-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdj ęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS
Spis tre ści
1. Cel ćwiczenia i wykaz danych
2. Wprowadzenie do ILWIS-a i zapoznanie się z danymi
3. Generowanie fotomapy, przetwarzanie rzutowe
4. Przykłady fotomap
5. Generowanie ortofotomapy
6. Zawartość sprawozdania
7. Załączniki
1. Cel ćwiczenia
Poznanie procesu rektyfikacji zdjęć lotniczych. Pokazanie
róŜnicy pomiędzy przetwarzaniem rzutowym które jest moŜliwe dla
terenów płaskich a ortorektyfikacją uwzględniająca rzeźbę
terenu.
Dane
• Zeskanowane zdjecie w skali 1:13000: zdjecie
• Protokół kalibracji kamery (metryka_kamery-RC30.TXT) (zał.
3)
• NMT: nmtropsim
• Punkty osnowy fotogrametrycznej (współrzędne w układzie 1992,
powiększenia) (zał. 1 i 2)
• Dane do weryfikacji dokładności (plik wektorowy drogi_77 )
-
2. Wprowadzenie do ILWIS-a i zapoznanie si ę z danymi
Środowisko ILWIS operuje na domenach. Domena (ikona ) jest to
dziedzina w której zawierają się wartości prezentowane na mapach
lub w tabelach. ILWIS umoŜliwia istnienie kilku typów domen:
Class – domena klas, zawiera listę nazw jakie mogą przyjmować
piksele na mapie. MoŜe występować z opcją Group, wtedy oprócz nazwy
definiować moŜna górną granicę przedziału wartości, jakie moŜe
przyjmować domena.
Identifier – kaŜdemu elementowi na mapie przypisywany jest
unikalny numer. Mapa wektorowa „drogi_77” (ikona ) występuje w tej
domenie, kaŜdej linii przypisany jest unikalny numer. UmoŜliwia to
jednoznaczną identyfikację kaŜdej linii a co za tym idzie
przypisaniem do mapy tabeli z atrybutami
(tabela „drogi_77” – ikona ).
Bool – domena zawiera rodzaje wartości: True oraz False, czyli
prawda i fałsz.
Value – kaŜdemu elementowi na mapie przyporządkowana jest jakaś
konkretna wartość. Domena najczęściej wykorzystywana do prezentacji
danych wysokościowych. W tej domenie występuje mapa „nmtropsim”
(ikona ).
Dodatkowo kaŜda domena moŜe posiadać wartości nieokreślone
oznaczane w ILWIS jako „?”.
Mapa „nmtropsim” posiada równieŜ plik georeferencji (ikona ).
Plik łączy układ pikselowy mapy rastrowej z układem współrzędnych
terenowych.
Dane do tematu zawierają równieŜ plik „ukl1992” definiujący
odwzorowanie (ikona ), dzięki któremu moŜliwe jest równieŜ
wyświetlanie w oknie mapy współrzędnych geograficznych.
Zapoznanie z danymi
Utworzyć katalog „Rektyfikacja” i wgrać do niego dane
Wyświetlić plik „zdjęcie” w układzie pikselowym – wybierając
strzałkę , po kliknięciu lewym klawiszem myszy zaobserwować jak
zmieniają się współrzędne w prawym dolnym rogu okna mapy.
Wyświetlić plik NMT - wybierając strzałkę , po kliknięciu lewym
klawiszem myszy zaobserwować jak zmieniają się współrzędne w prawym
dolnym rogu okna mapy oraz wysokość wyświetlana obok
znaczka .
º Zaobserwować zróŜnicowany charakter terenu (por. lewy górny
naroŜnik z prawym dolnym)
º Zaplanować 2 obszary, zróŜnicowane pod względem morfologii
terenu, dla których wygenerowane zostaną fotomapy i ortofotomapy –
zapisać minimalne i maksymalne wartości X i Y (wielkość obszaru
około: ∆X 2500 m, ∆Y 600 m)
- Ograniczenie obszaru wynika z czasochłonności procedury
resamplingu
Uproszczony protokół kalibracji kamery – współrzędne znaczków
tłowych, stała kamery.
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
3. Generowanie fotomapy, przetwarzanie rzutowe
Niezbędne dane: zdjęcie, minimum 4 pary fotopunktów (znane x, y
(na zdjęciu) i X, Y (terenowe)).
1. Wyświetlić plik „zdjecie”.
2. W oknie mapy – wybrać: File/Create/Georeference. (tworzenie
georeferencji dla pliku „zdjecie”). Nazwa georeferencji
„rzutowa-plaski”, GeoRef Tiepoints, Coordinate System „ukl1992”,
Sub-Pixel Precision.
3. Narzędziem kliknąć na fotopunkt, wprowadzić współrzędne XY. W
ten sposób dodać 4 punkty (2 górne i 2 dolne) dla obszaru
płaskiego, opcja transformacji Projective.
4. Kliknąć ikonę - zostanie obliczona transformacja
5. NałoŜyć warstwę (Layers - Add layer) „drogi_77”, przyglądnąć
się im w obszarze objętym fotopunktami (prawy dolny naroŜnik).
Sprawdzić obszar pagórkowaty (lewy górny naroŜnik).
6. Narzędziem kliknąć na piąty fotopunkt w środku obszaru.
Program podstawi jego współrzędne terenowe obliczone za pomocą
transformacji rzutowej (parametry transformacji wyznaczone na
podstawie czterech punktów pomierzonych wcześniej). Porównać
proponowane współrzędne ze współrzędnymi z wykazu. Zanotować
róŜnice. Wpisać współrzędne z wykazu i wykonać transformację.
Zanotować odchyłki na poszczególnych punktach (dwie ostatnie
kolumny tabelki pod obrazem). Odchyłki te wynikają z faktu
wyrównania przy obliczeniach współczynników transformacji, poniewaŜ
wykorzystaliśmy pięć fotopunktów przy czterech koniecznych.
Odchyłki te są w pikselach a piksel przetworzonego zdjęcia wynosi
około 20 cm. Zastanowić się nad wysokościami fotopunktów – czy leŜą
na jednej wysokosci.
7. Zatwierdzić transformację rzutową i zamknąć okno mapy.
8. W oknie głównym ILWIS utworzyć następną georeferencję:
File/Create/Georeference. Nazwa „fotomapa-pł”; Georef Corners;
Coordinate System „ukl1992”; rozmiar piksela 0.2; wprowadzić zakres
współrzędnych spisany wcześniej; odznaczona opcja „Center of Corner
pixels”.
9. Utworzenie fotomapy: Z zakładki Operation-List wybrać
Resample. Parametry: mapa rastrowa „zdjecie”; metoda najbliŜszego
sąsiada; wynik zapisać z nazwą: „nazwisko_rzutowa-pł”;
georeferencja „fotomapa-pł”. Zatwierdzić przyciskiem „Show” i
czekać cierpliwie.
10. Powtórzyć punkty od 1 do 7 dla obszaru pagórkowatego (lewy
górny róg zdjęcia). Przy czym: w pkt. 2 nową georeferencję nazwać
„rzutowa-pagórki”, a w pkt. 8 nową georeferencję nazwać
„fotomapa-pag”. Wynik resamplingu nazwać
„nazwisko_rzutowa-pag”.
11. Porównać wartości odchyłek przy transformacji rzutowej dla
obszaru płaskiego i pagórkowatego. Czy istnieje zaleŜność wielkości
odchyłek transformacji od wielkości róŜnic wysokości pomiędzy
fotopunktami.
-
12. Wyświetlić utworzone mapy i nałoŜyć na nie warstwę wektorową
dróg, zwrócić uwagę na rozbieŜności.
4. Przykłady fotomap
Rysunek 1. Fotomapa wraz z siecią dróg, po wybraniu opcji:
transformacja rzutowa – teren
płaski
Rysunek 2. Fotomapa wraz z siecią dróg, po wybraniu opcji:
transformacja rzutowa – teren o
urozmaiconej rzeźbie
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
5. Generowanie ortofotomapy
1. Wcześniej wykonana rektyfikacja zdjęcia spowodowała, Ŝe
została dołączona do pliku: zdjęcie georeferencja: fotomapa-...
Przed przystąpieniem do tworzenia nowej georeferencji naleŜy
odłączyć wcześniejszą. Wykonuje się to następująco: w oknie głównym
programu ILWIS naleŜy stanąć myszą na obrazie zdjęcie, przycisnąć
prawy przycisk myszy, wybrać properties – w zakładce Raster Map
ustawić georeferencję NONE
2. Wyświetlić plik „zdjecie”.
3. W oknie mapy – File/Create/Georeference. (tworzenie
georeferencji dla pliku „zdjecie”) ustawić: Nazwa georeferencji
„ortofoto”, GeoRef Ortho Photo, wybrać DTM nmtropsim , Sub-Pixel
Precision.
4. Wykonać orientację wewnętrzną zdjęcia: Narzędziem kliknąć na
znaczek tłowy, wprowadzić współrzędne xy tłowe z raportu kalibracji
kamery. W ten sposób dodać 8 znaczków tłowych. Ustawić
transformację biliniową, przeanalizować odchyłki na znaczkach po
transformacji, wcisnąć OK
5. Wykonać orientację zewnętrzną zdjęcia (wyznaczyć elementy
orientacji zewnętrznej na
podstawie pomierzonych fotopunktów): Narzędziem kliknąć na
fotopunkt, wprowadzić
współrzędne XYZ. W ten sposób dodać 6 punktów następnie
zatwierdzić i zamknąć okno mapy.
6. W oknie głównym ILWIS utworzyć drugą georeferencję
File/Create/Georeference. Nazwa „ortofotomapa-pł”, Georef Corners,
Coordinate System „ukl1992”,rozmiar piksela 0.2, wprowadzić zakres
współrzędnych spisany wcześniejdla obszaru płaskiego (jak przy
rzutowej), odznaczona opcja „Center of Corner pixels”.
7. Utworzenie ortofotomapy: Z zakładki Operation-List wybrać
Resample, mapa rastrowa „zdjecie”, metoda najbliŜszego sąsiada,
wynik zapisać jako „orto-pł-nazwisko”, georeferencja
„ortofotomapa-pł”. Zatwierdzić przyciskiem „Show” i czekać
cierpliwie.
8. Wyświetlić mapę i nałoŜyć na nią warstwę wektorową dróg,
zwrócić uwagę na rozbieŜności, podobnie jak w przypadku
fotomapy.
9. Punkty 6, 7 i 8 powtórzyć dla pagórkowatego obszaru ( nazwa
georeferencji: „ortofotomapa-gr) .
6. Zawarto ść sprawozdania
1. Opis przebiegu zajęć
2. Opis numerycznego modelu terenu oraz opis wykorzystywanego
zdjęcia w nawiązaniu do ukształtowania terenu
3. Wyniki transformacji rzutowej dla obszaru płaskiego i
pagórkowatego (odchyłki na punkcie środkowym, odchyłki w pikselach
na wszystkich (wielkość terenowa piksela = ?) Porównanie wartości
średniej wielkości odchyłek z średnia z róŜnic wysokości
fotopunktów dla obu obszarów
4. Ocena dokładności wpasowania wektorów dróg w obraz
fotomapy
5. Opis przebiegu opracowania ortofotomapy
6. Ocena dokładności wpasowania wektorów dróg w obraz
ortofotomapy dla obu obszarów
-
7. Załączniki
1. Załącznik 1 – Fotopunkty do przetwarzania rzutowego
Teren płaski
Do transformacji wybra ć początkowo cztery punkty naro Ŝne: 15,
27, 33, 32, potem doda ć piąty środkowy - 34
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
-
Teren pagórkowaty
Do transformacji wybra ć początkowo cztery punkty naro Ŝne: 21,
22, 23, 24 potem doda ć środkowy – 35.
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
Wykazy współrz ędnych
Teren płaski
Nr X Y Z 15 591 122.79 231 206.21 220.67 27 590 760.35 230
341.72 216.15 32 589 826.48 231 201.49 223.24 33 589 478.20 230
418.17 222.48 34 590 435.07 230 715.03 218.72
Teren pagórkowaty
Nr X Y Z 21 588 331.52 231 759.28 273.01 22 588 669.87 233
181.20 268.49 23 590 287.19 233 275.17 246.10 24 590 185.15 231
999.88 232.42 35 589 021.18 232 344.03 276.42
-
2. Załącznik 2 - Zestawienie współrz ędnych fotopunktów do
ortofotografii, powi ększenia
nr X Y Z 1 590947.40 232457.00 222.50 2 591088.40 231395.10
221.50 3 589007.00 231796.50 260.40 4 588846.90 230617.90 229.60 5
588641.10 233166.30 270.00 6 590674.67 230761.63 219.15
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
-
Generowanie fotomapy i ortofotomapy ze zdjęcia lotniczego z
wykorzystaniem oprogramowania ILWIS 2008-11-25
_________________________________________________________________________________
Łukasz Kulesza, modyfikacja Beata Hejmanowska, Andrzej
Wróbel
3. Załącznik 3 - Metryka kamery
Metryka kamery RC20. Jako współrzędne punktu głównego przyjąć:
ppac. Numeracja znaczków tłowych (fiudcial) od lewego górnego
naroŜnika w prawo.
begin camera_parameters RC20
focal_length: 153.17
ppac: 0.008 0.001
ppbs: 0.004 -0.001
film_format: 230 230
fiducial: 1 -106.004 106.006
fiducial: 2 106.004 106.005
fiducial: 3 106.005 -106.006
fiducial: 4 -106.004 -106.004
fiducial: 5 0.001 110.003 (środkowy górny)
fiducial: 6 110.003 -0.001
fiducial: 7 0.000 -110.003
fiducial: 8 -110.000 0.000
lens_distortion_flag: on
input_mode: linear
-
distortion_spacing: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
140 148
distortion_deltas: 0.5 0.7 0.5 0.7 0.6 0.6 0.2 0.2 0 -0.1 -0.6
-1.4 -0.9000000000000004 -0.1 1.2
distortions: 0.5 0.7 0.5 0.7 0.6 0.6 0.2 0.2 0 -0.1 -0.6 -1.4
-0.9000000000000004 -0.1 1.2
io_required: yes
camera_type: frame
media_type: film
focal_length_calibration_flag: off
calibrated_focal_length_stddev: 0.03
ppac_calibration_flag: off
calibrated_ppac_stddevs: 0.003 0.003
self_calibration_enabled_params: 4095
antenna_offsets: 0.072 -0.046 1.092
end camera_parameters