13. Letecké snímkovací systémy

57. Pořízení snímku pro
fotogrammetrické metody
Zpracoval: Tomáš Kobližek, 2014
Z{kladní informace
• Letecká fotogrammetrie – nad 300 m výšky letu nad
terénem (snímkovací vzdálenosti)
• Uplatnění – mapování ve středním měřítku,
tematické mapování ve velkém měřítku, GIS data,
DMT, 3Dmodely…
• Výhody:
o Bezkontaktní
o Zpracování v příznivých podmínkách
• Nevýhody - závislost na počasí, stavu ovzduší
Princip
• Základ – středové promítání
• Prostorové protínání promítacích paprsků 
základem jsou zobrazovací rovnice centrální
projekce
• Prvky vnitřní orientace: x0, y0, c + parametry zkreslení
objektivu
• Prvky vnější orientace: X0,Y0, Z0, ω, φ, κ
• Orientace snímku:
o nepřímá (s pomocí snímků)
o přímá – spojení GPS + IMU
Vybavení pro snímkov{ní
• Letadlové nosiče
• Snímkovací zařízení:
o Kamery pro leteckou fotogrammetrii
• Filmový záznam
• Digitální snímače:
o Plošné snímače
o Řádkové snímače
o Laserové skenery
Fotogrametrické kamery
• Základní rozdělení:
•
•
•
•
Řadové kamery - jednoobjektivové a víceobjektivové (multispektrální)
Štěrbinové kamery
Panoramatické kamery
Digitální
•
Ohnisková vzdálenost (f)
• Čím je větší ohnisková vzdálenost tím je větší měřítko snímku a tím je
preciznější zobrazení terénu
• Běžné hodnoty kolem f=115 až 210 mm
• nepřímo úměrná obrazovému úhlu - čím je f kratší, tím větší je obrazový úhel a
tím větší území se na snímku zobrazí
Podle zorného úhlu se objektivy dělí na:
• normální (do 70°)
• širokoúhlé (70°až 110°)
• tzv. rybí oka (nad 180°)
• Objektivy – parametry:
•
• Film je umístěn v tzv. ohniskové rovině
• Optická osa je kolmá k rovině filmu a prochází středem
optického systému
• Protismazové zařízení (Forward Motion Compenzation)
• Speciální filmové pásy v kazetách, délka filmu bývá 120 až 150
metrů,  500 až 600 snímků formátu 23 x 23 cm
Digit{lní velkoform{tové
fotogrammetrické kamery
• Nutný velký snímač CCD  konstrukce:
o Plošné snímače
o Řádkové snímače
• simultánní expozice více kamer (většinou 4) vybavených CCD
snímači středního formátu – Intergraph, Vexcel  složení
výsledného obrazu
• Registrace 0,4 - 0,7 μm + 0,8 -1,1 μm (InfraRed) – rozdíl od
filmu!!!
• Lineární charakteristika snímání – rozdíl od filmu!!!
Ř{dkové snímače
•
•
•
princip řádkového skeneru - Leica. liniovýCCD snímač – vzniká pás o
konstantní šířce a „nekonečné“ délce
Nutné znát projekční centra, prvky vnější a vnitřní orientace  nutné
GPS+IMU!
Kodak KLI 14400x3 (3 řádky):
•
Forward
•
Backward
•
Nadir
•
Každý řádek záznamu musí mít své prvky vnější orientace
•
Systémy Leica ADS40:
•
12 000Pix, 6,5 μm f= 62 mm
•
3 snímače panchro – nadir řádkově rozsunutý zdvojený
•
R, G, B snímače
•
Systémy Leica ADS2nd
•
Systémy Leica ADS80
•
Celé systémy: Leica IPAS 20, Starimager SI250
Digit{lní kamera VEXCEL
UltraCam X
• základní parametry:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Velikost panchromatického snímku: 14,430 x 9,420 pixelů
Fyzická velikost pixelu: 7,2 μmetr
Fokální vzdálenost panchromatických čoček: 100 mm
Úhel pohledu ve vertikálním / příčném směru (podélném
směru): 55° / 37 °
Barvy (multispektrální možnosti): 4 kanály - RGB + NIR
Možnosti rychlosti uzávěrky: 1/1000 až 1/30
Kapacita úložných zařízení za letu: 1,7 TB
Kapacita sběru nekomprimovaných snímků za letu: cca
4000 snímků
Nejmenší pixel na povrchu při výšce letu v 300 metrech: 3
cm
Z{kladní etapy fotogrammetrického
zpracov{ní snímků
•
•
•
•
•
Projekt snímkového letu
Geodetické práce v terénu
Plánování letu
Letecké měřické snímkování
Zpracování (digitálních) dat
Překryty
• příčný překryv zabezpečuje stereoskopické
pozorování dvojice snímků
• podélný překryv zabezpečuje, aby při odchýlení
dráhy letadla nevznikla mezi sousedními řadami
mezera
• standardní překryv:
• 60 % podélný (p)
• 30 % příčný (q)
• při velkoměřítkovém snímání a tvorbě ortofotomap
zvyšují tyto hodnoty překryvu na:
•
•
•
•
80 % (p)
35-60 % (q)
výrazně zvyšuje náklady na snímkování
umožňuje kvalitnější výstupy - true ortofoto
Schéma překryvů
Geodetické pr{ce v terénu
•
•
•
•
•
•
•
•
•
znamenají především identifikaci, signalizaci a zaměření souřadnic
vlícovacích a kontrolních bodů
Počet bodů a jejich rozložení je určeno požadovanou přesností
fotogrammetrických výstupů
Přesnost definuje především měřítko výsledných produktů.
Mapování ve velkých měřítcích vyžaduje signalizaci vlícovacích bodů
Body musí být na pořizovaných snímcích vhodně rozmístěny, musí umožňovat
snadnou identifikaci, nesmí být zakryty vegetací či jinými objekty při pohledu
shora, v případě potřeby musí umožňovat následné doměření po
fotogrammetrickém vyhodnocení
Výběr vlícovacích bodů na podkladových mapách  obecné schéma
rozmístění bodů  v terénu rozmísťovány s určitou předem definovanou
tolerancí
Využití technologie GPS  dostatečný odstup od výškových objektů
Signalizace bodů
• pro mapování ve velkých měřítcích - těsně před snímkováním Pro
mapování
• v malých a středních měřítcích se často signalizují jen okraje lokality;
potřebné další body se doměřují po náletu a většinou se využívá jejich
přirozené signalizace (patníky, rohy chodníku, skruže, nátěr signálu na
komunikaci…)
Velikost signálu - dle měřítka snímkování
Aerotriangulace
• Není u řádkových snímačů!
• Cílem zjistit prvky vnější orientace (PVO) a
prostorové souřadnice
o Vyrovnáním bloku svazků
o Metodou nezávislých modelů
• Navazovací body (TIE pints) – body v gruberových
překrytových oblastech
• Vlícovací body (control points) – body o známých
prostorových (objektových) souřadnicích
• Odhad přesnosti - cca 0,3*dpix*ms
Přímé měření orientačních
parametrů snímků
•
•
•
•
•
•
Nahrazení „klasické“ aerotriangulace
Poloha snímku počítána z akcelerometrických měření v jednotlivých osách
inerciální měřické jednotky (IMU) a úhlové sklony gyroskopicky
Nutné vybavení
• IMU:
• Vícekanálový dvojfrekvenční přijímač GPS
• počítač, který vyhodnocuje data z navigačních senzorů, IMU a přijímače
GPS, a provádí přesná měření polohy letadla, jeho rychlosti, příčného a
podélného sklonu, kurzu a zrychlení – Calmanův filtr
Kamera v okamžiku expozice snímku generuje signál, který je přiveden do IMU,
kde je zaznamenán čas příchodu signálu
Při postprocessingu je potom vyhodnocena poloha středu snímku a jsou
zaznamenány rotace ve všech třech osách
Tyto údaje potom mohou přímo sloužit jako parametry vnější orientace snímků
pro další zpracování, nebo častěji jako velmi přesné vstupy pro analytickou
arerotriangulaci. Jejich použití poměrně radikálně snižuje nároky na množství
pozemních vlícovacích bodů, zaměřených tradičními geodetickými
metodami
Měřítko snímkov{ní
• Měřítka
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1 : 500
1 : 1 000
1 : 2 000
1 : 5 000
1 : 10 000
1 : 15 000 – státní mapová díla
1 : 25000
1 : 30000 – nepoužívá se
1 : 50000 – nepoužívá se
• Záleží na účelu mapy
Produkty
•
•
•
•
Axonometrické (šikmé) letecké snímky
Kolmé letecké snímky
Ortofotomapa
3D zobrazení a animace
Děkuji za pozornost