skaning laserowy

Miernictwo
Podstawy Fotogrametrii
FOTOGRAMETRIA ANALITYCZNA I CYFROWA
METODY POZYSKIWANIA DANYCH
DO BUDOWY NMT I ORTOFOTOMAPY CYFROWEJ
Józef Woźniak
[email protected]
Podstawowe pojęcia
•
•
•
•
definicja fotogrametrii
zdjęcia fotograficzne jako rzut środkowy
zalety fotogrametrii
prosty model stereofotogrametryczny
– elementy orientacji zdjęć
– współrzędne tłowe
– paralaksa podłużna
– wyznaczenie współrzędnych terenowych
• ocena dokładności
pokrycie potrójne
pokrycie podwójne
s zereg 1
pokrycie poprzeczne
s zereg 2
położenie
neg atywowe
f
ś rodek rzutów
położenie
pozytywowe
Mianownik s kali
zdjęcia
pionoweg o
w
w
m=
f
poziom odnies ienia
p=x’-x”
∆p=F(∆Z, ...)
x’
punkt nad modelem
x”
powierzchnia modelu
punkt modelu
RODZAJE MATERIAŁÓW FOTOGRAMETRYCZNYCH
DO CELÓW PROJEKTOWYCH I STUDIALNYCH
Rodzaje materiałów fotogrametrycznych do celów
projektowych
•
•
•
•
•
•
•
odbitka stykowa
fotoszkic zwykły
fotoszkic ulepszony
fotomapa
NMT
ortofotomapa cyfrowa
skaning laserowy
Zdjęcie
pionowe
Zdjęcie nachylone >3°
Warunki jakie muszą spełnić materiały fotogrametryczne, żeby
mogły być wykorzystane w celach projektowych:
• Kartometryczność
• Aktualność
• Kompletność
Ortofotomapa – port w Świnoujściu
Ortofotomapa – Wawel
Ortofotomapa – Wrocław
Pnkty adre
i OFM
y
odległość obrazowa
numer zdjęcia
0905
152.14
punkt główny
xo , yo
α
O
x
α
libela
znaczek tłowy
Elementy orientacji zdjęć fotogrametrycznych
Elementy orientacji wewnętrznej
•
stała kamery ck
•
położenie punktu głównego (x0 y0)
Elementy orientacji zewnętrznej
•
kąty pochylenia osi kamery (φ, ω, κ)
•
długość bazy fotogrametrycznej (b)
•
współrzędne środka rzutu zdjęcia lewego (XL YL ZL)
fotopunkt
punkt wiążący
Korelacje
1290F0432
2280F0234
10FFFFF01
1230F0298
2A90F0B19
3290F0432
2680F0284
10FFFFF01
A230F0248
2390F0B19
raster (0..F - stopnie szarości)
szukany kształt
Budowa ortfotomapy cyfrowej
• korekcja geometryczna
• korekcja radiometryczna/mozaikowanie
• edycja arkuszy ortofotomapy
Korekcja geometryczna
Źródła zniekształceń obrazów satelitarnych (Kurczyński, Wolniewicz):
• kamera (błędy kalibracji, tj. wyznaczenia geometrycznych elementów
orientacji wewnętrznej, oraz błędy urządzeń elektronicznych odczytujących
i zapisujących sygnał z linijki CCD),
• platforma (ruch satelity i perturbacje orbity, zmiany prędkości lotu, zmiany
orientacji kątowej platformy),
• ciągła rejestracja położenia na orbicie i kątów nachylenia platformy (o ile taka
rejestracja ma miejsce),
• ruch obrotowy Ziemi w czasie obrazowania i rzeźba terenu,
• docelowa projekcja kartograficzna skorygowanego obrazu (relacje między
geoidą i elipsoidą, projekcja elipsoidy na powierzchnię odwzorowawczą),
• atmosfera (refrakcja).
Korekcja geometryczna c.d.
Metody korekcji geometrycznej:
• Zwykły model wielomianowy typu 2D
• Zwykły model wielomianowy typu 3D
• Ilorazowy model wielomianowy
Korekcja geometryczna c.d.
• Model parametryczny
NUMERYCZNY MODEL TERENU
•
•
•
•
•
definicja NMT
metody pozyskiwania danych do NMT
linie nieciągłości
dokładności NMT
wizualizacja NMT
Numeryczny Model Terenu
Numeryczny Model Terenu - NMT
Digital Terrain Model – DTM
„Numeryczne odwzorowanie rzeźby powierzchni
terenu (powierzchni ciągłej) w sposób dyskretny (punktowy) wraz
z algorytmem interpolacyjnym, umożliwiającym wyznaczenie
współrzędnych Z dowolnych punktów, jako funkcji współrzędnych
X i Y tych punktów”
Z = f(X, Y)
Numeryczny Model Terenu
NMT jest reprezentowany przez punkty rozłożone
regularnie (siatka GRID) lub nieregularnie (siatka
TIN) na powierzchni terenu i uzupełniony poprzez punkty
reprezentujące morfologiczne formy terenu takie jak:
- linie szkieletowe (grzbiety, cieki),
- linie nieciągłości (urwiska, skarpy),
- powierzchnie wyłączeń (budynki, cieki),
- pikiety ekstremalne (wierzchołki, dna).
Numeryczny Model Terenu
Metody pozyskiwania danych do budowy NMT (zalety i wady)
• metoda geodezyjna
• metoda fotogrametryczna
• metoda kartograficzna
• skaning laserowy
Prace fotogrametryczne dla potrzeb NMT
• zagęszczanie osnowy (aerotriangulacja)
• pomiar modelu
• bezpośredni pomiar warstwic
• dynamiczna rejestracja przekrojów
• pomiar siatki regularnej
• pomiar punktów rozproszonych
• uzupełnienia:
• linie szkieletowe
• obszary nieciągłości
• punkty wysokościowe
• generowanie ortofotomapy
SKANING LASEROWY
Segment pokładowy:
·dalmierz laserowy (LRF – Laser Range Finder)
·system pozycjonowania trajektorii lotu oparty na
GPS (Global Positioning System)
·inercjalny system nawigacyjny INS (Inertial
Navigation System)
·kamera (lub kamery) wideo
·blok rejestracji danych
·system planowania i zarządzania lotem
Segment naziemny:
·naziemna, referencyjna stacja GPS
·stacja robocza do obróbki i przetwarzania danych
i generowania wynikowego NMT (tryb off-line).
SKANING LASEROWY
SKANING LASEROWY
SKANING LASEROWY
zalety
• niezależność od warunków oświetleniowych
• znaczna niezależność od warunków pogodowych
• penetracja poprzez pokrywę roślinną
• bardzo wysoka dokładność wysokościowa
danych pomiarowych (nawet 5 – 10 cm)
• krótki czas uzyskania produktu końcowego i
relatywnie niski koszt
Zestaw pytań z fotogrametrii
1. Istota i zadania fotogrametrii
2. Zalety metody fotogrametrycznej pozyskiwania danych
przestrzennych
3. Elementy orientacji zdjęć fotogrametrycznych
4. Fotogrametria 1 i 2-obrazowa, różnice i zastosowanie
5. Fotopunkty, punkty dostosowania
6. Paralaksa podłużna, od czego zależy jej wartość
13. Jakie dane są niezbędne do obliczenia współrzędnych
terenowych
14. Dokładności wyznaczenia współrzędnych XYZ
15. Zniekształcenie obrazu spowodowane deniwelacją terenu
Zestaw pytań z fotogrametrii c.d.
4. Istota ortofotomapy
5. Na czym polega korekcja geometryczna i radiometryczna obrazu
cyfrowego
6. Definicja NMT
7. C o to są linie nieciągłości w NMT (break lines)
8. Interpolacje Z-punktów
9. Dokładności NMT
10. Istota skaningu laserowego, dokładności
11. Podstawowe segmenty lotniczego skaningu laserowego