Obliczanie parametrów fotografii lotniczej przez bezzałogowy statek powietrzny

do. z. - x. D., doc.

(SPbGLTA, Petersburg, Rosja)

W artykule przedstawiono obliczenia parametrów planowania zdjęć lotniczych za pomocą kamer cyfrowych z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych.

Fotografia lotnicza wykonywana przez bezzałogowe statki powietrzne staje się coraz bardziej rozpowszechniona, co prowadzi do stosowania nowoczesnych aparatów cyfrowych, zarówno specjalnie zaprojektowanych, jak i standardowych, w połączeniu z UAV. Zdjęcia wykonane aparatem cyfrowym można przetwarzać natychmiast po wykonaniu. Stosowanie kamer lotniczych (AFA) z UAV należących do klasy Micro i Mini według międzynarodowej klasyfikacji jest niemożliwe, ponieważ mają one dość dużą wagę i rozmiar, a także mają szereg wad. Na przykład, aby uzyskać zdjęcia lotnicze, należy wywołać i zeskanować film. Jednocześnie główną wadą aparatów cyfrowych jest niska rozdzielczość wynikowych obrazów w porównaniu z obrazami uzyskanymi przez AFA o rozmiarze klatki 23x23 cm.

Aby zaplanować fotografię lotniczą, konieczne jest obliczenie głównych parametrów. Przy obliczaniu parametrów fotografii lotniczej bezzałogowego statku powietrznego wyposażonego w aparat cyfrowy wymagane będą następujące dane wstępne, które zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Wstępne dane do obliczania parametrów fotografii lotniczej

Wykonując zdjęcia lotnicze aparatami cyfrowymi, aby uzyskać na ziemi obrazy o wymaganej wielkości piksela, konieczne jest wykonanie zdjęcia na określonej wysokości. Rozdzielczość obrazów cyfrowych zazwyczaj charakteryzuje się liczbą punktów na cal - dpi (z angielskiego dots per inch) oraz wielkością piksela na podłożu - GSD(z angielskiego. Odległość próbki gruntu). Wysokość lotu obliczana jest według następującego wzoru:

hpiętro- wysokość lotu, m;

GSD- wielkość jednego piksela na ziemi, rozdzielczość piksela, m/px;

jaNS- rozmiar obrazu kamery, piksele.

Ponieważ obrazy cyfrowe mają kształt prostokątny, zaleca się, aby podczas fotografowania aparat ustawić dłuższym bokiem wzdłuż kierunku fotografowania, ponieważ zwiększy to podstawę fotografowania, a tym samym poprawi przecięcie fotogrametryczne (ryc. 1).

Ryż. 1. Względna pozycja obrazów na trasie

Na ryc. 1 widać wyraźnie, że jeśli proporcje obrazu wynoszą 2:3, to położenie obrazu dłuższym bokiem wzdłuż kierunku fotografowania pozwala na zwiększenie podstawy fotografii ( b) o 1,5 raza. W związku z tym czas wydłuża się 1,5 raza TRF do zapisywania informacji z aparatu cyfrowego na urządzenie pamięci masowej. Dlatego minimalna odległość między ramkami wynosi Bmin dla kamery cyfrowej zależy przede wszystkim od jej parametrów technicznych i prędkości bezzałogowego statku powietrznego V.

Nakładki między sąsiednimi obrazami tego samego paska nazywane są podłużnymi ( Px) ... Zakładki, które są zbyt małe lub zbyt duże, nie nadają się do produkcji. Do oglądania stereoskopowego sfilmowanego obszaru wystarczy 50% zakładka wzdłużna. Jednak fragmenty krawędziowe zdjęć lotniczych mają szereg wad, przez co nie jest możliwe stereoskopowe oglądanie całego obszaru zdjęcia lotniczego. Niedopuszczalne są również duże nakładki, ponieważ drastycznie zmniejsza to objętość obrazu. Przy prawie 100% nałożeniu uzyskuje się dwa identyczne zdjęcia lotnicze, które nie dają efektu stereoskopowego. Nakładanie się sąsiadujących obrazów w warunkach fotografowania płaskiego powinno mieścić się w granicach 56-69%, w warunkach górskich - do 80-90%. Tak więc odległość między obrazami ( b) z uwzględnieniem zachodzenia na siebie wzdłużnego określa następujący wzór:

Jednak podczas wykonywania zdjęć lotniczych przy użyciu UAV, w celu zapewnienia niezbędnego podłużnego nakładania się sąsiednich obrazów tej samej trasy (rys. 2), należy przestrzegać następującego ograniczenia:

Ryż. 2. Schemat fotografii lotniczej terenu

Szerokość trasy na ziemi ( LM) zależy od wysokości ramy ( ly) używany w połączeniu z aparatem cyfrowym UAV.

Nakładanie się tras nazywa się krzyżem ( Py). Ich wartość jest zwykle ustalana w przedziale 20-40%. Możesz określić odległość między sąsiednimi trasami za pomocą wzoru:

Długość sekcji Dx równa długości toru średniego w kierunku wzdłużnym od lewej krawędzi pierwszego zdjęcia lotniczego do prawej krawędzi ostatniego zdjęcia lotniczego. Szerokość działki Dy mierzone w kierunku poprzecznym w połowie drogi od górnej części zdjęcia lotniczego pierwszej trasy do dolnej części zdjęcia lotniczego ostatniej trasy. Tak więc liczba strzałów na trasę ncn definiuje się jako stosunek długości segmentu do odległości między obrazami, z uwzględnieniem podłużnego nakładania się.

Liczba tras będzie większa o jeden ze stosunku szerokości odcinka do odległości między sąsiednimi trasami.

Liczba strzałów na stronę nuch definiuje się jako całkowitą liczbę zdjęć dla wszystkich tras fotografii lotniczej.

Oceniając efektywność i wykonalność ekonomiczną, ważne jest określenie, ile czasu zajmie wykonanie zdjęcia lotniczego terenu. Tuch... Pozwoli to również ocenić, w jakim okresie najlepiej wykonywać te prace.

W rezultacie można wyciągnąć następujące wnioski:

1. W porównaniu z tradycyjnymi AFA aparaty cyfrowe są gorsze pod względem wskaźników technicznych (w rozdzielczości obrazu), co zwiększa liczbę tras i zdjęć w nich do fotografii lotniczej, a w efekcie komplikuje dalszą obróbkę otrzymanych materiałów.

2. Przy wykonywaniu zdjęć lotniczych UAV, aby zapewnić nakładanie się obrazów, należy wziąć pod uwagę parametry techniczne aparatów cyfrowych, a także wskazane jest wybranie UAV z aerodynamicznym schematem „szybowca”, który umożliwia latanie przy wystarczająco niskiej prędkości.

3. Bezzałogowe statki powietrzne mogą być bardzo skutecznie wykorzystywane do pomiarów małych obszarów, na przykład do sporządzania planów katastralnych małych obszarów oraz operacyjnego monitorowania sytuacji na obszarach problemowych.

Praca ta była wspierana stypendium Prezydenta Federacji Rosyjskiej dla młodych rosyjskich naukowców MK-2617.2010.5.

Lista bibliograficzna

1., Wawiłow fotografia lotnicza i lotnictwo. Ocena jakości zdjęć lotniczych: Wskazówki metodyczne do badań laboratoryjnych. L.: LTA, 1s.

2. Bezzałogowe statki powietrzne Nikiforov do inwentaryzacji, mapowania i zarządzania obiektami ogrodnictwa krajobrazowego // Lasy Rosji w XXI wieku. Materiały pierwszej międzynarodowej naukowej i praktycznej konferencji internetowej. - SPb.: SPbGLTA, 2009. nr 1, s. 248-251.

3. Kamery Nikiforowa wykorzystywane do fotografii lotniczej przez bezzałogowe statki powietrzne w leśnictwie // Lasy Rosji w XXI wieku. Materiały pierwszej międzynarodowej naukowej i praktycznej konferencji internetowej. - SPb.: SPbGLTA, 2010. Nr 4, s. 65-70

4., Kadegrov Rosyjski samolot używany w przemyśle leśnym // Lasy Rosji w XXI wieku. Materiały trzeciej międzynarodowej naukowej i praktycznej konferencji internetowej. - SPb.: SPbGLTA, 2010. Nr 3, s. 144-149.

5., Munimayev zagranicznych bezzałogowych statków powietrznych // Postępowanie Wydziału Inżynierii Leśnej PetrSU. - Pietrozawodsk.: Wydawnictwo PetrSU, 2010. Nr 8, s. 97-99.

6. Podstawowe przepisy dotyczące fotografii lotniczej, wykonywanej w celu tworzenia i aktualizacji map topograficznych i planów Państwowego Komitetu Wynalazków i Informacji Federacji Rosyjskiej. –M.: Nedra, 1982, -16 s.

7. Metody suche w leśnictwie i budownictwie krajobrazowym: Podręcznik. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 20 pensów.

Jedno jesteśmy pewni: wysoka cena nie zawsze oznacza wysoką jakość.

Zagłębimy się w branżę i zobaczymy, jak drony radzą sobie podczas filmowania.

W tym opracowaniu używa się terminów i specyficznego żargonu, ale nie przeszkadzają ci one w zrozumieniu tego, o co chodzi. W tym badaniu dane zostały przetworzone w DroneDeploy i uzyskano wysoką dokładność osiowania - 9 cm.

Opis

Geodezja jest integralną częścią wszystkich projektów gospodarowania gruntami.

W tym przykładzie rozważymy kawałek ziemi, na którym miała powstać nowa osada. Przed rozpoczęciem prac konieczne było przeprowadzenie dokładnego badania topograficznego z kilku powodów:

1. Podjęcie wstępnej rekultywacji terenu w celu zaprojektowania przepływu do odwadniania.
2. Przeprowadź badanie topograficzne sąsiedniej rzeki, aby zapobiec ewentualnym powodziom.

Jeśli zamierzasz założyć własny dział dronów, bądź przygotowany na to, że stanie się on obiektem dużych inwestycji, a co za tym idzie, możesz poświęcić na projekt więcej czasu.

Geodezja 101

Tradycyjne pomiary topograficzne wymagają zebrania współrzędnych punktów we wstępnie zdefiniowanej siatce. W tym przypadku zastosowano siatkę 150x150 cm:

Pomiary wykonywano co 150 centymetrów, na każdym skrzyżowaniu:

W sumie na obszarze badań o powierzchni 34,5 ha zebrano 1632 współrzędne.

Bez drona strzelającego z prędkością 20 punktów na godzinę (1 punkt co 3 minuty) zebranie danych zajęłoby około 82 godziny.

82 godziny tradycyjnej ankiety oznaczają, że inżynier musi czekać co najmniej tydzień, aby rozpocząć przetwarzanie danych. Następnie zajmie to kolejne 3-4 dni, zanim praca zostanie wykonana.

Przeprowadzając tę ​​samą ankietę za pomocą UAV, zespół terenowy był w stanie zapewnić deweloperowi szybszy widok.

Przede wszystkim nie trzeba było zbierać 1600 punktów na całym terenie. Zamiast tego zbadano tylko 10 znaków naziemnych znajdujących się w polu widzenia:

W przypadku większych projektów naziemne punkty kontrolne (GCP) najlepiej umieszczać na siatce.

10 znaków naziemnych lub 1632 punktów:

W ciągu 1-2 godzin można wykonać 10 znaków kotwicznych.

Osoby obeznane z fotogrametrią wiedzą, że punkty zebrane z powierzchni wody nie nadają się do wykorzystania w takich badaniach.

Po zakończeniu zbierania GCP punkty zbierano tradycyjną metodą na terenach ze stojącą wodą – połączenie dwóch opisanych powyżej metod.

Zebrane punkty końcowe:

W efekcie zdobyliśmy 117 punktów (10 GCP + 107 w obszarach ze stojącą wodą).

Czas na strzelanie:

Teoretycznie: 10 punktów naziemnych + zebranie punktów = 1-2 godziny

Rzeczywista: 117 punktów (10 GCP + 107 w obszarach wód stojących) przy szybkości zbierania 20 punktów / godzinę = 5,85 godziny

Metoda tradycyjna: 1632 pkt przy szybkości zbierania 20 pkt/godz. = 81,6 godz.

W ciągu godziny wszystkie czynności z UAV zostały zakończone, w tym montaż, kontrole przed lotem, start, lądowanie, demontaż i wstępne zszycie mapy.

W ten sposób otrzymaliśmy:

UAV (1 godz.) + zebranie punktów (5,8 godz.) =

Całkowity czas pracy w terenie: 6,8 godziny

Porównanie:

34,5 ha / prace polowe z użyciem UAV = 6,8 godz.

34,5 ha / prace polowe metodą tradycyjną = 81,6 godz.

Całkowite oszczędności: 74,8 godziny

Analiza danych

Uzyskane dane po pracach terenowych wymagają starannego przetworzenia. Znaki naziemne są najpierw przetwarzane, a ich położenie musi zostać całkowicie skorygowane.

Następnie należy wyeksportować skorygowane punkty (plik .las), aby stworzyć bazę danych topograficznych. Jednak duża liczba punktów w pliku .las powoduje, że początkowe kontury topograficzne wychodzą dość szorstko:

Kontury muszą być wygładzone, aby następnie stworzyć spójną linię bez utraty precyzji. W przeciwnym razie uzyskane dane są bezużyteczne.

Po 2 dniach dodatkowej obróbki powstałe kontury topograficzne stały się dokładne w granicach 9 centymetrów, zarówno w poziomie (X, Y), jak i w pionie (Z):

Ogólne warunki projektu:

Metoda BSP ::

Praca w terenie (6,8 godz.) + przetwarzanie danych (24 godz.) =

30,8 godziny (około 4 dni)

Zwykła metoda:

Praca w terenie (81,6 godz.) + Przetwarzanie danych (24 godz.) =

105,6 godziny (około 13 dni)

Korzystając z technologii dronów, inżynier uzyskał ostateczny widok topograficzny w około 75 godzin.

Zgodnie z otrzymanymi danymi okazało się, że:

1. Wymagana jest dodatkowa rekultywacja terenu w celu budowy drenażu na obszarach nisko położonych, gdzie woda jest zatrzymywana.

2. Pracownicy będą teraz mogli sprawnie przewidywać i planować terminy budowy dróg, domów itp. - co pozwoli na terminowe zakończenie prac.

3. Inżynier dowiedział się o tanim i efektywnym kosztowo pomiarach bezzałogowych statków powietrznych i planuje w najbliższych tygodniach ponownie wykorzystać tę metodę do przeprowadzenia ostatecznych „wbudowanych” pomiarów topograficznych.

Tutaj znajdziesz więcej i lepszych modeli dronów.

Bieżąca korzyść z użytkowania bezzałogowe statki powietrzne w branży budowlanej i showbiznesie sprawia, że ​​tego typu działalność jest bardzo popularna. W tym artykule zostaną poruszone główne obszary zastosowań. Fotografia lotnicza.

O zawiłościach fotografii lotniczej

Podanie BSP, stał się dostępny dla małych firm stosunkowo niedawno, zaledwie cztery lata temu, do fotografii lotniczej trzeba było wynająć helikopter lub lotnię, jeśli obiekt znajdował się poza miastem. Nie wszystkie organizacje mogły sobie na to pozwolić, ale dziś wszystko się zmieniło. Wraz z pojawieniem się UAV wyprodukowanych w Chinach znacząco zmieniły się koszty fotografii lotniczej. Wynika to z faktu, że zaczęto go przeprowadzać z powietrza ze stosunkowo niedrogich helikoptery sterowane radiowo... Oczywiście od razu pojawiły się na rynku firmy oferujące usługi foto i wideo. Konwencjonalnie można wyróżnić dwa kierunki strzelania, od lekkiego quadkoptera i ciężkiego heksakoptera. (lub octocopter, różnica polega na liczbie silników). Małe quadkoptery, najczęściej seria DJI Phantom, służą do raportowania fotografii lotniczej. W efekcie uzyskuje się zdjęcia o rozdzielczości 4000 pikseli na większym boku lub 12 megapikseli.

Takie zdjęcia nie nadają się do druku, ale można je oglądać na komputerze lub prezentacje w dobrej jakości. Gdyby Fotografia lotnicza nie jest wymagana w przypadku produktów marketingowych wymagających wysokiej jakości, to ta opcja jest więcej niż wystarczająca.

W poniższym przykładzie zdjęcie lotnicze z quadkoptera Kamery Phantom 2 i Go Pro 4.

Do poważniejszych zdjęć zwykle używa się aparatów Canon 5D Mark III z dobrymi obiektywami, które „latają” na ciężkich dronach, takich jak DJI S1000. Na poniższym zdjęciu można przyjrzeć się sprzętowi do profesjonalnej fotografii lotniczej, który wykorzystywany jest w wyspecjalizowanych firmach.

Poziom szczegółowości obiektów na zdjęciu jest wyższy. Ostateczne zdjęcia uzyskujemy przy powiększeniu 5600 po większej stronie, ilość megapikseli to 23,4, ilość pikseli na cal to 300 i w formacie RAW*. (RAW to nieskompresowane dane z matrycy aparatu, co daje dodatkowe korzyści podczas fotografowania.).

Fotografia lotnicza z heksakoptera można stosować w drukach: do zdjęcie z lotu ptaka do billboardów i innej reklamy zewnętrznej, do drukowania broszur, do geodezji. Ta opcja fotografowania będzie najdokładniejsza i droższa (zwykle cena za fotografowanie Canonem 5D Mark III jest 3-4 razy wyższa). Możliwe jest przycięcie obrazu (kadrowanie niepotrzebne) i obróbka zdjęcia z lepszą jakością.

Fotografia lotnicza w budownictwie

Wykorzystanie fotografii lotniczej w budownictwie krok w kierunku postępu i ogólnego rozwoju. Geodezja w trakcie budowy, zdjęcia lotnicze do projektowania i katastru, badania geologiczne, zdjęcia reklamowe, wszystkie te możliwości pozwolą w niedalekiej przyszłości na tworzenie nietypowych i wysokiej jakości jednostek architektonicznych, w tym architektury krajobrazu. Analiza terenu z powietrza pozwala na projektowanie na większą skalę, co daje impuls do rozwoju przemyślanej infrastruktury dzielnic, stref parkowych i rekreacyjnych oraz nowych miast.

Dostępne są dane zdjęć UAV pokazane na tej stronie. Technologię przetwarzania materiałów zdjęciowych w oprogramowaniu Agisoft PhotoScan dostarczyła firma Plaz LLC.

Wykorzystanie bezzałogowych statków powietrznych (UAV) może znacznie obniżyć koszty zdjęć lotniczych. Z punktu widzenia tradycyjnej fotogrametrii jakość takiego badania najprawdopodobniej zostanie oceniona jako nie do zaakceptowania, ponieważ z reguły na BSP montuje się kamery segmentu domowego, podczas fotografowania nie stosuje się sprzętu stabilizującego żyroskop. , często dochodzi do odchyleń osi optycznych od pionu o kilka stopni, co znacznie komplikuje pierwotny proces przetwarzania obrazu. Jednak w przypadku nowoczesnego oprogramowania fotogrametrycznego te wady nie stwarzają znaczących problemów. Co więcej, rozwój cyfrowych metod przetwarzania fotogrametrycznego doprowadził już do powstania programów i systemów oprogramowania zdolnych do przetwarzania nawet tak „niskiej jakości” danych z fotografii lotniczej w wysoce zautomatyzowanym trybie, przy minimalnym udziale operatora.

Rozważ łańcuch technologiczny uzyskania mapy topograficznej za pomocą następujących elementów:

• UAV do fotografii lotniczej;
• oprogramowanie Agisoft PhotoScan jako narzędzie do obróbki materiałów ankietowych;
• Zestaw narzędzi GIS Panorama do wektoryzacji ortofotomap i odbioru map topograficznych.

Fotografia lotnicza z użyciem UAV

Pod względem technicznym proces wykonywania zdjęć lotniczych z wykorzystaniem UAV składa się z trzech etapów: przygotowawczego, rzeczywistego przeglądu i obróbki końcowej uzyskanych danych.

Etap przygotowawczy
Na tym etapie wykonywane są:

• badanie dostępnych materiałów; tworzenie lub zbieranie wymagań dotyczących materiałów, które należy uzyskać z wyników badania - rodzaj i skala mapy, granice obiektu badania; dostosowanie ich do wymagań technicznych dla materiałów strzeleckich: rozdzielczość, współrzędne konturu obszaru badania, nakładanie się obrazów, dokładność wyznaczenia współrzędnych środków fotografowania, wymagania dotyczące naziemnej sieci odniesienia (np. dla badań kombinowanych, gdy do fotoplanu odwołują się punkty naziemnej sieci odniesienia, wymagania dotyczące definicji dokładności KCF nie są w ogóle przedstawione);
• utworzenie zadania lotniczego dla UAV. Realizuje go program – planista lotów, który jest częścią kompleksu. Operator musi wybrać używany kompleks UAV (jeśli program pozwala na pracę z kilkoma konfiguracjami UAV i sprzętu fotograficznego), ustawić kontur obszaru badania i przybliżoną pozycję wyrzutni na mapie, ustawić wymaganą rozdzielczość i zakładkę, po czym program oblicza plan lotu i sprawdza jego wykonalność...

Wykonywanie zdjęć lotniczych
Po przybyciu na miejsce startu:

• określenie pozycji wyrzutni, ustawienie punktu zwrotnego i wprowadzenie danych o prędkości i kierunku wiatru na wysokości roboczej, jeśli są znane;
• automatyczna aktualizacja planu lotu i ponowne sprawdzenie jego wykonalności;
• start UAV z wyrzutni;
• strzelanie w trybie automatycznym;
• lądowanie.

Pomiar terenu za pomocą UAV

W przypadku metody łączonej określane są współrzędne punktów kontrolnych wybranych do przyciągania.

Dane po przetworzeniu
Polega na:

• pobieranie danych (zdjęć i dziennika lotów) z pokładowych nośników pamięci;
• wizualna ocena jakości zdjęć i odrzucenie „technicznych” kadrów, jeśli takie są utrwalone. Za strzały techniczne uważa się zdjęcia wykonane poza obszarem fotografowania – podczas zbliżania się do miejsca, na zakręcie, itp.;
• generowanie pliku oprawy centrów fotograficznych. Podczas lotu sprzęt kontrolny rejestruje różne parametry, w tym współrzędne, prędkość i parametry orientacji samolotu. Po zakończeniu badania z pliku dziennika lotów należy wybrać współrzędne odpowiadające momentom fotografowania i przypisać je do konkretnych zdjęć. Takie przetwarzanie z reguły odbywa się w tym samym programie - planer misji lotu.

Zgodnie z wymogami wytycznych branżowych, do uzyskania map topograficznych w skali 1:2000 wymagana jest baza fotograficzna o rozdzielczości 15 cm/piksel i posiadająca błąd określenia współrzędnych w każdym punkcie nie większy niż 60 cm.Rozdzielczość ta jest łatwa do zapewnienia podczas fotografowania z UAV za pomocą aparatów kompaktowych. Np. fotografowanie aparatami typu Canon S-95 czy Sony NEX-5 (z obiektywem SEL30M35) z wysokości około 200-300 m daje zdjęcia z rozdzielczością 5 cm/piksel.

Wiązanie wymaganej dokładności osiąga się poprzez pomiar współrzędnych ośrodków fotograficznych za pomocą precyzyjnych odbiorników GNSS w sieci odniesienia lub za pomocą naziemnej sieci odniesienia, której punkty są odnoszone z błędem nie większym niż 30 cm.

Przetwarzanie zdjęć lotniczych w oprogramowaniu Agisoft PhotoScan

Agisoft PhotoScan jest uniwersalnym narzędziem do generowania trójwymiarowych modeli powierzchni obiektów do zmierzenia na podstawie zdjęć tych obiektów. PhotoScan jest z powodzeniem wykorzystywany zarówno do konstruowania modeli obiektów i obiektów o różnej skali – od miniaturowych artefaktów archeologicznych po duże budynki i konstrukcje, jak i do konstruowania modeli terenu z danych fotografii lotniczej oraz generowania DEM i ortomozaiki na podstawie tych modeli. Przetwarzanie danych w PhotoScan jest wysoce zautomatyzowane - operator odpowiada jedynie za monitorowanie i kontrolowanie trybów pracy programu.

Budowa i oprawa modelu terenu w programie składa się z trzech głównych etapów:

• budowanie szorstkiego modelu. Na tym etapie automatyczne wyznaczanie punktów wspólnych na nakładających się obrazach, przywracanie promieni projekcyjnych, wyznaczanie współrzędnych ośrodków fotografowania i elementów wzajemnej orientacji obrazów, obliczanie parametrów opisujących układ optyczny (zniekształcenie, współczynnik asymetrii, położenie punktu centralnego ) jest wykonywany. Wszystkie te obliczenia wykonywane są w programie w jednej operacji;
• powiązanie powstałego modelu z zewnętrznym (geodezyjnym, geograficznym) układem współrzędnych i korekta wszystkich parametrów układu – współrzędne ośrodków fotografowania i naziemnych punktów kontrolnych, kąty orientacji obrazów, parametry układu optycznego metodą korekty parametrycznej. Współczynnikami wagowymi do korekty są błędy przy wyznaczaniu współrzędnych punktów pomiarowych (ośrodków fotografowania), wyznaczaniu współrzędnych punktów naziemnej sieci odniesienia, dekodowaniu i zaznaczaniu punktów kontrolnych na zdjęciach;
• budowa wielokątnego modelu powierzchni terenu na podstawie parametrów zdefiniowanych w poprzednim kroku. W programie zaimplementowano metodę ekspresową, polegającą na triangulacji tylko punktów wspólnych uzyskanych w pierwszym etapie oraz dokładniejsze metody przetwarzania, polegające na określeniu położenia przestrzennego dla każdego piksela obrazu (w zależności od określonego stopnia szczegółowości, co pierwsze , co czwarty, co szesnasty itd. - w sumie jest pięć możliwych poziomów).

Następnie powstały model jest wykorzystywany do generowania ortomozaiki i DEM.

Z punktu widzenia operatora proces pracy z programem wygląda tak:

Zrzuty ekranu okna programu wyraźnie ilustrują proces obróbki materiałów fotografii lotniczej na przykładzie fotografowania poligonu badawczego Zaoksky, którego materiały dostarczyła firma Gazprom Space Systems. Obróbka tych materiałów na komputerze wyposażonym w 4-rdzeniowy procesor Intel Core i7 2600K i 16 GB pamięci RAM zajęła około trzech do czterech godzin – od wgrania zdjęć po wyeksportowanie ortomozaiki i cyfrowego modelu terenu w formacie GeoTiff. Z tego czasu około godziny poświęcono na dekodowanie i oznaczanie punktów kontrolnych - ręczna praca operatora, a resztę czasu na wykonywanie obliczeń.

Możliwe jest utworzenie zadania wsadowego do przetworzenia. Po załadowaniu obrazów źródłowych możesz od razu określić parametry dla każdego z etapów, a program samodzielnie wykona cały cykl przetwarzania.

Bezpośrednio w interfejsie graficznym programu można dokonać podstawowych pomiarów na powstałym modelu - zmierzyć odległości, powierzchnię i objętość modelu.

Opracowane API pozwala na tworzenie skryptów w Pythonie kontrolujących przetwarzanie i wyświetlanie danych, co pozwala jeszcze bardziej zautomatyzować rozwiązywanie typowych zadań.

1) Zdjęcia są przesyłane. We właściwościach projektu widać, że projekt składa się z bloków (kawałków) - niezależnie przetworzonych części projektu wraz z ich zdjęciami, modelem, SC, parametrami kalibracji optyki itp. W tym projekcie - jeden blok składający się z 415 fotografii. Znaki NA (nie wyrównane) obok fotografii wskazują, że położenie tych fotografii w przestrzeni modelu nie jest jeszcze znane.

2) Wybór układu współrzędnych

4) Etykiety w postaci niebieskich kulek wskazują względne położenie punktów pomiarowych (CP), po regulacji zostaną zastąpione etykietami innego rodzaju, odpowiadającymi położeniu płaszczyzn ramy

5) Po wykonaniu pierwszego etapu obróbki - pierwotnego dopasowania i budowy modelu punktowego, powstaje chmura punktów opisująca model oraz zestaw parametrów do wzajemnej orientacji zdjęć. Pozycja wybranego ujęcia jest wyświetlana w rzutni modelu. Obrazy, których nie można wyrównać, są nadal wyświetlane jako kule / kule i są oznaczone na liście zdjęć symbolem NA (nie wyrównane). W tym projekcie nie ma takich.

6) Ustawianie znaczników (etykiety punktów kontrolnych). Jeśli znasz położenie znaczników na obrazach (w układzie współrzędnych obrazu), możesz po prostu zaimportować te dane do PhotoScan. Jeśli znaczniki nie zostały jeszcze odszyfrowane, będziesz musiał określić ich lokalizację bezpośrednio w programie. Dla każdego markera wystarczy zaznaczyć ich pozycję na jednym lub dwóch obrazach, a PhotoScan automatycznie określi ich pozycję na innych obrazach, wyróżniając zdjęcia, na których znajduje się wybrany marker, specjalnymi oznaczeniami. Przy każdym ujęciu możesz potwierdzić lub doprecyzować automatycznie wybraną pozycję znacznika

7) Umieszcza się znaczniki. Możesz zbudować model terenu

8) Model jest gotowy. Można go wyeksportować jako macierz wysokości (cyfrowy model terenu) i wygenerować na jego podstawie ortomozaikę terenu.

9) Na koniec możesz zbudować teksturę modelu i wyświetlić ją bezpośrednio w programie.

10) Wewnętrzna reprezentacja modelu powierzchni Ziemi w PhotoScan - sieć triangulacyjna Delaunaya, model TIN

11) Ortofotomapy całego obszaru badania.

12) Numeryczny model terenu całego obszaru badań

Pozyskiwanie map na podstawie ortofotomap w GIS Panorama

Kompleks automatycznego dekodowania i wektoryzacji na podstawie danych teledetekcyjnych, opracowany na podstawie GIS „Panorama”, przeznaczony jest do automatycznej wektoryzacji obiektów liniowych i powierzchniowych z wykorzystaniem kolorowych obrazów rastrowych powierzchni Ziemi.

Automatyczny proces wektoryzacji składa się z następujących głównych etapów:

• wstępne przetwarzanie rastrowe;
• Klasyfikacja;
• przetwarzanie klasyfikacji rastrowej;
• konwersja rastra na wektor;
• przetwarzanie wektorowe.

Wstępne przetwarzanie jest opcjonalne i obejmuje skalowanie i filtrowanie rastra. Skalowanie może znacznie przyspieszyć przetwarzanie, gdy obraz jest przewymiarowany. Filtrowanie redukuje szum obrazu, co ma pozytywny wpływ na wyniki rozpoznawania.

Klasyfikacja to proces określania przynależności poszczególnych pikseli rastra źródłowego do konkretnego rozpoznawalnego obiektu. Klasyfikacja składa się z trzech głównych etapów. W pierwszym etapie użytkownik definiuje próbki treningowe – wskazuje obszary na obrazie, które jednoznacznie należą do rozpoznawanych obiektów. Następnie szkolony jest klasyfikator - proces identyfikacji i zapamiętywania statystycznych cech rozszyfrowywania właściwych rozpoznawanych obiektów. Dane te są wykorzystywane w rzeczywistej klasyfikacji - określaniu przynależności poszczególnych pikseli oryginalnego rastra do rozpoznawanego obiektu.

Obliczanie statystycznych charakterystyk dekodowania podczas uczenia i klasyfikacji jest wykonywane dla okna przesuwnego. Podczas uczenia okno przesuwa się w obrębie próbek uczących, natomiast klasyfikacja na pozostałej części obrazu. Charakterystyki spektralne (średnia barwa) i tekstury (kontrast, energia, korelacja) są wykorzystywane jako statystyczne charakterystyki rozszyfrowania.

Technologia klasyfikacji i rozpoznawania jest stosowana do załadowanej ortomozaiki w formacie GeoTiff

Wynikiem klasyfikacji jest raster klasyfikacyjny - raster przynależności pikseli oryginalnego rastra do określonego rozpoznawalnego obiektu. Raster klasyfikacji zawiera dużo szumu - nieprawidłowo sklasyfikowane piksele. Można je filtrować przy założeniu, że gęstość źle sklasyfikowanych pikseli jest mniejsza niż prawidłowo sklasyfikowanych pikseli.

W kolejnym etapie niepotrzebne informacje są filtrowane, wygładzane i przekształcane z postaci liniowej i powierzchniowej.

W tym celu wykorzystywane są operacje morfologiczne – zmiana binarnego stanu piksela na podstawie analizy stanu jego sąsiadów. Takie operacje obejmują:

• erozja - zastąpienie pojedynczych pikseli przez zero, jeśli w pobliżu znajduje się co najmniej jeden piksel zerowy;
• budowanie - zastąpienie zerowego piksela przez jeden, jeśli w pobliżu znajduje się co najmniej jeden pojedynczy piksel;
• usuwanie małych obszarów - zastąpienie ośmiu połączonych lokalnych grup pojedynczych pikseli zerami, jeśli liczba pikseli jest mniejsza niż tolerancja;
• wypełnianie małych dziur - zamiana ośmiu połączonych lokalnych grup zerowych pikseli na jedynki, jeśli liczba pikseli jest mniejsza niż tolerancja;

Po przetworzeniu raster klasyfikacji jest konwertowany na zestaw obiektów wektorowych - linii lub obszarów. Proces transformacji tworzy nieprzecinające się elementy linii w liniach. Podczas konwersji na obszary tworzone są obiekty powierzchniowe, które mają wspólne części konturu. Na ostatnim etapie rozpoznane obiekty są łączone lub usuwane na podstawie analizy ich względnego położenia. Połączona sieć obiektów jest wspólnie wygładzana i filtrowana przed zapisaniem na wygenerowanej mapie.

Wynik automatycznego dekodowania i wektoryzacji ortomozaiki można oglądać i edytować w GIS „Panorama”

Podczas aktualizacji map cyfrowych istniejące kontury obiektów są wykorzystywane do automatycznego uczenia programu deszyfrującego i wektoryzacji. W razie potrzeby operator może wybrać poszczególne obszary, które padają na najbardziej charakterystyczne obrazy dekodowanych obiektów.

Program porównuje kontury obiektów i odpowiadające im obszary obrazów, zapamiętuje właściwości obrazu i poprawia kontury obiektów wzdłuż rzeczywistych granic obszarów o podobnych właściwościach obrazu. Jednocześnie powstają nowe obiekty w tych miejscach obrazu, w których znajdą się obszary o podobnych właściwościach wizualnych.

Literatura
1. Instrukcja wykonywania prac fotogrametrycznych przy tworzeniu cyfrowych map i planów topograficznych GKINP (GNTA) -02-036-02. Moskwa, TsNIIGAiK, 2002