Referencje przestrzenne danych teledetekcyjnych. Zdjęcia lotnicze. Teledetekcja środowiska przyrodniczego. Zajęcia VII.

Referencje przestrzenne danych teledetekcyjnych. Zdjęcia lotnicze. Teledetekcja środowiska przyrodniczego. Zajęcia VII.

Wymagania dotyczące zaliczenia przedmiotu teledetekcja wymagania dostosowane do bi-elearningowej formy zajęć Terminowe wykonanie i przesłanie (minimum 80%) wszystkich zadań obliczeniowych zadania oceniane są według skali od 0 do 100 (%); Przekroczenie terminu wykonania zadania, referatu, prezentacji oraz tłumaczenia, skutkuje obniżeniem oceny, zbyt długie przekroczenie terminu (powyżej dwóch miesięcy) powoduje obniżenie punktacji do 0 ; Pozytywne napisanie sprawdzianów zaliczeniowych (według pytań dostępnych na stronie przedmiotu) ocena pozytywna od 70% (średnia podejść); sprawdziany odbywają się w formie uczymy się (też są istotne i obowiązkowe) i na serio ; w przypadku sprawdzianów w formie uczymy się stosowane są obniżone kryteria zaliczenia średnia z minimum 10 podejść na poziomie 50%); Sprawdziany odbywają się zdalnie wyznaczonym okresie niedopuszczalne jest wspólne pisanie sprawdzianów; w przypadku stwierdzenia takiego faktu stosuje się niezaliczenie takiego podejścia (dotyczy formy Na serio ). Przewidywane jest pięć sprawdzianów w semestrze. Ocenie podlega także państwa aktywność w systemie e-learningowym (mierzona bardzo różnymi miarami, jej ocena nigdy nie będzie obiektywna, ale jest uwzględniania w ostatecznej ocenie z przedmiotu) W przypadku obszerniejszych form wypowiedzi, czyli prezentacji, referatów oraz streszczeń należy je wykonywać samodzielnie, tzn. wszystkie zdania powinny być autorstwa osoby podającej się za autora; Wyrywkowo będzie prowadzona kontrola antyplagiatowa. W przypadku stwierdzenia takiego faktu pracę należy poprawić; terminy nie podlegają w takim przypadku wydłużeniu; Zajęcia odbywają się co tydzień w laboratorium komputerowym, obecność nie jest wymagana, lecz zalecana; przynajmniej co drugie ćwiczenia. Zaplanowanych jest do realizacji 14-15 tematów ćwiczeniowych; w przypadku gdy zajęcia wypadną z powodu dnia rektorskiego lub dziekańskiego, temat zajęć podlega realizacji samodzielnie w formie zdalnej Wymagania powyższe stanowią całość i nie nad nimi dyskusji! Podstawa wg. $19 pkt.1 regulaminu studiów.

Informacje dodatkowe W tym roku nie przesyłamy plików RVC w postaci graficznej. W systemie e-learningowym będzie dokładnie opisane jakie informacje o plikach wynikowych należy przesłać formie tekstowej. Komentarze do wyników zapisujemy w pliku nazwiskonr.doc, według wskazówek schematów zawartych w opisie ćwiczenia. NIE UMIESZCZAĆ SPACJI I POLSKICH ZNAKÓW W NAZWACH PLIKÓW Jeżeli ktoś jest nieobecny na ćwiczeniach to wykonuje ćwiczenie samodzielnie w domu. Opisy do ćwiczeń dostępne są w Internecie w systemie e-lerningowym lub ewentualnie pod adresem http://ztg.amu.edu.pl/telgii.htm lub INFORMACJE I PYTANIA PILNE PROSZĘ WYSYŁAĆ NA: skrol@amu.edu.pl (albo poprzez system e- learningowy (mail e trafią na ten sam adres); Terminy wykonania ćwiczeń określone są na platformie e-lerningowej, poprzez nią terminy te będą państwu przypominane. Zajęcie są prowadzone w częściowo metodami e-learningu z wykorzystaniem platformy Moodle. Jako studenci trzeciego roku mają już tam państwo założone konta, zaistnieje potrzeba zmiany haseł. Adres serwera: https://www.elearning.amu.edu.pl/wngig/

Pojęcie zdolności rozdzielczej, rozdzielczości Może być one rozpatrywane z różnych punktów widzenia: właściwości układu optycznego, które warunkują możliwość przeniesienia obrazu z rzeczywistości do płaszczyzny obrazu w aspekcie przestrzennym wymiar najmniejszego czytelnego obiektu oraz w aspekcie radiometrycznym, fotometrycznym rozróżnianie poszczególnych tonów szarości (ocena zdolności obiektywów poprzez różne testy przedstawiona jest na kolejnym slajdzie); sposobu rejestracji obrazu (klisza fot., matryca CCD), mówimy wtedy o zdolności rozdzielczej materiału światłoczułego albo o wymiarze rzeczywistym elementu światłoczułego, czyli wymiarze najmniejszego czytelnego elementu obrazu właściwości materiału, na którym wykonana jest odbitka zdjęcia (papier fot., diapozytyw), cech urządzenia skanującego (skanery rozdzielczość optyczna i interpolowana), cech urządzenia wyświetlającego (monitor, projektor wymiar plamki), w odniesieniu do rozmiarów najmniejszego, fotografowanego obiektu (rozdzielczość naziemna, przestrzenna), powtarzalności fotografowania (rozdzielczość czasowa), ilości wąskich zakresów (kanałów) promieniowania elektromagnetycznego (rozdzielczość spektralna). Wpływ na zdolność rozdzielczą ma stan przejrzystości atmosfery. Im jest ona bardziej przezroczysta (czystsza), tym lepsze warunki do rejestracji obrazów w dużej rozdzielczości. Występujące zamglenie może obniżać potencjalne możliwości sensorów teledetekcyjnych rejestracji obrazów w wysokiej rozdzielczości.

Badanie zdolności rozdzielczej obiektywów i materiałów fotograficznych Związana jest z właściwościami optycznymi obiektywu. Każda kamera lotnicza poddawana jest procesowi kalibracji, podczas którego ustala się m.in. zdolność rozdzielczą w płaszczyźnie całego zdjęcia. Miarą zdolności rozdzielczej obiektywu jest ilość par linii, które można odfotografować w 1 [mm]. Podczas testów bada się również zdolność przenoszenia poszczególnych odcieni szarości. Badania wykonuje się dla punktów położonych w różnej odległości kątowej od punktu głównego zdjęcia.

Rozdzielczość skanowania W przypadku skanerów wyróżniamy dwa rodzaje rozdzielczości: rozdzielczość optyczną, rozdzielczość interpolowaną. Matryca skanująca CCD. 1 cal (2.54 cm) Rozdzielczość najczęściej określa się podając liczbę punktów na cal (np. 50 dpi = dot per inch) Zwiększenie rozdzielczości poprzez interpolację.

Porównanie jednostek rozdzielczości Informacje na temat standardów pomiarów zdolności rozdzielczej i wielu innych pokrewnych tematów dostępne sa na stronie http://www.precisionopticalimaging.com/

W ramach ćwiczenia trzy typy zadań 1. Skala mapy wynosi 1:10000, mapę zeskanowano z rozdzielczością 300 dpi. Oblicz średnią rozdzielczość rzeczywistą / przestrzenną piksela obrazu cyfrowego mapy. Rozwiązanie: 1 cm = 10000 cm, 1 cal = 2,54 cm = 300 pikseli czyli 1 cm = 300 pikseli / 2,54 cm 1 cm = 118,11 pikseli = 100 m czyli 1 piksel = 100 m / 118,11 1 piksel = 0,8466 m 2. Skala mapy wynosi 1:25000 a rozdzielczość naziemna obrazu teledetekcyjnego 0,5 m. Oblicz rozdzielczość zastosowaną w trakcie skanowania materiału analogowego (negatywu, odbitki stykowej czy diapozytywu)? Rozwiązanie: 1 cm = 25000 cm, 1 piksel = 0,5 m czyli 1 cm = 250 m = 500 pikseli 2,54 cm * 500 = 1270 pikseli zatem Rozdzielczość skanowania to 1270 pikseli na cal (dpi). 3. Średnia rozdzielczość przestrzenna piksela mapy została ustalona na 1 m. W trakcie skanowania zastosowano rozdzielność 400 dpi. Oblicz skalę mapy topograficznej. Rozwiązanie: 1 piksel = 1 m, 2,54 cm = 400 pikseli czyli 400 pikseli / 2,54 cm = 157,48 pikseli (na jeden 1 cm) zatem 1 cm = 157,48 m = 15748 cm Skala mapy to 1:15748.

Zdjęcie lotnicze skanowane w różnych rozdzielczościach xdpi - rozdzielczość zdjęcia w punktach (dot per inch)

Raster może być: - powiększany - pomniejszany. Względem wymiaru matrycy ekranu.

Piksel na mapie rastrowej 1600% 100% 200% 400% 800%

Piramida rastra Jest to zapis wielu kopii tego samego obrazu z coraz mniejszą rozdzielczością, Obecność piramidy przyspiesza szybkość wyświetlania rastra (również w sieci, karta graficzna odwołuje się wówczas do tego poziomu piramidy, który wymiarem najbardziej odpowiada wielkości ekranu monitora, Zwiększa ilość miejsca zajmowanego na dysku, np. TNTmips w zależności od tego czy jest o pełna piramida czy okrojona wielkość pliku wzrasta od 7 do 25%, w ArcInfo piramida jest zapisywana w pliku o tej samej nazwie i rozszerzeniu.rrd, W TNTmipsie piramida jest zapisywana jako podobiekty do obiektu, wewnątrz pliku.rvc, MapInfo (do wersji 7.5) nie pozwala tworzyć piramidy dla rastrów, stąd bardzo duże pliki powinny być wyświetlane jako obrazy zapisane w formatach falkowych (polecane ECW), Formaty falkowe posiadają piramidę w swej strukturze jako integralną część. Kolejne elementy piramidy

System współrzędnych odniesienia Poziom odniesienia (elipsoida model Ziemi, transformacja do WGS84 lub innej elipsoidy) Odwzorowanie (sposób przekształcenia krzywizny modelu do płaszczyzny np. odwzorowanie Mercatora, matematyczna definicja odwzorowania) Definicja płaskich współrzędnych (siatki kilometrowej (południk środkowy odwzorowania, punkt przyłożenia długość szerokość, współrzędne początkowe punktu głównego odwzorowania,

Różnice wysokości pomiędzy elipsoidą WGS 84 a a geoidą

Odwzorowania Walcowe Azymutalne Ortogonalne

482 028,37 482 052,37 769 000,32 768 987,32

Cechy modułów wprowadzania georeferencji: - ręczne wprowadzanie współrzędnych punktów kontrolnych, - import punktów namierzonych przez GPS (niezbędne uprzednie zdefiniowanie systemu współrzędnych w oparciu o 3-4 punkty), - manualne nadawanie współrzędnych w oparciu o zewnętrzne źródła (mapy zrektyfikowane, digitizery, serwisy WMS zawierające np. istniejące ortofotomapy geoportal, googlemaps, Bing) - estymacja położenia kolejnego punktu po wprowadzeniu co najmniej trzech punktów (zależnie od rodzaju transformacji) - precyzyjne dowiązywanie punktów referencyjnych do elementów geometrycznych warstw wektorowych (punktów, wierzchołków linii łamanych, węzłów) - automatyczne odszukiwanie istniejącego punktu na obrazie rastrowym przy uprzednim zdefiniowanie systemu współrzędnych w oparciu o 3-4 punkty. - automatyczny odczyt wysokości punktu, jeżeli istnieje powiązany DTM, - automatyczne nadanie referencji przestrzennych w oparciu o podobny rodzaj danych (obraz kolorowy względem obrazu kolorowego) z wykorzystaniem technik korelacji obrazowej, wymagane zdefiniowanie systemu współrzędnych w oparciu o 3-4 punkty), - wybór transformacji geometrycznej minimalizującej błędy położenia.

Czynności wykonywane przy wprowadzaniu punktów kontrolnych: - ustawienie położenia kursora w oknie z rejestrowanym obrazem, mapą, (przesuwanie obrazem rastrowym), - wprowadzenie współrzędnych topograficznych z klawiatury albo - identyfikacja położenia kursora w oparciu o źródło zewnętrzne (wspomagane estymacją położenia) - akceptacja położenia punktu kontrolnego prawym przyciskiem myszy albo odpowiednią ikona narzędziową, - szacowanie położenia punktów, które trudno zidentyfikować (wyznaczamy punkt na zarejestrowanej mapie, ale trudno nam go znaleźć na zdjęciu lotniczym, dlatego poprzez szacowanie położenia, punkt ten znajdowany jest automatycznie, ale należy sprawdzić czy automat zrobił to poprawnie, - edycja istniejących punktów, ma na celu poprawę położenia, zmniejszenie błędów, - lista punktów zawiera współrzędne obiektowe (rastrowe), oraz współrzędne docelowe w zdefiniowanym układzie współrzędnych, odchyłki od położenia modelowego, punkty można sortować wg różnych kryteriów - rozpoczynając nadawanie współrzędnych można przyjąć dwuetapową strategię: najwpierw wprowadzamy punkty na pomniejszonym obrazie, później ich precyzyjne położenie określamy poprzez ich edycję w dużym powiększeniu;

Przykłady punktów kontrolnych dla zdjęć lotniczych, gdzie odniesieniem referencyjnym jest mapa topograficzna 1:10000 w układzie 65 (wersja dwubarwna) Skrzyżowanie drogi gruntowej z utwardzoną Rozwidlenie drogi gruntowej w lesie Skrzyżowanie dróg wśród zabudowy rozproszonej Granica zadrzewienia (fragmentu lasu)

Przykłady punktów kontrolnych dla zdjęć lotniczych, gdzie odniesieniem referencyjnym jest mapa topograficzna 1:10000 w układzie 65 Granica działki ogrodzonej Łuk drogi, na zdjęciu widoczny jest nowy przebieg drogi, stary zarósł i jest niemal niewidoczny, na właściwą lokalizację wskazuje granica lasu Samotne drzewo Skrzyżowanie dróg osiedlowych

Przykłady punktów kontrolnych dla zdjęć lotniczych, gdzie odniesieniem referencyjnym jest mapa topograficzna 1:10000 w układzie 92 (mapa kolorowa). Skrzyżowanie dróg osiedlowych Skrzyżowanie dróg przy lesie (zasłonięte przez pochylone na zdjęciu drzewa) Narożnik lasu i drogi (przy linii energetyczna) Skrzyżowanie dróg osiedlowych utwardzonych żużlem

Przykłady punktów kontrolnych dla zdjęć lotniczych, gdzie odniesieniem referencyjnym jest mapa topograficzna 1:10000 w układzie 92 (mapa kolorowa). Granica działki ogrodzonej Narożnik lasu Skrzyżowanie rowu melioracyjnego i drogi Narożnik działki przy drodze gruntowej

Zadanie 1 nadanie referencji przestrzennych zdjęciu lotniczemu 1. Ćwiczenie polega na nadaniu referencji przestrzennych zdjęciu lotniczemu na podstawie mapy topograficznej w układzie 92. Dane do zadania znajdują się w pliku georef05.rvc. Zdjęcie i mapa obejmują fragment Lubonia. Mapa topograficzna zawiera nadruk danych z katastru geodezyjnego podział na działki i lokalizację budynków; widoczne są różnice w położeniu budynków pomiędzy mapą i katastrem; proszę przyjąć za poprawne położenie budynków z podkładu katastru. 2. Moduł do wykonania zadania uruchamiany jest z głównego menu Main/Georeference; moduł składa się z pięciu okien uruchamianych po kolei; główne okno modułu zawiera listę punktów, z tego okna poprzez polecenie File/Open otwieramy obiekt zdjęcia lotniczego, następnie poprzez Option/Open 2D Reference View uruchamiamy okno warstwy odniesienia. Następnie poprzez menadżera okna referencji otwieramy mapę topograficzną, ikonką z plusem; 3. Nadanie referencji przestrzennych ma być oparte na zbiorze 12 punktów, równomiernie rozmieszczonych na fragmencie zdjęcia lotniczego. Pierwsze trzy punkty muszą być nie współliniowe; pojedynczy punkt zaznaczamy w oknie zdjęcia i oknie mapy krzyżem nitek (we właściwym położeniu) prawidłowe położenie zatwierdzamy prawym przyciskiem myszki; 4. Nad listą punktów (główne okno modułu) znajduje przełączanie pomiędzy trzema trybami pracy z punktami wiążącymi: Add dodawanie punktów, Edit edycja położenia punktów istniejących i View przeglądanie punktów z listy.

Zadanie 1 cd. nadanie referencji przestrzennych 5. Po wyznaczeniu położenia 12 punktów, należy sporządzić raport z ćwiczenia. Raport ma zawierać: 1) zrzuty ekranu z położeniem punktów na zdjęciu i mapie, 2) Listę punktów z błędami położenia, resztki residuals, w trzech modelach afinicznym (równania liniowe), wielomianowym drugiego rzędu i cząstkowo afinicznym 3) zestawieniem średnich wymiarów komórki rastrowej, średnim błędem na kierunkach X i Y, ogólnym średnim błędem kwadratowym oraz 4) komentarzem zawierającym wnioski z przygotowanego ćwiczenia (wskazanie punktów o najmniejszych i największych odchyleniach od położenia modelowego, zmiany wielkości komórki rastrowej w zależności od modelu transformacji geometrycznej). 6. Sporządzenie tabeli zawierającej listę punktów z błędami położenia w trzech modelach poprzez trzykrotne zachowanie listy punktów postaci pliku tekstowego poprzez wybranie polecenia (główne okno modułu nadawania współrzędnych): File/Save as text, zmieniając za każdym razem model transformacji współrzędnych pomiędzy płaszczyzną obrazu a płaszczyzną układu odniesienia (w tym przypadku mapy topograficznej). 7. Całość czynności ilustruje film cw4.