DIGITÁLNÍ ORTOFOTO. SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník

Transkript

1 DIGITÁLNÍ ORTOFOTO SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník

2 DIGITÁLNÍ SNÍMEK Ortofotomapa se skládá ze všech prvků, které byly v době expozice přítomné na povrchu snímkované oblasti. Zobrazuje jednak skutečný stav lokality v závislosti na přírodních podmínkách a jevech (zaplavenu oblast, polomy), ale také další rušivé prvky jako jsou např. auta. Obecně nezobrazuje povrch v zakrytých oblastech (pod korunami stromů, pod mosty apod.) Vznik ortofotomap závisí především na požadavcích na výslednou mapu a to na jejím výsledném měřítku, přesnosti, čitelnosti a dostatečné podrobnosti, na definici mapových listů. Z těchto údajů se potom vyčtou základní parametry: souřadnicový systém, klad mapových listů, rozlišení při skenování, velikost pixelu nebo kontrolní měření a aerotriangulace.

3 DIGITÁLNÍ ORTOFOTO U rovinatého území je pro tvorbu mapy používána jednosnímková metoda, co se ale stane ve výškově členitém území? Bude docházet k výrazným radiálním posunům. Při zpracování převádíme středové promítání na ortogonální, odstraňují se nežádoucí radiální posuny tzn. Že pracujeme se souřadnicí Z a pomocí tzv. ortorektifikace vytváříme digitální Vliv výškových rozdílů při překreslování v jednosnímkové metodě ortofoto.

4 DIGITÁLNÍ SNÍMEK Princip ortorektifikace

5 POSTUP TVORBY ORTOFOTA Celý postup zpracování ortofota se dá rozdělit do několika etap: 1. Příprava projektu - o stanovení základních parametrů daného projektu tedy nap. o - stanovení měřítka snímkování, volbu fotografické kamery, volbu rozlišení při digitalizaci snímku apod. 2. Digitalizace leteckých snímků pokud je potřeba - snímky v analogové podobě je třeba převést do podoby digitální speciálními fotogrammetrickými skenery. 3. Vnitřní orientace snímků - vztah mezi pixelovými souřadnicemi naskenovaného snímku a snímkovými souřadnicemi definovanými rámovými značkami komory a v kalibračním protokolu 4. Vnější orientace snímků - transformace dat ze snímkových do geodetických souřadnic za použití vlícovacích bodů eventuálně i za použití AAT nebo přímým určením prvků vnější orientace na letadle (GNSS, IMU apod.) 5. Příprava DMT - pro území, které má být pokryto ortofotem, musí být k dispozici vhodný DMT. V současnosti se pro ortofoto ČR používá DMR4, model reliéfu (čtvercová síť 5x5m) na základě laserového leteckého skenování. 6. Ortofoto vlastní transformace a přerastrování snímků, v současnosti automatická a poloautomatické metody 7. Závěrečné úpravy - jako výsledný produkt nejsou požadována jednotlivá ortofota, ale blok pokrývající celé zájmové území (nap. mapový list). Toho lze docílit mozaikováním jednotlivých ortofot.

6 POSTUP TVORBY ORTOFOTA - technologie Technologický postup závisí na typu vstupních dat

7 POSTUP TVORBY ORTOFOTA - technologie Zpracování - digitální fotogrammetrické stanice - automatizace a dávkové (hromadné) zpracování - velké objemy dat (desítky, stovky snímků..) - průběžná kontrola kvality - úpravy výsledných dat - maskování, mozaikování Výstupy - digitální ortofoto (rastr, 2D) - DMT (vektor, 3D) ne vždy!! - programové aplikace nad ortofotem - IS (dle požadavků)

8 DIGITÁLNÍ SNÍMEK Rastrový DMT a ortofoto snímek s body DMR

9 PRINCIP VZNIKU ORTOFOTA Základním principem digitálního ortofota (DO) je transformace obrazové matice (rastru) ze systému snímkových do systému geodetických (rovinných) souřadnic. Vlastní proces tvorby DO začíná definováním požadované obrazové matice v rovin geodetického SS. Následuje transformace středů obrazových element (pixel) do snímkového SS. Pro tuto transformaci (kolineární) potřebujeme znát Z souřadnice středů obrazových elementů pro eliminaci radiálních posunů, které je možné získat interpolací například z existujícího DMT. Vztah mezi obrazovou maticí v geodetickém a snímkovém SS

10 PRINCIP VZNIKU ORTOFOTA Dalšími požadovanými vstupními daty jsou známé prvky vnitřní a vnější orientace snímků Následně pak řešíme otázku jak určit hodnoty šedi (barvy) jednotlivých pixelů nově vznikajícího ortofota na podklad známých hodnot v rámci leteckého snímku. Pro tyto účely se používají různé metody převzorkování obrazu (interpolace)

11 INTEPOLACE PŘEVZORKOVÁNÍ OBRAZU Proces, který produkuje nové pixely obrazu na základě pixelů starých. Používá se vždy pokud se mění rozlišení obrazu, obraz se otáčí či jinak deformuje.

12 INTEPOLACE PŘEVZORKOVÁNÍ OBRAZU Neadaptabilní algoritmy, které jsou aplikovány na celý obraz bez ohledu na její obsah. (pozn. Adaptabilní a. různé metody interpolace na různých typech ploch hrany x čisté plochy) a) metoda nejbližšího souseda - touto metodou se převezme požadovaná obrazová hodnota z nejbližšího bodu, je poměrně rychlá, nevýhodou je, že při zmenšování obrazu narušuje tenké čáry a naopak při zvětšování dochází k poškození hran. Má tejný efekt jako zvětšení velikosti pixelu, produkuje velký aliasing (zubaté hrany) b) bilineární interpolace - Jedná se o opět rychlou metodu, spočívající na lineární interpolaci, kde je třeba znát 4 nejbližší body, z kterých se počítá váženým průměrem pixel uprostřed. c) bicubická metoda pro stanovení nové hodnoty pixelu je používá 16 okolních pixelů. Bližší pixely mají větší váhu než vzdálenější. Je velmi odolná proti aliasingu a má i jemné přechody

13 INTEPOLACE PŘEVZORKOVÁNÍ OBRAZU a) metoda nejbližšího souseda A s aliasingem a s antialiasingem

14 INTEPOLACE PŘEVZORKOVÁNÍ OBRAZU b) bilineární interpolace

15 INTEPOLACE PŘEVZORKOVÁNÍ OBRAZU c) bicubická metoda

16 MOZAIKOVÁNÍ = rozdělování a spojování ortofotosnímků Postup: na ortofotosnímku vybereme určitou část překrývajících se snímků a na základě vybrané dělící čáry se snímky pospojují, Manuální mozaikování provádí zkušený odborník, kdy musí dbát na to, aby přechod mezi jednotlivými snímky nebyl příliš viditelný, proto se volí jako dělící čáry linie nebo barevné rozhraní. Automatické mozaikování probíhá v součinnosti programu, který zjistí vzájemný překryt sousedních snímků. Vybere spojovací body, na kterých bude vést spojovací čára, tyto body mají minimální geometrické zkreslení.

17 Chyby ve vyhotovení ortofotomapy Mezi chyby způsobené geometrií řadíme nepřesnost v navázání mapových listů, která může dosáhnout několika metrů. Dalším problémem je nesprávná volba měřítka, která má vliv na celkovou rozlišovací schopnost snímku. Do radiometrických a fotometrických korekcí řadíme chyby ze špatného naplánování času snímkování, ve kterém dochází k velkým kontrastům barev, chyby v homogenitě barev snímku

18 Chyby ve vyhotovení ortofotomapy Nepřesnosti ortofota vlivem špatného DMT (2002)

19 Chyby ve vyhotovení ortofotomapy Nepřesnosti ortofota nová verze již opraveno (2012)

20 Chyby ve vyhotovení ortofotomapy Problémy s maskováním ortofota (2006)

21 Chyby ve vyhotovení ortofotomapy Problémy s maskováním ortofota - opraveno (2012)

22 AUTOMATICKÉ VYHODNOCOVACÍ POSTUPY

23 AUTOMATICKÉ VYHODNOCOVACÍ POSTUPY

24 Získání ortofota Kde ortofoto koupím, dostanu?? - zpracovatelé fotogrammetrické firmy další organizace - správy NP, Lesprojekt - uživatelé - státní správa a organizace ČÚZK - celá republika - ortofoto 1: 5000 MZE - celá rep. - sledování bonity pozemků Krajské + městské úřady - GIS - další zdroje - ostatní organizace, podniky...

25 Získání ortofota