der Default-Einstellungen über GDAL verbesserungswürdig war, wurde dieses über Zusatzeinstellungen in GDAL, aber auch in einem Bildbearbeitungsprogramm verfeinert. a. Böschungsschummerung Für die Hallermauern wurde über GDAL zuerst eine Böschungsschummerung erzeugt. Dazu musste ein senkrechter Einfallswinkel des Lichtes simuliert werden, was mit dem Zusatzbefehl -alt 90 möglich war. b. Photoshop Abbildung 7: Böschungsschummerung Die beiden in GDAL erzeugten Schummerungen (hallermauern_schummerung.tif und hallermauern_boe_schummerung.tif) konnten nun in Photoshop geöffnet werden. Im ersten Schritt wurde die Schummerung mit Nord-West Beleuchtung bearbeitet. 10

11 - Zuerst wurden mittels HDR-Tonung (Bild Korrekturen HDR Tonung) die Details entfernt und es wurde eine Anpassung der Gradiationskurve vorgenommen. Abbildung 8: HDR-Tonung - Danach konnten durch Veränderung des Histogramms (Bild Korrekturen Tonwertkorrektur) die Schatten besser betont werden. Abbildung 9: Histogramm 11

12 - Um letzte Details zu entfernen wurde das Bild noch weichgezeichnet (Filter Weichzeichnungsfilter Gaußscher Weichzeichner) und danach etwas aufgehellt (Bild Korrektur Helligkeit/Kontrast). Abbildung 10: Weichzeichnen Abbildung 11: Helligkeit 12

13 - Durch Übereinanderlegen der Schummerung (Multiplizieren, Deckkraft: 75%) und der Farbhypsometrie entstand ein erster 3D Eindruck: Abbildung 12: Kombination Farbhypsometrie und NW-Schummerung - Zusätzlich wurde nun noch die Böschungsschummerung hinzugefügt. Eine Kombination der Böschungsschummerung und der Farbhypsometrie ergab: Abbildung 13: Kombination Farbhypsometrie und Böschungsschummerung 13

14 Eine Kombination der Böschungsschummerung und der zuvor erzeugt NW Schummerung ergab im Modus Multiplizieren (Böschungsschummerung oben) und 85% Deckkraft der Nord-West Schummerung folgendes Ergebnis: Abbildung 14: Kombination Böschungs- und NW-Schummerung - Durch Übereinanderlegen dieser Kombi-Schummerung mit 90% Deckkraft mit der Farbhypsometrie enstand ein fertiges Relief: Abbildung 15: Kombination: Farbhypsometrie, Böschungs- und NW-Schummerung 14

15 - Nun wurde noch die Farbhypsometrie mit Faktor 5 weichgezeichnet werden, um einen sanfteren Farbübergang zu erreichen Abbildung 16: Endergebnis Haller Mauern 15