Вступ до Map Waprer

Автори: Антоні Пікон Родріґес та Міґель Куадрос Переклали на українську: Тарас Назарук та Олександр Корман Оригінал уроку: https://programminghistorian.org/en/lessons/introduction-map-warper

Це заняття ознайомить вас із основами використання Map Warper для історичних карт. Ви пройдете через всі етапи - від завантаження до експорту, демонструючи методи географічної прив’язки (геоприв’язки) та створення візуалізацій.

Інструмент Map Warper

Розроблений Тімом Вотерсом, Map Warper — це сервіс геоприв’язки з відкритим початковим кодом, написаний на Ruby on Rails; програма дозволяє користувачам завантажувати відскановані карти і географічно прив'язувати їх до OpenStreetMap. Вона надає можливість геоприв'язки та візуалізації географічних даних без необхідності встановлення програмного забезпечення. Інструмент впроваджений у різних цифрових проєктах по всьому світу і використовується багатьма спеціалістами, які не обов'язково є експертами в галузі картографії.

Map Warper був розроблений для геоприв’язки історичних карт (карт світу, портоланів, морських карт, топографічних карт, архітектурних планів, географічних карт), аерофотознімків та інших картографічних матеріалів, що містяться в колекціях культурної спадщини. Таким чином, цей інструмент дозволяє користувачеві генерувати географічно прив’язані растри (растр – зображення, представлене масивом точок), які можуть бути використані, як локально на вашому власному комп'ютері, так і онлайн (Map Server). Ці дані призначені для подальшої інтеграції та використання в різних геоінформаційних системах (ГІС), таких як QGIS, JOSM, ArcGIS, Google Планета Земля, WorldMap та інші. Спільні налаштування інструменту також допомагають децентралізувати і впорядкувати процеси геоприв’язки каталогізації та візуалізації.

Завдяки цим характеристикам інструмент є корисним для дослідників, викладачів і студентів, а також для установ, які розвивають процеси оцифрування, візуалізації та картографічних експериментів для своїх колекцій або для розвитку просторової гуманітаристики, таких таких як Центр міської історії, Український католицький університет, Наукова бібліотека Львівського національного університету, Національна бібліотека Польщі тощо.

Цілі уроку

Світові тенденції значно вплинули на технологічний розвиток та відзначилися значним епістемологічним зміщенням у напрямку просторовості, що в свою чергу суттєво вплинуло на галузі соціальних наук та гуманітарних досліджень. Технології відкрили нові можливості для досліджень та візуалізацій, змінивши наші підходи до осмислення та інтерпретації минулого. Як наслідок, Map Warper є одночасно і продуктом, і виробником цих технологічних зв'язків, які генерують і розширюють нові інтерпретації.

Геоприв’язка — це процес присвоєння географічних координат відсканованій карті або растровому зображенню. Багато істориків географічно прив'язують карти, щоб вивчати, як місця змінювалися з часом. У цьому занятті ми розглянемо послідовність дій з прив'язки географічних координат до відсканованої історичної карти і покажемо, як експортувати карту з геоприв'язкою.

Це заняття було задумане як перша складова частина більшого модуля, орієнтованого на використання цифрових інструментів для геоприв’язки, векторизації, вибірки, організації та експериментів з географічними даними в архівній бібліографії та картографії, оцифровані різними установами (архівами, бібліотеками, музеями).

У цьому занятті ви будете здійснювати географічну прив'язку плану Львова 1890 року з колекції Національної бібліотеки Польщі. Обравши потрібне зображення, у допоміжній панелі справа з’являється кнопка завантаження "Pobierz / Download". Реєстрація на сайті для цього не потрібна. Натисніть кнопку завантаження та оберіть з поміж запропонованих варіантів "Ten scan / This scan: JPG (75 MB)". Файл буде завантажено у форматі у форматі .jpg. При збереженні файлу на комп'ютер генерується автоматична назва. Для зручнішого користування рекомендуємо зберегти файл під назвою Lviv_1890.jpg.

Перш ніж почати прив'язувати відскановану карту, важливо знати місця, які зображені на ній, а також історичний контекст складання карти. Не всі історичні карти підходять для геоприв’язки. Карта повинна містити достатньо інформації, щоб користувач міг впевнено визначити координати або зіставити її з картою геоінформаційних систем (ГІС), використовуючи фізичні об'єкти. Часто потрібно дослідити розташування історичних місць та елементів, які вже не існують, і прийняти, засноване на наявній інформації, рішення щодо їхнього правильного розміщення. Деякі карти можуть не містити достатньо геоінформації, а при геоприв’язці можуть бути настільки спотворені, що стануть нерозбірливими або неточними.

Масштаб, роздільна здатність і проєкція відсканованої карти також є важливими аспектами при виборі історичної карти для геоприв'язки. Дрібномасштабні карти, як правило, не підходять для високодеталізованої геоприв'язки і можуть викликати проблеми з відображенням точного розташування об'єктів. При виборі або скануванні історичної карти для геоприв'язки найкраще використовувати карту, яка відсканована з високою роздільною здатністю (300 dpi або більше), щоби при зміні масштабу можна було легко побачити елементи на карті. Також найкраще використовувати ту саму проєкцію, що й на історичній карті, щоб звести до мінімуму неточності. Геоприв'язка карти в неправильній проєкції може призвести до невідповідності між історичною та поточною картами, спотворення ліній, фігур і відстані між об'єктами. Map Warper не надає можливості змінювати проєкцію картографічних даних; якщо вам не вдається отримати розбірливу карту або якщо ви вимірюєте відстань, вам може знадобитися більш досконале програмне забезпечення ГІС, таке як QGIS, яке дозволить вам точно вказати картографічні проєкції. Найкращі практичні підходи до геоприв’язки подані у списку рекомендацій від Esri.

Кілька орієнтовних запитань, які варто поставити:

  • Яка місцевість зображена на історичній карті/картографічному зображенні?

  • Які зміни відбулися з часу її створення?

  • Чи впізнаєте ви сучасні географічні орієнтири?

  • Яка правильна орієнтація зображення?

У цьому занятті ви попрацюєте з Map Warper над створенням геоприв’язаної історичної карти, а потім накладете її на сучасну базову карту, щоб опублікувати і взаємодіяти з нею на вебсторінці.

Цей розділ доповнює інші заняття з курсу Programming Historian, які стосуються використання ГІС для просторового аналізу: Геоприв’язка в QGIS 2.0 та Вступ до Google Карт Google Планета Земля. Окрім вивчення необхідних технічних кроків для геоприв’язки історичних карт, це заняття слугуватиме вступом до вивчення картографії культурної спадщини та її значення в історичних дослідженнях.

Початок роботи

Створення облікового запису

За допомогою вашого улюбленого браузера перейдіть на https://mapwarper.net/ і натисніть на вкладку Create Account ("Створити Обліковий Запис") у верхньому правому куті вікна. Ви можете увійти за допомогою свого облікового запису Facebook, OpenstreetMap або GitHub, щоб полегшити процес реєстрації.

Завантаження карти

Щоб імпортувати відскановану карту до Map Warper напряму з вашого локального файлу або з онлайн-репозиторію (шляхом посилання за відповідною URL-адресою), на головній сторінці натисніть зелену кнопку Upload Map ("Завантажити карту"). На цьому етапі ви також можете почати додавати метадані до матеріалу, який ви будете географічно прив’язувати.

У розділі Upload an image file ("Завантажити файл зображення") натисніть кнопку Choose File ("Вибрати Файл"). Перейдіть до карти Lviv_1890.jpg, яку ви завантажили на свій комп'ютер, і натисніть кнопку Create ("Створити").

Створення може тривати певний час, залежно від розміру файлу та швидкості підключення, — після чого з’явиться екран з вашою картою.

Примітка: Кожне ім'я файлу у Map Warper має бути унікальним, тому вам потрібно буде дати зображенню нове ім'я після завантаження карти на ваш комп'ютер, наприклад, "Lviv_1890_Map_yourlastname.jpg".

Редагування (Edit)

На цій вкладці вам буде запропоновано ввести описову інформацію, яка полегшить пошук карти (так звані метадані). Поле метаданих також доступне на вкладці "Метадані". Попри те, що обов'язковим є лише поле Title ("Назва"), зазвичай рекомендується надати якомога більше інформації, щоб інші користувачі могли дізнатися більше про джерело вашої відсканованої карти, до якої ви здійснюєте геоприв'язку. Заповніть метадані на основі наданої вам інформації про історичну карту, з якою ви працюєте. Для плану Львова 1890 року ви можете знайти метадані поруч з картою на порталі Національної бібліотеки Польщі Polona.pl. З огляду на спільну та колективну сутність Map Warper, ми рекомендуємо вам додавати наступні метадані:

  • Title (Назва): Назва та реєстраційний номер. Це впорядковує інформацію, щоб полегшити пошук карти в її оригінальному репозиторії.

  • Description (Опис): Довідкова інформація про картографічне зображення.

  • Issue Year (Рік видання): Рік, в якому карта була створена або опублікована.

  • Tags (Теги): 3-5 ключових слів, що описують карту.

  • Subject Area (Тематична область): Типологія картографічного матеріалу.

  • Source (Джерело): URL-адреса джерела документа.

  • Place of publication (Місце публікації): Місце, де документ був опублікований або створений.

  • Scale (Масштаб): Числовий масштаб.

  • Metadata Projection (Проєкція з метаданих): Картографічна проєкція.

Геоприв'язка карти за допомогою Map Warper

Візуалізація карти

На цій вкладці буде показана візуалізація прикріпленої геоприв’язаної карти або картографічного документа. Надані інструменти навігації включають можливість зміни масштабу і переміщення картою.

Користувачам може знадобитися визначення типів точок для геоприв'язки (міські та природні об'єкти, адміністративні одиниці, дороги тощо), а також різні ресурси, які можна використовувати для перехресних посилань і для доповнення наданої інформації (статистичні дані, урядові звіти, особисті документи або навіть картографічні зображення, створені до або після того, що використовується для цієї візуалізації). Ці аспекти можуть бути дуже корисними для дослідницьких розробок, оскільки цифрова візуалізація має полегшити критичну інтерпретацію матеріалу. Це є особливо очевидним при використанні карт, які містять інформацію про культурну спадщину (наприклад, торгові шляхи, зміни кордонів, природні ресурси тощо).

Інтерфейс організовано у вигляді наступних вкладок:

  • Show (Перегляд): відображає лише зображення вашої карти

  • Edit (Редагування): дозволяє редагувати описовий текст (метадані)

  • Rectify (Ректифікація): використовується для самої прив'язки до місцевості

  • Align (Упорядкування): корисний інструмент, якщо ви зшиваєте кілька карт разом

  • Preview (Попередній перегляд): показує вашу карту, накладену на сучасну базову карту

  • Export (Експорт): надає різні варіанти та формати експорту

Примітка: Rectify (Ректифікація\Вирівнювання) - процес трансформації, який дозволяє об’єднати два або більше зображень в одне зображення.

Геоприв'язка вашої карти

У цьому розділі ви будете здійснювати геоприв’язку завантаженої карти. Перейдіть на вкладку Rectify ("Ректифікація"); тут ви побачите два вікна: ліворуч - завантажена карта, праворуч - базова карта OpenStreetMap (це шар, який містить опорні точки для вашого завантаженого зображення карти). Нижче цих віконець ви знайдете Control Panel ("Панель керування"), яка дозволяє вам точно налаштувати опорні точки і перевірити рівень їхньої відповідності.

Ви також можете додати наступні геоприв'язані базові карти з Map Warper:

* Google Maps: https://mt1.google.com/vt/lyrs=r&x={x}&y={y}&z={z}
* Google Satellite: https://www.google.cn/maps/vt?lyrs=s@189&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
* Bing Satellite: https://ecn.t3.tiles.virtualearth.net/tiles/a{q}.jpeg?g=0&dir=dir_n’
* CARTO dark: https://a.basemaps.cartocdn.com/dark_all/{z}/{x}/{y}.png
* Stamen Watercolor: https://tile.stamen.com/watercolor/{z}/{x}/{y}.jpg

Keyboard shortcuts (Гарячі клавіші) забезпечують швидкий доступ до наступних функцій:

  • q: Клавіша додає опорну точку в позиції курсору.

  • a: Клавіша додає опорну точку в позиції курсору в обох вікнах.

  • Enter: Клавіша замінює натискання комп’ютерної мишки Add Control Point (Додати Опорну Точку), що підтверджує положення мітки.

При натисканні на Control Points (Опорні Точки) на Control Panel (Панелі Керування) відображається таблиця зі значеннями координат (X, Y та широта, довгота) для присвоєних вами опорних точок. Тут ви можете видалити точки або відредагувати широту і довготу.

Ця таблиця також містить розділ, який визначає значення геометричної похибки, спричиненої геоприв'язкою історичного картографічного документа. Величина похибки для кожної точки обчислюється за середнім зваженим значенням і класифікується синім (низька похибка), жовтим (помірна похибка) або червоним (значна похибка) кольором. Дивіться нижче примітку про те, як обчислюється Коренева Середньоквадратична похибка.

Завантажте точки у форматі CSV (comma-separated values – "значення, розділені комою"), вибравши відповідну опцію "Download points as CSV" в розділі Control Points (Опорні точки). Цей файл є корисним для імпорту даних в інші програми. Він також може бути формою цифрового зберігання для обробки геоприв'язаних даних архівної карти.

Натиснувши кнопку Add Control Point Manually (Додати Опорну Точку Вручну), ви можете додати опорну точку з координатами X, Y на вихідному зображенні до базового шару карти з довготою і широтою. Якщо ви знаєте географічні координати, це може полегшити вирівнювання опорних точок на базовому шарі з більшою точністю.

Add Control Points from CSV (Додати Опорні Точки з CSV) дозволяє завантажити файл .csv для автоматизації процесу геоприв'язки. Перший рядок повинен містити заголовки таблиці Control Points (Опорні Точки). Подальші рядки повинні містити дані про координати X, Y для зображення (X,Y) і місце призначення (Довгота, Широта), які відокремлені комами.

Наступний приклад .csv містить чотири стовпці, позначені 'x', 'y', 'lon' і 'lat' у чотирьох рядках, включаючи заголовки. Цей файл однаковий з тим, який було завантажено за допомогою кнопки CSV.

x,y,lon,lat
3765.7477558347,1290.9407540395,-81.6339111296,36.5890683701
6424.7889362654,3307.9939407561,-77.8738403289,34.2299708101
7824.94456912,1323.6674147237,-75.9979248017,36.5184659884

Практика

1. Перейдіть на вкладку Rectify ("Ректифікація").

2. Стрілки у верхній частині екрана трохи переміщують карту на північ, південь, схід і захід, вони допомагають внести невеликі корективи на карті. Ви можете змінювати масштаб за допомогою повзунка або за допомогою сенсорної панелі/миші. Щоб пересуватися картою, натисніть на піктограму з рукою.

3. Після того, як ви освоїте інструменти навігації, виберіть першу опорну точку. Почніть з історичної карти і виберіть локацію, яку буде відносно легко знайти, наприклад, ріг будівлі чи перехрестя (натисніть на зелену позначку опорної точки на історичній карті та натисніть на вибрану локацію).

4. Потім натисніть на зелену позначку опорної точки на сучасній карті і знайдіть те саме місце, щоб вони збігалися.

5. Увага! Якщо ви не натиснете кнопку Add Control Point ("Додати Опорну Точку"), наступного разу, коли ви натиснете на карту, додана вами опорна точка переміститься. Ця функція дає вам змогу гнучко налаштовувати точки під час додавання, однак це може вас заплутати, якщо ви не помітите, що ви не натиснули кнопку "Додати Опорну Точку", через що ваша точка переміститься.

6. Додайте принаймні 4 або 5 точок. Хорошою стратегією є розміщення опорних точок по периметру досліджуваного регіону, а також у центрі. Якщо вам потрібно видалити опорну точку, натисніть на Control Points ("Опорні точки") на Control Panel ("Панелі Керування") під картою.

  1. Вибравши Control Points (Опорні Точки), ви побачите всі додані вами точки, а також зможете видалити будь-які точки, які ви бажаєте переробити. Окрім того, ви можете змінювати значення широти і довготи вручну.

Примітка: Ви побачите, що для кожної опорної точки є значення Error (Похибки). Щоби оцінити трансформації різних опорних точок, Map Warper використовує обчислення Кореневої Середньоквадратичної похибки (КСКП). КСКП дає приблизне уявлення про те, наскільки ваші опорні точки узгоджені одна з одною щодо трансформації карти, й оцінює, наскільки викривленою буде ваша карта. Високі значення КСКП вказують на те, що ваші опорні точки менш узгоджені між собою, тоді як низьке значення КСКП вказує на більшу узгодженість і менші відхилення. Загалом рекомендується підтримувати низькі значення похибок і замінювати або видаляти опорні точки з високими значеннями. Попри те, що КСКП є хорошим способом визначити точність трансформації, вам завжди слід повторно оцінювати, наскільки добре ваша відсканована карта відповідає сучасній ГІС-карті. Для отримання додаткової інформації про КСКП, будь ласка, перегляньте розділ Esri про інтерпретацію Кореневої Середньоквадратичної похибки в їхньому Огляді геоприв'язки.

8. Коли у вас достатньо точок і ви вважаєте, що вони добре розташовані на вашій історичній карті, натисніть кнопку Warp Image! (Зв’язати зображення!) внизу сторінки. Геоприв'язка карт вимагає практики. Ви можете виявити, що ваша ректифікована карта перетворюється у нечитабельну, спотворену карту. Ми радимо вам повторити кроки 7-9, беручи до уваги згадані вище найкращі способи геоприв’язки, такі як виокремлення великих міст, доріг, струмків і річок, які ви можете упевнено ідентифікувати.

  1. Тепер ви побачите карту, накладену поверх OpenStreetMap.

  1. Як базову карту ви можете обрати супутникові знімки або OpenStreetMap, який ми використовували.

  1. Перейдіть на вкладку Preview (Попередній перегляд), щоб переглянути карту з географічною прив'язкою у збільшеному вигляді. Щоби мати уявлення, наскільки точно було застосовано географічну прив’язку, використовуйте зміну прозорості карти за допомогою повзунка внизу.

Cropping (Кадрування)

Вкладка Crop (Кадрування) дозволяє кадрувати фрагмент завантаженої карти. Це важливо для розділення карт на складові. Вкладка Crop містить такі опції:

Обведіть ділянку, яку ви хочете зберегти. Щоб застосувати маску до карти, натисніть "Mask Map!" ("Замаскувати карту!")

Align (Упорядкування)

Вкладка Align (Упорядкування) дозволяє організувати кілька карт у мозаїку. Цей інструмент добре підходить для з'єднання фрагментованих карт, аерофотознімків та інших фрагментованих картографічних документів. Натисніть "align map" (зрівняти карту), щоб поєднати зображення.

Preview (Попередній перегляд)

Візуалізація

Після завантаження карти і прив'язки її до місцевості, Map Warper пропонує різноманітні варіанти експорту, включаючи WMS URL, Tiles, GeoTIFF або KML файл. Якщо ви хочете відобразити вашу карту з геоприв'язкою онлайн, ознайомтеся з уроком "Публікація карти з географічною прив’язкою за допомогою KnightLab’s StoryMap JS".

Експорт карти

Вкладка Export (Експорт) дозволяє експортувати геоприв'язану карту в різні стандартні формати для ГІС платформ візуалізації. Експортовані формати згруповані в три категорії:

  • Images (Зображення): GeoTiff, ректифікований PNG. Ці формати об'єднують географічні координати та систему проєкцій на картографічному документі, даючи змогу прив'язати документ геореференції до програми ГІС. Цей формат рекомендований для роботи на комп’ютерах без стабільного підключення до Інтернету або взагалі без підключення.

  • Map Services (Картографічні сервіси): KML, WMS, Tiles. Ці географічні формати схожі на формат Зображення, але їх можна використовувати лише на комп'ютерах з доступом до Інтернету.

  • Ground Control Points (Наземні Опорні Точки): CSV. Ця категорія дозволяє завантажити таблицю опорних точок, створену на етапі Rectify ("Ректифікації"). Таблиця групує опорні точки між растровим зображенням (історичним картографічним документом) та векторною картою OpenStreetMap. Тобто, вона зіставляє координати X, Y відповідно з довготою, широтою.

Результат геоприв'язки зображення може різнитись залежно від проєкції, системи координат, еліпсоїда та даних, що використовуються відповідною ГІС платформою.

Тепер ви готові до експорту карти. Перейдіть на вкладку Export (Експорт). У розділі Map Services (Картографічні сервіси) скопіюйте і вставте Tiles URL-адресу і збережіть це посилання, щоб використати його пізніше в в уроці "Публікація карти з географічною прив’язкою за допомогою KnightLab’s StoryMap JS". Ось приклад форматування URL-адреси:

https://mapwarper.net/maps/tile/70428/{z}/{x}/{y}.png

Activity (Активність)

Comments (Коментарі)

Вкладка Comments (Коментарі) дозволяє користувачам збирати коментарі до карти. Це відкритий канал, який надає можливість іншим спілкуватися з користувачем, який поділився картографічним матеріалом. Це також зручне місце для розширення опису і каталогізації завантаженої карти. Переконайтеся, що ви натиснули кнопку add comment (додати коментар), щоб зберегти його.

Заключні зауваження

Технічні етапи, розглянуті в цьому занятті, корисні не лише для географічної прив'язки історичних карт, але й для роздумів про чіткі просторові зв'язки між місцем, історією та суб'єктами. Вони також корисні для поєднання цифрової карти з даними з інших першоджерел (офіційних документів, статистики, фотографій, свідчень і т.д.). У такому разі заняття є вступом до вивчення можливостей використання такого типу матеріалу – історичних перспектив соціальних вимірів, які показані в географічно прив'язаному об'єкті – що й надалі стимулюватиме сферу просторової гуманітаристики.

Примітки

Оригінальний урок створено іспанською мовою. У ньому використовують джерела з Biblioteca Nacional de Colombia’s Mapoteca Digital, Cartografía de Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia, and Paisajes coloniales: redibujando los territorios andinos en el siglo XVII de la Universidad de los Andes (Colombia).

Оригінальний урок використовує карту вирощування кави в Республіці Колумбія, створену у 1933 році, яка зберігається у Mapoteca Digital de la Biblioteca Nacional de Colombia, опублікована the Federación Nacional de Cafeteros de Colombia (Національна федерація колумбійських виробників кави).

На українську урок перекладено з його англійської версії, в якій було використано карту Північної і Південної Кароліни 1860 року з Колекції карт Девіда Рамзі (David Rumsey Map Collection). Для наближення локального контексту, в українській версії уроку використано карту Львова 1890 року, а також змінено окремі фрагменти тексту.

Про авторів

Ентоні Пікон Родріґес — дослідник Цифрової лабораторії архітектури та урбаністики Національного університету Колумбії, бібліотекар Digital Mapoteca Національної бібліотеки Колумбії та менеджер мережі Cartographic Reason.

Міґель Куадрос — історик з Індустріального університету Сантандера, магістр історії Державного університету Нью-Йорка (Сполучені Штати) і професор Індустріального університету Сантандера. Має досвід викладання та дослідження в темах, пов’язаних із картографією та географічними знаннями.

Переклад українською: Тарас Назарук, керівник напрямку цифрової історії Центру міської історії. Олександр Корман, офіс-менеджер, перекладач Центру міської історії.

Переклад рецензували: Володимир Нікулішин, доцент кафедри Картографії та геопросторового моделювання Національного Університету "Львівська Політехніка", к.т.н, ГІС розробник, Python розробник. Богдан Смерека, науковий співробітник Львівського відділення Інституту української археографії та джерелознавства ім. М. С. Грушевського, к.і.н.

Рекомендоване цитування: Пікон Родріґес, Ентоні та Куадрос, Міґель, "Вступ до Map Warper." Programming Historian, переклали Тарас Назарук та Олександр Корман, Посібник з цифрової історії, 2024

Last updated