(Henrik Haggrén, 25.10.2002)
Luento 11: Stereokartoitus digitaalisin kuvin
AIHEITA
Digitaalinen
fotogrammetrinen stereotyöasema
-
Digitaalisen fotogrammetrisen stereotyöaseman perustoimintona voidaan
pitää sen kartoitussovellusta. Muita toimintoja voivat olla ilmakolmiointi
ja ortokuvaus.
-
Kartoitussovellukset
-
Orientointia ei tarvita, mikäli kuvat on georeferoitu, eli kuvien
ulkoinen orientointi tunnetaan joko kolmioinnin tai aiemmin tehtyjen orientointien
perusteella. Muiden kuvien orientoinnissa noudatetaan analogiakojeiden
ja analyyttisten stereokojeiden käytössä vakiintunutta stereomallin
orientointia.
-
Sisäisessä ja keskinäisessä orientoinnissa pisteenhaku
perustuu automaattiseen yhteensovitukseen.
-
Absoluuttisessa orientoinnissa stereo-operatööri identifioi lähtöpisteet.
-
Karttapohjan 3D vektoriaineisto kerätään stereomallilta
työaseman omalla kartoitusohjelmalla, joka useimmiten tukeutuu valmiiseen
grafiikkasovellukseen (esim. MicroStation). Vektorimalli editoidaan projisioimalla
se kuvaparille päällenäyttönä. Vastaavasti vanha
rasterikartta voidaan projisioida stereomallille ja käyttää
sitä vektoroinnin pohjana.
-
Korkeusmallin taiteviivat mitataan 3D vektoreina muun karttapohjan tiedonkeruun
yhteydessä. Muu osa kerätään ruutuverkkona,
jonka solmupisteiden korkeudet mitataan automaattisesti. Kuvapareittain
kerätty korkeusmalli mosaikoidaan ja editoidaan. Editointia varten
malli projisioidaan stereomallin päälle. Korkeuskäyrät
interpoloidaan valmiilta korkeusmallilta. Useissa kartoitussovelluksissa
korkeusmallien laatu voidaan tarkistaa referenssikorkeusmalleilla.
-
Ilmakolmiointi
-
Pistemittaus
-
liitospisteet, puoliautomaattisesti
-
lähtöpisteet, manuaalisesti
-
Sädekimpputasoitus
-
Ortokuvaus
-
Orto-oikaisu, stereomalleittain
-
Ortokuvien stereotarkastelu
-
Mosaikointi, esim. karttalehtijakoon
-
Ks. myös: Analyyttinen stereomittaus
Automaattisen kuvakorrelaation käyttö
-
Sisäinen orientointi
-
manuaalinen reunamerkkien osoitus
-
automaattinen reunamerkkihavaintojen tarkka kohdistaminen, 2-D haku
-
Keskinäinen orientointi
-
automaattinen parallaksien havaitseminen, 2-D haku
-
Absoluuttinen orientointi
-
manuaalinen signaalien identifiointi ja havaitseminen keskisesti
-
automaattinen kohdistaminen samaan signaaliin muilla kuvilla, 2-D
haku
-
automaattinen korkeustukipisteillä vaakaparallaksin poistaminen,
1-D haku
-
Korkeusmallin mittaus
-
manuaalinen mallin rajaus
-
manuaalinen taiteviivojen osoitus
-
automaattinen korkeusmallin havaintotyö XY-ohjauksella, 1-D
haku
-
manuaalinen korkeusmallin editointi, ja täydentäminen
katveiden osalta, 1-D haku
-
Maastomallin mittaus
-
manuaalinen kohteen tulkinta ja osoitus
-
automaattinen vastinpiirteen haku naapurikuvilta, 1-D haku
-
manuaalinen katveissa ja epäjatkuvuuskohdissa maanpinnan osoittaminen,
mikäli automaatti eksyy
EspaCity
-
EspaCity on digitaalinen fotogrammetrinen kartoitussovellus, joka toimii
Windows NT 4- ja 2000-ympäristöissä. Sovelluksen 3D-käyttö
perustuu joko operatöörin stereotulkintaan tai piirteiden automaattiseen
3D-yhteensovitukseen kohdetilassa. Sovellukseen sisältyvät mm.
automaattinen maastomallin mittaus, maastomallin editointi, korkeuskäyrien
laskenta, vektoriaineiston päällenäyttö, 2D-vektoriaineiston
muunnos 3D-aineistoksi, käyttäjän luokitus kohdepiirteille,
valmius kuvia lomittavaan tai anaglyfikuvien stereonäyttöön.
Sovellusta valmistaa suomalainen Espa
Systems.
-
Espa Systems'in tukemia muita fotogrammetrisia sovelluksia ovat mm. ilmakolmiointi
(EspaBlock/EspaBundle) ja ortokuvaus (EspaOrtho).
-
Anaglyfinäyttö
Maanmittauslaitoksen ylläpitämän valtakunnallisen maastotietokannan
tiedonkeruussa siirryttiin vuonna 2001 käyttämään EspaCity-sovellusta.
Työasemalla tulkitaan digitaalisia stereo-ortokuvia ja editoidaan
suoraan Smallworldin maastotietokantaa. (Kuvat: Tella,
2000, ja Mäkinen,
2001).
EspaCityn anaglyfinäyttö. Esimerkkikuva on Vantaalta ja kyse
on viistoilmailmakuvista. (Kimmo Nurminen, 2002)
Pro Hills
-
Pro Hills on digitaalinen fotogrammetrinen stereotyöasema, joka toimii
Windows NT 4- ja 2000-ympäristöissä. Järjestelmän
3D-varustukseen kuuluvat 100 Hz lomittamaton 19" stereonäyttö,
21" normaalinäyttö, käsi- ja jalkapyörät sekä
3D-hiiri. Työaseman kartoitussovelluksena on Pro Hills JX ja kolmiointisovelluksena
Pro Hills AT, jotka on toteuttanut China Siwei Surveying and Mapping Technology
Beijing Co. Suomessa Pro Hills -työasemaa edustaa Suomessa Novosat
Oy.
-
Sovellukset
-
Vektoritiedon keruu
-
Korkeusmallien valmistaminen
-
Ortokuvaus
-
Ortokuvamosaiikkien tuottaminen
-
Kuva-aineisto
-
Digitaaliset ilmakuvat
-
IKONOS-stereokuvat.
-
Viitteet
-
Vesa Roivas, 2001. VHR-satelliittikuvat
topografisessa kartoituksessa, diplomityö, TKK
-
"Tässä työssä käsitellään 1,0 m:n erotuskykyisten
VHR-satelliittikuvien käyttöä fotogrammetrisessa kartoituksessa.
Työssä käydään yleisesti läpi VHR-satelliittikuvien
kuvausgeometria sekä esitetään menetelmä IKONOS-stereokuvilta
tapahtuvaan kartoitukseen digitaalisessa stereotyöasemassa. Lisäksi
arvioidaan IKONOS-kuvien geometrista tarkkuutta sekä esitetään
joitakin arvioita kuvien soveltuvuudesta topografiseen kartoitukseen."
-
"Ensimmäinen kaupallinen VHR-satelliitti IKONOS aloitti toimintansa
vuoden 1999 lopussa. Vuoteen 2006 mennessä maata tulee kiertämään
yli kymmenen samantyyppistä VHR-satelliittia, mikä tuo haasteita
fotogrammetristen ohjelmistojen valmistajille sekä kuvien käyttäjille.
Linjakeilausmenetelmällä tuotetut VHR-satelliittikuvat eroavat
nykyisistä satelliitti- ja ilmakuvista kuvausgeometrian rekonstruoinnissa,
kuvien jatkoprosessoinnissa sekä kuvausjärjestelmän operatiivisuudessa.
VHR-satelliittikuvien geometrisesta tarkkuudesta eikä niiden käytettävyydestä
fotogrammetriseen kartoitukseen ole vielä tehty laajamittaisia tutkimuksia."
-
"IKONOS-stereomalli toimitetaan tilaajalle valmiina tuotteena, johon kuuluvat
epipolaarioikaistut kuvat sekä kohde-kuva -muunnosta varten lasketut
rationaalifunktioiden kertoimet. Kuvien toimittaja ei käytä muunnosten
laskennassa lainkaan tukipisteitä, vaan orientoi stereomallin ainoastaan
kuvauksen aikana havaittujen rataparametrien perusteella, jolloin stereomalli
ei ole aivan tarkasti maastokoordinaatistossa. Stereomalli voidaan orientoida
absoluuttisesti maastokoordinaatistoon tukipisteiden avulla käyttämällä
7-parametrista yhdenmuotoisuusmuunnosta. Tässä työssä
saatiin pisteen määrityksen tarkkuudeksi ilman tukipisteitä
orientoidulle IKONOS-stereomallille 3 m:n tasokeskivirhe ja 7 m:n korkeuskeskivirhe.
Absoluuttisen orientoinnin jälkeen IKONOS-stereomallin tasokeskivirhe
oli 1,0 m ja korkeuskeskivirhe 0,6 m."
VHR-kuvankäsittelyn prosessikaavio. (Vesa Roivas, 2001)
DiAP Digital Image
Analytical Plotter
-
DiAP NT on digitaalinen fotogrammetrinen stereotyöasema, joka toimii
Windows NT-ympäristössä. Järjestelmän 3D-varustukseen
kuuluvat 120 Hz lomittamaton 21" stereonäyttö, käsi- ja
jalkapyörät sekä 3D-hiiri. Työaseman kartoitussovelluksena
on Production Works, joka on integroitu MicroStation 95-sovellukseen. Työaseman
valmistaja on kanadalainen I.S.M. International
Systemap Corp. ja sitä edustaa Suomessa Suomen
Kartoitus ja Mittaus SKM Oy.
-
Sovellukset
-
DiAP Digital image Analytical Plotter - All standard digital photogrammetric
functions included
-
DiAP ATM Aerial Triangulation Module - Aerial triangulation block set-up,
point identification and measurement system
-
DiAP AIM Automation Module - Second generation softcopy automation
-
SysImage Digital OrthoPhoto System - Digital orthophoto system including
all standard orthophoto mapping functions
-
TIN/CIP Terrain Modeling System - Terrain surface modeling including TIN
and contour interpolation functions
-
Production Works Data Capture System - Three dimensional data capture MicroStation®
interface
-
DiAP Viewer Stereo Viewing System - Brings softcopy stereo viewing to the
end-user
-
Tuotteet http://www.askism.com/index.asp?page=products
DVP Digital Video Plotter
Basic components of the DVP System. (Cagnon et al., 1996)
Leica Helava SocetSet
-
SOCET SET on LH-systems'in tuotteisiin sisältyvä stereokartoitussovellus.
-
SOCET SET is a versatile digital photogrammetric software product which
provides user friendly image exploitation tools for both military and commercial
applications. Imagery can be input from cartographic or reconnaissance
cameras, SPOT, Landsat, and other satellites, and softcopy sources.
-
Alustat
-
Intel PC, Windows NT/2000
-
Sun Ultra/Solaris
-
SGI Octane/IRIX
-
Yhden tai kahden kuvaruudun työasema
-
Siihen sisältyvät seuraavat fotogrammetriset toiminnot:
-
Stereonäyttö
-
passiviset polarisaatiolasit, esim. StereoGraphics Z2000i Screen
-
aktiiviset LCD-lasit, esim. StereoGraphics CrystalEyes
-
Kameramallit
-
perinteiset kartoitusilmakuvakamerat (frame camera)
-
panoraamakamerat
-
LH Systems'in digitaalikamerat (digital sensors)
-
Landsat, SPOT, JERS, Radarsat, IRS, ERS, SIR-C
-
Ilmakolmiointi
-
Automaattinen maastomallin tiedonkeruu
-
"True-orto"-ortokuvaus
-
Kuvamosaiikit
-
suoraan raakakuvista ja korkeusmallista, ilman välivedostusta ortokuvaksi
-
3D Feature Collection
-
PRO600, 3D piirteiden ja DTM-tiedonkeruuseen ja editointiin MicroStation
GeoGraphics-ympäristössä
-
FEATURE, 3D piirteiden tiedonkeruu "true orto"-ortokuvien tuottamiseen
ja ympäristön visualisointisovelluksiin, ja suora kaksisuuntainen
yhteys ESRI/SDE:hen
-
Simulations and Virtual Reality
-
RapidScene, MultiGen, Hyprion
-
DEVKIT omien sovellusten ohjelmoimiseen (omat kameramallit, muiden sovellusten
linkit, jne.)
-
SOCET
SET
Ilmakolmiointi.
SocetSet'in anaglyfinäyttö.
SocetSet'in "split screen"-näyttö.
Adaptive automatic terrain extraction.
DTM visualized by colour coding.
Feature extraction.
Rapidscene.
Minnesota 3-D photomap.
Rapidscene, Rosslyn city scape.
Line of sight application.
Zeiss Intergraph ImageStation
-
Intergraph
-
Zeiss
-
References
-
Mostafa Madani, 1997. Intergraph Integrated NT-Digital Photogrammetry
system
-
Mostafa Madani, 1996. Application of Digital Photogrammetric Workstations
-
M. Madani, 1996. Digital Aerial Triangulation - The Operational
Comparison
-
Philip F. Kern and James D. Carswell, 1994. An Investigation Into
The Use Of Jpeg Image Compression For Digital Photogrammetry: Does The
Compression Of Images Affect Measurement Accuracy?
Erdas Stereo Anlyst
Julkaisuja
-
Nurminen, Kimmo, 2002. Digitaalisten ilmakuvien käyttö
kaupungin paikkatietojärjestelmässä (Digital Aerial Photographs
in Municipal Geographic Information System), diplomityö, TKK, 2002
-
Kirsi Mäkinen, 2001. Maastotietokanta kipusi Kitiselle ja muutti
Smallworldiin. Maankäyttö, 1/2001. http://www.maanmittari.fi/maankaytto/mk101/juttu2.htm
-
Ari Tella, 2000. JAKO/ National Topographic Data System in Finland.
Smallworld 2000 EMEA, 29-30.5.2000, Freiburg. http://www.smallworld.co.uk/large_docs/Tella.ppt
Maa-57.220
Fotogrammetrinen kartoitus