Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

1

Temat 1:

Część 1.3: Wektoryzacja mapy 3D na stereogramie zdjęć lotniczych

z wykorzystaniem systemu DEPHOS oraz kontrola dokładności

geometrycznej ortoobrazu

Dane do projektu

•

własny projekt studenta z programu Dephos - zorientowany stereogram

•

biblioteka symboli: biblioteka K1.dsl (klon/pracownicy/awrobel/3_GiK/Dephos-2014/projekt-

Dephos-14)

;

Projekt lotu fotogrametrycznego

(wykonany w V sem.)

Lot fotogrametryczny

Założenie projektu fotogrametrycznego

Orientacja wewnętrzna

Aerotriangulacja bloku zdjęć

- planowo na specjalności

przedmiot CFLiS VIII sem.

Orientacja bezwzględna modelu

Orientacja wzajemna modelu

Pomiar danych i generowanie NMT

Generowanie ortoobrazu

Pomiar mapy 3D

Dane fotogrametryczne gotowe do generowania produktów kartograficznych

Część 1.1

Część 1.2

Część 1.3

Kontrola ortoobrazu

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

2

•

sidebar_AGH_Mapa3D-14.txt (klon/pracownicy/awrobel/3_GiK/Dephos-2014/projekt-Dephos-

14)

;

•

plik wektorowy 2D, w formacie MicroStation V8, przeznaczony do kontroli geometrycznej

wygenerowanego wcześniej ortoobrazu, a zawierający wszystkie fotopunkty naturalne

wykorzystane

do

orientacji

bezwzględnej:

fotopunkty_Dephos-14_2d.dgn

(klon/pracownicy/awrobel/3_GiK/Dephos-2014/projekt-Dephos-14)

Przygotowanie środowiska pracy

•

otworzyć w DEPHOS Mapper Stereo własny model;

•

zapisać pusty plik wektorowy pod nazwą Mapa_NazwiskoStudenta.det (File -> Save As);

•

ustawienie snapowania: w menu głównym otwieramy Customize -> Toolbars i zaznaczamy

Snaps;

•

w toolbarze Snaps zaznaczamy rodzaje snapowania, które podczas pomiaru będą dostępne

sekwencyjnie (jeden po drugim) po kliknięciu na kółko scroll (jako środkowy klawisz myszy):

Przy takim zaznaczeniu, jak wyżej, program po pierwszym kliknięciu uruchamia pierwszy zaznaczony

rodzaj snapowania (do końca odcinka linii), przy drugim kliknięciu drugi rodzaj - punkt najbliższy, a przy

trzecim trzeci rodzaj snapowania - środek wskazanego okręgu.

Prawidłowo wykonane snapowania wyglądają następująco:

do końca linii do punktu najbliższego do środka okręgu

•

wskazanie biblioteki symboli wg instrukcji K-1 w menu głównym Symbols -> Open library należy

wybrać plik biblioteka K1.dsl;

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

3

•

wybór sidebaru - menu główne Customize -> Sidebar - wskazać sidebar_AGH_Mapa3D-14.txt;

Wektoryzacja 3D

•

wybór pozycji z sidebaru pozwala wektoryzować sytuację z modelu z odpowiednimi atrybutami;

•

budynki wektoryzuje się po obrysie dachu;

•

pozycja Budynek prostokątny umożliwia wektoryzowanie dachu budynku przy pomocy linii

prostopadłych, zamknięcie obrysu odbywa się prawym klawiszem;

•

w przypadku latarni najpierw wykorzystujemy pozycję z sidebaru Podpora... i wstawiamy symbol

(okrąg), następnie wybieramy pozycję Latarnia i snapując się do środka okręgu wstawiamy

symbol;

•

w przypadku słupa energetycznego, najpierw wstawiamy podporę, a potem wybieramy pozycję

Kierunek..., zaznaczamy w oknie Place Symbol, w polu Angle Settings opcję 2 points:

i wskazujemy kierunek linii widoczny na zdjęciu.

Należy zwrócić uwagę na to, czy latarnia nie spełnia funkcji słupa energetycznego. Wówczas

należy narysować podporę, symbol latarni oraz kierunek przewodów.

Zakończenie wektoryzacji:

•

Należy zapisać plik wektorowy det

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

4

Kontrola jakości ortoobrazu

Zagadnienia związane z opracowaniem ortofotomap reguluje Rozporządzenie Ministra Spraw

Wewnętrznych i Administracji z dnia 3 listopada 2011 roku (w sprawie baz danych dotyczących

zobrazowań lotniczych i satelitarnych oraz ortofotomapy i numerycznego modelu terenu). Zgodnie z tym

rozporządzeniem ocenia się ortofotomapę pod kątem jakości radiometrycznej i geometrycznej.

Zgodnie z ww. rozporządzeniem ortofotomapę wykonuje się tak, aby w zakresie jakości

radiometrycznej:

„1) zmiany jasności i tonacji obrazu nie obniżały jej walorów interpretacyjnych;

2) w jej treści nie powstały efekty nieuzasadnione przez treść zdjęć lotniczych lub zdjęć satelitarnych,

na podstawie, których opracowano ortofotomapy (np. rozmazania na granicach lasów, podwójne

odwzorowania dróg leśnych);

3) różnice jasności średnich, dla dwóch wybranych obszarów w obrębie ortofotomapy, nie

przekraczały 5 jednostek jasności składowych spektralnych”

Zgodnie z ww. rozporządzeniem „weryfikacja jakości ortofotomapy w zakresie jakości geometrycznej

obejmuje w szczególności sprawdzenie:

1) wewnętrznej zgodności i poprawności geometrycznej;

2) dokładności odniesionej do pomiaru stereoskopowego w ramach tego samego projektu

fotogrametrycznego — w przypadku opracowań wykonanych ze zdjęć lotniczych;

3) dokładności bezwzględnej odniesionej do niezależnego pomiaru kontrolnego”

W odniesieniu do niezależnego pomiaru rozporządzenie określa, że „średni błąd położenia dobrze

identyfikowalnych na ortofotomapie szczegółów terenowych, którego miarą jest pierwiastek średniego

błędu kwadratowego liczonego z wektorów przesunięć w stosunku do niezależnego pomiaru, nie może

być większy niż:

1) dwukrotna wartość terenowej wielkości piksela w przypadku terenów o spadkach do 2°;

2) dwuipółkrotna wartość terenowej wielkości piksela w przypadku terenów o spadkach od 2° do 6°;

3) trzykrotna wartość terenowej wielkości piksela w przypadku terenów o spadkach ponad 6°”

W przypadku pomiaru kontrolnego spełniony musi być warunek żeby „wartość błędu średniego

położenia dobrze identyfikowalnych na ortofotomapie szczegółów terenowych, którego miarą jest

wartość średniego błędu kwadratowego obliczonego z wektorów przesunięć w stosunku do pomiaru

kontrolnego, nie przekraczała 75% wartości” określonych w poprzednim akapicie.

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

5

Kontrolę dokładności ortoobrazu dokonuje się, więc przez pomiar na ortoobrazie dobrze

identyfikowalnych szczegółów terenowych (nazywanych dalej punktami kontrolowanymi), których

współrzędne wyznaczone zostaną przez dodatkowy pomiar kontrolny na stereogramie zdjęć lotniczych

lub przez niezależny pomiar terenowy.

Kontroli podlegać mogą jedynie punkty leżące na powierzchni terenu. Tylko elementy powierzchni

terenu powinny mieć na ortoobrazie prawidłowe położenie. W procesie przetworzenia

ortofotograficznego koryguje się, bowiem obraz zdjęcia wykorzystując numeryczny model terenu do

usunięcia zniekształceń (przesunięć radialnych) spowodowanych przez zróżnicowanie wysokościowe

powierzchni terenu. Natomiast wszystkie obiekty wystające ponad powierzchnię terenu mogą nie

posiadać poprawnego geometrycznie położenia, ponieważ zachowują na ortoobrazie szczątkowe

przesunięcie radialne takie, jakie miały na zdjęciu lotniczym. Wielkości szczątkowych przesunięć

radialnych zależą od wysokości obiektów (różnicy wysokości pomiędzy górną powierzchnią obiektu, a

powierzchnią terenu) oraz od położenia obiektu na zdjęciu (wielkości promienia radialnego). Zależność tą

przedstawiono na rysunku poniżej.

c

k

W

∆

h

r

∆

r

W

r

h

r

⋅

∆

=

∆

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

6

Zasady kontroli dokładności geometrycznej ortoobrazu wykonywanej na zajęciach

Kontrola dokładności ortoobrazu wykonywana będzie poprzez

a.

Pomiar punktów kontrolowanych na stereogramie jako szczegółów sytuacyjnych o

jednoznacznej identyfikacji. W tym celu na obszarze, na którym opracowano

szczegółowy NMT (siatka 10m) należy pomierzyć 5 szczegółów sytuacyjnych

leżących na powierzchni terenu.

b.

Pomiar na ortofotogramie współrzędnych tych samych 5 punktów kontrolowanych

oraz fotopunktów naturalnych, które były wykorzystywane do orientacji

bezwzględnej (prawidłowo położone na ortofotogramie powinny być tylko

fotopunkty leżące na powierzchni terenu).

Pomiar punktu kontrolowanego na stereogramie następuje przez narysowanie znaku w postaci

ukośnego krzyża, którego punkt centralny umieszczamy na wybranym szczególe terenowym. Należy w

tym celu użyć pozycji „kontrola ortofotomapy – punkt kontrolowany” znajdującej się w sidebarze_

AGH_Mapa3D-14.txt. Punkty należy nanieść w tym samym pliku „*.det”, w którym znajdują się

zwektoryzowane szczegóły mapy sytuacyjnej.

Po zakończeniu pomiaru punktów kontrolowanych należy zapisać plik „*.det” a następnie wykonać

eksport tego pliku do formatu dxf (File - eksport – dxf – rysunek poniżej).

Po wyeksportowaniu pliku należy zamknąć program Dephos.

Pomiar kontrolny na ortoobrazie.

Pomiar zostanie wykonany z wykorzystaniem programu Microstation w wersji V8.

W programie tym zostanie otwarty rysunek z naniesionymi fotopunktami, następnie dołączony do

niego będzie rysunek z pomierzonymi na stereogramie szczegółami terenowymi - punktami

kontrolowanymi. Rysunki te wyświetlane zostaną na tle ortofotogramu, i wówczas można pomierzyć

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

7

wartości odchyłek liniowych pomiędzy położeniem danego punktu na ortofotogramie a jego

prawidłowym położeniem na rysunku.

W trakcie uruchamiania Microstation V8, otworzy się okno, w którym należy wczytać

wyeksportowany wcześnie z programu Dephos plik „*.dxf”. Pojawi się okno jak na rysunku poniżej,

należy wcisnąć przycisk OK.

Nawigacja po rysunku oraz paski narzędziowe:

W zależności od wersji programu obraz okna programu i paski narzędzi wyglądają następująco:

Sala 508 – MicroStation V8 2004 Edition

W lewym dolnym rogu okna obrazu znajduje się pasek z narzędziami do nawigacji:

odśwież
widok

powiększ

Fit
View

pomniejsz

przesuwanie
obrazu

powiększ
wskazując obszar
„Window Area”

powrót do
poprzedniego
widoku

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

8

Wyświetlenia paska z podstawowymi narzędziami do rysowania (Main):

wyświetlenie paska Main:
Menu – Tools - Main - Main

pasek Main

Pomiar odległości:

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

9

MicroStation V8 Series 2 (Series 3) – dostępne bezpłatnie dla studentów - Pracownia Komputerowa

WGGiIŚ -

http://www.geod.agh.edu.pl/new/index.php?option=com_content&view=article&id=41&Itemid=127

odśwież
widok

powiększ

Fit
View

pomniejsz

przesuwanie
obrazu

powiększ
wskazując obszar

„Window Area”

powrót do
poprzedniego
widoku

Pasek z narzędziami Tasks oraz narzędzie do pomiaru odległości:

wyświetlenie paska Tasks:
Menu – Tools - Tasks

pasek Tasks

pomiar
odległości

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

10

Dalsze operacje po otwarciu pliku .dxf

Po wczytaniu rysunku, jeżeli nie widać go w oknie, należy lewym przyciskiem myszy kliknąć ikonę

FitView a następnie kliknąć lewym przyciskiem myszy w dowolnym miejscu okna.

Uwaga: każde włączone narzędzie jest aktywne (następne kliknięcie spowoduje wykonanie tej samej

operacji) dopóki nie wyłączymy narzędzia przez kliknięcie w prawy przycisk myszy.

W oknie powinien pojawić się rysunek wykonany w programie Dephos. Rysunek jest trójwymiarowy.

Należy zamienić go na dwuwymiarowy (ponieważ ortoobraz jest dwuwymiarowy i kontrolowane będą

jedynie współrzędne XY to wygodnie jest jeżeli rysunek z punktami kontrolowanymi również jest

dwuwymiarowy) i zapisać w formacie dgn (dla wersji V8) Menu: File – Eksport-2D. W oknie zapisu pliku

nadać mu nazwę z dodaniem literek 2D.

Korzystając z pozycji Otwórz w menu File wczytać plik fotopunkty_Dephos-14_2d.dgn (skopiowany

uprzednio z: klon/pracownicy/awrobel/3_GiK/Dephos-2014/projekt-Dephos-14)

Wczytać, jako referencyjny, przygotowany uprzednio dwuwymiarowy rysunek z programu Dephos

Menu: File – References – Tools – Attach

(należy wskazać ścieżkę dostępu do pliku, opcja Attachment Metod ma być ustawiona na

Coincident)

Po wciśnięciu przycisku FitView i kliknięciu lewym przyciskiem myszy w okno pojawi się rysunek

fotopunktów na tle rysunku wykonanego w programie Dephos. Uwaga – z powodu przejścia przez format

dxf zmieni się kolorystyka linii rysunku wykonanego w programie Dephos.

Teraz należy podpiąć ortoobraz:

Menu: File – Raster Manager – File (w oknie Raster Manager) – Attach

(wskazać ścieżkę dostępu do ortoobrazu, opcja Place Interactively ma być wyłączona)

W tle poprzednio wczytanych rysunków powinien wyświetlić się ortoobraz. Obraz można

powiększać lub pomniejszać przyciskami Zoom z belki na dolnej (górnej) krawędzi okna, można też

używać przycisku Window Area do zaznaczania obszaru do powiększania lub Fit View do pokazania

całego obrazu. Po wciśnięciu przycisku narzędzia, w celu wykonania zamierzonej operacji, należy kliknąć

lewym przyciskiem w okno (lub trzymając wciśnięty lewy przycisk zaznaczyć prostokątny obszar do

powiększenia – Window Area).

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

11

Po powiększeniu rejonu z punktem kontrolowanym (punktem sytuacyjnym zmierzonym

w programie Dephos) należy zmierzyć odchyłkę (odległość pomiędzy danym szczegółem na ortoobrazie a

centrem krzyża oznaczającego punkt kontrolowany).

Pomiar odchyłki:

Po włączeniu narzędzia do pomiaru odległości należ najpierw kliknąć lewym przyciskiem myszy

wskazując szczegół na ortofotogramie, a następnie kliknąć lewym przyciskiem myszy wskazując centr

krzyża. Wartość pomierzona pokaże się w oknie narzędzia lub na dolnej belce programu (w zależności od

wersji Microstation). Po zmierzeniu odległości i zapisaniu wyniku należy prawym klawiszem myszy

zakończyć pomiar teraz dopiero można mierzyć kolejną odległość (odchyłkę). Nie wyłączenie pomiaru

spowoduje, że kolejne mierzone wartości będą sumowane.

Podobnie jak dla punktów kontrolowanych należy wykonać pomiar odchyłek na fotopunktach

naturalnych (należy sprawdzać tylko te fotopunkty, które leżą na powierzchni terenu! – dlaczego?)

Pomiar odchyłek na fotopunktach naturalnych - w tym przypadku należy mierzyć odległość

pomiędzy danym szczegółem (ze szkicu fotopunktów naturalnych) a krzyżykiem w centrum okręgu:

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

12

Odchyłki w czasie pomiaru trzeba zapisywać ręcznie. Po pomierzeniu odchyłek liniowych dla

punktów kontrolowanych i fotopunktów należy obliczyć błędy średnie (osobno dla punktów

kontrolowanych pomierzonych w programie Dephos i osobno dla fotopunktów) z wzoru:

n

dd

m

śr

)

(

Σ

=

gdzie:

d – odchyłka pomiędzy położeniem punktu na ortofotogramie a jego właściwym

położeniem uzyskanym z pomiaru kontrolnego

n - liczba analizowanych punktów

Należy również pomierzyć i sprawdzić jakie wielkości osiągają odchyłki dla fotopunktów naturalnych

położonych na dachach budynków. Odchyłek tych nie należy jednak uwzględniać przy obliczaniu błędów

średnich.

Dodatkową kontrolą jest wizualna analiza zgodności rysunku wektorowego elementów mapy

sytuacyjnej z ortoobrazem. Szczególną uwagę należy zwrócić na budynki, które na stereogramie były

wektoryzowane po obrysie dachu, ponieważ dachy budynków na ortoobrazie posiadają szczątkowe

przesunięcie radialne.

Zawartość sprawozdania:

Część 1.1

−

Zwięzły opis wykonanych czynności.

−

Dokładność orientacji wzajemnej i bezwzględnej (średnia wartość paralaksy

poprzecznej, błąd średni wpasowania modelu w fotopunkty).

−

Załącznik: zrzut z ekranu obrazujący rozmieszczenie na stereogramie punktów do

orientacji wzajemnej i bezwzględnej

Część 1.2

−

Zwięzły opis wykonanego pomiaru.

−

Załącznik: zrzut z ekranu obrazujący obszar dla którego wykonano szczegółowy NMT

z wektorami linii nieciągłości, pikietami i nałożonymi warstwicami.

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie - WGGiIŚ

opracowali: A. Boroń, A. Rzonca, A. Wróbel

13

−

Załącznik: zrzut z ekranu obrazujący wygenerowany ortoobraz

Część 1.3

−

Zwięzły opis wektoryzacji.

−

Zrzuty z ekranu (Microstation) pokazujące zwektoryzowane elementy sytuacyjne

Wyniki kontroli geometrii ortofotogramu:

•

Wykaz odchyłek na punktach sytuacyjnych pomierzonych na stereogramie w

rejonie swojego NMT oraz na fotopunktach naturalnych.

•

Błędy średnie obliczone z ww. odchyłek Opis zgodności elementów

sytuacyjnych zwektoryzowanych w programie Dephos z obrazem

ortofotogramu (zrzut z ekranu obrazujący tą zgodność)

•

Wnioski

dotyczące

wyników

kontroli

dokładności

geometrycznej

ortofotogramu w odniesieniu do obowiązujących przepisów.