Изготовление ортофотопланов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Технология создания ортофотопланов по материалам космической съемки

3. Программа построения ортофотопланов ФОТОПЛАН 2005

4. Основные этапы технологии создания ортофотопланов

5. Изготовление ортофотоплана

6. Вывод

7. Список используемой литературы

Введение

Ортофотоплан это фотографический план местности на точной геодезической опоре, полученный путём аэрофотосъемки с последующим преобразованием аэроснимков (из центральной проекции в ортогональную) на основе эффективного метода их дифференциального ортофототрансформирования, разработанного в середине 60-х гг. 20 в. Последний, в отличие от известного метода трансформирования аэроснимков по зонам рассчитан на автоматизированное устранение искажений аэроснимка (обусловленных рельефом местности и отклонениями оси аэрофотоаппарата от вертикали при съёмке) путём последовательного проектирования трансформируемого изображения возможно малыми участками с помощью специальных приборов -- ортофотопроекторов. Аэроснимки, преобразованные данным методом (т. н. ортофотоснимки), позволяют составить О. на любые районы, что существенно расширяет применение аэро-фотосъёмочных материалов при топографических, геологических и др. проектно-изыскательских работах.

Аэрофотосъёмка это фотографирование местности с воздуха специальным аэрофотоаппаратом, установленным на самолёте, вертолёте, дирижабле, искусственном спутнике Земли или ракете. Плоскость аэрофотоаппарата может занимать заданное горизонтальное или наклонное положения. В отдельных случаях фотографирование производится на цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом . Обычно выполняют одноооъективным аэрофотоаппаратом, но иногда для увеличения площади, фотографируемой на одном снимке, -- многообъективным аэрофотоаппаратом, фотографирование производят одиночными аэроснимками, по определённому направлению или по площади площади .
Ортофотоплан объективно предаёт фотопортрет местности и является основным исходным материалом для создания и обновления карт и планов.
Ортофотопланы широко применяются в топографических, геологических и других проектно-изыскательских работах при формировании и обновлении цифровых карт, а также оперативной оценки состояния местности (слева ортофото, с права фрагмент ортофото).

Технология создания ортофотопланов по материалам космической съемки с использованием ПО «ЦФС-Талка»

В настоящее время материалы космической съемки достаточно часто используются для создания ортофотопланов, а также электронных карт и планов. Это связано с тем, что космосъемка становится все более доступной. Заказать и получить готовые материалы космосъемки гораздо быстрее и проще, чем выполнить аэрофотосъемку. При обработке материалов космической съемки с разрешением на местности более 2 метров не требуется соблюдения режимных требований, что существенно ускоряет процесс получения необходимой информации и ее использования.

Ожидаемое упрощение работы с космическими снимками, полученными с зарубежных спутников, позволит любому аэрогеодезическому предприятию использовать качественные космические снимки для целей картографирования. Цены на материалы космической съемки постоянно снижаются. В то же время происходит периодическое удорожание авиационного топлива, что приводит к увеличению стоимости аэросъемки. В ближайшее время стоимость космической съемки может приблизиться к стоимости аэрофотосъемки. Это еще объясняется и тем, что качественная аэрофотосъемка основана на использовании импортных аэрофотоаппаратов и средств для обработки результатов аэрофотосъемки.

В связи с этим технологиям обработки материалов космической съемки сейчас уделяется достаточно большое внимание.

Группой компаний ТАЛКА разработаны технологии создания ортофотопланов по материалам космической съемки. Необходимо отметить, что эти технологии позволяют выполняется быстрее и проще получать ортофотопланы определенных масштабов, чем по материалам аэрофотосъемки.

Технология создания ортофотопланов состоит из следующих этапов:

* предварительная обработка снимков;

* создание проекта;

* создание проекта ПВП;

* создание ЦМР;

* внешнее ориентирование снимков;

* создание ортофотопланов.

Предварительная обработка снимков включает в себя синтезирование цветных изображений, если снимки поставляются отдельными каналами R , G , B , nir . Синтезирование цветных снимков высокого разрешения с использованием панхроматических снимков. Исправление яркости снимков с «проявлением» изображений в тенях. Предварительная обработка материалов космосъемки была подробно описана в журнале «Геопрофи».

Синтезирование цветных снимков высокого разрешения с использованием панхроматических снимков.

ортофотоплан изображение снимок съемка

Исправление яркости снимков с «проявлением» изображений в тенях

После обработки изображений необходимо создать проект в ПО «ЦФС-Талка». В проекте регистрируются снимки, которые необходимо обработать. Загружаются RPS коэффициенты для каждого снимка. Если выполнялась космическая стереосъемка, то необходимо указать программе, какие снимки являются стереопарой. Получившийся проект имеет внешнее ориентирование с точностью 10- 15 метров . Если такая точность удовлетворяет требованиям точности создания готовой продукции, планово-высотную подготовку можно не проводить. Если же нужно получить ортофотопланы с более высокой точностью, то необходимо провести планово-высотную подготовку.

Проект планово-высотной подготовки по космическим снимкам можно создать в ПО «ЦФС-Талка». Оператору необходимо наметить на снимке места, в которых должны быть определены координаты точек планово-высотной подготовки (ПВП). Мы рекомендуем определять 8 точек ПВП на один космический снимок. После того, как оператор наметит расположение точек ПВП в проекте, программа автоматически сформирует проект планово-высотной подготовки, который включает в себя увеличенные отпечатки с намеченными точками, снимки и фотосхему со всеми точками. Учитывая, что космические снимки имеют внешнее ориентирование, пусть и не точное, геодезистам можно вместе с абрисами точек выдать их приблизительные координаты. Геодезисты, имея навигационную аппаратуру, смогут выйти на место с точностью до 15 метров , что актуально при проведении полевых работ в труднодоступных местах. Создание проекта ПВП более подробно описано в журнале «Геопрофи» №3.

После создания проекта ПВП параллельно выполняются полевые работы и работы, связанные с построением цифровой модели рельефа (ЦМР). Построение цифровой модели рельефа по материалам космической съемки может быть выполнено только в том случае, если была заказана стереосъемка. При моносъемке рельеф можно получить только с имеющихся картографических материалов, либо импортировать готовый рельеф из программы Mapifo , ArcGis , AutoCAD , Нева, Панорама и др. Также в ПО «ЦФС-Талка» можно загрузить цифровую матрицу рельефа в формате DTED.

Полученные в результате полевых работ координаты опорных точек вводятся в проект, после чего выполняется уравнивание проекта. Затем необходимо создать нарезку будущих листов ортофотопланов. Нарезка может быть номенклатурная или произвольная. В произвольной нарезке листы фотоплана могут быть квадратными или прямоугольными с заданными размерами сторон. Также программа допускает создание листов произвольных размеров не параллельных осям координат. Имея проект с внешним ориентированием и цифровую модель рельефа в ПО «ЦФС-Талка», можно рассчитать ортофотопланы.

В том случае, когда к снимкам не прилагаются RPS коэффициенты, либо вообще не известно, каким спутником произведена съемка, в программе «ЦФС-Талка» предусмотрена функция, позволяющая восстановить модель камеры снимков. Для восстановления модели камеры необходимо иметь опорные точки не менее 4-7 штук на один снимок, должны быть равномерно расположены на снимках и иметь разные высоты на местности. Чем больше опорных точек будет на снимке, тем точнее можно будет восстановить модель камеры. Исследования, проведенные Институтом Проблем Управления РАН и ФГУП Государственный научно-исследовательский и производственный центр Госцентр «Природа», показали, что, имея восстановленную модель камеры и цифровую модель рельефа, можно получить ортофотопланы с заданной точностью. Исследования проводились на космических снимках, снятых со спутников IRS , Aster , Landsat и др. По данным снимкам создавались ортофотопланы на равнинные и горные районы масштаба 1:100000. Проведенные исследования показали, что восстановленная модель камеры для космических снимков, снятых со спутников Ikonos и Quickbird , практически идентична данным, представляемым поставщиками космических снимков.

Программа построения ортофотопланов ФОТОПЛАН 2005

ортофотоплан изображение снимок съемка

Программа построения ортофотопланов Фотоплан 2005 предназначена для создания цифровых ортофотопланов по материалам космического и воздушного фотографирования центральной, панорамной и щелевой проекции. Под ортофотопланом понимается фотографическое изображение местности, приведенное к заданной системе координат.

Для приведения фотографического изображения к картографической проекции необходимо последовательно устранить искажения, вызванные следующими основными факторами:

· искажения съёмочной аппаратуры и фотоматериала;

· смещения за наклон снимков;

· смещения за рельеф местности.

Для устранения искажений за дисторсию съёмочной аппаратуры используются поправки за дисторсию, указанные в паспорте фотокамеры. Смещение за наклон снимка устраняется использованием при расчётах элементов внешнего ориентирования снимка, полученных из обработки измеренных опорных точек. Для устранения смещений за рельеф используются матрицы высот в формате ГИС "Карта 2011", полученные с использованием ГИС "Карта 2008" (ГИС "Карта 2005") или программы обработки стереоизображений Редактор поверхности.

В большинстве случаев район картографирования покрывается не одним, а несколькими снимками. Из-за наличия неустранимых ошибок измерения, деформации и т.д. на стыках отдельных фотопланов возникают расхождения одноимённых точек. Для их устранения в Фотоплане 2005 строится сглаженная поверхность поправок так, что на опорных и связующих точках отсутствуют невязки. Для того, чтобы порезы проходили на малоинформативных участках фотоснимков имеется возможность векторизации линий порезов.

При измерении опорных точек автоматически рассчитываются элементы ориентирования, что позволяет выполнять автоматическое наведение на предполагаемое место расположения измеряемой опорной точки.

Изменения в яркости и контрастности отдельных фотоснимков нивелируются с использованием гистограммы яркостей.

При измерении опорных точек имеются сложности с опознаванием, которые помогает решить синхронизация изображений трансформируемого снимка и любого другого фотоснимка с оформленными изображениями опорных точек. Для связи снимков достаточно измерить две одноименные точки. Возможна синхронизация с уже имеющейся картой для одновременного опознавания и снятия координат опорных точек.

Необходимо отметить, что практически все современные космические съёмочные системы создают изображения щелевой проекции, которые обрабатываются программой построения ортофотопланов Фотоплан 2005.

Технология создания ортофотопланов включает следующие основные этапы

1. Подготовительные работы:

· ввод паспорта фотокамеры (фокусное расстояние, координаты главной точки, поправки за дисторсию);

· загрузка цифровых изображений фотоснимков из форматов rsw, tif, bmp, pcx;

· ввод координат опорных и контрольных точек.

2. Трансформирование одиночных фотоснимков:

· измерение меток;

· измерение опорных и контрольных точек;

· вычисление элементов ориентирования;

· оценка невязок на опорных и контрольных точках;

· трансформирование одиночных снимков.

3. Создание мозаичного ортофотоплана на основе трансформированных изображений отдельных снимков:

· выбор снимков, входящих в область создания фотоплана;

· векторизация границ области создания фотоплана;

· измерение связующих точек на пересекающихся снимках;

· векторизация порезов;

· выравнивание гистограммы яркостей;

· окончательное трансформирование всего района работ с использованием границ, связующих точек и линий порезов.

После создания ортофотоплан может использоваться как самостоятельный фотодокумент для измерения координат объектов.

Изготовление ортофотопланов

Чтобы использовать материалы съемки в картографии, необходимо провести ортотрансформирование для устранения всех геометрических искажений и приведения их в систему координат местности.

В последнее время картография переходит к использованию цифровых технологий. Карты и планы все чаще создаются в цифровом (электронном) виде, шире становится и применение компьютерных методов обработки фотосъемки. Этому способствуют как развитие вычислительной техники, так и возросший уровень программного обеспечения. Использование современных технологий значительно сокращает затраты и сокращает время на их изготовление.

Цифровые ортофотопланы используются в качестве первичной основы при создании цифровых карт и автоматизированных кадастровых Геоинформационных систем.

Преимущества данной технологии:

1. Увеличивается точность изготовления фотопланов.

2. Совершенствуются технологические операции.

3. Ортофотопланы без дополнительных преобразований могут быть использованы в любой ГИС в качестве растровой основы для создания цифровых карт.

4. Автоматическое построение рельефа по стереопарам снимков.

5. Создание не только ортофотопланов, но и фотосхем для проведения оперативных работ.

К основным методам создания ортофотопланов относятся:

- трансформирование одиночных аэроснимков;

- обработка отдельных стереопар;

- масштабное создание ортофотопланов на основе обработки блоков стереопар.

Если аэрофотосъемка выполнялась не цифровой аппаратурой а аналоговой (пленочной), то перед использованием она переводится в цифровой вид путем сканирования на высокоточном фотограмметрическом сканере. Шаг сканирования определяется масштабом съемки и масштабом конечного материала, обычно от 8 до 32 мкм.

Базовой технологией можно считать обработку материалов традиционной аэрофотосъемки. При этой технологии из последовательности кадров с заданным перекрытием строятся маршруты, которые затем объединяются в площадные блоки.

После создания блоков, проводится фотограмметрическое сгущение. На всех снимках имеющих перекрытие опознаются и указываются связующие точки (до 40 шт. на перекрытие)

После проведения расчетов, модель уравнивается до получения допустимых невязок.

Для приведения материалов в заданную систему координат проводится полевая привязка снимков. Для этого выбираются специальные точки (из числа опознаков) и координируются высокоточным геодезическим оборудованием (чаще всего GPS). В качестве опознаков выбираются хорошо читаемые на всех снимках точки, координаты которых могут быть определены с достаточной точностью. Например столбы, углы невысоких заборов, камни, и т.д.

После внесения координат точек в проект выполняются повторные уравнивания и все точки изображения получают реальные геодезические координаты. Для получения ортофотопланов, чтобы учесть рельеф местности используют или набор готовых пикетов или получают их путем построения из снимков стереопар. Монитор переводится в режим черезстрочного отображения двух снимков образующих стереопару, а через специальные очки оператор видит стерео-изображение и расставляет на поверхность земли высотные пикеты. После этой операции получается цифровая модель рельефа местности по которой, можно построить горизонтали.

Финальной стадией работ является нарезка.

Вывод

Для изготовления ортофотопланов используется полная технология компьютерной автоматизированной цифровой фотограмметрической обработки аэрокосмических фотоматериалов. Эта технология включает в себя создание цифровых моделей рельефа местности и мозаичных ортофотопланов.

Список использованной литературы

1. «Геопрофи» №3. 2008год.

2. http://www.gisinfo.ru/

3. http://www.ge.vsau.ru/technology/ortofoto/ortofoto.htm

Размещено на Allbest.ru