Post on 22-Jan-2021
1
FOTOMAPA I ORTOFOTOMAPAZdjęcie lotnicze a mapa
Zniekształcenia zdjęć lotniczych
wpływ nachylenia zdjęcia
wpływ rzeźby terenu
Modele rzutu środkowego
Przetwarzanie rzutowe
Ortorektyfikacja
Terminologia
Aspekty technologiczne
NUMERYCZNY MODEL TERENU
Definicje, terminologia
Postacie NMT
Fotogrametryczny pomiar danych do budowy NMT
PRAWDZIWA ORTOFOTOMAPA
orto 1KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
Mapa – zdjęcie lotnicze – fotomapa, ortofotomapa
Mapa – znakowy model rzeczywistości geograficznej przedstawiony na płaszczyźnie w określonym odwzorowaniu; mapa posiada określonąkartometryczność: 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 2KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
2
1:1
1:M
orto 3KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
O
O’
N
orto 4KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
3
LNSN’
O’
głów
na p
ozio
ma
zdję
cia
orto 5KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
ννναννkk c
r
c
rrtgrrrr
2
)(' ≈≈+≈−=∆
ν
O
główna płaszczyzna pionowa
r
r
α
να +
przykład:dla ν = 3o, ck=153mm, mz=10000
r=50mm ∆rν
=0.9mm ∆Rν
= 10m
orto 6KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
4
r rr∆r∆
h∆
h∆
W
R∆
W
hrrh
∆=∆
orto 7KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
orto 8KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
5
przykład: ck=153mm, W=1530m, mz = ?
∆h=2.5m r=50mm ∆rh =0.08mm ∆Rh = 0.8m
∆h=5m r=50mm ∆rh =0.16mm ∆Rh = 1.6m
∆h=50m r=50mm ∆rh =1.6mm ∆Rh = 16m
kzh c
hrm
W
hrR
∆=∆=∆
orto 9KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
Kh c
hrR
∆=∆
orto 10KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
6
Rektyfikacja zdj ęć
Rektyfikacja zdjęć to przetwarzanie zdjęć do postaci kartometrycznej i przedstawienie w układzie współrzędnych terenowych.
Rezultat rektyfikacji zdjęć nazywa sięmapą 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 11KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
)()()()()()(
332313
312111
OOO
OOO
ZZaYYaXXa
ZZaYYaXXacx
−+−+−−+−+−−=
)()()()()()(
332313
322212
OOO
OOO
ZZaYYaXXa
ZZaYYaXXacy
−+−+−−+−+−−=
1++++++=
GZFYEXDCZBYAX
x
1++++++=
GZFYEX
KJZIYHXy
model parametryczny model nieparametryczny
x,y
X0,…
a11,…
x,y
A, B, …
niewiadome
κϕϖ ,,,,, OOO ZYX A, B,…, K (11)(6)
orto 12KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
7
)()()()()()(
332313
312111
OOO
OOO
ZZaYYaXXaZZaYYaXXa
cx−+−+−−+−+−−=
)()()()()()(
332313
322212
OOO
OOO
ZZaYYaXXa
ZZaYYaXXacy
−+−+−−+−+−−=
1++++=
EYDX
CBYAXx
1++++=
EYDX
HGYFXy
MODELE RZUTU ŚRODKOWEGO
odwzorowanie 2D na 2D
+ warunek współpłaszczyznowości punktów (X,Y,Z)
niewiadome
κϕϖ ,,,,, OOO ZYX A, B,…, H (8)(6)
orto 13KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
odwzorowanie 2D na 2D – przetwarzanie rzutowe
odwzorowanie 3D na 2D –wg. równań kolinearności
1++++=
EYDX
CBYAXx
1++++=
EYDX
HGYFXy
1
2
3
4
1’2’
3’ 4’
)()()()()()(
332313
312111
OOO
OOO
ZZaYYaXXaZZaYYaXXa
cx−+−+−−+−+−−=
)()()()()()(
332313
322212
OOO
OOO
ZZaYYaXXaZZaYYaXXa
cy−+−+−−+−+−−=
niewiadome
κϕϖ ,,,,, OOO ZYXA, B,…, H (8)
342
1
1’2’
3’4’
(6)
związki analityczne
proste koniecznalinearyzacja
orto 14KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
8
Przetwarzanie rzutowe
metoda fotomechaniczna
orto 15KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
Przetwarzanie rzutowe metoda cyfrowa
orto 16KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
9
Przetwarzanie rzutowe metoda cyfrowa
tworzona fotomapa cyfrowa
zdjęcie cyfrowe(obraz cyfrowy B)
fotomapa cyfrowa (obraz cyfrowy A)
orto 17KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
piksele obrazu B
orto 18KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
10
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
piksele obrazu B
orto 19KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
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 1- 4, powstałym z podziału kwadratu 1234 w stosunku do centra
1 2
34
∑
∑= 4
1
4
1
i
ii
w
gwg
w3 w4
w2 w1
Interpolacja dwuliniowa (biliniowa , bilinear)
orto 20KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
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
x 2
Metoda najbliŜszego sąsiada Metoda dwuliniowa
orto 21KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
ortorektyfikacja - metoda cyfrowa
orto 22KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
12
ortorektyfikacja - metoda cyfrowa
ortofotomapa cyfrowa
zdjęcie cyfrowe
orto 23KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
ortorektyfikacjazdjęcie cyfrowe(obraz cyfrowy B)
(obraz cyfrowy A)
orto 24KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
13
Ortofotomapa - terminologia
Ortorektyfikacja to proces rektyfikacji obrazów źródłowych (zdjęć lotniczych, naziemnych, obrazów satelitarnych) którego celem jest uzyskanie obrazu terenu jaki powstałby przy rzutowaniu ortogonalnym na wybraną powierzchnięodniesienia
Ortoobraz to wynik ortorektyfikacji przeprowadzonej dla pojedynczego zdjęcia (obrazu); takŜe ortofotografia
orto 25KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
Ortofotomapa - 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 26KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
14
Dane potrzebne do rektyfikacja zdj ęć
Fotomapa – 4 pkt-y o znanych x,y, X,Y
Ortofotomapa:
• metryka kalibracji kamery (do wykonania orientacji wewnętrznej)
• elementy orientacji zewnętrznej zdjęcia (lub wyznaczenie EOZ 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 27KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
NMT jest numeryczn ą reprezentacj ą powierzchni terenu umo Ŝliwiaj ącąokreślenie wysoko ści h dowolnego punktu xy (w określonym obszarze),odtworzenie kształtu powierzchni terenu a takŜe określenie wielko ści pochodnych do kształtu
NUMERYCZNY MODEL TERENU
orto 28KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
15
NMT - Numeryczny Model terenu DTM – Digital Terrain Model
NMP – Numeryczny Model Powierzchni DSM – Digital Surface Model
orto 29KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
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 30KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
16
Opracowanie NMT obejmuje• pozyskiwanie danych => pomiar bezpośredni, fotogrametryczny, laserowy,
radarowy,...• przetwarzanie danych => od danych źródłowych do docelowej struktury
NMT
orto 31KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
FOTOGRAMETRYCZNE POZYSKIWANIE DANYCH DO BUDOWY NMT
Pomiar manualny: punkty, linie charakterystyczne, warstwice
Pomiar manualny sterowany automatycznie: pomiar w siatce GRID, nastawy X,Y wybierane przez system nadzorujący
orto 32KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
17
orto 33KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
Area-Based Matching (ABM)
∑∑∑∑
∑∑
= == =
= =
−−
−−=
m
i
n
jij
m
i
n
jij
m
i
n
jijij
bbaa
bbaa
c
1 1
2
1 1
2
1 1
)()(
))((
orto 34KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
18
∑
∑= 4
1
4
1),(
i
ii
w
hwyxh
ii Pw =
1
2
3
P1
P3
P2
∑
∑=
3
1
3
1),(
i
ii
w
hwyxh
orto 35KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
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 36KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
19
Klasyczna i prawdziwa (true) ortofotomapa
Ortofotomapa 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 37KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
• 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 38KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
20
orto 39KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09
orto 40KPyka, teledetekcja i fotogrametria, sem. 5, 2008/09