Využití letecké fotogrammetrie pro sledování historického vývoje

Využití letecké fotogrammetrie
pro sledování
historického vývoje krajiny
Jitka Elznicová
Katedra informatiky a geoinformatiky
Fakulta životního prostředí
Univerzita J.E.Purkyně v Ústí nad Labem
Letecké
Letecké sní
snímková
mkování
první letecký snímek z upoutaného balonu byl zhotoven
v roce 1858 fotografem G. F. Tournachonem
v Českých zemích byly pořízeny prvotní snímky v roce 1906
a 1908 kpt. Hůlkou.
Letecké snímkování bývalého Československa
začalo se provádět v letech 1936 až 1938 a v roce 1946
v letech 1947 až 1956 se započalo s celoplošným snímkováním
v rámci systematické údržby a obnovy topografických map
se celé území státu snímkovalo v pravidelných intervalech
cca. 5 až 7 let
pořízené snímky jsou uloženy v archivu Vojenského geografického
a hydro-meteorologického úřadu v Dobrušce – VGHMÚř
(bývalého Vojenského topografického ústavu).
kontaminace.cenia.cz
1
Vyhledání historických snímků
http://izgard.cenia.cz/lmstredy/index.htm
http://geoportal.cuzk.cz
Lze zažádat o zpracovaná ortofota od roku 2000 do současnosti, v intervalu 3-5 let na
dané území
Soukromé firmy
http://www.geodis.cz/
2
Základní
kladní charakteristika leteckých sní
snímků
Druh použitého fotografického materiálu
• černobílé panchromatické snímky
• barevné multispektrální snímky
• infračervené snímky
Orientace osy záběru
a) svislé (kolmé)
b) šikmé (bez horizontu)
c) šikmé (s horizontem)
d) vodorovné
Při odchylce 1 až 3 stupně lze považovat snímek za svislý
Překryt dvou snímků
Formát leteckých snímků
• 18 x 18 cm
• 23 x 23 cm
• 30 x 30 cm
Obsah leteckých snímků
• vlastní scéna
• rámové údaje: číslo komory, ohnisková vzdálenost objektivu
(tj. konstantu komory), obraz bubliny libely (tj. odchylka osy
komory od svislice), čas pořízení snímku, pořadové číslo
snímku a rámové značky
3
Rozmístění a počet rámových značek
Ukázka rámových značek
Měřítko snímku
je voleno vždy s ohledem na účel snímkování
pohybuje se od měřítka 1:5 000 do 1:50 000
nejvíce bylo při snímkování používáno měřítko v rozsahu
1:23 000 do 1:27 000.
Měřítko snímku M s je dáno vztahem:
Letecká
Letecká fotogrammetrie
Letecké fotografie (ani jejich digitální reprezentace) nemohou být
použity pro měřické účely přímo kvůli zkreslení, způsobenému centrální
projekcí a různou výškou snímaných objektů.
4
Fotogrammetrie
věda zabývající se rekonstrukcí tvaru, velikost a polohy
předmětů zobrazených na fotogrammetrických snímcích
základem fotogrammetrie je skutečnost, že fotografický
snímek je exaktním perspektivním zobrazením (centrální
projekcí) fotografovaného předmětu
centrální projekce fotografického snímku se převádí na
ortogonální projekci mapy
Metodika zpracová
zpracování leteckých sní
snímků
mk
vypracována v rámci disertační práce na území Osoblažského výběžku 1)
zpracováno 106 archivních
leteckých snímků časové řady: 1937
(1954), 1976, 1985 a 1995
skenovány s rozlišením 800 DPI
použit program Leica Photogrammetry Suite:
1)
PRCHALOVÁ Jitka (2006): Použití metod GIS pro analýzu vývoje krajiny -využití archivních leteckých
Institut geoinformatiky, VŠB – TU Ostrava, Ostrava. 104 s.
snímků.[Disertační práce],
Postup zpracování snímků
1.
2.
3.
4.
Určení parametrů použitého senzoru
Import všech snímků
Výpočet tzv. pyramidových vrstev
Nastavení vlastností použitého senzoru
pro měřickou komoru
pro neměřickou komoru
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Definování spojovacích bodů
Automatická generace spojovacích bodů
Definování vlícovacích bodů
Triangulace
Ortorektifikace
Tvorba mozaiky
5
Leica Photogrammetry Suite - LPS 2011
1. Parametry senzoru
typ použité komory
referenční systém
referenční jednotky
výška letu
Frame Camera
Non-Metric Camera
2. Import všech snímků
3. Výpočet tzv. pyramidových vrstev
4. Vlastnosti použitého senzoru
Frame Camera
ohnisková vzdálenost
souřadnice rámových značek
Non-Metric Camera
ohnisková vzdálenost
velikost pixelu
5. Vlícovací body (Control Points)
Nutno určit geografickou polohu a nadmořskou výšku
• ručně (přímo souřadnice x,y,z)
• automaticky (z referenčních dat)
6. Spojovací body (Tie points)
ručně
automatická generace
Ukázka vlícovacích
a spojovacích bodů
v prostředí Point Measurement
programu LPS
6
7. Triangulace
nalezení matematického vztahu mezi snímky
a souřadnicovým systémem
Schémata snímků vstupujících do ortorektifikace
k dispozici
kalibrační protokoly
bez kalibračních
protokolů
1995
1985
1976
1954
1937
8. Ortorektifikace
na základě výsledků blokové triangulace a digitálního modelu reliéfu
jsou snímky překreslené tak, aby reprezentovaly dané území jako
pravoúhlý průmět do roviny
výsledek
triangulace
DTM
surový snímek
ortofoto
7
9. Tvorba mozaiky
odstranění okrajových části snímku
definování linií řezů pomocí tzv. Cutlines
barevnému vyrovnání snímků
Schémata výsledných mozaik zpracovaných snímků
rok 1995
rok 1985
rok 1954
rok 1976
rok 1937
Vyhodnocení
Vyhodnocení leteckých sní
snímků
Vizualizace historické krajiny
vizualizace 2D
vizualizace 3D
simulované průlety
8
1937
1976
1985
9
1995
Analýza vývoje krajiny
Ruční vektorizace
s využitím databáze ZABAGED
Interpretace snímků
klasifikováno::
lesní plochy
orná půda
trvalé travní porosty
rozptýlená zeleň
vodní plochy
zástavba
komunikace
10
11
Hodnocení vývoje vegetačního pokryvu
80,0%
20,0%
18,0%
75,0%
14,0%
Orná půda
12,0%
65,0%
10,0%
8,0%
60,0%
Ostatní využití území
16,0%
70,0%
6,0%
4,0%
55,0%
2,0%
50,0%
0,0%
1937
1976
1985
1995
Orná půda
Lesní plochy
Trvalé travní porosty
Zástavba
Vodní plochy
Rozptýlená zeleň
Ostatní plochy
Hodnocení změny vegetačního pokryvu
rok 1937
rok 1995
Prostorové změny využití v letech 1937 – 1995
12
Prostorové změny využití v letech 1937 – 1995
Schéma změny krajinného krytu v letech 1937 až 1995 v procentech
Hodnocení změn velikosti pozemků
13
Frekvence rozložení velikostí polí
1937
1995
14