FOTOMAPA I ORTOFOTOMAPA NUMERYCZNY MODEL TERENU

Transkrypt

1 FTMAPA I RTFTMAPA Zdjęcie lotnicze a mapa Zniekształcenia zdjęć lotniczych wpływ nachylenia zdjęcia wpływ rzeźby terenu Modele rzutu środkowego Przetwarzanie rzutowe rtorektyfikacja Terminologia Aspekty technologiczne NUMERYCZNY MDEL TERENU Definicje, terminologia Postacie NMT Fotogrametryczny pomiar danych do budowy NMT PRAWDZIWA RTFTMAPA orto Mapa zdjęcie lotnicze fotomapa, ortofotomapa Mapa znakowy model rzeczywistości geograficznej przedstawiony na płaszczyźnie w określonym odwzorowaniu; mapa posiada określoną kartometryczność: wierność kątów/odległości/powierzchni Zdjęcie lotnicze (pomiarowe) rzut środkowy rzeczywistości geograficznej realizowany techniką fotograficzną, powstaje poglądowy model rzeczywistości ale bez cech kartometrycznych (zniekształcone kąty, odległości, powierzchnie) orto 2

2 :M : orto 3 N orto 4 2

3 LNS N główna pozioma zdjęcia orto 5 ν α r r r ν = r' r r rν tg( α + ν ) rν c α +ν r 2 k c k ν przykład: dla ν = 3 o, c k =53mm, m z =0000 r=50mm r ν =0.9mm R ν = 0m główna płaszczyzna pionowa orto 6 3

4 r h = r h W W r r r r h R h orto 7 orto 8 4

5 R h = r h m W z = r h c k przykład: c k =53mm, W=530m, m z =? h=2.5m r=50mm r h =0.08mm R h = 0.8m h=5m r=50mm r h =0.6mm R h =.6m h=50m r=50mm r h =.6mm R h = 6m orto 9 R h = r h c K orto 0 5

6 Rektyfikacja zdjęć Rektyfikacja zdjęć to przetwarzanie zdjęć do postaci kartometrycznej i przedstawienie w układzie współrzędnych terenowych. Rezultat rektyfikacji zdjęć nazywa się mapą fotograficzną, gdyŝ zachowuje ona fotograficzny przekaz treści a zmianie ulega geometria powstaje sztuczny obraz jaki otrzymalibyśmy przy rzutowaniu ortogonalnym. Mapy fotograficzne dzieli się na fotomapy i ortofotomapy, w zaleŝności od zastosowanej metody rektyfikacji. orto model parametryczny model nieparametryczny x,y X 0, a, a( X X x = c a ( X X ( Y Y ( Y Y 3 33 ( Z Z ( Z Z ) ) x,y A, B, AX + BY + CZ + D x = EX + FY + GZ + a2 ( X X y = c a ( X X ( Y Y ( Y Y ( Z Z ( Z Z ) ) HX + IY + JZ + K y = EX + FY + GZ + niewiadome X Y, Z, ϖ, ϕ, κ (6) A, B,, K (), orto 2 6

7 MDELE RZUTU ŚRDKWEG odwzorowanie 2D na 2D a( X X x = c a ( X X 3 a2 ( X X y = c a ( X X ( Y Y ( Y Y ( Y Y ( Y Y ( Z Z ( Z Z ( Z Z ( Z Z ) ) ) ) AX + BY + C x = DX + EY + FX + GY + H y = DX + EY + + warunek współpłaszczyznowości punktów (X,Y,Z) niewiadome X Y, Z, ϖ, ϕ, κ (6) A, B,, H (8), orto 3 odwzorowanie 2D na 2D przetwarzanie rzutowe odwzorowanie 3D na 2D wg. równań kolinearności AX + BY + C x = DX + EY + FX + GY + H y = DX + EY + związki analityczne proste konieczna linearyzacja a( X X x = c a ( X X 3 a2 ( X X y = c a ( X X ( Y Y 3( Z Z ) ( Y Y ( Z Z ) ( Y Y ( Y Y ( Z Z ) ( Z Z ) niewiadome A, B,, H (8) (6) X, Y, Z, ϖ, ϕ, κ orto 4 7

8 Przetwarzanie rzutowe metoda fotomechaniczna orto 5 Przetwarzanie rzutowe metoda cyfrowa orto 6 8

9 Przetwarzanie rzutowe metoda cyfrowa zdjęcie cyfrowe (obraz cyfrowy B) fotomapa cyfrowa (obraz cyfrowy A) tworzona fotomapa cyfrowa orto 7 piksele obrazu B orto 8 9

10 piksele obrazu B Jak przyporządkować jasności pikseli obrazu B pikselom obrazu A? Pośrednikiem są centra pikseli obrazu A odwzorowane na zdjęcie Zadanie sprowadza się do określenia funkcji przyporządkowania jasności obrazu B kolejnym centrom orto 9 2 w 3 w 4 w 2 w 4 3 Interpolacja dwuliniowa (biliniowa, bilinear) Do interpolacji są brane cztery piksele obrazu B, których środki otaczają pozycję centra (odwzorowanego piksela obrazu A) Wagi są równe powierzchniom leŝącym naprzeciw środków pikseli - 4, powstałym z podziału kwadratu 234 w stosunku do centra g 4 = 4 w g i w i i orto 20 0

11 Powtórne próbkowanie (przepróbkowanie, resampling ) zbudowanie nowego obrazu cyfrowego na podstawie pikseli obrazu źródłowego, w sytuacji gdy pomiędzy pikselami obu obrazów zachodzi jakakolwiek rozbieŝność geometryczna Metoda najbliŝszego sąsiada Metoda dwuliniowa x 2 orto 2 ortorektyfikacja - metoda cyfrowa orto 22

12 ortorektyfikacja - metoda cyfrowa ortofotomapa cyfrowa zdjęcie cyfrowe orto 23 ortorektyfikacja zdjęcie cyfrowe (obraz cyfrowy B) (obraz cyfrowy A) orto 24 2

13 rtofotomapa - terminologia rtorektyfikacja to proces rektyfikacji obrazów źródłowych (zdjęć lotniczych, naziemnych, obrazów satelitarnych) którego celem jest uzyskanie obrazu terenu jaki powstałby przy rzutowaniu ortogonalnym na wybraną powierzchnię odniesienia rtoobraz to wynik ortorektyfikacji przeprowadzonej dla pojedynczego zdjęcia (obrazu); takŝe ortofotografia orto 25 rtofotomapa - terminologia Mozaikowanie - łączenie ortoobrazów, uzyskanych z ortorektyfikacji sąsiednich obrazów źródłowych, w większe fragmenty, najczęściej w celu wypełnienia powierzchni wyznaczonej przez arkuszowy podział map przy określonej skali orto 26 3

14 Fotomapa 4 pkt-y o znanych x,y, X,Y rtofotomapa: Dane potrzebne do rektyfikacja zdjęć metryka kalibracji kamery (do wykonania orientacji wewnętrznej) elementy orientacji zewnętrznej zdjęcia (lub wyznaczenie EZ na podstawie minimum 3 pkt. o znanych x,y,x,y,z) Numeryczny Model Terenu oraz dodatkowo dla potrzeb kontroli dokładności punkty lub elementy kontrolne orto 27 NUMERYCZNY MDEL TERENU NMT jest numeryczną reprezentacją powierzchni terenu umoŝliwiającą określenie wysokości h dowolnego punktu xy (w określonym obszarze), odtworzenie kształtu powierzchni terenu a takŝe określenie wielkości pochodnych do kształtu orto 28 4

15 NMT - Numeryczny Model terenu NMP Numeryczny Model Powierzchni DTM Digital Terrain Model DSM Digital Surface Model orto 29 NMT ( jako obiekt ciągły w GIS) jest najczęściej reprezentowany w postaci: zbioru elementów punktowych rozmieszczonych regularnie (siatka kwadratów, prostokątów ang. GRID), zbioru elementów liniowych - warstwice, sieci nieregularnych trójkątów TIN (ang. Triangular Irregular Network) opartych na punktach pomiarowych. orto 30 5

16 pracowanie NMT obejmuje pozyskiwanie danych => pomiar bezpośredni, fotogrametryczny, laserowy, radarowy,... przetwarzanie danych => od danych źródłowych do docelowej struktury NMT orto 3 FTGRAMETRYCZNE PZYSKIWANIE DANYCH D BUDWY NMT Pomiar manualny: punkty, linie charakterystyczne, warstwice Pomiar manualny sterowany automatycznie: pomiar w siatce GRID, nastawy X,Y wybierane przez system nadzorujący orto 32 6

17 orto 33 Area-Based Matching (ABM) c = m m i= j= i= j= n n ( a ij ( a a)( b ij a) 2 m ij n i= j= b) 2 ( b b) ij orto 34 7

18 h( x, y) 4 = 4 w h i w i i h( x, y) 3 = 3 w h i w i i w i = P i 2 P 3 P P 2 3 orto 35 UŜytkowanie NMT jako obligatoryjny element w klasycznym procesie ortorektyfikacji (korekta przesunięć radialnych) opracowywanie produktów pochodnych wizualizowanie NMT: warstwice, mapa hipsometryczna, cieniowana, rzuty perspektywiczne, itp. wykorzystanie NMT jako element składowy analiz np. modelowanie erozji, wyznaczenie obszarów do zalesiania, stref zalewowych orto 36 8

19 Klasyczna i prawdziwa (true) ortofotomapa rtofotomapa klasyczna mapa fotograficzna na której obrazy obiektów połoŝonych na terenie są zrektyfikowane do połoŝenia ortogonalnego. True ortofoto - prawdziwa ortofotomapa - jest to mapa fotograficzna na której obrazy wszystkich (lub wybranych) obiektów są zrektyfikowane do połoŝenia ortogonalnego. orto 37 wykonanie lotu z większej wysokości zastosowanie stoŝka kamery o dłuŝszej ogniskowej, zwiększenie pokrycia podłuŝnego i poprzecznego i do opracowania stosowanie tylko centralnych fragmentów zdjęć. orto 38 9

20 orto 39 orto 40 20