Convierta una imagen de mapa arbitraria sin metadatos en un proyecto QGIS

Mi experiencia : programador experimentado, historiador aficionado, principiante completo en SIG (así que estoy usando QGIS). Sin embargo, aprendí a usar la herramienta de georreferenciación QGIS.

La entrada: supongamos que tengo una imagen como esta Wikipedia: Archivo: VoyagesOfRabbanBarSauma.jpg . Suponga que es un archivo JPG "desnudo" sin metadatos geográficos y que el autor no puede proporcionar dicha información. La imagen de entrada está licenciada bajo GNU FDL, bajo la cual me complace publicar mis trabajos derivados.

El objetivo: importar la ruta que se muestra en el mapa de Wikipedia en QGIS para que pueda cambiar la proyección, superponer la elevación, agregar etiquetas para la geografía física, etc.

La advertencia: una solución alternativa podría ser ingresar el lat / long de las ubicaciones en el mapa en un nuevo proyecto SIG. No quiero seguir esta ruta porque me gustaría tener un registro de la estimación de la información geográfica de ese autor en particular.

Lo que he intentado: he aplicado el Georeferenciador QGIS al archivo JPG de trama con un montón de puntos alrededor de los bordes de los continentes. La alineación de puntos en el interior del continente es regular.

Lo que me gustaría saber: las distorsiones de este mapa en particular son bastante notables alrededor del extremo norte de Eurasia, y parece que es una proyección bastante estándar. Me parece que debería haber una forma algorítmica de identificar los parámetros de proyección y proyección que generaron este mapa, y recuperar una conversión precisa sin interpolación entre píxeles de imagen y lat / long.

Veo dos preguntas sobre esto:

1. Identificar el sistema de coordenadas de Shapefile cuando se desconoce
2. Sistema de coordenadas desconocido en dibujo antiguo

Estos parecen hablar sobre un método de fuerza bruta que involucra GDAL o QGIS, y para un principiante en SIG, parecen algo intensivos en mano de obra (básicamente georreferencia y ajustarlos a proyecciones conocidas) pero estoy dispuesto a probarlos y ver si puedo automatizarlos.

Las instrucciones en ambos GIS.SE son un poco más altas de lo que mi experiencia me permite, y cualquier sugerencia sobre cómo hacer exactamente este método de fuerza bruta sería muy apreciada. Por ejemplo, la pregunta 2 anterior muestra cómo usar gdaltransform para convertir una lista de coordenadas en lat / long. ¿Las coordenadas de entrada son ubicaciones de píxeles xy?

Como se mencionó, su mapa de ejemplo es Plate Carree, que en QGIS es WGS84 / lat lon, EPSG: 4326. Georreferencia bien en QGIS usando el método Helmert Linear con solo dos puntos. En mi caso, usé un punto cerca de la parte superior izquierda de la imagen y otro punto cerca de la parte inferior derecha de la imagen. Las coordenadas lat / lon utilizadas para la georreferenciación se obtuvieron de Google Earth. Recuerde que cuando la georreferenciación Latitud es "y" y Longitud es "x".

Solo por diversión, cargué el ráster georreferenciado en QGIS y rastreé rápidamente la ruta, guardándola como un archivo de forma de línea. Luego cargué una imagen rasterizada de Natural Earth y superpuse esto con la ruta (vea la imagen adjunta para ver una parte del mapa resultante).

Las imágenes ráster de la Tierra natural están georreferenciadas (a EPSG: 4326), hermosas y gratuitas, puede obtenerlas desde aquí:

Tierra natural

Son ideales para usar como mapas base para trazar datos históricos.

Agregado más tarde:

No sé casi nada sobre el mapeo a escala mundial, pero sí noté sus comentarios sobre la obvia distorsión en el mapa original WGS84 lat / lon (EPSG: 4326). QGIS tiene un buen conjunto de herramientas para reproyectar datos vectoriales y ráster, así que (¡en parte para mi propia autoeducación!) Pensé en intentar encontrar un CRS que presentara el mapa de una manera más "natural".

La imagen adjunta muestra un ráster de tierra natural recortado transformado en una proyección de área igual personalizada de Albers. Los datos del vector en el mapa se transformaron de WGS84 lat / lon sobre la marcha. ¿Por qué Albers? Bueno, parecía algo razonable intentarlo. Obviamente, en un mapa terminado, uno recortaría la retícula del vector (también cortesía de Natural Earth) a la imagen. Aun así, creo que las formas en el mapa son razonablemente naturalistas y que el mapa también destaca el hecho de que el notable viaje de Bar Sauma se hizo en un globo terráqueo.

Los parámetros para el CRS personalizado fueron los siguientes:

+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 esta una proyección razonable de usar? Honestamente no lo se.

Mella.

El mapa usa latitud y longitud como si fueran coordenadas cartesianas. Esta es una versión de la proyección equirectangular o "Plate Carree". Por lo tanto, todo lo que tiene que hacer es cambiar y reescalar las coordenadas x e y para obtener la longitud y latitud, respectivamente.

La herramienta de georreferenciación en ArcGIS 10.0 hace un trabajo corto de creación de enlaces para estimar la transformación. Aunque no informa la transformación, se puede exportar la tabla de enlaces Ry estimar los coeficientes allí. Colocando el píxel central en la esquina superior izquierda de la versión de alta resolución de la imagen en (0,0), el resultado es

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

Los contornos negros de la capa de referencia (suministrados por ESRI con versiones anteriores de ArcView) muestran qué tan bien coinciden las capas después de aplicar dicha transformación. Los errores cuadrados medios de la raíz son de 6 a 7 km a lo largo de cada eje: aproximadamente un píxel en la imagen, casi tan bueno como uno tiene derecho a esperar.

Es probable que el mapa sea esquemático, y la ubicación de las ciudades puede no ser perfecta, por lo que es arriesgado usarlas cuando se georreferencia.

El mejor enfoque podría ser capturar el mapa a simple vista utilizando una base adecuada dentro de QGIS. No coincidirá perfectamente con el original, pero es probable que las rutas sean indicativas, por lo que es poco probable que pierda precisión.