KOMERČNĚ DOSTUPNÉ SW PRO TVORBU DIGITÁLNÍCH ORTOFOT M. Havlička, M. Klainer ČVUT v Praze, Fakulta stavební, obor geodézie a kartografie martin.havlicka@seznam.cz, atlan@seznam.cz Klíčová slova: digitální ortofoto, programy, GRASS, ATLAS, TopoL, ArcGIS ANOTACE V dnešní době jsou díky rozmachu výpočetní techniky daleko větší možnosti při výběru vhodného programu na tvorbu digitálního ortofota, než dříve. Lze si vybrat z několika programů, které se vyznačují různými funkcemi a ovládáním. Lze použít nástroje programů, které se spíše specializují na oblast GIS, nebo programy specializované přímo na tvorbu ortofot a digitálních modelů terénu. Na výběr je buď komerční software od renomovaných firem nebo opensource řešení. ABSTRACT Nowadays there are thankfully of swing computer technology larger possibilities at selection acceptable programmes for production digital orthophoto map, than earlier. It is possible choose from number of programmes, which are marked by various functions and controls. It is possible use tools of programmesthat more likely specialized to areas GIS, or programs specialized directly for creation digital orthophoto and digital terrain models. To selection is either commercial software from prestigious companies or opensource solution. REFERÁT Zpracování leteckých fotografií se uplatňuje stále ve větší míře a to nejen při státním mapováni ale je velmi vyhledávané pro zpracováni tématických map. Uplatňuje se i ve speciálních aplikacích v různých oborech vědy a techniky. Česká fotogrammetrie a letecké měřické snímkování si i ve složitých podmínkách uplynulých desetiletí zachovávali své vůdčí postaveni a efektivnost v tvorbě velkoměřítkových map, i když v 80. letech již docházelo k určité nucené stagnaci, například ve tvorbě a využívání ortofotomap. Neaktuálnost map velkých měřítek a dřívější velmi dobré zkušenosti s využitím letecké fotogrammetrie, zvláště v extravillánu, jednoznačně hovoří pro opětovné využití leteckých měřických snímků při zjišťování nesouladu v katastrální mapě a jejich řešení na základě dat získávaných z leteckých meřických snímků. Letecký snímek převedený na ortofotomapu společně s vhodným softwarem tvoří také velmi dobrý základ informačního systému. 1
GRASS Asi nejznámější opensourcový software GRASS (Geographical Resources Analysis Support System), je kombinovaný rastrový a vektorový geografický informační systém pro správu geografických dat a vizualizaci. V současné verzi obsahuje přes 400 programů a pomocných prostředků, sloužících pro práci s rastrovými, vektorovými a bodovými daty, vytváření map, zpracování multispektrálních obrazových dat, vytváření a ukládání prostorových dat. Vedle textové příkazové řádky obsahuje také grafické uživatelské rozhraní. Asi největší síla GRASSu spočívá ve zpracování a analýze prostorových rastrových dat. Obsahuje také nástroje pro konverzi mezi rastrovými a vektorovými formáty. Pro prezentaci slouží nástroje, které dokážou vytvořit plnohodnotný online GIS, přístupný přes web (Grasslinks). Další vynikající vlastností je možnost doprogramování vlastních modulů, což je u konkurenčních komerčních systémů naprosto nemyslitelné. 2
Moduly pro práci s obrazy jsou srovnatelné se špičkovými produkty z oblasti GIS. Obsahují spoustu nástrojů pro zpracování a vyhodnocování multispektrálních satelitních dat stejně jako moduly k produkci ortogonálních map z naskenovaných leteckých snímků. GRASS je distribuován jak v podobě zdrojových kódů, tak i v podobě binárních balíků pro systém UNIX pod licencí GNU/GPL. Co se týče bodových analýz, lze GRASS použít na počítání konvexních obalů, geomorfologické analýzy (zakřivení profilu, sklony svahů a expozice), geostatistiku, interpolaci ploch z bodových dat, Thiessenovy polygony, interpolace křivkami, triangulace atd. Systém GRASS má také mnoho funkcí pro zpracování obrazu. Z těch nejvýznamnějších: zlepšení rozlišení, transformace (afinní, polynomická) na podkladě vektorů nebo rastrů, barevná kompozice, Fourierova transformace, analýza hlavních komponent, natažení histogramu, syntéza obrazů, kanonická analýza komponent, rozpoznávání map, klasifikace (radiometrická, geometrická), zlepšování kontrastu, transformace souřadnic, transformace RGB/IHS, tvorba ortofoto, radiometrická korekce (filtrace), detekce obrysů a další. Více o GRASSu se dá najít na jeho domovské stránce http://grass.baylor.edu Stereo Analyst pro ArcGIS Při práci ve Stereo Analyst má uživatel k dispozici dva pohledy na zpracovávané území. V jedné části okna se provádí vyhodnocení ve stereoskopickém režimu, v druhé části okna je možné vidět snímek prezentovaný tak, jako by se jednalo o ortofoto (ve skutečnosti se zde opět pracuje jen se skenovaným snímkem). Pro zvýšení komfortu při práci se doporučuje využít dvou monitorů, aby se každý typ zobrazení mohl prezentovat na jednom z monitorů. V obou těchto oknech je možné nad snímkem zobrazit nejrůznější vektorová data GIS, může být kontrolována přesnost těchto dat a prováděna jejich editace s využitím všech editačních nástrojů známých uživatelům ArcGIS. Co se týče formátů vektorových dat počítá se nejen s editací dat ve formátu shapefile, ale i geodatabáze. Pro první přiblížení 2D vrstvy ke tvaru reliéfu umožňuje Stereo Analyst konvertovat 2D shapefile na 3D shapefile podle zadaného modelu reliéfu. Jako orientované dvojice snímků se používají skenované snímky ve formátu TIFF, MrSID apod. doplněné o prvky vnitřní a vnější orientace. Stereo Analyst zaručuje v tomto ohledu kompatibilitu s fotogrammetrickým software SOCET SET a IMAGINE OrthoBASE, tedy software, který u nás využívá řada firem specializovaných na přípravu leteckých snímků pro GIS. Uživatelé ArcGIS si také mohou orientované dvojice snímků připravit sami prostřednictvím rozšíření Image Analysis pro ArcGIS, kde se prvky vnitřní a vnější orientace získají při procesu tvorby ortofoto. další vlastnosti: 3
vytvářet vektorové vrstvy, které uchovávají kromě velmi přesných polohových souřadnic zájmových objektů i výškové souřadnice použitelné v dalším zpracování a při 3D vizualizaci, kontrolovat přesnost stávající 2D vrstvy a rozšířit ji o výškovou informaci, zjišťovat souřadnice význačných bodů terénu a digitalizovat prostorový průběh tvarových čar, zlomů a hran v území; tato data pak mohou sloužit pro tvorbu přesných výškových modelů (TIN), například v prostředí 3D Analyst pro ArcGIS. ATLAS + TopoL Myšlenka na propojení GIS systému TopoL s digitálním modelem terénu ATLAS DMT se zrodila kolem roku 1995. S ohledem na potřeby uživatelů bylo provedeno propojení systémů ATLAS a TopoL přes DDE (Dynamic Data Exchange). Technicky je to zajištěno tak, že je spuštěn první ze systémů jako řídící (DDE Server) a ten si sám zajistí spuštění a ovládání druhého systému (DDE klient). Uživatel má tedy možnost ovládat z jednoho prostředí oba programy. První verze se používala především na společné vykreslování plošných a výškových informací. Nově uváděná verze tyto možnosti rozšiřuje o společnou editaci základních prvků - bodů a hran, a zajišťuje soulad mezi databázemi obou systémů - TopoL i ATLAS DMT. Pomocí spojení těchto dvou programů lze provádět tyto hlavní úkoly: tvorba DMT, vyhodnocování vrstevnic, tvorba ortofotomap. Tvorba ortofota je možná pouze nad kvalitním digitálním modelem terénu. Proto se přímo nabízí použití systému ATLAS DMT v digitální fotogrammetrii. ATLAS je jedinečný nástroj pro interaktivní editaci DMT. Na druhé straně stojí systém PhoTopoL umožňující tvorbu ortofotomap, automatickou korelaci stereodvojic pro tvorbu DMT a stereo vyhodnocování. Díky propojení Atlas DMT s PhoTopoL Stereo lze snadno interaktivně editovat trojrozměrný model: operátor si může přímo ve stereo módu zobrazit výškové informace z DMT (např. hrany a vrstevnice), které se mu po každé změně automaticky aktualizují. Tato "trojrozměrná" editace výrazně zvyšuje produktivitu práce a kvalitu výsledného modelu terénu. Další významná novinka byla vyvinuta pro zpracování bodů z automatické korelace stereodvojic. Pomocí speciálního algoritmu je možné eliminovat body, které neleží přesně na terénu (vrcholy stromů, budovy apod.) a výsledný model podle zadané tolerance "vyhladit". Tím je možné významně zkrátit celý cyklus automatizované tvorby vrstevnic. 4
V současnosti je tento programový balík pod názvem PhoTopoL ATLAS nabízen na španělském trhu, kde si i za krátkou dobu několika měsíců získal značný ohlas. Ve Španělsku je totiž fotogrammetrie velmi rozšířena a velká část území Španělska je mapována právě na základě leteckých snímků. Nový systém PhoTopoL Atlas je v současnosti používán jak soukromými firmami, tak i v Geografickém institutu španělské armády. Na základě úzké spolupráce s pracovníky tohoto institutu byla upravena technologická linka pro automatizovanou tvorbu vrstevnic map středních měřítek do následující podoby: Technologie automatizované tvorby vrstevnic Výpočet orientací jednotlivých snímků pomocí aerotriangulačního modulu AeroSys Automatická korelace jednotlivých stereodvojice Odstranění hrubých chyb korelace v stereo módu Vyhlazování, speciální funkce pro eliminaci chyb a celkové vyhlazení modelu. Kontrola a editace modelu v stereo módu při současném zobrazení vrstevnic, které jsou při změně automaticky přepočítávány. Výsledný výpočet vrstevnic. Tímto způsobem vznikají velmi rychle a tudíž i levně nejen kvalitní vrstevnice, ale i velmi kvalitní digitální modely terénu, které potom mohou sloužit pro tvorbu ortofotomap a pro další výpočty a terénní analýzy. ZÁVĚR Zjistili jsme, že pro tvorbu digitálního ortofota existuje široký výběr programů, ze kterých jsme zmínili ty nejznámější a nejvýznačnější ve svých oblastech. Program GRASS je spíše dělán pro programátorsky založenější uživatele *nixových systémů, zbylé zmíněné programy se používají pod systémy Microsoft Windows a vyznačují se také jednodušším ovládáním. Z toho vyplývá, že uživatel zabývající se tvorbou digitálního ortofota, by si měl pro svou práci zvolit program, který mu vyhovuje svými funkcemi a svým ovládáním. ZDROJE [1] Leica Geosystems, www odkaz: http://www.gis.leica-geosystems.com/products/stereoanalystforarcgis [2] Laboratoř fotogrammetrie, www odkaz: http://lfgm.fsv.cvut.cz. [3] Server časopisu Computer design, www odkaz:. http://www.cdesign.cz [4] TopoL Software, www odkaz:. http://www.topol.cz [5] Atlas s.r.o., www odkaz:. http://www.atlasltd.cz PŘÍLOHY žádné 5