Propozycje wykorzystania zdjęć panoramicznych w GIS i geodezji Michał Bednarczyk Renata Pelc-Mieczkowska UWM Olsztyn XXIV DOROCZNA KONFERENCJA PTIP ROZWÓJ METOD I TECHNOLOGII GEOPRZESTRZENNYCH
Wstęp Technika fotografii panoramicznej pojawiła się praktycznie w tym samym czasie co sam wynalazek klasycznej fotografii czyli w pierwszej połowie XIX Idea fotografii panoramicznej wynikła bezpośrednio z tradycji malarskich. W początkach XIX wieku wielu malarzy tworzyło swoje dzieła w postaci tak zwanych panoram malarskich.
Wstęp Aby obejrzeć dzieło, obserwator musiał znajdować się wewnątrz cylindra, na którym prezentowany był obraz. Najsłynniejszą ekspozycją tego rodzaju w Polsce jest Panorama Racławicka we Wrocławiu. www.wroclaw360.pl
Technologia wykonywania zdjęć panoramicznych Podstawową zasadą zdjęcia panoramicznego jest takie ujęcie otoczenia, aby na jednym, spójnym obrazie zmieścił się jak najszerszy zakres widoku. Zdjęcia z jednego punktu (wiele zdjęć jedna baza, panorama obrotowa) Odwzorowanie na cylinder lub sferę Zdjęcia z wielu punktów (każde zdjęcie z innej bazy, panorama liniowa) Odwzorowanie na płaszczyznę
Panorama cylindryczna 360 stopni Panorama liniowa
Panorama sferyczna 360 stopni
Zdjęcie hemisferyczne
Sprzęt Prosty i mało precyzyjny Dowolny aparat fotograficzny, zdjęcia z ręki Aparat na statywie, wzrokowa kontrola pokrycia zdjęć Złożony i bardziej precyzyjny Głowica do zdjęć panoramicznych (ręczna lub automatyczna) Urządzenia wieloobiektywowe Zdjęcia hemisferyczne Obiektyw typu rybie oko
Sprzęt Obiektyw sigma fisheye 8mm http:// www.sigmaphoto.com Zrobotyzowana głowica PANO-GEAR system Ladybug http://ww2.ptgrey.com/spherical-vision
Przegląd zastosowań zdjęć panoramicznych
Podstawowe cechy Zdjęcia panoramiczne dają bardzo realistyczne rozeznanie w otoczeniu stwarzając wrażenie przebywania w danym miejscu. Ze względu na tę cechę fotografia panoramiczna jest chętnie wykorzystywana do wizualizacji wzbogacającej treść różnego rodzaju opracowań kartograficznych.
Połączenie GIS i zdjęć panoramicznych Dodanie geolokalizacji daje możliwość umieszczenia zdjęć panoramicznych na mapie Mapa cyfrowa staje się w ten sposób interfejsem do przeglądania panoram Obrazy panoramiczne mogą być wywoływane standardowo, przez kliknięcie na mapie lub tworzyć sekwencje układające się w wirtualną wycieczkę.
Zastosowania (1/2) Wizualizacja i prezentacja walorów krajobrazowych (ochrona środowiska, turystyka) Inwentaryzacja i analiza otoczenia (np. stanowiska archeologiczne) Uzupełnianie informacji o istniejących obiektach (np. rodzaj ogrodzenia, typ nawierzchni, występowanie zieleni)
Zastosowania (2/2) Badania leśne analiza warunków świetlnych pod okapem drzewostanów Modelowanie zasłon terenowych przy pomiarach GNSS Zbieranie danych dla systemów nawigacyjnych Automatyczne pozyskiwanie danych przestrzennych do różnych celów Wirtualna rzeczywistość (VR) i rozszerzona rzeczywistość (AR)
Przykładowe projekty
Propozycje własne Koncepcja systemu inwentaryzacji pomieszczeń w budynkach przy użyciu systemu GIS i zdjęć panoramicznych Rozszerzenie klasycznego opisu topograficznego punktu osnowy geodezyjnej o model zasłon terenowych występujących w otoczeniu punktu oraz zdjęcie panoramiczne otoczenia punktu i integracja tych danych w GIS
Podstawowe założenia Prezentowane opracowania dotyczą budynku znajdującego się w kampusie uniwersyteckim Kortowo w Olsztynie oraz rozety ściennej osnowy odtwarzalnej zlokalizowanej na terenie kampusu. Założenia leżące u podstaw opracowań to: wykorzystanie zdjęć panoramicznych do inwentaryzacji, użycie systemu GIS do opracowania danych przestrzennych, ograniczenie kosztów opracowania poprzez wykorzystanie oprogramowania open source, intuicyjna, wygodna i łatwa w przygotowaniu forma prezentacji danych, możliwa do wykorzystania zarówno w Internecie jak i lokalnie.
Sprzęt do pozyskania danych Aparat Nikon D90 Zrobotyzowana głowica do panoram Pano Gear Do zdjęć hemisferycznych - obiektyw rybie oko Sigma EX DG, 8mm Niekomercyjne oprogramowanie do cyfrowej obróbki zdjęć panoramicznych Microsoft ICE
Koncepcja systemu inwentaryzacji pomieszczeń w budynkach przy użyciu systemu GIS i zdjęć panoramicznych
Prezentacja danych główny interfejs Mapa wykonana z użyciem QGIS Jednym z atrybutów budynku jest łącze do panoram Udostępniona przez WMS Wykorzystano Geoserver na Linux Ubuntu
Interaktywny plan budynku
Rozszerzenie klasycznego opisu topograficznego punktu osnowy geodezyjnej o model zasłon terenowych występujących w otoczeniu punktu oraz zdjęcie panoramiczne otoczenia punktu i integracja tych danych w GIS
Dokumentacja otoczenia punktu osnowy
Inne propozycje zastosowań panoram w geodezji Uzupełnianie dokumentacji wykonanego pomiaru ze stanowiska (np. tachimetru), stosując dodatkowo graficzne oznaczenie pomierzonych punktów. Pomiary satelitarne (modelowanie zasłon) Wykorzystanie panoram i AR do prezentacji mierzonych bądź tyczonych obiektów jako pomoc w wykonywaniu pomiarów
Podsumowanie (1/3) Zdaniem autorów, technologia zdjęć panoramicznych może mieć zastosowanie zarówno w GIS jak i geodezji. Przytaczane przykłady stosowania tej technologii skłaniają do refleksji i dalszych poszukiwań. Można sądzić, że trend taki będzie się utrzymywał i zdjęcia panoramiczne będą coraz powszechniej stosowane w dziedzinach związanych z GIS i geodezją
Podsumowanie (2/3) Opisane projekty zostały wykonane z wykorzystaniem oprogramowania open source, co nie pozostaje bez znaczenia ze względów ekonomicznych. Realizacja była dość złożona i wymagała szeregu kroków, które mogą zniechęcić użytkownika chcącego zastosować tą technologię w zakresie proponowanym przez autorów.
Podsumowanie (3/3) Niektóre z przytaczanych pomysłów i propozycji mogą wydawać się dość fantastyczne, lecz są możliwe do realizacji. Potrzebne jest opracowanie doskonalszego oprogramowania oraz odpowiednich urządzeń, a także udoskonalenie istniejących, w taki sposób aby opisane zadania mogły być wykonywane automatycznie.
Dziękuję za uwagę