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.