Фотограмметрические работы при создании и обновлении ЗИС Минск 2008 Выполнил: магистрант кафедры почвоведения и геологии географического факультета БГУ Сорокин Сергей Александрович Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой почвоведения и геологии Клебанович Николай Васильевич

Актуальность темы: Использование в современном картосоставительском производстве преимущественно цифровых фотограмметрических методов обработки изображений Нет единообразия используемых на предприятиях республики ЦФС

Актуальность темы: Отсутствие материалов по сравнительному анализу ЦФС «ТАЛКА» и PHOTOMOD в литературных источниках Широкое использование фотограмметрических методов при создании и обновлении векторных ЗИС на производстве

Цель работы: Дать комплексную характеристику, в том числе и сравнительный анализ, наиболее распространенных на предприятиях республики ЦФС («ТАЛКА» и PhotoMod), а также рассмотреть их специфику при создании и обновлении векторных ЗИС

Задачи: 1. Рассмотреть основные принципы работы ЦФС с учетом специфики цифрового представления изображения 2. Описать технологию фотограмметрической обработки цифровых снимков 3. Дать краткую характеристику основных ЦФС, используемых в картографо-геодезическом производстве в Республике Беларусь (ЦФС «ТАЛКА» и PhotoMod), указать особенности операций, выполняемых на каждом этапе обработки (фотограммсгущение, построение ЦМР, векторизация, ортотрансформирование и др.) 4. Провести сравнительный анализ ЦФС «ТАЛКА» и PhotoMod и выявить их основные преимущества и недостатки в технологическом процессе 5. Привести данные по работам, выполненным в ходе производственных практик, в ключе осуществленного ранее теоретического исследования

Основные принципы работы цифровых фотограмметрических систем

Специфика цифрового представления изображения В фотограмметрии под цифровым изображением понимают его растровую форму, полученную непосредственно в процессе съемки с помощью цифровой камеры, либо путем сканирования аэронегатива. Выделены 6 основных специфических особенностей цифрового изображения по сравнению с аналоговым система координат растра

Характеристики и способы преобразования цифровых изображений Характер преобразований определяется решаемыми задачами и заключается в улучшении тех или иных характеристик изображения, трансформировании его в заданную проекцию, выявлении объектов требуемых типов, получении характеристики местности и др. Алгоритмы, по которым выполняется компьютерное трансформирование, решают по существу две задачи: геометрическую и яркостную график фотометрической коррекции изображения

Основные элементы цифровой технологии Подробно рассмотрены автоматическая идентификация соответственных точек на снимках, орто- и эпиполярное трансформирование изображений Это «сердце» современных ЦФС Схемы ортотрансформирования и «обратного» трансформирования

Характеристика и сравнительный анализ ЦФС «ТАЛКА» и PHOTOMOD

PHOTOMOD PHOTOMOD Структура системы На предприятиях Государственного комитета по имущества эксплуатируются только ЦФС «ТАЛКА» (РСХАУП «БелПСХАГИ») и ЦФС «PHOTOMOD», причем по числу рабочих мест лидирует последняя (44 установки на 2006 год) Под цифровой фотограмметрической системой понимается совокупность программных и технических средств, связанных общей функцией и обеспечивающих выполнение комплекса технологических процессов и операций, необходимых для получения продукции аэрофототопографической съемки в цифровом виде по цифровым изображениям

PHOTOMOD К основным достоинствам системы можно отнести: замкнутый технологический цикл получения всех видов конечной продукции; удобная модульная структура; поддержка максимального количества съемочных систем; возможность строить из сканерных снимков стереопары и блоки, а также обработка данных неметрических съемочных камер; широкий набор обменных форматов, обеспечивающий совместимость с другими ГИС и ЦФС;

PHOTOMOD поддержка большого числа систем координат (более 1000), а также возможность задания собственной системы координат (в «Талке» проект может быть задан лишь в одной из 4-х систем координат: местная (плановая), СК- 42, СК-63 и WGS-84); максимально используются возможности эпиполярных изображений; поддержка модели геопотенциала (геоида) EGM-96 (важно при обработке космических снимков); повышение разрешения цветного изображения с использованием черно-белого ("Pan-sharpening").

ТАЛКА К особенностям системы можно отнести: глубже проработанную математическую основу; использование «сжатых» изображений, состоящих из точных фрагментов («фотоабрисов») с изображениями точек и пространств между ними с 10-кратным прореживанием (образы снимков); возможность обработки больших изображений объемом до 4 Гб; полную автоматизацию стереоизмерений, включая нанесение необходимых точек с использованием четырех режимов автоматической идентификации; улучшенные возможности фотометрической коррекции изображения

Выделены следующие этапы обработки: Подготовительные работы (формирование проекта) Фотограмметрическое сгущение сети Построение ЦМР Ортотрансформирование На каждом из них определены достоинства и недостатки обеих ЦФС

Производственные работы

ТАЛКА Все работы производились в РСХАУП «БелПСХАГИ» На примере конкретного объекта (гп. Плещеницы) проведена фотограмметрическая обработка блока из 23-х снимков масштаба 1: для изготовления листов ортофотоплана масштаба 1:2 000 с выполнением большинства основных производственных нормативов

ТАЛКА Схема расположения снимков (этап формирования сети) I.I.

ТАЛКА Внутреннее ориентирование снимков Добавление соответственных точек II. (этап измерения сети)

ТАЛКА Нарезка блока на листы ортофотоплана с расставленными пикетами III. Горизонтали, построенные по свободной ЦМР (этап построения цифровой модели рельефа)

ТАЛКА Листы ортофотоплана Области трансформирования на снимках IV. (этап построения ортофотопланов)

PHOTOMOD Место прохождения преддипломной производственной практики - ДУП «Проектный институт Витебскгипрозем» Работы носили именно производственный характер и во многом выполнялись на данном предприятии впервые Была сделана попытка провести полную фотограмметрическую обработку блока из 1012 снимков масштаба 1: на территорию района для изготовления листов ортофотоплана масштаба 1: с выполнением основных производственных допусков. В дальнейшем ортофотопланы будут использоваться в качестве основы для наполнения базы данных создаваемой ЗИС Сенненского района

Этап формирования сети Особенности этапа: огромный размер снимков (около 400 Гб), что потребовало формирования сборного жесткого диска общей емкостью Гб, состоящего из нескольких винчестеров для каждой камеры создавался свой проект, обрабатываемый отдельно; в последующем выполнено их объединение

Этап формирования сети Объединение снимков, полученных двумя камерами в несколько залетов, в единый блок

Этап измерения сети Особенности этапа: индивидуальный подход к порядку расстановки координатных меток и использованию показателя дисторсии камеры для прямого и обратного маршрутов импорт результатов взаимного ориентирования и уравнивания сети из внешних программ (ТАЛКА – иллюстрация интеграции двух систем) для ускорения обработки

Этап измерения сети Приблизительный накидной монтаж аэрофотоснимков Измерение координат оптических меток

Этап уравнивания сети Измерение точек и уравнивание сети во внешних программах осуществлялось в системе координат 42-го года, зона 5 (в ней представлены координаты опорных точек); в то время как основная часть производственных работ по созданию ЗИС выполняется в СК-63 (зона 3 для Сенненского района), изначально отсутствующей в среде PHOTOMOD. Таким образом, обработка осуществлялась в обеих системах координат, что, однако, потребовало задания параметров СК-63

Этап построения ЦМР Оптимальным путем построения цифровой модели рельефа выбран следующий: 1) импорт предварительно полученных во внешних программах горизонталей и отметок, 2) построение структурных линий в PHOTOMOD, 3) построение на их основе глобального TIN, который используется в дальнейшем для создания матрицы высот Фрагмент исходной информации о рельефе

Этап построения ЦМР Матрица высот (модель DEM) в листах планшетов масштаба 1:10 000

Этап построения ортофотопланов Особенности этапа: расчет разрешения матрицы высот подбор оптимальных параметров выравнивания яркости изображений задание нарезки ортофотопланов на листы в границах рамок трапеций сравнение нескольких способов задания областей трансформирования Оптимальная технология изготовления ортофотопланов находится в стадии разработки

Этап построения ортофотопланов Ортофотоплан с отображением областей, взятых с каждого снимка

Векторизация Оцифровка структурных линий Классификатор в ЦФС «PHOTOMOD»

Выводы: Таким образом, более широкое распространение PhotoMod на предприятиях республики несомненно связано с рядом его объективных преимуществ: удобная модульная структура, большая технологичность и приспособляемость к условиям конкретного производства, интуитивно понятный интерфейс, удобство для пользователя. Комплекс постоянно обновляется, а в условиях создания национальной космической системы и более широкого использования материалов дистанционного зондирования преимущества PhotoMod по обработки космических снимков очевидны. Определенные удобства системы при ортотрансформировании и построении ЦМР также представляются достаточно значительными.

Выводы: Тем не менее, по своим технологическим возможностям «ТАЛКА» не уступает, а по степени автоматизации технологических процессов и проработанности математической основы даже превосходит PhotoMod, что было проиллюстрировано в данной работе. В конце концов, если на предприятии изготавливают в срок фотограмметрическую продукцию, удовлетворяющую всем точностным критериям, то выбор конкретной ЦФС не так уж и важен.

Спасибо за внимание!