FOTOMAPA I ORTOFOTOMAPAtwiki.fotogrametria.agh.edu.pl/pub/Dydaktyka/... · 3 LNS N’ O’ g ł ó...

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)


2

1:1

1:M


O

O’

N


3

LNSN’

O’

głów

na p

ozio

ma

zdję

cia


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


4

r rr∆r∆

h∆

h∆

W

R∆

W

hrrh

∆=∆



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

∆=∆=∆


Kh c

hrR

∆=∆


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.


)()()()()()(

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)


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)


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


8

Przetwarzanie rzutowe

metoda fotomechaniczna


Przetwarzanie rzutowe metoda cyfrowa


9

Przetwarzanie rzutowe metoda cyfrowa

tworzona fotomapa cyfrowa

zdjęcie cyfrowe(obraz cyfrowy B)

fotomapa cyfrowa (obraz cyfrowy A)


piksele obrazu B


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


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)


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


ortorektyfikacja - metoda cyfrowa


12

ortorektyfikacja - metoda cyfrowa

ortofotomapa cyfrowa

zdjęcie cyfrowe


ortorektyfikacjazdjęcie cyfrowe(obraz cyfrowy B)

(obraz cyfrowy A)


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


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


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


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


15

NMT - Numeryczny Model terenu DTM – Digital Terrain Model

NMP – Numeryczny Model Powierzchni DSM – Digital Surface Model


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.


16

Opracowanie NMT obejmuje• pozyskiwanie danych => pomiar bezpośredni, fotogrametryczny, laserowy,

radarowy,...• przetwarzanie danych => od danych źródłowych do docelowej struktury

NMT


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


17


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

)()(

))((


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


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


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.


• wykonanie lotu z większej wysokości

• zastosowanie stoŜka kamery o dłuŜszej ogniskowej,

• zwiększenie pokrycia podłuŜnego i poprzecznego i do opracowania stosowanie tylko centralnych fragmentów zdjęć.


20



FOTOMAPA I ORTOFOTOMAPAtwiki.fotogrametria.agh.edu.pl/pub/Dydaktyka/... · 3 LNS N’ O’ g ł ó...

Documents

Transcript of FOTOMAPA I ORTOFOTOMAPAtwiki.fotogrametria.agh.edu.pl/pub/Dydaktyka/... · 3 LNS N’ O’ g ł ó...