AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA

Im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska

Kier. Geodezja i Kartografia

Spec. Geoinformatyka, Fotogrametria i Teledetekcja

AEROTRIANGULACJA

Wykonawcy :

Paulina Bobko

Anna Burda

Rok IV, GIFT,

Gr.lab.1

Rok akad.2007/2008

Spis treści strony

SPRAWOZDANIE TECHNICZNE:

1. Dane formalno- prawne......................................3

II. Materiały i dane wejściowe................................3-4

III. Ogólny opis projektu......................................4-5

IV. Projekt aerotriangulacji...................................5-7

V. Pomiar współrzędnych tłowych................................7-8

VI. Przygotowanie do obliczeń i obliczenie aerotriangulacji...8-10

VII. Uzyskane wyniki końcowe aerotriangulacji....................10

VIII. Orientacja bezwzględna modeli na VSD.......................10

IX. Wnioski...................................................10-11

ZAŁĄCZNIKI :

ZAŁ.1 - Fotoszkic bloku z numeracją zdjęć, oznaczeniami i numeracją punktów wiążących oraz fotopunktów

ZAŁ.2 - Zestawienie wyników orientacji wewnętrznej zdjęć (po transformacji biliniowej)

ZAŁ.3 - Wydruk pliku wsadowego do aerotriangulaci Bobu_popr.ref,

Bobu.ctl

ZAŁ.4 - Wydruk pliku aero.log z dokumentacją obliczeń aerotriangulacji

ZAŁ.5 - Zestawienie wyników orientacji bezwzględnej modeli po aerotriangulacji

ZAŁ.6 - Płyta CD z plikami z VSD oraz plikami wsadowymi i wynikowymi z programu AeroSys

SPRAWOZDANIE TECHNICZNE

I. Dane formalno- prawne:

1.Zleceniodawca : Akademia Górniczo - Hutnicza w Krakowie, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Zakład Fotogrametrii i Informatyki Teledetekcyjnej

2.Zlecenoborca: Paulina Bobko, Anna Burda

3.Rodzaj prac: Wykonanie projektu aerotriangulacji na zadanych blokach zdjęć

4.Termin wykonania pracy: 2.10.2007r. - 01.02.2008r.

II. Materiały i dane wejściowe:

• zdjęcia lotnicze w przybliżonej skali 1:8000

• elementy orientacji wewnętrznej kamery

- współrzędne znaczków tłowych :

Numer pkt.	x	y
1	-106,001	106,001
2	105,999	106,000
3	106,001	-106,001
4	-105,999	-106,000
5	0,001	112,001
6	111,992	-0,001
7	0,002	-112,005
8	-111,994	0,001

- stała kamery: 153,43 mm

• współrzędne terenowe fotopunktów o numerach: 19421, 31901, 19821, 31921, 32301, 32321 wraz z ich opisami topograficznymi i fotograficznymi

Numer fotopunktu	X [M]	Y [M]	Z [M]
19421	54971.093	72639.972	63.128
19821	51975.2	72521.689	73.245
31901	54907.394	71224.362	66.824
31921	54946.141	70032.275	66.806
32301	51934.612	71298.066	70.01
32321	51820.02	70429.082	74.239

• zestaw numer 10 :

	NUMERY ZDJĘĆ
SZEREG 2	344, 345, 346, 347, 348
SZEREG 3	323, 322, 321, 320, 319

III. Ogólny opis projektu :

• Projekt polegał na wykonaniu aerotriangulacji otrzymanego zestawu 10 zdjęć lotniczych z obszaru Portugalii, o przybliżonej skali 1:8000.

• Blok składał się z dwóch szeregów, po pięć zdjęć w każdym. W projekcie pomierzono 6 fotopunktów (odfotografowanych naturalnych szczegółów terenowych).

• Pokrycie podłużne wynosiło od 58% do 62% a poprzeczne od 27% do 39%.

• Podczas nalotu wykorzystano kamerę RC30 o szerokokątnym stożku obiektywowym z kompensacją rozmazu FMC.

• Zdjęcia zostały zeskanowane z rozdzielczością 21μm.

Prace nad projektem wykonały studentki IV roku Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, specjalność Geoinformatyka, Fotogrametria i Teledetekcja:

Indywidualne opracowanie:

• Anna Burda (opracowanie 2 szeregu)

• Paulina Bobko (opracowanie 3 szeregu)

Wspólne opracowanie:

• przygotowanie plików Bobu_popr.ref, Bobu.ctl

• obliczenie aerotriangulacji

• przygotowanie sprawozdania oraz załączników

IV. Projekt aerotriangulacji:

Zasada wyboru i numeracji punktów wiążących:

• punkty wiążące obierano w rejonach Grubera tak aby możliwa była ich jednoznaczna identyfikacja na obu zdjęciach stereogramu.

• punkty wiążące sąsiednie szeregi wybierano tak aby możliwa była ich jednoznaczna identyfikacja na obu szeregach. Konieczna do tego była konsultacja pomiędzy wykonawcami.

Numeracja odbywała się zgodnie z zasadą:

3	4	4	2
Nr zdjęcia			Położenie punktu na zdj.

Na numer składały się dwa człony, z których pierwszy oznaczał numer zdjęcia a drugi - położenie punktu na zdjęciu, niestety w wyniku różnego rodzaju błędów pomiarowych (opisanych w dalszej części sprawozdania) w niektórych przypadkach odstąpiono od tej numeracji, wprowadzając dodatkowe oznaczenia:

Rys. Drugi człon nadawano wg zasady: góra zdjęcia-cyfry 2,4,6; środek zdjęcia-cyfry 0,8,9; dół zdjęcia-cyfry 1,3,5. Punkty znajdujące się na górze, środku i dole osi zdjęcia (a więc z numerami 2,0,1) otrzymywały zawsze numerację zgodną z danym zdjęciem; było to ważne w przypadku sąsiednich szeregów.

Kryteria wyboru punktów wiążących:

- kierunek lotu,

- warunki terenowe w sąsiedztwie punktu,

- położenie punktów na osi odpowiadającego zdjęcia z możliwymi odchyłkami do ±15mm. Rozmieszczenie punktów na osi tak żeby: punkt górny miał współrzędną tłową y w przybliżeniu równą 105mm; środkowy: 0mm; dolny: -105 mm.

Opis wykonania fotoszkicu :

Fotoszkic został wykonany na podstawie odbitek stykowych (zmniejszonych zdjęć lotniczych), które nałożono na siebie zgodnie z ich pokryciem podłużnym i poprzecznym. Do tego celu wykorzystano program Photoshop (funkcja sklejania i przenikania warstw). Na fotoszkicu zaznaczono położenie wszystkich punktów wiążących wraz z fotopunktami oraz ich numerację i numery zdjęć.

V. Pomiar współrzędnych tłowych:

POMIAR ZNACZKÓW TŁOWYCH :

• W celu transformacji układu obrazu do układu tłowego zdjęcia wykonano pomiar 8 znaczków tłowych na każdym ze zdjęć. Podczas pomiaru zwracano uwagę na rozmieszczenie znaczków tłowych, związane z kierunkiem nalotu, co wymagało obrotu zdjęcia. Współrzędne znaczków tłowych znane były z kalibracji kamery.

Orientacja wewnętrzna przeprowadzona została za pomocą transformacji biliniowej. Dokładność wykonanej transformacji nie przekraczała maksymalnej dopuszczalnej odchyłki wynoszącej 1,5 piksela.

Zestawienie wyników orientacji wewnetrznej zdjęć

po transformacji biliniowej) - ZAŁ.2

POMIAR PUNKTÓW WIĄŻĄCYCH :

• Pomiar współrzędnych tłowych punktów wiążących polegał na jednoznacznej identyfikacji punktów na zdjęciach (min 2, max 6 zdjęć). W tym celu pomiar wykonywano równolegle na dwóch stacjach cyfrowych VSD, co umożliwiało stałą kontrolę wybieranych punktów. Specjalna funkcja VSD ułatwiła pracę w przypadku dowiązywania do punktów pomierzonych na wcześniejszym stereogramie przy użyciu konfiguracji klawiszy [Alt + h].

• Podczas prac pomiarowych pojawiły się znaczne utrudnienia jednoznacznej identyfikacji punktów należących do obu szeregów, ze względu na różne okresy wykonania nalotów (szeregów zdjęć). Charakterystyką tego okazało się zmienne położenia różnych obiektów terenowych jak również różne stany uprawy pól.

• Kontrolą poprawności pomiaru punktów wiążących było wykonanie orientacji wzajemnej zdjęć, której kryterium dokładnościowym był rozmiar szczątkowej paralaksy poprzecznej o maksymalnej dopuszczalnej odchyłce 0,4 piksela.

POMIAR FOTOPUNKTÓW:

• Do pomiaru współrzędnych tłowych fotopunktów naturalnych wykorzystano opisy fotograficzne i topograficzne ze szczególnym uwzględnieniem położenia wysokościowego fotopunktów (na terenie czy na sygnale), w czym pomogła obserwacja stereoskopowa.

• Podczas wykonywania pomiarów czynnikami utrudniającym identyfikacje fotopunktów okazały się :

- charakter niektórych fotopunktów - krzaki o trudnym jednoznacznym określeniu położenia (fotopunkty nr: 31901,31921)

VI. Przygotowanie do obliczeń i obliczenie aerotriangulacji:

Proces aerotriangulację przeprowadzono przy wykorzystaniu programu AeroSys 5.0.

W tym celu przygotowano pliki wejściowe za pomocą programu TRG_MIS. Utworzono następujące pliki:

*.ref - zawierający współrzędne referencyjne, informacje dotyczące ilości szeregów, stałej kamery oraz współrzędne tłowe wszystkich punktów wiążących.

*.ctl - zawierający współrzędne terenowe pomierzonych fotopunktów oraz ich wagi, które zostały dobrane w zależności od stopnia identyfikacji sytuacyjnej (od 0.1 do 0.3) , jak i wysokościowej (od 0.1 do 0.2) fotopunktu.

Kolejne etapy pre-processingu:

1. wykonanie orientacji wzajemnej (relative orientation)

2. formowanie szeregu (strip formation)

3. formowanie bloku (blok formation)

4. transformacja do układu terenowego - nadanie współrzędnych geodezyjnych poprzez transformację dwuetapową (estimate)

5. przestrzenne wcięcie wstecz - wyznaczenie środków

rzutów i kątów orientacji zewnętrznej (resection)

6. przestrzenne wcięcie w przód - wyznaczenie współrzędnych punktów , które uprzednio nie zostały wprowadzone do programu (intersection)

7. merging - łączenie danych, kontrola topologii obiektu

8. wyrównanie - wyznaczenie najbardziej prawdopodobnych wartości.

Problemy napotkane w procesie obliczeniowym :

W wyniku pierwszych obliczeń w programie AeroSys ujawnił się błąd w danych wejściowych. Był on skutkiem błędnego pomiaru punktów wiążących oraz błedami numeracji tych punktów . Punkt nr 3453 został pomierzony jako punkt wiążacy na pierwszym modelu 2 szeregu(344-345),a następnie tym samym numerem został nazwany inny puntk wiążący pomierzony na innym modelu(345-346) punkt ten(z modelu 345-346) został usunięty z dalszych obliczeń. Po wykonaniu powyższej operacji program AeroSys obliczył blok, jednak wyniki obliczeń nie były zadowalające. Dokonując ich analizy okazało się, że błedy na punkatach: 3441, 3443 - wiążących szeregi oraz 31901, 31921- fotopunktach przekraczają dopuszczalne wartości. Punkty te zostały ponownie przeanalizowane na VSD. Punkty 3441 ,3443, 31901 z powodu niepoprawnej identyfikacji na obu szeregach rozdzielono miedzy szeregami :

• punkt 3441 otrzymał nowy numer (34411) na modelu 344-345 w szeregu 2, natomiast w szeregu 3 numeracja pozostała bez zmian.

• punkt 3443 otrzymał nowy numer (34431) na modelu 323-322 w szeregu 3, natomiast w szeregu 2 numeracja pozostała bez zmian.

• Fotopunkt 31901 otrzymał nowy numer (319011) na modelu 347-348 w szeregu 2 (stając się punktem wiążącym), natomiast w szeregu 3 numeracja pozostała bez zmian (jako fotopunkt)

Fotopunkt 31921 okazał się punktem źle pomierzonym sytuacyjnie(był to fotopunkt na krzaku) w związku z tym zmieniono jego wagę sytuacyjną na 0, punkt 31921 stał się Z-punktem.

Ponowne obliczenia przyniosły zadowalający rezultat - spełniły kryteria dokładnościowe.

VII. Uzyskane wyniki końcowe aerotriangulacji:

Dokładności aerotriangulacji:

S_X =
0.086 [m]

S_Y =
0.104 [m]

S_Z =
0.202 [m]

RMSE na zdjęciach:

m_x =
1.8 µm

m_y =
2.3 µm

m­­_xy =
2.9 µm

Odchylenie standardowe:

S_x =
0.086

S_y =
0.104

S_z =
0.196

VIII. Orientacja bezwzględna modeli na VSD:

W celu wykonania orientacji bezwzględnej modeli wykorzystano wyrównane współrzędne terenowe wszystkich punktów wiążących i fotopunktów z procesu aerotriangulacji w programie AeroSys, jak również wykorzystano wyliczone środki rzutów danych zdjęć.

Dokonano porównania wyników orientacji bezwzględnej z VSD z wynikami z programu AeroSys - ZAŁ.5

IX. Wnioski:

Celem aerotriangulacji dla zdjęć lotniczych jest kameralne zagęszczenie osnowy , co było wynikiem pracy przy wykorzystaniu programów: VSD i AeroSys.

W wyniku w/w prac uzyskałyśmy zadawalające wyniki dokładnościowe :

• wartości błędów położenia punktów dla poszczególnych stereogramów nie przekraczały wartości 30 cm

• Dokładności z programu VSD i AeroSys (w którym dokonano automatycznego obliczenia aerotriangulacji) są do siebie zbliżone w granicach nie przekraczających 30% wartości błędu

• Największe błędy położenia punktów otrzymano dla współrzędnej wysokościowej, ze względu na najtrudniejsze dla stereoskopowej obserwacji osadzanie głębokościowe znaczka pomiarowego

• Proces pomiaru i obliczeń był kontrolowany przez prowadzącego

2

11

---