57. Pořízení snímku pro fotogrammetrické metodyfast.darmy.net/prezentace SZZ/04_otazky-navic/x57...0, y 0, c + parametry zkreslení objektivu • Prvky vnější orientace: X

57. Pořízení snímku pro fotogrammetrické metody

Zpracoval: Tomáš Kobližek, 2014

Z{kladní informace • Letecká fotogrammetrie – nad 300 m výšky letu nad

terénem (snímkovací vzdálenosti)

• Uplatnění – mapování ve středním měřítku,

tematické mapování ve velkém měřítku, GIS data,

DMT, 3Dmodely…

• Výhody:

o Bezkontaktní

o Zpracování v příznivých podmínkách

• Nevýhody - závislost na počasí, stavu ovzduší

Princip

• Základ – středové promítání

• Prostorové protínání promítacích paprsků

základem jsou zobrazovací rovnice centrální

projekce

• Prvky vnitřní orientace: x0, y0, c + parametry zkreslení

objektivu

• Prvky vnější orientace: X0,Y0, Z0, ω, φ, κ

• Orientace snímku:

o nepřímá (s pomocí snímků)

o přímá – spojení GPS + IMU

Vybavení pro snímkov{ní

• Letadlové nosiče

• Snímkovací zařízení:

o Kamery pro leteckou fotogrammetrii

• Filmový záznam

• Digitální snímače:

o Plošné snímače

o Řádkové snímače

o Laserové skenery

Fotogrametrické kamery • Základní rozdělení:

• Řadové kamery - jednoobjektivové a víceobjektivové (multispektrální) • Štěrbinové kamery • Panoramatické kamery • Digitální

• Objektivy – parametry: • Ohnisková vzdálenost (f)

• Čím je větší ohnisková vzdálenost tím je větší měřítko snímku a tím je preciznější zobrazení terénu

• Běžné hodnoty kolem f=115 až 210 mm • nepřímo úměrná obrazovému úhlu - čím je f kratší, tím větší je obrazový úhel a

tím větší území se na snímku zobrazí • Podle zorného úhlu se objektivy dělí na:

• normální (do 70°) • širokoúhlé (70°až 110°) • tzv. rybí oka (nad 180°)

• Film je umístěn v tzv. ohniskové rovině

• Optická osa je kolmá k rovině filmu a prochází středem optického systému

• Protismazové zařízení (Forward Motion Compenzation)

• Speciální filmové pásy v kazetách, délka filmu bývá 120 až 150 metrů, 500 až 600 snímků formátu 23 x 23 cm

Digit{lní velkoform{tové fotogrammetrické kamery

• Nutný velký snímač CCD konstrukce:

o Plošné snímače

o Řádkové snímače

• simultánní expozice více kamer (většinou 4) vybavených CCD snímači středního formátu – Intergraph, Vexcel složení

výsledného obrazu

• Registrace 0,4 - 0,7 μm + 0,8 -1,1 μm (InfraRed) – rozdíl od

filmu!!!

• Lineární charakteristika snímání – rozdíl od filmu!!!

Ř{dkové snímače • princip řádkového skeneru - Leica. liniovýCCD snímač – vzniká pás o

konstantní šířce a „nekonečné“ délce

• Nutné znát projekční centra, prvky vnější a vnitřní orientace nutné

GPS+IMU!

• Kodak KLI 14400x3 (3 řádky):

• Forward

• Backward

• Nadir

• Každý řádek záznamu musí mít své prvky vnější orientace

• Systémy Leica ADS40:

• 12 000Pix, 6,5 μm f= 62 mm

• 3 snímače panchro – nadir řádkově rozsunutý zdvojený

• R, G, B snímače

• Systémy Leica ADS2nd

• Systémy Leica ADS80

• Celé systémy: Leica IPAS 20, Starimager SI250

Digit{lní kamera VEXCEL UltraCam X

• základní parametry: • Velikost panchromatického snímku: 14,430 x 9,420 pixelů

• Fyzická velikost pixelu: 7,2 μmetr

• Fokální vzdálenost panchromatických čoček: 100 mm

• Úhel pohledu ve vertikálním / příčném směru (podélném směru): 55° / 37 °

• Barvy (multispektrální možnosti): 4 kanály - RGB + NIR

• Možnosti rychlosti uzávěrky: 1/1000 až 1/30

• Kapacita úložných zařízení za letu: 1,7 TB

• Kapacita sběru nekomprimovaných snímků za letu: cca 4000 snímků

• Nejmenší pixel na povrchu při výšce letu v 300 metrech: 3 cm

Z{kladní etapy fotogrammetrického

zpracov{ní snímků • Projekt snímkového letu

• Geodetické práce v terénu

• Plánování letu

• Letecké měřické snímkování

• Zpracování (digitálních) dat

Překryty • příčný překryv zabezpečuje stereoskopické

pozorování dvojice snímků

• podélný překryv zabezpečuje, aby při odchýlení dráhy letadla nevznikla mezi sousedními řadami mezera

• standardní překryv: • 60 % podélný (p)

• 30 % příčný (q)

• při velkoměřítkovém snímání a tvorbě ortofotomap zvyšují tyto hodnoty překryvu na: • 80 % (p)

• 35-60 % (q)

• výrazně zvyšuje náklady na snímkování

• umožňuje kvalitnější výstupy - true ortofoto

Schéma překryvů

Geodetické pr{ce v terénu • znamenají především identifikaci, signalizaci a zaměření souřadnic

vlícovacích a kontrolních bodů • Počet bodů a jejich rozložení je určeno požadovanou přesností

fotogrammetrických výstupů

• Přesnost definuje především měřítko výsledných produktů.

• Mapování ve velkých měřítcích vyžaduje signalizaci vlícovacích bodů

• Body musí být na pořizovaných snímcích vhodně rozmístěny, musí umožňovat snadnou identifikaci, nesmí být zakryty vegetací či jinými objekty při pohledu shora, v případě potřeby musí umožňovat následné doměření po fotogrammetrickém vyhodnocení

• Výběr vlícovacích bodů na podkladových mapách obecné schéma rozmístění bodů v terénu rozmísťovány s určitou předem definovanou tolerancí

• Využití technologie GPS dostatečný odstup od výškových objektů

• Signalizace bodů

• pro mapování ve velkých měřítcích - těsně před snímkováním Pro mapování

• v malých a středních měřítcích se často signalizují jen okraje lokality; potřebné další body se doměřují po náletu a většinou se využívá jejich přirozené signalizace (patníky, rohy chodníku, skruže, nátěr signálu na komunikaci…)

• Velikost signálu - dle měřítka snímkování

Aerotriangulace

• Není u řádkových snímačů!

• Cílem zjistit prvky vnější orientace (PVO) a

prostorové souřadnice

o Vyrovnáním bloku svazků

o Metodou nezávislých modelů

• Navazovací body (TIE pints) – body v gruberových

překrytových oblastech

• Vlícovací body (control points) – body o známých

prostorových (objektových) souřadnicích

• Odhad přesnosti - cca 0,3*dpix*ms

Přímé měření orientačních parametrů snímků

• Nahrazení „klasické“ aerotriangulace

• Poloha snímku počítána z akcelerometrických měření v jednotlivých osách inerciální měřické jednotky (IMU) a úhlové sklony gyroskopicky

• Nutné vybavení

• IMU:

• Vícekanálový dvojfrekvenční přijímač GPS

• počítač, který vyhodnocuje data z navigačních senzorů, IMU a přijímače GPS, a provádí přesná měření polohy letadla, jeho rychlosti, příčného a podélného sklonu, kurzu a zrychlení – Calmanův filtr

• Kamera v okamžiku expozice snímku generuje signál, který je přiveden do IMU, kde je zaznamenán čas příchodu signálu

• Při postprocessingu je potom vyhodnocena poloha středu snímku a jsou zaznamenány rotace ve všech třech osách

• Tyto údaje potom mohou přímo sloužit jako parametry vnější orientace snímků pro další zpracování, nebo častěji jako velmi přesné vstupy pro analytickou arerotriangulaci. Jejich použití poměrně radikálně snižuje nároky na množství pozemních vlícovacích bodů, zaměřených tradičními geodetickými metodami

Měřítko snímkov{ní

• Měřítka • 1 : 500

• 1 : 1 000

• 1 : 2 000

• 1 : 5 000

• 1 : 10 000

• 1 : 15 000 – státní mapová díla

• 1 : 25000

• 1 : 30000 – nepoužívá se

• 1 : 50000 – nepoužívá se

• Záleží na účelu mapy

Produkty

• Axonometrické (šikmé) letecké snímky

• Kolmé letecké snímky

• Ortofotomapa

• 3D zobrazení a animace

Děkuji za pozornost