3.5.3 Přesnost digitálního ortofota

1. 3.5.3 Přesnost digitálního ortofota Kde mohu ovlivnit přesnost ?? 1. požadavky zákazníka (realizmus!!) 2. příprava projektu + práce v terénu a. snímkový let - velikost území  měřítko snímku, počet snímků … b. vlícovací body - počet, přesnost určení … c. DMT, PVO - odkud? jak?  přesnost; metoda 3. zpracování projektu a. digitalizace snímků  rozlišení b. DMT  podrobnost, kontrola c. zpracování  preciznost + úpravy výsledku Fotogrammetrie a DPZ 1

2. Přesnost Co nejvíce ovlivňuje, jak ??   DMT - nevhodný  polohové deformace ortofota  viz jednosnímková FM  PVO - málo přesné  polohové deformace ortofota  nejvíce u krajů snímků!  snímek - malé měřítko, špatné rozlišení, špatná obrazová kvalita  menší přesnost výstupu  horší kvalita (ostrost, čitelnost …) Pozn.: při mapování do ML - často 1 ML = 1 snímek, pak ideálně střed ML = střed snímku  kvalita    Fotogrammetrie a DPZ 2

3. 3.5.4 Systémy, využití Digitální fotogrammetrické stanice (DPW) PhoTopoL Atlas TopoL + Atlas (CZ) ImageStation (SSK) Z/I Imaging (USA) Digitální ortofoto + a - + přesnost; univerzálnost použití - požadavky na vstupní data; složitá technologie Využití - IS - obrazová informace  period. aktualizace - podklad pro projekty  např. liniové stavby - správa  např. MZE (programy EU - bonita) .. Fotogrammetrie a DPZ 3

4. 3.5.5 Dodavatelé digitálního ortofota Kde ortofoto koupím, dostanu ?? - zpracovatelé  velké fotogrammetrické firmy Geodis (Brno), Gefos (Praha), Georeal (Plzeň) … další organizace- správy NP, Lesprojekt … - uživatelé - státní správa a organizace ČÚZK - celá republika - ortofoto 1: 5000 MZE - celá rep. - sledování bonity pozemků Krajské + městské úřady - GIS - další zdroje - ostatní organizace, podniky …... Fotogrammetrie a DPZ 4

5. Dodavatelé digitálního ortofota Státní organizace - příklad Český úřad zeměměřický a katastrální (ČÚZK) čb ortofoto 1 : 10 000rozlišení 0,5 m; celá ČR bar. ortofoto 1 : 5 000rozlišení 0,5 m; část ČR Fotogrammetrie a DPZ 5

6. 3.6 Stereofotogrammetrie Stereofotogrammetrická metoda  zavedena počátkem 20 stol. (Pulfrich) Základ vyhodnocení - stereoskopický vjem  umělý stereoskopický vjem Stereofotogrammetrie  nejpřesnější FM metoda  vyhodnocení - i nesignalizované body Fotogrammetrie a DPZ 6

7. Pozorování bodu • - konvergence oč. os • - akomodace oč. čoček 3.6.1 Stereoskopie Pozorování předmětů v prostoru - monokulární jedním okem - binokulární  oběma očima (stereo) Určování relativní vzdálenosti předmětů - monokulárně = přibližně  zkušenost, odhad ... Fotogrammetrie a DPZ 7

8. Přirozené stereoskopické vnímání oční osy oční základna - b0 středy promítání …. konvergenční úhel  .… úhlová paralaxa min …. prostorová rozlišovací schopnost úhlová  pozorování bodů - monokulární = 2c - binokulární = 80cc Fotogrammetrie a DPZ 8

9. Přirozené stereoskopické vnímání K čemu dochází ?? - obrazy vytvořené v levém a pravém oku rozdílné! - spojení obrazů v mozku v jeden vjem přirozený prostorový vjem (PPV) - oční osy a oční základna leží v jedné rovině Definice  základem přirozeného prostorového vnímání je rozdílnost vytvářených obrazů  PPV je fyziologická vlastnost lidských očí Fotogrammetrie a DPZ 9

10. Umělý stereoskopický vjem Pozorování reality - náhrada ??  pozorování snímků Snímky - různé obrazy téhož objektu - pořízeny z FM základny b Pozorování vzniká umělý stereoskopický vjem Fotogrammetrie a DPZ 10

11. - současně + odděleně pozoruji oba snímky Umělý stereoskopický vjem Podmínky vzniku USV ?? pak: 1.horizontální paralaxy jsou nenulové, p = x´ - x´´ = 0 2. vertikální paralaxy jsou nulové q = y´ - y´´ (= z´- z´´) = 0 Fotogrammetrie a DPZ 11

12. zrcadlový stereoskop viz - VSD Umělý stereoskopický vjem JAK ?? USV pozorování - prostýma očima - speciální pomůcky  stereoskopy, optické soustavy přístrojů, anaglyfy, spec. brýle … Fotogrammetrie a DPZ 12

13. Vlivy na umělý stereoskopický vjem Porovnání USV v. PPV nezkreslený vjem ??  NE USV je zkreslen vlivem 1. délky FM základny specifická plastika n = b / bo 2. tvaru paprskových svazků - optické zvetšení pozorov. systému „z“  totální plastika n . z totální plastika  celkové zvýšení prostorové rozlišovací schopnosti (1+2) 3. orientace paprskových svazků  nulový efekt ... Fotogrammetrie a DPZ 13

14. 3.6.2 Stereoskopická metoda LF Základní a nejvíce používaná metoda LF Data vstupní - 2 snímky stereopár (řada snímků, blok řad snímků) - PVniO(možno určit v průběhu zpracování)- PVO (možno určit v průběhu zpracování) - vlícovací a kontrolní body(geod. souřadnice) Data výstupní výsledek vyhodnocení stereomodelu  3D; 2,5D; 2D = vektorová data (body, linie, vrstvy …) Fotogrammetrie a DPZ 14

15. Stereoskopická metoda LF Zpracování dat - technologická řešení matematické základy položeny na poč. 20. století  vysoká výpočetní náročnost  proto vývoj: 1. analogové vyhodnocení(1900 - 1980)  analogové vyhodnocovací přístroje 2. analytické vyhodnocení(1970 - 2005?)  analytické vyhodnocovací přístroje 3. digitální metody(1985 - ….)  digitální fotogrammetrické stanice Fotogrammetrie a DPZ 15

16. Stereoskopická metoda LF Technologický postup - hlavní kroky 0. příprava projektu - projekt snímkového letu ... 1. práce v terénu - pořízení snímků, zaměření VB 2. přípravné práce - geod. výpočty, fotolab. práce, digitalizace ….. 3. fotogrammetrické zpracování a. obnovení či určení PVniO a PVO b. podrobné vyhodnocení (c. kontrola, výstupy, export) Fotogrammetrie a DPZ 16

17. Stereoskopická metoda LF Charakteristika metody ?? + vysoká přesnost výstupů univerzálnost použití variabilita výstupů  3D - 2D - větší pracnost speciální SW + HW nároky na operátora Aplikace metody ?? kdekoli - kde jsou potřebné vysoká přesnost a prostorová data …. IS; podklady pro projekty; dokumentace souč. stavu; digitální modely …. Fotogrammetrie a DPZ 17

18. 3.6.3 Normální případ stereofotogrammetrie Pořízení snímků zfotogrammetrické základny Orientace os záběru k základně ,,b“ 1. normální případ  kolmé na základnu 2. stočený případ  stejnoměrně stočeny 3. obecný případ  obecně stočeny Pozemní v. letecká stereofotogrammetrie Fotogrammetrie a DPZ 18

19. Normální případ stereofotogrammetrie Normální případ - vztahy x y (z)  modelový s.s. ´, ´´  snímkové rov. x´ x´´ p  snímkové souř. + paralaxa Fotogrammetrie a DPZ 19

20. diferencování vztahů  střední chyby souřadnic Normální případ stereofotogrammetrie Přesnost ?? y / b - volitelné parametry (obrácený základnový poměr) f, mp - dáno technologií Fotogrammetrie a DPZ 20

21. Normální případ stereofotogrammetrie Normální případ v LF jednoduché metody  např. určování relativních výškových rozdílů dnes - málo Obecný případ viz přímý vztah snímk. a geodetických souřadnic dnes - převládá Fotogrammetrie a DPZ 21

22. 3.6.4 Snímkové orientace Příprava stereodvojice pro vyhodnocení 1. obnovení PVniO komory 2. určeníPVO každého snímku ad 1) vnitřní orientace (VO) ad 2) vnější orientace  různé přístupy - komplexní řešení - svazkové vyrovnání (1 krok) - etapové řešení - blokové vyrovnání (více kroků) I. relativní orientace (RO) II. absolutní orientace (AO) - přímé určení (IMU/GPS) Fotogrammetrie a DPZ 22

23. Snímkové orientace ad 2) používané technologické postupy - empirické řešení  etapové ř.analogové vyhodnocovací přístroje (dříve) - početní řešení  etapové ř. analogové nebo analytické vyh. přístroje + PC - analytické řešení  komplexní či etapové ř. analytické vyh. přístroje + PC, nebo DPW Řešeno 12 neznámých PVO (2 snímky x 6 PVO) Konkrétní použitý postup  závisí vždy na dostupném vybavení !!! Fotogrammetrie a DPZ 23

24. obecné(např. pixelové)snímkové souřadnice Vnitřní orientace rovinná transformace - afinní Jak se provádí ?? snímání identických bodů + výpočet transfor. klíče identické body = rámové značky (kalibrace) vnitřní orientace - digitální metody Fotogrammetrie a DPZ 24

25. snímkové modelové souřadnice podmínka komplanarity Relativní orientace matematická řešení  podmínka komplanarity,nebo podmínka nulových vertikálních paralax řešeno je 5 neznámých (z 12, viz dříve) Vzájemná orientace - snímků vůči sobě (natočení + příp. posun) Vzniká  obecný stereoskopický model Fotogrammetrie a DPZ 25

26. Relativní orientace Jak se provádí ?? analytická řešení (dříve empirická ř.) spojovací body - různé uspořádání  např. Gruberovo schéma Fotogrammetrie a DPZ 26

27. modelové geodetické souřadnice Absolutní orientace matematické řešení prostorová transformace modelu - posun, pootočení, měřítko řešeno je zbylých 7 neznámých (z 12, viz dříve) Výpočet aplikace vyrovnání MNČ(po linearizaci vztahů pro prostorovou podobnostní nebo afinní transf.) Jak se provádí ?? binokulární snímání identických bodů (tj. VB) + výpočet transformačního klíče (vyrovnání) Fotogrammetrie a DPZ 27

28. Absolutní orientace Vlícovací body - stereofotogrammetrie - počet - volba - zaměření - přesnost ….. Fotogrammetrie a DPZ 28

29. Další metody Analytické metody • měření  přesné měření snímkových souřadnic - mono a stereo komparátory, analyt. VP, DPW …. • zpracování  výpočet na PC • nejpřesnější současné FM metody • univerzálně použitelné pozemní i letecká FM • obecná orientace snímků  obecný případ • výpočet PVniO, PVO i podrobných bodů • zpracování stereodvojice, řada sn., blok sn. Fotogrammetrie a DPZ 29

30. Další metody 1. Komplexní řešení - jeden krok(např. Schmid) viz přímý vztah snímkových a geod. souřadnic, svazkové vyrovnání základní jednotkou snímek - linearizace vztahů (Taylorův rozvoj) - iterační řešení - přibližné hodnoty - vyrovnání MNČ Fotogrammetrie a DPZ 30

31. Další metody 2. Etapové řešení - I. RO, II. AO (např. Shut) blokové vyrovnání základní jednotkou stereopár Fotogrammetrie a DPZ 31

32. Další metody Přímé určení PVO při snímkovém letu - různé metody - např. GPS, IMU/GPS …  testování (přesnost), budoucnost (cena) - VB - netřeba - kontrolní body - převod hodnot do geod. systému WGS  S-JTSK Fotogrammetrie a DPZ 32

33. 3.6.5 Stereo-vyhodnocení Stereo-editace - 3D vektor linie, body; vrstvy, značky; formáty, import, export, CAD požadavky zákazníka - DMT pro účely digitálního ortofota  samostatný výstup (např. 3D modely měst) různé technologie - automatická, polo- automatická, ruční editace (+ kontrola!) (- snímkové orientace  práce ve stereomódu) Fotogrammetrie a DPZ 33

34. Automatické vyhodnocovací postupy Obrazová korelace nalezení polohy dvou odpovídajících si bodů (sdružené body) Korelační analýzavyhledávací algoritmusobraz v. vzor vyhledávací okolí (velikost okolí - pravděpodobnost nalezení - výpočetní nároky Fotogrammetrie a DPZ 34

35. Automatické vyhodnocovací postupy Principhledání maxima korelační funkce pro bod (a jeho okolí) v 1 snímku, ku vyhledávacímu okolí v 2 snímku hodnota korelační funkce = korelační koeficient nabývá hodnot z int. -1 až 1 ( = 1 - úplná shoda) Spolehlivost metody- zákryt, homogenní plochy Fotogrammetrie a DPZ 35

36. Shrnutí ,, Stereofotogrammetrie “ - přirozený a umělý stereovjem - stereofotogrammetrická metoda - normální a obecný případ stereofotogrammetrie - snímkové orientace etapové řešení komplexní řešení - stereovyhodnocení Fotogrammetrie a DPZ závěr

37. Příští přednáška • ,, Analytické aerotriangulace – AAT “ • Stereofotogrammetrie - přístroje • Analytické aerotriangulace – AAT • shrnutí učiva + konzultace Fotogrammetrie a DPZ závěr

38. Inženýrství životního prostředí Fotogrammetrie přednášející Jindřich Hodač Ph.D. Fotogrammetrie a DPZ

39. Program přednášky • ,, Stereofotogrammetrie “ • stereoskopie • normální případ stereofotogrammetrie • stereovyhodnocení Fotogrammetrie a DPZ úvod

40. Návaznost • ,, Fotogrammetrické metody “ • Projekt snímkového letu • parametry náletu, objednávka • Jednosnímková fotogrammetrie • jednoduchost, rovinné území • Digitální ortofoto • přesnost, podklady - DMT • začátek Fotogrammetrie a DPZ úvod