Wykład

11.12.2002

Charakterystyka dokładności poszczególnych metod

Podstawowymi czynnikami decydującymi o finalnej dokładności numerycznego opracowania fotogrametrycznego ze zdjęć lotniczych są w kolejności:

• błędy identyfikacji

• skala zdjęć lotniczych

• jakość fotograficzna obrazu

• wielkość piksela dla opracowań cyfrowych

• dokładność osnowy polowej

• precyzja instrumentu i metoda opracowania

• korekcja błędów systematycznych

Zdjęcia lotnicze Polski

• program zdjęć lotniczych wykonywanych w ramach programu PHARE

• zdjęcia były realizowane w latach 95-98 przez Konsorcjum Eurosense/Polkart

• wykorzystane zostały kamery najnowszej generacji

• zastosowano technologię określenia precyzyjnych współrzędnych położenia kamery w locie

• obróbka fotochemiczna filmów, kontrola jakości fotograficznej i geometrycznej zdjęć oraz ich archiwizacje prowadzone były przez Centralny Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartografii

• ostatecznie pokryto:

- 283 tys. Km ² pow. zdj. W skali 1:26 000, co odpowiada 26 tys. sztuk zdjęć

- 6 500 km² pow. zdj. w skali 1:5 000, co odpowiada 22 tys. Sztuk zdjęć. Do pełnego pokrycia kraju zabrakło około 24 tys. km² (w tym 10 tys. km² pas graniczny). Na powierzchnię tę składa się głównie obszar pasa przygranicznego wzdłuż wschodniej granicy kraju- program zdjęć miast został znacznie poszerzony. Zamiast 14, pokryto zdjęciami 20 aglomeracji. W wyniku ustaleń z władzami miast obszary powiększono o około 40-50% dla dużych aglomeracji a dla małych miast nawet więcej.

Lotniczy skaner laserowy

• zasada działania:

• ideę skaningu laserowego można sprowadzić do zasady laserowego pomiaru odległości z lecącego samolotu do punktów powierzchni terenu. Jeżeli gęstość terenowych punktów pomiarowych jest duża (ich średnia odległość wynosi metr do kilku metrów) to w efekcie uzyskuje się...

• w praktyce promień dalmierza laserowego poprzez zwierciadło i układ światłowodór „przeczesuje” teren w płaszczyźnie poprzecznej do kierunku lotu. Laser działa impulsowo i z dużą częstotliwością „próbkuje” teren. Energie częściowo odbijana od powierzchni terenu jest poprzez układ optyczny skanera....

• z dalmierzem synchronicznie współpracuje system GPS określający pozycję samolotu, z którego wysyłano impuls oraz inercjalny system nawigacyjny określający aktualne nachylenie kątowe platformy, na której zamontowana jest optyczna głowica skanująca

• architektura systemu

• na system lotniczego skaningu laserowego składają się dwa segmenty: pokładowy (latający) i naziemny

W skład segmentu pokładowego wchodzi:

• dalmierz laserowy

• system pozycjonowania trajektorii lotu oparty na GPS

• inercjalny system nawigacji INS

• kamera (lub kamery) wideo

• blok rejestracji danych

• system planowania i zarządzania lotem

Na segment naziemny składają się:

• naziemne referencyjne stacje GPS

• stacja robocza do obróbki i przetwarzania danych i generowania wynikowego DTM (tryb off-line)

• technologia skaningu laserowego ma - w porównaniu z tradycyjnymi zdjęciami fotogrametrycznymi szereg zalet takich jak:

• niezależność od warunków oświetleniowych: skaner laserowy jest systemem aktywnym, co czyni go całkowicie niezależnym od war. oświetleniowych

• znaczna niezależność od war. pogodowych. Tylko silny deszcz i mgła tj. war. ograniczające penetrację promienia laserowego stanowią przeszkodę

• penetracja poprzez pokrywę roślinności: unikalną cechą lotniczego skanera laserowego jest możliwość przenikania przez warstwę roślinności. Ocenia się, że 20-30% impulsów laserowych latem i 70 % zimą docierało gruntu przez korony lasu szpilkowego

• bardzo wysoka dokładność wysokościowa danychfxgbvdfgdgvdfrd Dotychczasowe doświadczenia pokazują, że błąd wysokościowy tych danych (w rozumieniu błędu średniego) wynosi mz=0,15 - 0,25 m. Dolny zakres tego przedziału dokładności odnosi się do obszarów odkrytych, a górny do obszarów pokrytych roślinnością, gdzie zachodzi potrzeba filtracji danych pomierzonych w terenie górzystym o zalesionych stokach należy się liczyć ze spadkiem dokładności do około 0,5-0,7 m.

• Krótki czas uzyskania produktu końcowego, relatywnie niski koszt, wyniki końcowe opracowania mogą być uzyskane wkrótce po nalocie (w ciągu 2-3 dni). Konieczna jest obróbka danych na komputerowej stacji roboczej z wykorzystaniem oprogramowania. Obróbka ta szczególnie na etapie filtrowania danych wymaga interaktywnego działania operatora i jest dość czasochłonna - obrobienie danych z jednogodzinnego lotu zajmuje 2-3 godz., a w trudnych warunkach więcej.

• obrazowanie kamerami cyfrowymi ma szereg zalet w porównaniu z klasycznymi zdjęciami

• wyeliminowanie kosztownego filmu i obróbki fotolaboratoryjnej

• wyeliminowanie czasochłonnego i kosztownego etapu skanowania zdjęć

• zakres dynamiczny i rozdzielczość radiometrycznych obrazów cyfrowych jest znacznie większa od filmów. Zakres dynamiczny (tj. max wartości sygnału elektronicznego sensora „szumu” do sygnału) jest około 3500:1 tj. 11-12 bitów, dla porównania ten zakres dla zdjęć skanowanych wynosi 6-7 bitów. Ta cecha oznacza znacznie lepszą wyróżnialność w najjaśniejszych i najciemniejszych partiach obrazu. Ma to znacznie poprawić obrazowanie miast:

- lepsza reprodukcja barw

- Anka cos namieszała (ważne dla opracowań tematycznych)

- skrócony czas dostarczania obrazów do odbiorcy

• koncepcja skanera elektrooptycznego

• sensorem w takim skanerze jest linijka czułych detektorów CCD umiejscowionych w płaszczyźnie tłokowej obiektywu i zorientowana prostopadle do kierunku lotu

• problem z zniekształceniami spowodowanymi niestabilnym ruchem samolotu oraz możliwością do osiągnięcia prędkości odczytu i zapisu sygnału z czułych elementów linijki detektorów.

• Jest to - z geometrycznego punktu widzenie - cyfrowy odpowiednik kamery fotograficznej

• Tu występuje problem: rozmiar tablicy CCD. Matryca ekwiwalentna w kamerze lotniczej musiałaby zawierać około 500 mln elementów.

Zdjęcia satelitarne

• historia

• program CORONA

• 1993 r. Rosja wykorzystuje sieci EOSAT

• koncerny wojskowe opracowały technologie: Eyeglass

• konstruowanie OrbView

• z Rosji wystrzelono kamerę

• 1999 uruchomiono cywilny system przekazu

• dane techniczne

• kamera (Eastkodak), charakteryzuje się ona niespotykanymi dotąd zastosowaniach cywilnych parametrami optycznymi. Dokładność na poziomie poszczególnych atomów

• produkty po ortorektyfikacji podzielono na trzy grupy w zależności od stopnia uzyskanej dokładności. W efekcie można uzyskać 7 poziomów jakości.

• charakterystyka systemów

• satelity są umieszczone na kołowych orbitach heliosynnchronicznych tj. nachylonych do płaszczyzny pod kątem około 98°. Oznacza to przejście satelity przez dany obszar zawsze w tym samym czasie lokalnym a w konsekwencji obrazowanie w porównywalnych warunkach oświetleniowych

• trajektorie satelity oraz elementy orientacji kamery rejestrowane są z dużą częstotliwością i dokładnością

• w płaszczyźnie ogniskowej znajduje się zwykła linijka detektorów rejestrująca zmiany

• systemy charakteryzują się dużą rozdzielczością radiometryczną

• typowe produkty wysokorozdzielnych systemów satelitarnych:

• „surowe” obrazy - zwykle po wstępnej korekcji geometrycznej i radiometrycznej

• obrazy ortorektyfikowane - przetworzone do wybranej funkcji kartograficznej na wybraną elipsoidę. Pojedyncze obrazy mogą być połączone tworząc ciągły obraz większego obszaru.

---