CECHY OBRAZÓW CYFROWYCH

1. GEOMETRYCZNA - rozdzielczość powierzchniowa - wymiar piksela w terenie

• parametry:

• dpi (liczba pikseli na cal lub rozdzielczość skanera a wejściu) lub ppi

• liczba wierszy i kolumn

• globalna liczba pikseli

Geometryczne cechy obrazu cyfrowego:

• jw.

• wymiar obrazu cyfrowego

• Wielkość piksela

• sposób zdefiniowania układu współrzędnych pikselowych

1. RADIOMETRYCZNA – opisuje zasięg oraz dającą się wyróżnić liczbę określającą dyskretne wartości jasności

• 6 bit, 8 bit, 24 bit, 32 bit - czyli ilość bitów potrzebnych do zapisania obrazu cyfrowego

• jasność obrazu cyfrowego

•kontrastowość obrazu cyfrowego

1. SPEKTRALNA – zakres promieniowania elektromagnetycznego (długość fali) do rejestracji danego obrazu

2. CZASOWA – odstęp (interwał) czasu między kolejnymi rejestracjami tego samego obiektu

3. PRZESTRZENNA – terenowa wielkość piksela, miara

rozróżnienia szczegółów obrazu; gęstość terenowego próbkowania.

AEROSYS

AEROTRIANGULACJA - proces obliczeniowy zmierzający do precyzyjnego określenia położenia wykonanych zdjęć lotniczych w przestrzeni. Określane są współrzędne dużej liczby punktów terenowych, przez co aerotriangulację określa się także jako kameralne zagęszczenie osnowy geodezyjnej.

Aerotriangulacja służy do wyznaczenia parametrów orientacji zewnętrznej zdjęć oraz współrzędnych środka rzutów. W nowoczesnych technologiach do wyznaczenia tych parametrów wykorzystywana jest technika GPS\INS.

Niewiadome wyznaczane metodą wiązek

• elementy orientacji zewnętrznej zdjęć (ω, φ, κ, X₀, Y₀, Z₀)

• współrzędne X, Y, Z punktów terenowych

VSD

1. Dane wejściowe:

• zdjęcia 23x23 cm w formacie TIFF

• współrzędne tłowe znaczków tłowych z metryki kalibracji kamery (plik *.PKT)

• współrzędne terenowe fotopunktów (plik *.PKT).

2. Orientacja wewnętrzna – transformacja z układu pikselowego do tłowego. Pomiar 4 znaczków tłowych (min. 2) i ich rejestracja klawiszem [I] oraz wprowadzenie współrzędnych tłowych [INSERT].

Dostępne są następujące transformacje płaskie:

• Helmerta przez podobieństwo (min. 2 punkty dostosowania)

• afiniczna (min. 3),

• biliniowa (min. 4)

• rzutowa (min. 4).

Wykorzystanie transformacji Helmerta i biliniowej.

Elementy orientacji wewnętrznej:

• współrzędne punktu głównego zdjęcia w układzie współrzędnych tłowych

• odległość obrazowa Ck (między środkiem rzutu a płaszczyzną obrazu)

3. Orientacja wzajemna – obliczenie współrzędnych przestrzennych w układzie modelu.

Pomiar 6 punktów homologicznych (min. 5) i zarejestrowanie klawiszem [H] lub

półautomatycznie metodą autokorelacji [F9]. Następnie obliczenie elementów orientacji wzajemnej oraz współrzędnych przecięcia promieni homologicznych w układzie modelu [F6]: ω’’, φ’’, κ’’, b_Y, b_Z

4. Orientacja bezwzględna – transformacja przestrzenna z układu modelu do układu odniesienia. Pomiar 3 punktów dostosowania [G] oraz wprowadzenie ich

Współrzędnych geodezyjnych [INSERT]. Następnie obliczenie elementów orientacji bezwzględnej:

• współrzędne początku układu współrzędnych modelu X0, Y₀, Z₀, Ω, Φ, Κ

• współczynnik zmiany skali k

5. Stereodigitalizacja – proces pozyskiwania trójwymiarowych danych geometrycznych o obiektach znajdujących się na powierzchni terenu; rekonstrukcja modelu przestrzennego zrealizowanego na autografie analogowym, analitycznym lub cyfrowym, oparta o parę zdjęć tworzącą stereogram. Na podstawie współrzędnych uzyskanych w układzie modelu drogą transformacji uzyskuje się współrzędne szczegółów terenowych w układzie geodezyjnym.

Stereodigitalizacja 3D – stereoskopowy pomiar na autografach cyfrowych i

analogowych, tworząc architekturę warstw pomiarowych i przypisując warstwom

odpowiednie atrybuty.

Tryby pomiaru:

a) statyczny – ręczny przy wykorzystaniu myszy 3D (znaczek pomiarowy

prowadzony na dany punkt „dotyka” mierzonego elementu)

b) dynamiczny – znaczek pomiarowy prowadzony wzdłuż wektora lub trajektorii

(np. krawężnika lub drogi), może nastąpić zmiana interwałów czasowych i

liniowych.

Warstwa tematyczna – grupa obiektów rysunkowych, która posiada nazwę, zdefiniowany kolor, który będzie wyświetlany podczas prezentacji obiektów należących do tej grupy, oraz widoczność. Rejestrowane linie przypisywane są do aktywnej w danym momencie warstwy.

Dodawanie i usuwanie [B]. Pomiary na trzech warstwach: budynki, użytki i drogi. Za pomocą klawiszy [F1] i [F2] ustawienie znaczków tak, aby widoczny był jeden znaczek znajdujący się na poziomie mierzonego punktu. Klawiszem [P] zaznaczenie punktów tworzących wektor, klawiszem [K] koniec wektora, a klawiszem [D] dołączenie ostatniego wektor do punktu początkowego, tworząc obiekt zamknięty. Wywołanie linii warstw i atrybutów [ALT]+[B].

6. Edycja fragmentu mapy wektorowej obiektu (dołączenie wyplotu kartowania cyfrowego)

– procedury wspomagające wektoryzację: połautomatyczna autokorelacja (wyszukiwanie punktów homologicznych), automatyczne doczepianie wektora do pomierzonych punktów lub wierzchołków linii łamanej, automatyczne doczepianie wektora do wewnętrznego punktu dowolnego odcinka, automatyczna realizacja wektora prostopadłego do wskazanego odcinka.

Orientacja	Obserwacje	Niewiadome	Metoda
wewnętrzna	Współrzędne pikselowe 8 znaczków tłowych	parametry transformacji afinicznej a0, a1, a2, b0, b1, b2	transformacja Helmerta, afiniczna, biliniowa, rzutowa
wzajemna	współrzędne pikselowe 15 punktów homologicznych	parametry orientacji wzajemnej (przypadek zdjęć zależnych) ω’’, φ’’, κ’’, bY, bZ	fotogrametryczne wcięcie w przód
bezwzględna	współrzędne pikselowe fotopunktów	parametry orientacji bezwzględnej X0, Y0, Z0, Ω, Φ, Κ, k	konforemna lub afiniczna przestrzenna transformacja przez podobieństwo

SKRÓTY

- BMP (BitMaP) – format pliku z grafiką bitmapową

- CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) – model przestrzeni barw (cyjan, magenta, żołty,

czarny)

- DPI (Dot Per Inch) – liczba plamek na cal

- ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) – sensor

- FIR (Far InfraRed) – daleka podczerwień

- GSD (Ground Sample Distance) – terenowa wielkość piksela

- HSL (Hue Saturation Lightness) – model opisu przestrzeni barw (odcień, nasycenie, jasność)

- HSS (HiperSpectral Scanner) – skaner hiperspektralny

- HSV (Hue Saturation Value) – model opisu przestrzeni barw (odcień, nasycenie, moc)

- IFOV (Instantaneous Field of View) – chwilowe pole widzenia skanera

- IHS (Intensity, Hue, Saturation) – intensywność, contrast, nasycenie

- IR (InfraRed) – podczerwień

- JPEG (Joint Photographic Experts Group) – format skompresowanych obrazow rastrowych

- LWIR (Long Wave InfraRed) – długofalowa podczerwień

- MIR(Middle InfraRed) – średnia podczerwień

- MMS (Mobile Mapping System) – system kartowania mobilnego

- MSS(MultiSpectral Scanner) – skaner multispektralny

- NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – wskaźnik roślinności

- NIR (Near InfraRed) – bliska podczerwień

- PAN (Panchromatic) – kanał panchromatyczny

- PNG (Portable Network Graphics) – rastrowy format plików graficznych

- PPI (Pixel Per Inch) – liczba pikseli na cal

- RAW – format zapisu danych bez nagłowkow

- RGB (Red, Green, Blue) – model przestrzeni barw (czerwony, zielony, niebieski)

- SIR (Shuttle Imaging Radar) – radiolokator obrazowy

- SPOT (Systeme Probatoire d'Observation de la Terre) – satelitarny system obrazowania

- SSS (SuperSpectral Scanner) – skaner superspektralny

- TIFF (Tagged Image File Format) – format plikow graficznych

- TIRS (Thermal InfraRed Sensor) – rodzaj skanera w satelicie LANDSAT8

- TM (Thematic Mapper) – jeden z sensorow w LANDSAT

- UAV (Unmanned Aerial Vehicle) – samolot bezzałogowy

- UV (UltraViolet) – nadfiolet

- VHR (Very High Resolution) – bardzo duża rozdzielczość

Ortofotomapa cyfrowa jest rastrowym, ortogonalnym i kartometrycznym obrazem terenu, który powstał w wyniku cyfrowego przetworzenia skanowanych zdjęć lotniczych i satelitarnych lub obrazów cyfrowych. W trakcie przetworzenia usunięte zostają zniekształcenia, które spowodowane zostały geometrią zdjęć i deniwelacją terenu. Ortofotomapa posiada więc takie same informacje, jakie zawarte są na zdjęciu z możliwością kartometrycznego pomiaru współrzędnych płaskich odfotografowanych szczegółów.

CECHY FOTOINTERPRETACYJNE

Bezpośrednie cechy rozpoznawcze - dotyczą geometrycznej, stereometrycznej, strukturalnej i optycznej charakterystyki samych obiektów. Do tych cech należy: kształt, wielkość obiektu, fototon lub barwa obrazu fotograficznego oraz jego tekstura, a także struktura.

Pośrednie cechy rozpoznawcze – ilościowe, przestrzenne, funkcjonalne i przyczynowe zależności między obiektami. Do tej grupy cech zalicza się te cechy, które drogą pośrednią wskazują na obecność przedmiotu i na jego charakterystyczne właściwości. Zaliczane tu są: cień własny i cień rzucany przez dany obiekt oraz rozmieszczenie topograficzne danego obiektu i jego powiązanie z innymi elementami terenu.

Bezpośrednie cechy rozpoznawcze:

1. Kształt obiektu wiąże się z jego genezą:

• regularny – obiekty powstałe w wyniku działalności człowieka odznaczają się kształtami zbliżonymi do figur geometrycznych, a więc kwadratów, prostokątów, trójkątów. Przykładem jest kształt zabudowań mieszkalnych, gospodarczych i przemysłowych, pól ornych, linijne kształty dróg, mostów, kanałów itp.

• nieregularny – obiekty pochodzenia naturalnego, na przykład nieregularne rzeki, jeziora, elementy rzeźby itp.

2. Wielkość obiektu – jest zależna od skali zdjęcia i rzeczywistych wymiarów obiektu. Znajomość skali obrazu i wymiaru kilku zarejestrowanych obiektów stanowi odniesienie do określenia wymiarów innych obiektów.

3. Ton obrazu – jest funkcją ilości promieniowania odbitego od obiektu, które dotarło do sensora i zostało zarejestrowane. Ilość odbitego promieniowania z kolei zależy od: jasności obiektu, kąta padania promieni słonecznych, charakteru powierzchni, położenia obiektu w stosunku do punktu głównego, pogody w momencie rejestracji obrazu, parametrów sensora.

4. Struktura obrazu (fotostruktura) – jest to uporządkowanie elementów obrazu w określony wzór. Można wyróżnić teksturę: bezładną, uporządkowaną, smugową, plamistą, liniową, kratową itp.

Przykłady:

sad – struktura kratowa,

droga – struktura liniowa,

las – struktura plamista

5. Tekstura (fototekstura) – oddaje charakter powierzchni sfotografowanego obiektu. Najczęściej definiuje się ją jako: gładką – amorficzną, drobnoziarnistą, gruboziarnistą itp. Duży wpływ na fotostrukturę danego obiektu ma zazwyczaj skala zdjęcia ( ten sam obiekt może mieć teksturę drobniejszą na zdjęciu małoskalowym i znacznie grubszą na zdjęciu wielkoskalowym).

Pośrednie cechy rozpoznawcze:

1. Cień rzucany przez dany obiekt – ułatwia rozpoznanie obiektu, gdyż przedstawia jego profil. Zależy jednak od wysokości słońca nad horyzontem i jego azymutu, a także usytuowania obiektu na obrazie (położenia w stosunku do głównego punktu zdjęcia).

2. Cień własny obiektu – nie oświetlona część obiektu znajduje się w cieniu własnym. Cień własny na zdjęciach lotniczych ma z reguły ciemniejszy ton niż cień rzucany przez ten obiekt.

3. Rozmieszczenie topograficzne obiektu i jego powiązanie z innymi elementami terenu – pozwala drogą dedukcyjną – po rozpoznaniu pewnej ilości obiektów – zdefiniować treść trudniej rozpoznawalną na podstawie wzajemnej współzależności między obiektami (np. rzeka – most, zabudowa wiejska – sad).

30. ETAPY W VSD

Dane inicjalne:

• dwa pliki w formacie TIFF

• dwa pliki w formacie PKT zawierające: znaczki.pkt oraz fotopunkty.pkt

Etapy orientacji wewnętrznej- zdjęcia lewego i prawego- transformacja płaska układu pikselowego do układu tłowego zdjęcia.

• współrzędne pikselowe- metoda najmniejszych kwadratów wyznaczmy współczynniki transformacjo ai, bi, (8) parametrowa transformacja

• plik_OR_INT.WYN

Etapy orientacji wzajemnej pary zdjęć

• pomiar 6 punktów homologicznych(punktów w strefach Grubera), w obszarze podwójnego pokrycia podłużnego pary zdjęć.

• Pomiarowi podlegają współrzędne pikselowe przeliczane przez system do układu tłowego

• Wyznaczamy elementy κ ” - kąt skręcenia prawego zdjęcia, φ” - kąt nachylenia podłużnego prawego 0zdjęcia, ω” - kąt nachylenia poprzecznego prawego zdjęcia, bz - składowa bazy B, by - składowa bazy B.

• plik _OR_REL.WYN

Etap orientacji bezwzględnej

• mierzymy w układzie modelu Xm Ym Zm

• metodą transformacji DLT, przetworzenie zdjęć do obserwacji stereoskopowej „układ stereo”

• układamy równania poprawek Vx, Vy, Vz, metoda najmniejszych kwadratów, rozwiązujemy układ i uzyskujemy parametry Ω – kąt nachylenia poprzecznego modelu, Φ – kąt nachylenia podłużnego modelu, K- kąt skręcenia modelu ,k - współczynnik zmiany skali, X0, Y0, Z0- współrzędne wektora translacji

• plik _OR_ABS.WYN

Pliki wynikowe

• DowolnaNazwa.MAP- plik ASCI z liniami mapy w układzie obrazu

• DowolnaNazwa.ABS- plik binarny z liniami mapy w układzie odniesienia

• DowlonaNazwa.DXF plik DowolnaNazwa.ABS w formacie DXF

Pliki importowane

• DowolnaNazwa.ABS –plik istniejącej mapy wektorowej 2D lub 3D po transformacji programem DXF_ABS do formatu ABS

• DowolnaNazwa.PNT – plika ASCII ze współrzędnymi punktów w układzie odniesienia 2D lub 3D