ArcGIS - Beispiel 11:
Es steht ein gescanntes Luftbild zur Verfügung und Sie wollen diese Aufnahme einem neuen Projekt hinzufügen. Leider besitzt die Aufnahme (screenshot aus Google Earth) keine Geoinformation oder irgend ein zugewiesenes Koordinatensystem (es handelt sich also um kein Geo-Tiff). Auf der Basis bereits vorhandener digitaler Grundkarten soll nun das Bild in ArcGIS nachträglich georeferenziert werden.

Arbeitsanleitung:
Da es sich um ein anderes Untersuchungsgebiet handelt, legen wir in unserem Workspace mit ArcCatalog ein neues Verzeichnis Friedhof mit dem Unterverzeichnis DGK an. In dieses Unterverzeichnis DGK kopieren wir mit den Copy & Paste - Funktionen von ArcCatalog (!) aus dem Originaldaten-Verzeichnis GIS_Geol_Block_SS/ArcGIS/Muenster die Dateien (den Raster Dataset) aaseeGK5 und Luftbild . Die Verwendung von ArcCatalog (anstelle des Windows-Explorers!) ist immer notwendig, weil dadurch alle erforderlichen Dateien automatisch mit kopiert werden (in unserem speziellen Fall wäre dies allerdings nicht unbedingt notwendig, da wir später keine zusätzlichen FDS in einer neuen PGDB erzeugen wollen).

Mit ArcCatalog können wir auch eine erste Inspektion der so importierten Rasterdaten vornehmen: Unter dem Preview-Tab liefert uns die Option Geography eine erste Visualisierung. Es handelt sich zum einen um eine Deutsche Grundkarte 1:5000, welche den Aasee und seine Umgebung mitsamt des Zentralfriedhofes abdeckt und zum anderen um einen Screenshot aus GoogleEarth mit etwas kleinerer räumlicher Abdeckung. Im ArcCAtalog müssen wir nun noch ggf. über RM>>properties>>spatial reference system die vollständigen Details des Bezugssystsem der Grundkarte gemäß Beispiel 1 korrekt ergänzen (3'er Streifen GKS) -- für das Luftbild ist dies nicht möglich, da es (noch) keine Raumpixelkoordinaten aufweist.

Wie oben auch ersichtlich wird das Luft-Farbild von ArcGIS automatisch in die drei Kanäle (Bänder) des RGB zerlegt: Das Arbeiten mit multispektralen Datensätzen (z.B. Satellitendaten) ist somit im GIS prinzipiell auch möglich..

Nun starten wir in ArcMap eine neues Projekt Friedhof und laden die beiden layer GK und Luftbild. Unter Customize >> Toolbar >>Georeferencing aktivieren wir die zur Georeferenzierung des Luftbildes notwendige Werkzeugleiste. Unser Ziel ist es geograpische Koordinaten der Grundkarte visuell auf das Luftbild zu überrtagen. Hierzu müssen mittels Georeferencing Tool gemeinsame Passpunkte in beiden Datensätzen gefunden werden, welche dann über eine affine Transformation die Rasterkoordinaten des Luftbildes in GK-Werte umrechnet.

Wählen Sie für die Georeferenzierung generell Punkte, die auf dem bereits georeferenzierten Kartenbild (oder den georeferenzierten Vektordaten) und dem zu georeferenzierenden Luftbild einfach zu finden sind (z.B. Gebäudekanten, Strassen-, Wege- oder Koordinatenkreuzungen). Wählen Sie das Icon Add Control Points aus der Georeferencing Toolbar aus und klicken Sie auf den gewünschten Punkt auf dem zu referenzierenden Luftbild: ein grünes Kreuz erscheint. Falls die Position des grünen Kreuzes nicht richtig ist, können Sie das Kreuz mit der Taste ESC wieder löschen. Anschliessend muss mit Hilfe der Option Zoom To Layer und den Bewegungstools der entsprechende georeferenzierte Punkt in der Karte gesucht und mit dem Werkzeug Add Control Points angeklickt werden: ein rotes Kreuz erscheint. Zwischen den beiden abgesetzten Kreuzen erscheint ein Verschiebungsvektor. Sie sollten der Einfachheit halber die im Werkzeug enthaltene Viewer Funktion und die View link Table nutzen - dies vereinfacht das 'hin-und her-springen' zwischen Luftbild und Karte!

Setzen Sie so mindestens sechs Punkte (damit ggf. schlechte Passpunkte nachträglich gelöscht werden können, s.u.). Diese sollten möglichst gut auf der Karte, die Sie georeferenzieren wollen, verteilt sein (also Haufenbildung vemeiden!). Im Normalfall bewegt sich der zu referenzierende Datensatz automatisch schrittweise an die richtige Position. Sollte es notwendig sein, können fehlerhafte Punkte in der Tabelle markiert und gelöscht werden. Beachten Sie auch die unterschiedlich hohen residualen Lagefehler der einzelnen Punkte!

Wenn Sie genügend Punkte haben (mathematisch mindestens 3 für eine affine polynominale Transformation), können Sie die Option Update Display im Georeferencing Menue wählen, um das zu referenzierende Bild zu bewegen. Das neu referenzierte Bild sollte mit den bereits referenzierten Daten übereinstimmen. Falls das Resultat nicht zufrieden stellend ist, überprüfen Sie, ob ein Punkt einen grossen Residualwert hat. Wenn ja, hat sich wahrscheinlich ein Fehler oder eine Ungenauigkeit eingeschlichen. Die 'Verlinkung' kann dann gelöscht und die Georeferenzierung nochmals gerechnet werden. Der RMS Error (Root Mean Square Error) zeigt die mittlere Lagegenauigkeit relativ zur Referenzvorlage, die mit Georeferenzierung erreicht werden kann. Wenn die Referenzierung zufriedenstellend ausgeführt wurde, muss sie unbedingt noch dauerhaft (*.tif, also als GEOtif!) unter Georeferencing>>rectify als neue Datei in das Arbeitsverzeichnis gespeichert werden. Für die optische Kontrolle laden Sie nun das neu berechnete Luftbild in Ihr Projekt und überlagern es zur finalen Kontrolle mit der transparenten GK 5000.

Variante Georeferenzierung ohne Änderung des Massstabs

Wenn das zu referenziere Bild nur eine Drehung, eine Skalierung oder eine Translation benötigt (und keine Änderung des Massstabs), kann es auch mit den Werkzeugen Rotate, Scale und Shift referenziert werden.

Variante Eingabe von Koordinaten

Klicken Sie mit dem Tool Add Control Points auf den koordinatenmässig bekannten Punkt, dann klicken Sie mit der RM ins Bild, wählen Input X and Y>>Enter Coordinates und fügen die entsprechenden geogr. Koordinaten hinzu. Wenn alle gewünschten Punkte eingefügt sind, kann mit der Option Update Display im Menü Georeferencing die Georeferenzierung ausgeführt und kontrolliert werden. Wenn die Georefernzierung zufrieden stellend ausgeführt wurde, muss sie noch gespeichert werden (s.o.).