Fotogrammetrinen kartoitus, luento 10

Maa-57.220 Fotogrammetrinen kartoitus

Luento-ohjelma

(Henrik Haggrén, 25.10.2002)

Luento 10: Kartoitusprojektit II.

AIHEITA

Tiekartoitus
Videokuvamosaiikki
KADIP
Ohjeisto
Laadunvalvonta

Tiekartoitus

Tarveselvitys
Yleissuunnitelma

Numeerinen stereokartoitus 1 : 2000, kattaa 500 - 1000 m leveän kaistan tielinjan kummallakin puolen.
Kuvaus n. 1 : 12700 (h = 1900 m, f = 150mm)
Tukipisteistö, GPS:llä mitattu, 2 kpl 4 lk:n XYZ-pisteitä/malli tielinjalla, lisäksi 2 kpl korkeustukipisteitä mallin päissä.
Kuvaselvennys maastossa, mm. tukipisteiden tulkinta.
Kaavan pohjakartan mukainen maaastomallimittaus.
Muunnos KKJ:stä tielaitoksen omaan 'paalujärjestelmään'.

Tiesuunnitelma

Tarkka, numeerinen maastomallimittaus.
Kuvaus 1: 3300, h = 500 m.
Stereomallille 12 kpl orientointitukipisteitä, jotka tihennetään kuvauksesta.
Lähtöpisteet signaloidaan, rakennetaan pakkokeskisiksi pulttikierteellä siten, että signaalille ei tarvitse tehdä erillistä korkeusmittausta.
On-line pistetihennys.
Sädekimppualuetasoitus, kaikki havainnot samanpainoisia, ei lisäparametreja, tavoitteena sigma(0) < 0.006 mm.
Tukipisteet mitataan stereomalleja varten pistepareina, jolloin toinen varmistaa.
Maaston korkeusmalli

Maanpinta mitataan epäsäännöllisenä kolmioverkkona stereotulkintaa käyttäen.
Taiteviivat mitataan murtoviivoina, pinta kolmioidaan pistevälillä > 10 m.
Korkeuspisteistä saadaan mitattua stereokojeella 80 - 90 %.
Loput mitataan maastotäydennyksenä, esim. puuston katveet, siltarakenteiden aluset.
Korkeuspisteiden keskihajonta on 5 - 6 cm.

Rakennussuunnittelu

Tehdään tiesuunnitelman maastomallilla.
Rakennussuunnittelun poikkileikkauskuvat tuotetaan korkeusmallin geometriatiedoista.

Videokuvamosaiikki

Kuvia

Kirkkonummen videokuvamosaiikki, jossa on yhdistettynä 38 erillistä pysäytyskuvaa. Mosaiikin koko on 1400 x 1500 pikseliä, pikselin koko 1.0 m, ja lentokorkeus 1000 m.
Kirkkonummi, videokuva. Kuvan koko on 720 x 564 pikseliä, pikselin koko 1.0 m, ja lentokorkeus 1000 m.
Mekrijärvi, väärävärikuva, Silvacam-väärävärivideokameralla otettu ilmakuva, 722 x 574 pikseliä, pikselin koko 1.0 m, lentokorkeus 800 m.
Kirkkonummi, digitaalisella kameralla (Minolta RD-175) otettu ilmakuva, 1528 x 1146 pikseliä, pikselin koko 2.0 m, lentokorkeus 2600 m.
Helsinki, Kamppi, digitaalisella kameralla (Minolta RD-175) otettu ilmakuva, 1528 x 1146 pikseliä, pikselin koko 30 cm, lentokorkeus 450 m.

Julkaisuja

Erno Puupponen, Tiesuunnittelussa käytettävien kuvamosaiikkien tuottaminen videokuvista

References

EnsoMOSAIC

EnsoMOSAIC. (Janne Sarkeala, 1999)

A number of variables are taken into account in the flight planning. The most important ones are the total area and resolution of the final image mosaic and the image overlap along and between the flight lines.
A work sheet provides the planner all the numeric information, part of which is presented here.
The numeric data are entered into the navigation and camera control software for aerial operations.

EnsoMOSAIC - Mission planning

USER-SPECIFIED VALUES CALCULATED VALUES

Area of mosaic, ha 60,000

Area of imagery, ha 65,000

Flying height, m 700

Camera opening angle, deg 58

Image width, m 776

Image width, pixels 1528 Resolution 0.51

Image length, pixels 1046 Image length, m 531

Overlap between lines, % 30

Image overlap on line, % 50 Image area, effective, ha 14.4

No. of images, total 4505

No. of images, mosaic 4158

Image size, MB 1.2 Size, total, GB 5.6

Size, mosaic, GB 1.8

No. of flight lines, square 46.9

Length of flight line, square 25.5

No. of images/line, square 96

No. of flight lines, actual 48.0 Line interval, m 543

Length of flight line, actual 28.0 Frame interval, m 266

Aircraft speed, imaging, km/h 190 Frame interval, sec 5.0

EnsoMOSAIC imaging process, flight planning. (http://212.213.110.18/forestconsulting/eng/ensomosaic/imaging.html)

EnsoMOSAICK imaging process, flight navigation. (http://www.vtt.fi/aut/rs/staff/holm/ilmakurssi/navcam.gif)

EnsoMOSAICK image processing, tie point measurements. (http://212.213.110.18/forestconsulting/eng/ensomosaic/processing.html)

EnsoMOSAICK image processing, block adjustment.. (http://212.213.110.18/forestconsulting/eng/ensomosaic/processing.html)

EnsoMOSAICK Image processing, mosaicking. The geometric accuracy of the mosaic is 1-5 m with control points and a terrain
model, and 5-10 m with the aerial GPS observations only. (http://212.213.110.18/forestconsulting/eng/ensomosaic/processing.html)

Digital Terrain Model (DTM)

The EnsoMOSAIC system presented here is PC-based and fully operative. It automatically calculates altitude values for each given tie point. An internal DTM is processed from these altitude points and applied in orthorectification of the mosaic. The altitude values can also be exported to any GIS application and a DTM can be processed.

EnsoMOSAICK DTM. (http://212.213.110.18/forestconsulting/eng/ensomosaic/ensomosaic.html)

GLORE

Simultaneously with the PC system, a prototype of an image processing system based on parallel computing has been created. The parallel system automatically creates a mosaic by first calculating a digital terrain model of the stereo images, and then orthorectifying the images with the terrain model. The 3-D system can be applied to produce a detailed digital terrain model. Since an altitude value is calculated for each pixel, the processed DTM is very accurate. (Image source: Holm, M. 1999. Linux-cluster computes 3D image mosaics for forest management and road construction. CSC News, Vol. 11, No. 4, pp. 14-16. - Click picture for enlargement.)

EnsoMOSAICK, 3D orthophoto and DTM. (http://212.213.110.18/forestconsulting/eng/ensomosaic/ensomosaic.html)

Saksittua

Janne Sarkeala, Stora Enso Forest Consulting (Syyskuussa 1999)

Stora Enso Forest Consultingin ja VTT Automaation Kaukokartoitusryhmän kehittämä digitaali-ilmakuvausjärjestelmä on korvannut aiemman videokuvaukseen perustuvan metsäkartoitussovelluksen. Kuvat otetaan digitaalikameralla Minolta RD-175. Videokameraa käytetään vain lähi-infra-alueella kuvattaessa. "Oikeastaan jako pitäisi olla ilmavalokuva - ilmavideokuva - ilmadigitaalikuva; sen verran paljon videokuva ja digitaalikuva poikkeavat toisistaan ominaisuuksiltaan ja kuvanottotekniikaltaan.
Järjestelmässä käytetään laajakulmaobjektiivilla varustettua 3ccd -kameraa, jolla laskennallinen kuvaresoluutio on 1528x1046 pikseliä. Maastossa pikselikoko on 0.5 metriä 700 metrin korkeudelta ja 1.0 metriä 1400 metrin korkeudelta kuvattaessa.
EnsoMOSAIC'in tärkeimmät käyttökohteet ovat ympäristösovellukset, kuten metsäkartoitus ja maankäytön seuranta. Kartoitukseen kuvaus sopii varsinkin kehitysmaissa joissa olemassaolevien karttojen tarkkuus on kyseenalainen tai karttoja ei ole.
EnsoMOSAIC'in käyttö on operatiivista. Kaikkiaan on kuvattu ja kartoitettu n. 2 milj hehtaaria kahdeksassa maassa. Ilmakuvamosaiikin tarkkuus on n. 4 metriä (ero ns. oikeaan tulokseen eli suomalaiseen peruskarttaan tai dgps-mittaukseen (verrattuna) keskihajontana ilmaistuna. Tähän päästään pelkkien lentokoneen DGPS-havaintojen perusteella. Tarkkuutta voidaan parantaa maastomittauksilla, joita ei ole kuitenkaan yhdessäkään operatiivisessa hankkeessa käytetty.
Digitaalikuvaus on kilpailukykyinen ja sopii filmi-ilmakuvausta paremmin kun

kohdealue on suhteellisen pieni (alle 1 milj ha), ja
oikaistu lopputuote halutaan nopeasti, päivissä tai viikoissa (kuvaus voidaan tehdä pilven alta ja prosessointi on nopeaa),
lopputuote halutaan suoraan paikkatietojärjestelmään (erillistä skannausta tai oikaisua ei tarvita, vaan kaikki hoituu samalla ohjelmalla), ja
prosessin sivutuotteena syntyvälle korkeusmallille on kysyntää tai arvoa.

Ylläoleva koskee digitaalikuvien prosessointia PC:llä. Tämän lisäksi on meneillään VTT:n TEKES-projekti KADIP, jossa pyritään kuvien automaattiseen rinnakkaisprosesointiin.
Esimerkkikuvia on tarjolla demo-CD:nä. Samoin toki painettua materiaalia.
Julkaisuja

Sarkeala, J., 1998. Competitor for Aerial Photography. In: A Look at the Earth - Significance of Earth Observation for Finland. TEKES, Technology Development Centre, Finland.
Holm, M., Lohi, A., Rantasuo, M., Vaatainen, S., Höyhtyä, T., Puumalainen, J., Sarkeala, J., Sedano, F., 1999. Creation of large mosaics of airborne digital camera imagery. The Fourth Airborne Remote Sensing Conference, 21-24 June 1999, Ottawa, Canada.
Sarkeala, J., 1999. Digitaali-ilmakuvasta paikkatiedoksi. Positio 1/99

TEKES, Vuosikertomus 1996

Enso Forest Development Oy Ltd ja VTT Automaation Kaukokartoitusryhmä ovat kehittäneet uuden videokuvausjärjestelmän lentokoneesta tapahtuvaan luonnonvarojen yksityiskohtaiseen kaukokartoitukseen. Yksittäiset videon pysäytyskuvat digitoidaan ja liitetään toisiinsa yhtenäiseksi kuvamosaiikiksi puoliautomaattisesti pc-tietokoneohjelmalla. Mosaikoinnin edellytys on, että pysäytyskuville on kerätty GPS-paikannustieto (Global Positioning System) lennon aikana.
TEKES:in tuella toteutettu projekti alkoi vuonna 1994 ja se päättyi vuoden 1996 lopussa. VTT on vastannut ohjelmiston kehitystyöstä ja Enso Forest Development testauksesta ja operatiivisesta käytöstä. Menetelmä kehitettiin erityisesti trooppisiin olosuhteisiin, joissa pilvisyys haittaa sekä ilma- että satelliittikuvien saantia.

KADIP

TEKES-hankkeessa "Korkeusmallin automaattinen tuottaminen digitaali-ilmakuvista PC-klusterilla" selvitettiin globaalin rekonstruointimenetelmän (GLORE) soveltuvuutta käytännön kartoitussovelluksiin. Tutkimushankkeen toteutti VTT Automaation kaukokartoitusryhmä ja se päättyi vuonna 2000.
Tutkimuksen kohteena oli korkeusmallin automaattinen tuottaminen kolmiulotteisuudeltaan hankalissa kohteissa, esimerkkeinä

kaupunkimallit radiopuhelinverkkojen suunnittelun tarpeisiin,
tiensuunnittelun maastomallit massalaskennan tarpeisiin,
maa- ja metsätalousvaltaisten alueiden ympäristömallit metsäninventoinnin tarpeisiin.

Globaalin rekonstruointimenetelmän perusalgoritmit on kehitetty VTT:ssä 1990-luvulla (Holm, 1994). Menetelmä on tarkka, koska siinä mallinnetaan samanaikaisesti kohteen geometria ja ilmiasu ja havainnot kerätään tiheällä videoilmakuvauksella, jonka pituus- ja sivupeitot ovat luokkaa 60-70 %. Vuosina 1995-1998 toteutetussa EU:n ESPRIT-III projektissa menetelmä esiteltiin rinnakkaislaskentakoneissa (Telmat 330, Telmat 310 ja IBM SP2) ja kuvaukset tehtiin digitaalikameroilla.
KADIP-projektissa rinnakkaislaskentaympäristö rakennettiin PC-klusterina Vaasan Technobothnian tiloihin. Klusteri valmistui keväällä 1999, jolloin se käsitti 16 PC-konetta. Koneiden prosessorina on PIII 650. Näistä yksi toimii edustaokoneena ja muut sivukoneina. Edustakoneessa on muistia 384 MB ja levytilaa 45 GB, sivukoneissa 128-384 MB ja levytilaa 10 GB. Rinnakkaislaskentaohjelmistona on Oak Ridge National Laboratoryn Parallel Virtual Machine PVM ja käyttöjärjestelmänä SuSe Linux 6.0.
Koekuvauksia tehtiin neljässä kohteessa.

Kuvausaluksena käytettiin matalakuvauksissa (150 - 250 m) helikopteria ja korkeakuvauksissa (1000 m) lentokonetta.
Digitaalikameran kuvakoko oli 1532 x 980 pikseliä ja resoluutio maastossa matalakuvauksissa 0.10 - 0.20 m, korkeakuvauksissa 0.70 m.
Suurimmat kuvablokit käsittivät 10 - 15 jonoa, joissa yhteensä 400 - 500 kuvaa 60 - 70 % pituus- ja sivupeitolla.

Tuloksia ja johtopäätöksiä:

Korkeusmallin tarkkuuden todettiin olevan 1-2 metriä, mikä riittää hankkeessa käsiteltyihin sovelluksiin. Tarkkuus vastaa suhdelukua 0.5-1 % lentokorkeudesta.
Rekonstruointimenetelmä edellyttää toimiakseen kameraorientointien likiarvot. Käytännössä ne hankitaan ilmakolmioinnilla. GPS-havaintojen tarkkuus ei yksinään riitä, vaan niiden lisäksi on käytettävä inertiaalipaikannusta..
GLORE-sovelluksen automaattinen ajaminen rinnakkaislaskentaympäristössä edellyttää tähän soveltuvan käyttöliittymän kehittämistä.

References

VTT, KADIP http://www.vtt.fi/tte/research/tte1/tte14/proj/kadip/
TEKES, 2001. TEKES, Uutisia: Virtuaalimalleja ilmakuvien pohjalta http://www.tekes.fi/uutisia/uutis_tiedot.asp?id=995

Ohjeisto

FKS Suositukset Suomessa tehtävälle mittaus- ja kartoitusilmakuvaukselle

http://foto.hut.fi/seura/julkaisut/erillisjulkaisu1_1995/teksti.html

Koko ilmakuvausjärjestelmän toiminnan tarkastamiseksi on suositeltavaa suorittaa ennen kuvauskautta testikuvaus, jossa kuvataan geometrinen testikenttä käyttäen tuotantokuvaukseen tarkoitettua lentokone-kamera-filmi-kombinaatiota.

Tarkastuksessa kuvataan ilmakuvakoekenttä kahtena ristikkäisenä kolmen kuvan jonona 60 % pituuspeitolla siten, että keskimmäisille kuville tulee koko kuvan alueelle ainakin 25 koordinaateiltaan tunnettua pistettä.
Näiden kuvien avulla tehdään yleisen tavanmukainen sädekimppumenetelmän mukainen fotogrammetrinen pistetihennys ilman lisäparametreja siten, että lähtöpisteinä käytetään keskimmäisten kuvien keskellä, kulmissa ja kuvasivujen keskellä olevia pisteitä (9 kpl). Muut pisteet käsitellään tuntemattomina.
Affiinisen reunamerkkimuunnoksen maksimijäännösvirhe ei saa ylittää arvoa 20 µm.
Tarkastuspisteiden tunnettujen ja pistetihennyksestä saatujen koordinaattien perusteella laskettujen x- ja y-koordinaattien epätarkkuus (ristiriitojen neliökeskiarvo) ei saa ylittää arvoa 6 µm kuvausmittakaavassa eikä korkeuden osalta vastaavasti arvoa 10 µm.
Testikenttä

../4/4.html#Testikentät

Kameroiden kalibrointi

Jokainen mittaus- ja kartoituskuvauksiin käytettävä kamera on kalibroitava säännöllisesti vähintään joka 3. vuosi.

Kalibrointitodistus on toimitettava pyydettäessä kuvauksen tilaajalle.
Yli kolme vuotta vanha kalibrointi voidaan kuvaajan ja tilaajan välisellä sopimuksella korvata koekentän avulla suoritettavalla järjestelmäkalibroinnilla.
Kalibrointiin on ensisijaisesti käytettävä goniometrityyppistä kojetta. Kalibrointi on suoritettava yleensä suurimmalla mahdollisella aukolla.

Goniometrikalibrointi

../3/3.html#Goniometrikalibrointi

Kalibrointitodistuksen tulee sisältää ainakin seuraavat tiedot:

Kalibrointilaitos ja ajankohta
Kameran tyyppi, objektiivin tyyppi ja sarjanumero
Kalibroinnissa käytetty suodin
Kalibroitu polttoväli eli kameravakio
Säteettäinen piirtovirhe neljältä semidiagonaalilta vähintään 15 mm välein.
Autokollimoidun pääpisteen PPA, parhaan symmetriapisteen PBS ja kuvakoordinaatiston origon FC keskinäinen sijainti. Etäisyyden PPA - PBS arvo ei saa ylittää 20 mikrometriä.

Pääpisteet

../3/3.html#Pääpisteet

Reunamerkkien koordinaatit .
Kameran radiaalinen ja tangentiaalinen erotuskyky Lp/mm neljän semidiagonaalin keskiarvona määritettynä vähintään korkean kontrastin kuvioilla sekä kameran AWAR-arvo.

../../../300/luennot/8/8.html#Kuvaus- ja kartoitusmittakaavat

Tehtävä	Kameravakio (m)	Piirtovirhe max(µm)	Optiikan erotuskyky AWAR min.	Reunamerkkejä (kpl)	FMC/ IMC	GPS-nav.
Tarkka (3D) fotogrammetrinen mittaus	0.15	6	60	8	x	x
Muu (3D) numeerinen kartoitusmittaus	0.15	10	60	8	x	x
Numeerinen kartoitus (2D)	0.15/0.21/0.30	10	60	8	x	(x)
Graafinen kartoitus	0.15/0.21	10	50	4
Suunnistuskartoitus	0.15/0.21	10	50	4
Ortokuvakartoitus	0.15/0.21	10	60	4	(x)	(x)

lmakuvaukseen käytettävän kameran tulee olla mittakameratyyppiä, jonka negatiivikoko on 230 mm x 230 mm. Kameralaitteistoon tulee kuulua
jononavigointilaitteisto, peitonsäätöjärjestelmä ja vibraatioita vaimentava kantorengas.

Mittausepävarmuus vaihtelee erilaisilla kohteilla. Oheisen taulukon arvot on laskettu kuvauskorkeudelle 1050 m, jolloin mittakaava on 1:7000 ja kartoitusmittakaava 1:2000. Signaloidut pisteet, jotka kolmioidaan, ovat tarkimmat ja voidaan havaita 0.006 mm keskivirheellä kuvalta, mikä vastaa 4.2 cm keskivirhettä maastossa. Tätä voidaan kutsua tämän kuvauksen perusepävarmuudeksi. Korkeushavainnon epävarmuuden promillekertoimena voidaan signaloiduille pisteille pitää arvoa 0.06, mikä vastaa maastossa 6.3 cm epävarmuutta. Luonnollisten kohteiden kartoitusepävarmuus voidaan arvioida lisäämällä signaloidun pisteen epävarmuuteen kyseisen kohteen tulkinnan epävarmuus. Jos esimerkiksi rakennuksen nurkan tulkintaepävarmuus kohteella on 10 cm ja tähän lisätään toiseksi komponentiksi kuvauksen perusepävarmuus 4.2 cm, saadaan havainnon yhteiseksi epävarmuudeksi 10.8 cm.

FKS Ohjeet tarkan fotogrammetrisen kartoitusmittauksen suorittamista varten

http://foto.hut.fi/seura/julkaisut/erillisjulkaisu1_1993/teksti.html

Lopputuloksen tarkkuus

= 20 mm ja = 30 mm, yksikäsitteisille symmetrisille kohteille, kuten ilmakuvasignaaleille
= 35 mm ja = 50 mm, tavanomaisissa epäsymmetrisissä, yksikäsitteisissä kohteissa

Tarkastaminen

Mitataan maastossa n kpl pisteitä, jotka voidaan yksikäsitteisesti tunnistaa ja mitata ilmakuvilta.
Tarkastusmittausten keskivirheen tulee olla parempi kuin = 15 mm ja = 15 mm. Tasokoordinaatit tarkastetaan säteettäisellä mittauksella ja korkeus vaaitsemalla tai trigonometrisesti.
Ensimmäisessä vaiheessa lasketaan testisuure t ja verrataan sitä testirajaan t_o, Testisuureelle lasketun arvon tulee olla kullakin koordinaatilla pienempi kuin testiraja. Tulkintaepävarmuus otetaan huomioon kohteilla, joita ei voida yksikäsitteisesti tunnistaa.

Tavallisissa kohteissa testiraja on t_o = 120 mm, mikä vastaa likimäärin arvoa 60 mm, kun satunnainen ja systemaattinen virhe yhdistetään (neliöllinen keskiarvo).

Toisessa vaiheessa testataan sitä, kuinka moni yksittäinen koordinaattipoikkeama d_iylittää testirajaan t_o. Jos tämä ylittää sallitun määrän, toistetaan testi kaksinkertaisella määrällä tarkastuspisteitä. Jos testi ei edelleenkään mene läpi, työ ei täytä asetettuja tarkkuusvaatimuksia.

Pisteiden kokonaismäärä	Tarkastuspisteiden lukumäärä n	Sallittu ylitysten määrä	k
50 - 100	5	0	1.2
101 - 150	10	0	1.4
151 - 500	15	1	1.5
501 - 1000	20	1	1.5
1001 - 5000	30	2	1.6
	40	2	1.6
5001 - 10000	50	3	1.6
	60	4	1.6
10001 - 50000	100	6	1.7
	200	12	1.7

Tarkastusmittauksissa otetaan huomioon kohteen tulkintaepävarmuus. Testisuure d = 0, kun kohde asettuu tulkintaepävarmuuden r alueelle, muulloin d_X, d_Y ja d_Z.

Geodeettinen runkoverkko ja signalointi

Sekä tasokoordinaattien että korkeuden täytyy olla homogeenisessa järjestelmässä. Tämä edellyttää yleensä alueen runkoverkon tarkistamista ja uudelleenlaskentaa.
Kiintopisteiden koordinaatit ja korkeudet on määritettävä suhteellisella tarkkuudella 1:50 000. Jos pisteväli on alle 500 m, pistevirheen tai korkeuden keskivirheen maksimiarvo on 10 mm.
Kiintopistemerkit rakennetaan niin, että signaalit voidaan kiinnittää niihin keskisesti esim. kierrepultilla.
Signaalit ovat valkoisia ristisignaaleja, joiden osat ovat noin 100 mm x 600 m, tai pyöreitä levyjä, joiden halkaisija on 250 ... 300 mm.

Signaalit voidaan myös maalata suoraan kohteeseen.
Signaalit maalataan mattavalkoisella ja huolehditaan siitä, että kontrasti on joka suuntaan hyvä.

Ilmakuvaus

Kuvaus suoritetaan pääsääntöisesti laajakulmakameralla

Kamerassa tulee olla kahdeksan kehysmerkkiä.
Mikäli kuvaustavasta aiheutuva kuvaliike ylittää 15 µm , on käytettävä kuvaliikkeen kompensaattorilla varustettua kameraa.
../../../300/luennot/8/8.html#Kuvaus- ja kartoitusmittakaavat

Kuvaus tehdään 60 % pituus- ja 60 % sivupeitolla mittakaavassa 1:3500 tai tätä suuremmassa mittakaavassa.

Reunimmaisten jonojen kuvien on ulotuttava noin 60 % varsinaisen mittausalueen ulkopuolelle ja jonojen päissä olevien kuvien on sijaittava kokonaisuudessaan varsinaisen mittausalueen ulkopuolella.
Kuvausjonot tulee mahdollisuuksien mukaan suunnitella itä-länsisuuntaisiksi.

Kuvalaatua kontrolloidaan testitaulujen avulla.
Ilmakuvauksissa noudatetaan muilta osin Fotogrammetrian ja Kaukokartoituksen Seuran ja Kuntaliiton toimesta laadittuja suosituksia.

Suositukset Suomessa tehtävälle mittaus- ja kartoitusilmakuvaukselle, Fotogrammetrian ja Kaukokartoituksen Seura ry:n julkaisu 1/1993 (http://foto.hut.fi/seura/julkaisut/erillisjulkaisu1_1995/teksti.html)

Ilmakuvauksen valokuvauksellisen laadun kontrollointi voidaan suorittaa tehokkaasti testitaulujen avulla. Testitauluissa on toisiaan vastaan kohtisuorissa suunnissa testikuviot, joiden kontrasti on 1:8 ja viivataajuudet 20 ja 30 viivaparia/mm (lp/mm) kuvausmittakaavassa. Viivojen ja viivavälien suuruudet kuvalla ovat tällöin 25 µm ja 17 µm. Esimerkiksi kuvausmittakaavassa
1:3000 testitaulun viivojen ja viivavälien leveys on tällöin vastaavasti 75 mm ja 50 mm.

Lp/mm	Juovaleveys kuvalla (µm)	Juovan mitat levyllä (mm)
Lp/mm	Juovaleveys kuvalla (µm)	leveys	pituus
20	25	75	400
30	17	50	400

Kuvausmittakaavan ollessa 1:3000 testilevyn mitat ovat oheisen taulukon mukaisia.

Pistetihennys

Tasolähtöpisteiden välimatka ei saa olla yli 500 m eikä korkeuslähtöpisteiden väli yli 300 m.
Tihennyspisteitä tulee olla kuvaa kohti vähintään 15 kpl ja keskimäärin vähintään 20 kpl sijoitettuina niin, että ne mallikohtaisessa mittauksessa kattavat mitattavan alueen.

Pistetihennyksessä voidaan haluttaessa määrittää koordinaatit kaikille kartoitettaville pisteille.
Mittausalueen ulkopuolelta on mitattava ylimääräisiä pisteitä siten, että tasoituspisteistö on homogeeninen.

Kuvakoordinaatit mitataan komparaattorilla tai analyyttisellä stereomittauskojeella komparaattorimoodilla.

Mittauskojeen koordinaattimittauskeskivirhe saa olla on enintään 3 µm.

Tarkkuus todetaan gitterimittauksella jokaisen mittaustehtävän yhteydessä.
Mitattavan materiaalin on ennen mittausta annettava stabiloitua mittaushuoneen lämpötilaan ja kosteuteen. Myös mittauskojeen on annettava stabiloitua mittausolosuhteisiin.

Havainnot muunnetaan kamerakoordinaatistoon affiinisella muunnoksella käyttäen kahdeksaa kehysmerkkiä.

Kehysmerkkimuunnoksessa maksimijäännösvirhe saa olla korkeintaan 15 µm.

Kuvakoordinaateista poistetaan maan kaarevuuden ja ainakin symmetrisen säteettäisen piirtovirheen vaikutus.

Blokkitasoitukseen valitaan homogeeninen pisteistö, jossa jokaisella kuvalla on vähintään 15 pistettä ja keskimäärin ainakin 20 pistettä kuvaa kohti. Havaintoja käsitellään samanpainoisina.

Estimoitu kuvakoordinaattihavainnon keskivirhe ei saa ylittää arvoa 6 µm eikä maksimijäännösvirhe arvoa 20 µm.
Itsekalibrointiparametrien käyttö on sallittua, mutta ei välttämätöntä. Parametrien tulee kuitenkin olla blokkikohtaisia eikä kuvakohtaisia.
Kaikkien tasoituksessa mukana olevien tihennyspisteiden tulee olla liitospisteitä eli pisteet on mitattu vähintään kolmelta kuvalta.

Stereomittaus

Stereomittaus suoritetaan stereomalleilta, joissa pituuspeitto on noin 60%.
Mittauslaitteena käytetään analyyttistä stereomittauskojetta.

Laitteen koordinaattimittauskeskivirhe saa kalibroinnin perusteella olla korkeintaan 3 µm.
Mittauksessa otetaan huomioon maan kaarevuuden ja ainakin symmetrisen säteettäisen piirtovirheen vaikutus.
Kuvamateriaalin ja mittauskojeen on annettava stabiloitua mittausolosuhteisiin.

Sisäinen orientointi tehdään affiinisella muunnoksella käyttäen kahdeksaa kehysmerkkiä.
Keskinäinen orientointi suoritetaan vähintään kymmenen pisteen avulla (ns. Gruber-pisteet täydennettyinä tunnetuilla pisteillä).

Keskinäisen orientoinnin jälkeisen pystyparallaksin maksimiarvo on 10 µm.

Absoluuttisessa orientoinnissa tulee käyttää lähtöpisteinä kaikkia pistetihennystasoituksessa mukana olleita pisteitä.

Tukipisteiden muodostaman piirin tulee sulkea sisäänsä koko mallilta mitattava alue.
Absoluuttisen orientoinnin jäännösvirheet eivät saa ylittää arvoa 60 mm.

Orientoinnin stabiiliutta tulee seurata mallin mittauksen aikana.

Jos korkeuslähtöpisteissä havaitaan yli 60 mm ristiriita, on orientointi kokonaisuudessaan uusittava (myös sisäinen orientointi).
Jos mittauksen aikana havaitaan oleellisessa määrin pystyparallaksia, on orientointi myös tällöin kokonaisuudessaan uusittava.

Tielaitoksen ohjeet maastomallimittausten suorittamisesta

Julkaisu sisältää ohjeet fotogrammetrisen pistetihennyksen, fotogrammetrisen maastomallimittauksen ja maastomallin täydennysmittauksen suorittamiselle sekä standardin maastomallin maastopistetiedolle. Fotogrammetrinen pistetihennys

FKS:n ohjeiden 1/1993 mukaan.
Fotogrammetristen ja geodeettisten koordinaattieneroista (DX, DY, DZ) lasketun neliökeskiarvon tulee olla alle 0,05 m. Yksittäiset erot, jotka ovat yli 0,1 m, raportoidaan tilaajalle.
Tulosteet, mm. reunamerkkimuunnokset, tasoituksen runkopisteet ja niiden koordinaatit, ratkaisun jäännösvirhe, suurin koordinaatin korjaus, suurin residuaali, summa (pvv), kuvien orientointitekijät, mitattujen pisteiden korjatut kuvakoordinaatit ja residuaalit, tukipisteiden fotogrammetriset ja geodeettiset koordinaatit ja niiden erot (neliökeskiarvot ja absoluuttikeskiarvot), liitospisteiden ja tihennettävien kiintopisteiden koordinaatit.

Fotogrammetrinen maastomallimittaus

FKS:n ohjeiden 1/1993 mukaan.
Taitekohdat mitataan taiteviivoina ja muut aluet hajapistein. Hajapisteistöä ei saa mitata säännöllisenä linjastona tai ruudustona. Yli 10 m metrin pisteväliä ei saa käyttää. Lisäksi mitatan tilaajan osoittamat signaloidut kohteet ja muut yksityiskohdat.
Tarkkuusvaatimukset

Mittaustarkkuus

FKS:n ohjeiden mukainen tarkkuusvaatimusten testisuure t tulee olla 130 mm.

Maastomallin interpolointitarkkuus

Pisteistö tulee mitata siten, että mallista interpoloitujen ja suoraan stereomallilta mitattujen leikkausten väliset poikkeamat noudattava seuraavia arvoja:

Sallitut poikkeamat korkeudessa:

keskipoikkeama: alle 100 mm,
maksimipoikkeama: alle 250 mm,
maksimin ylittäviä: 1 %.

Poikkeamat tarkistetaan vertaamalla leikkauksia keskenään. Leikkauksia mitataan vähintään yksi kultakin stereomallilta. Ne piirretään mittakaavassa 1:1000 / 1:50 ja poikkeamista lasketaan keskiarvo, maksimi, sallitun maksimin ylittävien prosenttiosuus. Lukuarvot lasketaan kullekin leikkaukselle erikseen ja koko hankkeelle yhteensä.

Tulosteet, mm. peitteisyyden takia mittaamatta jääneiden alueiden rajaukset numeerisina, stereomallien orientointipöytäkirjat, pirretyt testileikkaukset, indeksi mitatuista pisteistä.

Maastomallin täydennysmittaukset

Mitataan koordinaattihavaintoina takymetrillä.

Kaikkien mittausten lähtötietoina olevien maastomallipisteiden korkeudet tarkistetaan maastossa ja todetraan mahdolliset poikkeamat kuvilta mitattuihin korkeuksiin.
Maastomallin pisteet valitaan kuten stereomallilla. Mittaukset tehdään vain kuvamittauksena mittaamatta jääneiltä alueilta ja mittausten tulee saumattomasti yhtyä kuvilta mitattuun pisteistöön. Avokallioiden rajaukset mitataan erikseen sovittaessa myös kuvilta mitatulta alueelta.

Tarkkuusvaatimukset

Mittaustarkkuus

Pisteistö tulee mitata niin, että kaikkien pisteiden osalta päästään seuraaviin tarkkuuksiin:

keskivirhe 50 mm,
maksimivirhe 125 mm,
maksimin ylittäviä 1 %.

Mittausvirheitä tarkastellaan lähimpien mittauksen lähtöpisteiden suhteen.

Maastomallin interpolointitarkkuus

Kuten kuvamittauksessa.
Poikkeamat todetaan vertaamalla kultakin täydennettävältä aluelta mitattavaa tarkistusleikkausta vastaavaan maastomallista laskettuun leikkaukseen.

Kuvilta mitattujen pisteiden tarkistus

Kaikkien lähtöpisteinä olevien kuvamittauspisteiden korkeudet tarkistetaan maastossa, todetaan poikkeamat ja informoidaan tilaajaa yli 10 cm:n poikkeamista.