Аэросъёмочный фотограмметрический комплекс VisionMap A3 от широкоугольной цифровой камеры

Proprietary VisionMap Information

Аэросъёмочный фотограмметрический комплекс

VisionMap A3

от широкоугольной цифровой камеры до автоматического создания ортофотоплана

и квази-снимков для стереорисовки

Темы для обсуждения

• Предварительные рассуждения

• Общее описание

• Цифровая аэрокамера

• Система обработки данных

• Анализ точности

• Производительность

• Преимущества использования

• Заключение

• Большая высота фотографирования

• Длиннофокусный объектив

• Специальная конструкция аэрокамеры

Высокая производительность

аэросъёмки и фотограмметрическая

точность

Предварительные рассуждения

Рассмотрим проект …

Высота фотографирования, длиннофокусный объектив и специальная конструкция камеры !!!

Почему ?

Технические требования:

Ортофотоплан с разрешением 15 см;

Площадь – 20 000 кв.км;

Максимально допустимый угол отклонения от надира = 20°;

Выполнение аэросъёмки потребует:

21 съёмочных дней при использовании обычных крупноформатных цифровых камер;

5 съёмочных дней при использовании A3 камеры; Что делает это возможным ?

Высота фотографирования ?

α – максимально допустимый угол отклонения от надира при создании ортофотоплана

Крупно форматныецифровые камеры

VisionMap A3(f=300 mm)

Полоса съёмки для ортофотоплана (при α=20°):

W1 = 1092 m

W2 = 3276 m

1,5 km

4,5 km

Длинный фокус ?

Сдвиг изображения за счёт рельефа значительно меньше

при использовании длиннофокусного объектива

VisionMap A3(f=300 мм)

Сдвиг изображения

Скрытые места

Меньше требуемая точность ЦМР

Больше площадь для создания ортофотоплана

Меньше площадь скрытых мест

Меньшая требуемая точность ЦМР при создании ортофотопланов

Ground

Допустимая точность ЦМР(Δhпред) при разных F

Масштаб карты

mz(f=300 мм)

mz(f=100 мм)

5002,50,8

10005,01,7

200010,03,3

500025,08,3

1000050,016,7

25000125,041,7

* Вычисления выполнены для одиночного центрального снимка (CCD) с Rmax = 18 мм (α=3,43°)

fMh kпред

Конструкция аэрокамеры

Полная полоса съёмки для уравнивания

и получения перспективных снимков

α – максимально допустимый угол отклонения от надира при создании ортофотоплана;

Угол максимального поля зрения - 104°

FOV = 104°

Полоса съёмки одного маршрута

для ортофотоплана

Применительно к нашему проекту

Входные данные

Высота фотографирования (м)4 500

Скорость полёта (км/час)260

Макс. угол поля зрения (градус)104

Угол для ортофотоплана (2α, градус)40

Результаты

Полная ширина съёмки (м)11 519

Ширина съёмки для ортофото (м)3 276

Расстояние между осями маршрутов (м)

Разрешение в надире(м)0,14

Разрешение для перспективного снимка (м)

Полная площадь съёмки (кв.км в час(

Площадь съёмки для ортофото (кв.км в час)

Один съёмочный день (5 часов, кв.км)

Площадь объекта (кв.км)20 000

Количество съёмочных дней4,7Площадь

для ортофото

Общее описание

Основные отличия

• Цифровая аэрокамера:

– Малый вес, небольшой размер, простота установки в самолёте;

– Два вращающихся спаренных объектива с двумя ПЗС (CCD) и фокусным

расстоянием 300 мм;

– Горизонтальные и перспективные снимки, с точным фотограмметрическим

решением, одной камерой и из одного полёта;

– Большая высота фотографирования приводит к большой съёмочной площади;

– Квази-снимок большого формата (480 Mpix) для стереосъёмки;

• Обрабатывающая система:

– Расширяемая конфигурация ПК серверов;

– Одновременная обработка разных проектов;

– Одновременная обработка сотен тысяч снимков;

– Все вычислительные процессы выполняются в автоматическом режиме.

Основной порядок выполнения

• Подготовка аэросъёмочного проекта;

• Выполнение аэросъёмки (с возможностью контролирования качества снимков во время полёта);

• Блок памяти переносится в наземную систему для обработки;

• Автоматическая обработка данных: обработка данных полёта и проверка качества (снимки и GPS), аэротриангуляция, вычисление ЦМР/ЦММ, вычисление ортофотопланов, построение мозаики, радиометрическое уравнивание, построение квази-снимков для стереорисовки.

Цифровая аэрокамера А3

A3 – легкая аэрокамера

• Компьютер: Вес – 10 кг; Размеры - 25*40*40 см;

• Аэрокамера: Вес – 15 кг; Размеры - 50*50*40 см;

• Время установки – 15-30 мин;

• Нет необходимости в специальном транспортировочном средстве в аэропорту;

Конструкция аэрокамеры• Два спаренных вращающихся

объектива с ПЗС каждый;

• Объективы вращаются перпендикулярно линии полёта;

• Фокусное расстояние – 300 мм;

• Зеркально-оптическая оптика;

• Макс. угол поворота –104 градуса;

• Сдвиг изображения (FMC&SMC) и общая вибрация учитываются специальным зеркально-оптическим стабилизатором встроенным в объективы;

• Вес – 15 кг;

• Размеры – 50*50*40 см. Направление полёта

Бортовой компьютер

• ПК на основе Intel процессора;

• Бортовая компрессия снимков с использованием JPEG2000;

• Двухчастотный GPS (с поддержкой Omni Star);

• Съёмный модуль Flash памяти емкостью 0,5 TB;

• Вес – 10 кг;

• Размеры – 25*40*40 см.

Технические характеристики

ПЗС (CCD)KAI-11002ЦветRGB

Размер одиночного снимка (пиксель)

4006*2666Глубина цвета (бит)12

Размер двойного снимка (пиксель)

7812*2666Размер пикселя (мкм)9,0

Количество двойных снимков за один поворот объектива

27Скорость съёмки (снимков/сек.)

Размер квази-снимка (пиксель)

62517*7812

~480 MpixСкорость чтения информации (Мб/сек.)

Поле зрения одного объектива (градус)

6,9*4,6Макс.время полёта (час.)

Макс.поле зрения камеры (градус)

13*104Общий вес (кг)27 кг

Апертураf/4,5Температураот -30°до + 45°

КСС - Квази-снимок для стереоработ• Плавное вращательное

движение объективов;

• До 27 двойных снимков за один поворот;

• Перекрытие между снимками вдоль линии полёта 2%;

• Перекрытие между снимками поперек линии полёта 15%;

• Перекрытие между двумя последовательными КСС задаётся в зависимости от типа решаемой задачи;

• Высокая точность. КСС – для визуализации. Все вычисление ведутся на одиночном снимке.

Направление полёта

Одиночный снимок

КСС – 480 Мпикс

Направление вращения объективов

Двойной снимок

Параметры КССВысота фотографирования (м)1500300042007500

Высота фотографирования (ft)4921*98421377924606

Короткая сторона КСС (вдоль линии полёта, м)3547099921772

Длинная сторона КСС (поперёк линии полёта, м)1435*76791075119198

Площадь КСС (кв.км)0,55,410,734,0

Площадь стерео КСС вдоль маршрута (56%, кв.км)0,3*3,06,019,1

Площадь стерео КСС между маршрутами (50%, кв.км)

0,72,75,317,0

Отношение базис/высота (B/Н) между КСС в одном маршруте

1:7,61:7,61:7,61:7,6

Отношение базис/высота (B/Н) между КСС из соседних маршрутов

1:0,81:0,81:0,81:0,8

Разрешение на местности в надире (м)0,050,100,140,25

Разрешение на местности для перспективного снимка (м)

0,080,160,230,41

* На высоте меньше 2700 м для поддержки перекрытия между КСС внутри маршрута, уменьшается угол поворота объективов.

Пример КСС

Перспективный снимок

Высота съёмки - 3500 м;45° от надира

Горизонтальный снимок

Высота съёмки 3600 мРазрешение – 10,8 см

Горизонтальный снимок

Высота съёмки 3660 мРазрешение 11 см

Система обработки данных

1. WEB-программа управления процессами;

2. Модуль подготовки аэросъёмочного проекта;

3. Предварительная обработка: задание параметров проекта, предварительная корреляция изображений, проверка качества аэросъёмки, обработка GPS;

4. Блочная фототриангуляция по методу связок с самокалибровкой;

5. Вычисление ЦМР и ЦММ или импорт существующих;

6. Построение КСС с радиометрической коррекцией (опционально);

7. Полностью автоматическое производство ортофотоплана: ректификация отдельных снимков, мозаика и радиометрическая коррекция.

Точность и надёжность решения

• Каждая точка изображается на множестве снимков и просматривается с разных направлений

• Разные углы засечек

• Высокая точность и надёжность - миллионы связующих точек и фотограм-метрических связей.

Площадь для

ортофото

Блочное уравниваниеСамокалибровка

Все вычисления ведутся на одиночном снимке

Нет необходимости в IMU

Нет необходимости в опорных точках

Был решен блок из 700 000 снимков

Миллионы связующих точек

Полностью автоматический процесс

Специальные средства для проверки качества

Точность фототриангуляцииКонтр.точкиΔxΔyΔxyΔz

P1-0,200,020,20-0,06

P20,10-0,040,110,11

P3-0,190,070,20-0,09

P4-0,17-0,090,19-0,16

P50,430,040,430,74

P6-0,13-0,240,27-0,44

P7-0,03-0,030,04-0,20

P8-0,140,050,14-0,17

P9-0,12-0,150,20-0,30

P100,07-0,280,29-0,21

P11-0,14-0,110,18-0,13

СО-0,05-0,070,20-0,08

СКО0,180,130,230,30

• Высота полёта – 3 600 м;

• Площадь – 2 680 кв.км;

• Количество одиночных снимков – 250 000;

• Разрешение на местности – 12,5 cm;

• Без опорных точек.

Точность фототриангуляции

CaseArea(sq.km)

H(feet)

GCPChPRMS

xyzxyxyz

12208,0002,4000660.491.150.591.251.39

22208,0002,4005610.280.620.330.680.75

32208,0002,40014520.150.190.300.240.39

41008,0002,40016220.060.080.100.100.14

Автоматическое вычисление ЦМР/ЦММ

Плотность ЦММ - 7.5 мЗеленый - земляРозовый - дома и деревья

Допустимая ошибка ЦМР

Инструкции по топографической съёмке ГУГК

Городская и

равнинная местностьГорная и залесённая

местностьТочность

ЦМР

(по α)

(по Rmax для

одиночного снимка)

(м)(м)(м)(м)(м)

5000,250,430,350,612,5

1 0000,500,870,701,215,0

2 0001,251,731,402,4210,0

5 0002,504,333,506,0625,0

10 0005,008,667,0012,1250,0

25 00012,517,3217,5030,31125,0

kxy 0.7Mm

Вычисления выполнены для:

F = 300 мм; α = 30°; Rmax = 18 мм

2α – предполагаемый допустимый угол поля зрения для производства ортофотоплана.

tgmm xy

kxy 0.5Mm

Автоматическая мозаика

Программа обходит дома и

деревья

Учитываются

движущиеся объекты

Автоматическая коррекция радиометрии

Исходные снимки Ортофотоплан

Проверка параметров съемки

• Цветовое обозначение проблематичных мест;

• Географическая презентация;

• Тёмно-синий цвет – надир;• Возможность оценки

площади съёмки пригодной для ортофотоплана.

Графическое представление угла 2α

Проверка радиометрической коррекции

• Цветовое обозначение проблематичных мест;

• Географическое представление областей радиометрической коррекции;

• Карта изменений для каждого пикселя.

Оценка точности стерео модели

Схема оценки точности

Формулы оценки точности

Стерео между маршрутами -

отношение В/Н 1:0,8 (α=32,6°)

Стерео внутри маршрута -

отношение В/Н 1:7,6 (α=3,8°)

Высота(м)

Разрешение

Δx(м)

Δy(м)

Δz(м)

Δx(м)

Δy(м)

Δz(м)

1 5000,050,010,010,020,010,010,16

3 0000,090,030,030,050,020,020,32

4 5000,140,040,040,07 0,030,030,48

6 0000,180,060,050,090,040,040,64

8 5000,260,080,070,130,060,060,91

10 0000,300,100,080,160,070,071,07

Соответствие стандартам

Инструкция по фотограмметрическим работам

ЦНИИГАиК, 2002(3.7.6 – Остаточные погрешности на опорных точках)

Технические возможности комплекса А3

Высота сечения рельефа

h (м)

Размер пикселя

0.15*h

Высота полёта

Размер пикселя

Δxy(м)

Δz(м)

1:5000,50,080,10,0815000,050,020,02

1:10001,00,130,20,1530000,090,040,05

1:20002,00,250,40,3045000,140,060,07

1:50002,50,381,00,3860000,180,080,09

1:100005,00,502,00,7585000,260,110,13

1:2500010,00,885,01,50100000,300,130,16

Производительность системыПлощадь съёмки (кв.км)3 000

Высота полёта (м)3 650

Разрешение на местности (см)12,5

Количество одиночных снимков250 000

Количество КСС5 000

Компьютерная конфигурация 4 Dual quad core PC

Время необходимое на аэросъёмку всего объекта (дней)

Производительность производства (вычислений) ортофотоплана (кв.км в день)

Время на производство ортофотоплана (дней)6

Общее время выполнения проекта (дней)8

Окончательные продуктыОртофотоплан, КСС

Горизонтальные и перспективные снимки,

ЦМР/ЦММ

Производительность аэросъёмки

Высота полёта (fееt)5 00010 00012 00015 00022 00028 000

Высота полёта (м)1 5243 0483 6584 5726 7068 535

Скорость самолета (км/час)260260260260260260

Макс. угол (2α) для ортофото60°60°60°60°60°60°

Ширина полосы съёмки (м)1 4357 8029 36311 70317 16521 846

Расстояние между маршрутами (м)1 1092 2192 6623 3284 8816 212

Разрешение в надире (м)0,0460,0910,1100,1370,2010,256

Разрешение перспективного снимка (м)0,0510,1490,1780,2230,3270,416

Полная площадь аэросъёмки (кв.км в час)3722 0232 4283 0344 4505 664

Площадь аэросъёмки для ортофотоплана (кв.км в час)

3729131 0951 3692 0082 555

• Площадь аэросъёмки для ортофотоплана, наряду с другими параметрами, определяется максимальным допустимым углом 2α для ортофотоплана;

• Угол 2α задаётся при планировании аэросъёмки и зависит от требуемой точности, точности ЦМР и от типа местности – городская, равнинная, горная.

Производительность обработки

• Наземная система для обработки данных использует стандартное

компьютерное оборудование;

• Стандартная конфигурация поставки состоит из 4-х Dual quad core

Intel Xeon серверов интегрированных в единую систему;

• На стандартной конфигурации система позволяет обрабатывать

до 500 кв.км ортофотоплана в день;

• Система расширяема. Простое добавление памяти и серверов

приводит к повышению производительности вычислительного

процесса.

Преимущества пользователяСнижение стоимости аэросъёмки:• сокращение времени полёта за счёт большой высоты

фотографирования и большей площади съёмки,• меньшая чувствительность к изменениям погоды из-за

сокращения времени полёта и предполётной подготовки,• большая эффективность при съёмке городской территории из-

за большой высоты полёта,• сокращение количества самолётов и аэрокамер при выполнении

больших проектов или множества проектов в ограниченное время.

Снижение стоимости фотограмметрических работ:• все процессы выполняются в одном программном комплексе,• полная автоматизация всех процессов,• высокая производительность системы,• параллельное выполнения множества проектов без

вмешательства оператора,• встроенные возможности для вычисления ЦМР/ЦММ,• в общем случае, нет необходимости в опорных точках,• эффективная стереосъёмка с использованием КСС.

Заключение • Высокая производительность – для данного разрешения

производительность комплекса значительно выше, чем у других цифровых аэросъёмочных систем;

• В одном полёте одной камерой можно получить горизонтальные и перспективные снимки. Все снимки получают точные элементы внешнего ориентирования из фототриангуляции;

• КСС – квази-снимок большого формата для стереорисовки;• Объектив с фокусом 300 мм позволяет выполнять аэросъёмку

на больших высотах. Это повышает производительность аэросъёмки и важно при съёмке городских территорий при существующих ограничениях на минимальную высоту полёта;

• Малый вес, небольшие размеры и легкость установки в самолёте сокращают пред- и послеполётные работы;

• Полная автоматизация всех процессов;• Высокая точность и стабильность фотограмметрических

вычислений;

Аэросъёмочный фотограмметрический комплекс VisionMap A3 от широкоугольной цифровой камеры

Documents

Woolpert Models Devil’s Tower with VisionMap Airborne...

Цифровой съезд

Testo 760 Мультиметр цифровой · Testo...

«Цифровые камеры»

Трекер камеры Voodoo: средство для...

Каталог камеры 2S

ВЫПУСК 10-ОЙ КАМЕРЫ

«ЦИФРОВОЙ КАЗАХСТАН - 2020» ·...

Документ-камеры QOMO

Цифровой тахограф DTCO1381

Цифровой Агент

VisionMap A3 Edge – A Single Camera for Multiple...

Библия цифровой фотографии

Цифровой НПЗ

РАСЧЕТ ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА · 92,5...

Цифровой контент и цифровой...