(Henrik Haggrén, 25.10.2002)
Luento 12: Ympäristömallien tiedonkeruu
AIHEITA
-
Nurminen, Kimmo, 2002. Digitaalisten ilmakuvien käyttö
kaupungin paikkatietojärjestelmässä (Digital Aerial Photographs
in Municipal Geographic Information System), diplomityö, TKK, 2002
"Ilmakuvat liittyvät paikkatietojärjestelmässä lähinnä
tiedon ylläpitoon ja esittämiseen. Tässä diplomityössä
tarkastellaan suuri- ja keskimittakaavaisten ilmakuvien käyttömahdollisuuksia
kaupungin paikkatietojärjestelmässä."
(Nurminen, 2002)

"Nikinmäen ortomosaiikki ja asekaavan pohjakarttaa,
© Vantaan kaupungin mittausosasto 1997. Vantaan ortokuva-aineistoista
Nikinmäki on geometrisesti tarkin. Alueella oli jo valmiina merkittävä
osa korkeuskäyrästöstä vektorimuotoisena ja loput digitoitiin
käsin MicroStation- ja Stella-ohjelmistoilla syyskesällä
1997. Tiestö, luiskat, ojat, alueella sijaitseva jokiuoma ja muut
kaavan pohjakartan täydennettävät kohteet saatiin analyyttiseltä
kojeelta 3D:nä. Koska alue on Vantaan kaupungin koillisrajalla ja
rajautuu Keravaan ja Sipooseen, Vantaan ulkopuolisilla alueilla käytettiin
Maanmittauslaitoksen 25´25 metrin ruutukorkeusmallia. Kuvaus oli
kuuden kuvan jono ja siten mosaiikin laidoilla maastovirhe on jo merkittävä.
Kuvien skannaus tehtiin Leica/Helava DSW200 –skannerilla 12.5 mm:n resoluutiolla."
(Nurminen,
2002)

Tikkurilan ortomosaiikkia HMR-formaatissa ja kaavan pohjakarttaa,
© Vantaan kaupungin mittausosasto 1997. (Nurminen, 2002)
"Vapaalan vuoden 2000 ortomosaiikki tehtiin alueen stereomallien yhteydessä.
Kuvaus oli tavallinen kaavan pohjakartan ylläpitokuvaus. Peitot olivat
60% / 30% eli eivät parhaat ortokuvia ajatellen. Kuvaus oli signaloitu.
Orto-oikaisussa käytettiin Maanmittauslaitoksen mallia. Vapaalan kuvaus
on tyyppiesimerkki suuriresoluutioisesta kaupunkikuvauksesta. Ortokuvan
maastopikseli voi olla niinkin pieni kuin 5 cm. Useimmat paikalliset mosaiikit
tultaneen kuitenkin uudelleennäytteistämään 10 cm:iin."
(Nurminen,
2002)
"Osa Ilolan kantakartan stereotäydennyksestä. Nykyisessä
kokoonpanossaan piirto-ohjelmisto koostuu kahdesta pääohjelmistosta.
MicroStation/J GeoGraphics ja Stella. Stella-kohdeluokitus tulee MicroStation:ssa
toimivan STATTACH.MDL-sovelluksen kautta." (Nurminen, 2002)


"Ortokuvapari Hakunilasta, maastopikseli 12.5 cm, © Vantaan kaupungin
mittausosasto 1998. Mikäli ortokuvilta halutaan saada kauttaaltaan
kolmiulotteinen näkymä, luodaan stereoparin toisesta kuvasta
tavallinen ortokuva ja toiselle kuvalle tehdään orto-oikaisu
keinotekoisella vaakaparallaksilla px. Syntynyttä kuvaparia kutsutaan
stereo-ortokuvapariksi. Ortokuva on ortogonaaliprojektio ja sen stereopari
yhdensuuntainen vinoprojektio." (Nurminen, 2002)
3-D mallien tiedonkeruu
3-D mallinnus. (Madani, 1996).


Straight line matching in a stereopair. (Grün, 2000)
(Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999)
(Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999)
(Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999)
(Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999)
(Dieter Fritsch, 1999)
(John Danahy, 1999)
(John Danahy, 1999)
(John Danahy, 1999)
(John Danahy, 1999)
(Michael Gruber, 1999)
(Michael Gruber, 1999)
(Michael Gruber, 1999)
(Michael Gruber, 1999)
(Michael Gruber, 1999)
(Michael Gruber, 1999)
(Dieter Fritsch, 1999)
(Dieter Fritsch, 1999)
(Dieter Fritsch, 1999)
(Dieter Fritsch, 1999)
-
References
-
Dieter Fritsch, 1999. Virtual cities and landscape models - what
has photogrammetry to offer?, Photogrammetric Week '99, Wichmann, 1999,
p. 3-14.
-
Michael Gruber, 1999. Managing Large 3D Urban Databases, Photogrammetric
Week '99, Wichmann, 1999, p. 341-349.
-
John Danahy, 1999. Visualization Data Needs in Urban Environmental
Planning and Design, Photogrammetric Week '99, Wichmann, 1999, p. 351-365.
-
Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999. CyberCity Modeler, a tool for
interactive 3-D city model generation, Photogrammetric Week '99, Wichmann,
1999, p. 317-327.
-
Jussi Heikkinen, 1998. 3D mallit, http://foto.hut.fi/opetus/3DMalli/start.html.
Ilmakuvauksen vaihtoehdot ympäristömallien tiedonkeruussa
-
Digitoidut kartoituskuvaukset
-
Maaston korkeusmallin mittaus - havaintotyö puoliautomaattista, maanpinnan
seuraaminen toimii - malli editoitava
-
Ilmakolmiointi - havaintotyö lähes automaattista, toimii - blokki
geometrisesti erittäin hyvä, koska kuvien välisiä liitospisteitä
voidaan käyttää lähes rajattomasti
-
Digitaaliset ilmakuvaukset
-
Ensimmäiset koekuvaukset 1990-luvun lopulla
-
Julkaisuja
-
Rainer Sandau, Peter Fricker, A. Stuart Walker, 1999. Digital photogrammetric
cameras: possibilities and problems, in: Photogrammetric Week '99, Wichmann,
p. 71-82.
-
Laurent Renouard and Frank Lehmann, 1999. High Resolution Digital
Surface Models and Orthoimages for Telecom Network Planning, in: Photogrammetric
Week '99, Wichmann, p. 241-246.
-
Laserskannaukset
-
Videokuvaus
-
Valmiina tuotteena:
-
Kehitystyö käynnissä:
-
Aiempia kehityshankkeita:
Digitaaliset kuvat käsitteissä
-
Analogiakuvat - digitaaliset kuvat?
-
Ilmakuvat käsitetään yleisesti lentokoneesta otetuiksi analogisiksi
valokuviksi.
-
Ilmakuvausta tehdään myös videokuvauksena, kuvaavilla spektroradiometreillä,
tutkalla, mikroaaltoradiometreillä, ym.
-
Satelliittikuvat käsitetään yleisesti satelliitista otetuiksi
digitaalisiksi kuviksi.
-
Ilmakuvat - satelliittikuvat?
-
Nykyisellään ei kuvaustekniikan eikä kuvankäsittelytekniikan
puolesta ole erityistä syytä korostaa eroa ilmakuvien tai satelliittikuvien
välillä.
-
Kuvaustoimintana ilmakuvaus on projektiluonteista.
-
Satelliittikuvaus on jatkuvaa, mutta voidaan tarpeen tuleen suorittaa myös
tilauksesta.
Ilmavalokuvan ja ilmavideokuvan käyttöominaisuuksista
-
Perusominaisuudet kartoitussovelluksia ajatellen
-
Valokuva
-
filmille
-
kuvakoko 230 mm x 230 mm
-
geometria, esim. 1 : 230,000
-
resoluutio, esim 60 lp/mm
-
digitoitava
-
kuvien ulkoinen orientointi hallitaan
-
Videokuva
-
kuvanauhalle tai kovalevylle
-
kuvakoko 512 x 512 pikseliä
-
geometria, esim. 1 : 5-10,000
-
resoluutio, esim. 400 p/juova
-
digitoitu
-
kuvien ulkoinen orientointi edellyttää käytännössä
myös kuvauksenaikaista paikannusta koneessa
-
Kuvien informatiosisältö
-
Ilmavalokuvan informaatiosisältö on ylivertainen videokuvaan
nähden. Suhde seuraavassa esimerkissä 4761:1 :
-
Valokuva: (60 lp/mm x 230 mm)² = 13 800² lp²
-
Videokuva: 200² lp
-
Aluekuvauksissa kuvien lukumääriä verrattaessa videokuvaus
on tehokkaampi. Suhde seuraavassa esimerkissä 1:100 :
-
Valokuva: matalakuvauksissa kuvanottoväli 3 - 5 sekuntia => 450 kuvaa
30 minuutissa, jos kuvanottoväli 4 sekuntia.
-
Videokuva: 30 min x 60 sek x 25 kuvaa/sek = 45.000 kuvaa/30_min
-
Tutkijan näkemys näiden kahden ilmakuvausmenetelmän tulevaisuudesta:
-
Ilmakuvien käyttö kartoituskuvauksissa perustuu yhä enemmän
hyvän kuvageometrian hyödyntämiseen,
-
0.001 mm : 230 mm => 1 : 230,000.
-
Videokuvauksen käytössä korostuu radiometrinen hyödyntäminen,
-
25 kuvaa/sekunti
-
suuri kuvamäärä ja katveet vähenevät,
-
muutokset kuvalta toiselle vähäisiä,
-
välitön tiedonkäsittely,
-
mahdollisuus matalakuvaukseen myös pilvisellä säällä.
Kaksikuvamittaus
-
Kaksikuvamittaus on kolmiulotteista kartoitusta ilmakuvilta ilman stereotarkastelua.
-
Kaksikuvamittaus tehdään oikaisemattomillta ilmakuvilta. Kuvien
ulkoinen tunnetaan samoin kuin stereokartoituksessa. .
-
Mittaus perustuu nadiirisuorien hyväksikäyttöön. Nadiirisuora
on ilmakuvalle projisioitu suora viiva, joka kulkee kuvan nadiiripisteen
kautta. Kaikki kohteen pystysuorat viivat ovat nadiirisuoria.
-
Jos maaston korkeusmalli tunnetaan, kohde voidaan mitata kolmiulotteisesti
yhdeltä kuvalta. Jos sama kohde havaitaan uudestaan joltakin toiselta
kuvalta, kohteen kolmiulotteinen sijainti voidaan havaita nadiirisuoria
käyttäen. Tällöin ei korkeusmallia tarvita ja näitä
havaintoja voidaan tarvittaessa käyttää korkeusmallin editoimiseen.
Kaksikuvamittauksen geometria. (Rönnholm, 1997).
Kohdepisteen korkeus tulkitaan kaksikuvamittauksessa nadiirisuorien
avulla. (Rönnholm, 1997).
Kaksikuvamittauksen työvaiheet. (Rönnholm, 1997).
Kaksikuvamittauksella mitattuja talomalleja. (Rönnholm, 1997).
3-D kaupunkimallit
(Laurent Renouard and Frank Lehmann, 1999)
Tekstuurikartta kolmiopinnalla. (E. Lindberg, 1997).
Julkaisuja
-
Julkaisuja
-
Nurminen, Kimmo, 2002. Digitaalisten ilmakuvien käyttö
kaupungin paikkatietojärjestelmässä (Digital Aerial Photographs
in Municipal Geographic Information System), diplomityö, TKK, 2002
-
Mostafa Madani, 2001. Importance of Digital Photogrammetry for a
complete GIS. 5th Global Spatial Data Infrastructure Conference, Cartagena,
Columbia May 21-25, 2001 http://codazzi4.igac.gov.co/gsdi5/documentos/M_Madani.pdf
-
OEEPE-koetyö Test on
3D-City Models
-
Grün, Armin, 2000. Semi-automated approaches to site recording
and modeling, ISPRS, Commission V, Amsterdam 2000.
-
Roman Englert, Eberhard Gülch One-Eye Stereo System for the
Acquisition of Complex 3D Building Descriptions, GIS 4/1996, p. 16-21.
-
Eckhard Siebe, Ulrich Büning 3D-Stadtmodelle für Funknetztplanungen
im Mobilfunkbereich, GIS 4/1996, p. 21-29.
-
Jenni Vepsäläinen Senaatintorin
ja TKK:n päärakennuksen rautalankamallit
Maa-57.220
Fotogrammetrinen kartoitus