SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník RELATIVNÍ A ABSOLUTNÍ ORIENTACE AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE

Transkript

1 SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník RELATIVNÍ A ABSOLUTNÍ ORIENTACE AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE

2 PŘÍPRAVA STEREODVOJICE PRO VYHODNOCENÍ Příprava stereodvojice pro vyhodnocení ve stereoftm 1. obnovení prvků vnitřní orientace komory Vnitřní orientace 2. určení prvků vnější orientace snímků Vnější orientace - různé možnosti: a) etapové řešení rozdělení do více kroků I. krok - relativní orientace (RO) II. krok - absolutní orientace (AO) b) komplexní řešení vše v jednom kroku c) přímé určení (za letu).. IMU/GPS

3 ORIENTACE SNÍMKŮ VE STEREOFTM relativní orientace, vzájemná orientace (dle slovníku VÚGTK) analogové či analytické obnovení vzájemné polohy dvou či více snímků tak, aby se určující paprsky, procházející identickými body na snímcích v prostoru protínaly a vytvářely optický model objektu

4 ORIENTACE SNÍMKŮ VE STEREOFTM Vzájemná orientace mezi oběma stereosnímky Cílem je vytvořit stereomodel Zajišťuje se rotací kolem os x, y a z tedy nastavením původní pozice a úhlové orientace fotografií v době jejich expozice Je určena bez vztahu k geodetickému systému souřadnic, nevyžaduje vlícovací body, ale body vázací (spojovací) volba polohy vázacích bodů podle Gruberova schématu

5 ORIENTACE SNÍMKŮ VE STEREOFTM Absolutní orientace geodetická (dle slovníku VÚGTK) umístění stereoskopického modelu do souřadnicového referenčního systému pomocí vlícovacích bodů

6 ORIENTACE SNÍMKŮ VE STEREOFTM Absolutní orientace geodetická Řeší vztah mezi modelovými a geodetickými souřadnicemi pomocí vlícovacích bodů Posun, pootočení a náklon relativně orientovaného steromodelu do referenčního geodetického systému souřadnic

7 ORIENTACE SNÍMKŮ VE STEREOFTM Absolutní orientace - geodetická - sedm parametrů (Xo, Yo, Zo,,,, m) - prvky absolutní orientace potřeba min. sedm rovnic. Určení sedmi neznámých prvků vnější orientace se provádí metodou MNČ (metoda nejmenších čtverců - vyrovnání soustavy rovnic z podmínky MNČ) pomocí vlícovacích bodů. Absolutní orientace vyžaduje minimálně dva úplné vlícovací body (X,Y,Z) a jeden výškový bod (Z), případně dva rovinné body (X,Y) a tři body výškové (Z). Tyto body přitom nesmí ležet v jedné přímce. V průběhu absolutní orientace stereopáru se určuje měřítko modelu, posun modelu ve směru os X, Y, Z, pootočení celého modelu a horizontace modelu. Absolutní orientace zajišťuje změnu měřítka tak, aby obrazy vlícovacích bodů na snímku se ztotožnily s jejich obrazy na mapě (s podmínkou MNČ).

8 PROJEKT LETECKÉHO SNÍMKOVÁNÍ Projekt leteckého snímkování pro stereofm náletový plán podélný překryt 60% - 80% příčný překryt (překryt jednotlivých řad) 20-30% V projektu se uvádí měřítko výsledné mapy, výška letu, příčný a podélný překryv, počet snímků v páse a celkový počet snímků, časové intervaly snímkování, vzdálenost letových čar, plocha území zobrazeného na jednom snímku, počet stereomodelů apod.

9 SNÍMKOVÉ TRIANGULACE Snímkové triangulace Dosud jsme předpokládali, že souřadnice vlícovacích bodů (VB) pro mapování jsme získali geodetickým měřením Snímkové triangulace - umožňují vyhnout se měření velkého počtu vlícovacích bodů při mapování větších území a překlenout tak území bez vlícovacích bodů pomocí bodů vázacích (spojovacích). Jedna z metod snímkových triangulací v současnosti využívaná je AAT = analytická aerotriangulace, jejím cílem je určit vnější prvky orientace snímků nebo prvky absolutní orientace modelů a souřadnice určovaných bodů v objektovém systému (X, Y, Z). Výsledky aerotriangulace umožní určit podrobné body ve vyhodnocovaných modelech nebo mohou být využity k tvorbě ortofotomap.

10 SNÍMKOVÉ TRIANGULACE Metody snímkové triangulace Vývoj od analogových přístrojů po DPW (digitální fotogrammetrické stanice), od jednoduchých pomůcek po krystalové brýle

11 AAT - AEROTRIANGULACE jednotlivé snímky prvky vnější orientace jedn.snímků vlícovací body vázací (spojovací) body

12 AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE Princip snímkové triangulace (aerotriangulace) Snímkové triangulace řeší, jak se vyhnout měření velkého množství bodů, případně jak překlenout území bez vlícovacích bodů. AAT využívají tzv. vázacích bodů (tie points) U metod snímkové aerotriangulace jsou parametry vnější orientace určeny pro všechny snímky v bloku vyrovnáním metodou nejmenších čtverců (MNČ). Definuje se vztah mezi všemi snímky v bloku, kamerou a terénem. Hledá se řešení s nejmenší možnou chybou, která je zároveň rozdělena (distribuována) do všech vyrovnávaných VB (a tedy i snímků). Výpočet pro blok snímků je přesnější a ekonomicky výhodnější

13 AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE Vázací body (tie points) Body, jejichž geodetické souřadnice nejsou známy Jsou však dobře lokalizovatelné a tedy změřitelné na překrývajících se částech dvou či více snímků. Reálné souřadnice těchto bodů jsou vypočteny v procesu AAT. Mohou být určovány manuálně i automatickým vyhledáváním. Musí být definovány na všech snímcích a to v místech s dobrým kontrastem obrazu (rozložení von Gruberovo schéma)

14 AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE Vázací (spojovací) body - tie points

15 AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE Výstupy z AAT Prvky vnější orientace všech snímků Geodetické souřadnice určovaných bodů Základní postupy AAT Etapové řešení (RO a AO jednotlivých stereomodelů a následné jejich spojení) nejstarší metoda řešení AATnepotřebuje výkonné počítače protože je úloha rozdělena do dílčích kroků Komplexní řešení svazkové vyrovnání bloku (bundle adjustment) - Komplexní řešení s podporou GPS/IMS Numerické řešení AAT - vyrovnání MNČ, iterační výpočet, řídké matice

16 POSTUPY AAT Etapové řešení AAT základní jednotka stereomodel (relativně orientovaný) vyrovnání a spojení jednotlivých projekčních center posunutí, pootočení a změna měřítka jednotlivých stereomodelů spojení modelů do jediného bloku transformace bloku do geodetického systému Jednotlivé snímky se postupně sestavují do jednoho bloku řešením jejich vzájemné orientace. Snímkové souřadnice ze všech snímků se transformují do soustavy prvního snímku.

17 POSTUPY AAT Komplexní řešení analytické aerotriangulace - svazkové vyrovnání bloku (bundle adjustment) základní jednotka snímek Všechny snímky se orientují současně metodami relativní a absolutní orientace s využitím vyrovnání souřadnic vlícovacích bodů.

18 POSTUPY AAT Výpočet probíhá na základě kolineárních rovnic iteračním postupem (přímý vztah mezi snímkovými a geodetickými souřadnicemi) pozn. rii jsou směrové cosiny rotací,, Vstupními hodnotami jsou měřené snímkové souřadnice bodů x,y a známé geodetické souřadnice VB X,Y,Z Neznámými jsou jednak prvky vnější orientace Xo, Yo, Zo,,,, m), jednak souřadnice nově určovaných bodů X,Y,Z.

19 POSTUPY AAT Postup vyžaduje znát na počátku přibližné hodnoty prvků vnější orientace, ty se určí: 1. Přibližné hodnoty neznámých prvků vnější orientace se získávají z měření GPS 2. Souřadnice projekčních center lze v prvním přiblížení určit v projektu snímkového letu (vykreslením do mapy a odečtením souřadnic). Vstupní data snímkové souřadnice se dnes určují na analytických přístrojích, přesných stereokomparátorech a na DPW Jedná se o řešení rozsáhlých soustav rovnic za podmínky MNČ svazky bloků jsou vyrovnány najednou + jsou jsou zavedeny i opravy (refrakce, distorze) - výpočet probíhá na moduech DPW nebo na specializovaných softwarech

20 POSTUPY AAT pro zajištění přesnosti je potřeba vždy větší než minimální počet vlícovacích bodů minimum je 4 vlícovací body v rozích bloku metody vyrovnání musí být robustní k odhalení příp. chyb v souřadnicích vlícovacích bodů využívá se MNČ Princip vyrovnání lze definovat následovně: svazky paprsků jsou umístěny (XO,YO, ZO) a pootočeny (ω,φ,κ), takže svazky paprsků se protínají, jak je nejlépe možné v navazovacích bodech a procházejí vlícovacími body jak nejblíže je možné.

21 POSTUPY AAT Volba vhodných VB minimálně jeden bod na každý třetí snímek v bloku. body v místech vícenásobných překryvů. body na vnějších okrajích bloku

22 POSTUPY AAT AAT s podporou GPS - GPS se využívá pro 1. Navigace a řízení leteckého snímkování 2. Určování souřadnic vlícovacích bodů 3. Určování přibližných hodnot prvků vnější orientace (souřadnic projekčních center) V případě AAT jsou prvky vnější orientace určeny pomocí GPS jako úvodní hodnoty v iteračním výpočtu (jako tzv. doplňková měření) GPS přijímač propojen s kamerou Přijímá data s vysokou frekvencí a z jednotlivých bodů interpoluje dráhu letu (resp. polohu středů promítaní)

23 POSTUPY AAT Přímé určení prvků vnější orientace při snímkovém letu využívají se různé metody dnes již běžně používané a to převážně kombinace GPS a IMU (inerciální měřící jednotka) při této metodě nejsou nutné VB, ale používají se body kontrolní GPS určuje souřadice v systému WGS 84, je nutný přepočet do S- JTSK

24 AAT ANALYTICKÁ AEROTRIANGULACE Přesnost AT souvisí s měřítko snímků přesnost měření snímkových souřadnic počet vázacích bodů počet, poloha a přesnost vlícovacích bodů použitý matematický model