Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние трёхмерного представления ситуации на местности
1.1 История развития методов получения и использования пространственного представления ситуации на местности
1.2 Анализ существующих технологий создания 3D -моделей местности
13 Современные аэрокосмические средства получения ДДЗ для создания 3D -моделей местности
1.4 Современные программные средства для получения 3D- моделей местности
2 Сравнительный анализ фотограмметрических стереомоделей и 3D -моделей местности
2.1 Методы получения пространственной информации об объектах местности по аэрокосмическим снимкам
2.2 Получение фотограмметрической стереомодели по аэрокосмическим снимкам
2.3 Принципы создания фотограмметрических 3D -моделей местности средствами компьютерной графики
2.4 Методики сбора информации для создания 3D -моделей местности
3 Разработка методик создания ЗО-моделей местности по аэро-космическим снимкам
3.1. Общие положения методики создания ЗО-моделей местности по аэрокосмическим снимкам
3.2 Создание 3D -моделей местности по космическим снимкам 66
3.3 Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения
3.4 Технологическая схема построения ЗО-моделей по аэрофотоснимкам
3.5 Разработка технологической схемы создания ЗО-моделей местности по цифровым аэроснимкам
3.6 Разработка методики атмосферной коррекции космических многозональных снимков при построении пространственных моделей для мониторинга нефтезагрязнений
4 Экспериментальные исследования 92
4.1 Создание Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения -моделей местности по космическим снимкам низкого и среднего пространственного разрешения
4.2 Построение Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения -моделей местности по космическим снимкам высокого разрешения и цифровым снимкам
4-3 Экспериментальные исследования по созданию ЗО-моделей местности по аэрофотоснимкам
4.4 Экспериментальные исследования создания фотоплана по космическим снимкам сверхвысокого разрешения QuickBird II
4-5 Экспериментальные исследования по построению 3D- моделей местности по цифровым аэроснимкам
4.6 Исследования предложенной методики атмосферной коррек- 113 ции космических многозональных снимков при дешифрировании многозональных снимков по спектральным яркостям
4.7 Создание ЗО-моделей местности на примере нефтезагрязне- 126 ний месторождений
Заключение 128
Список используемых источников
- Анализ существующих технологий создания 3D -моделей местности
- Получение фотограмметрической стереомодели по аэрокосмическим снимкам
- Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения
- Построение Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения -моделей местности по космическим снимкам высокого разрешения и цифровым снимкам
Введение к работе
В различных областях деятельности человека существует необходимость в визуализации информации об объектах местности в привычном для восприятия человеком трёхмерном пространстве.
В настоящее время широкое распространение получили пространственные модели - ЗО-модели местности, созданные средствами компьютерной графики. Это новый метод получения и представления пространственной информации об объектах местности.
Существенным шагом в расширении сферы использования ЗО-моделей стала возможность создания измерительных ЗО-моделей (в дальнейшем будем называть такие модели фотограмметрическими), т. е. возможность представления пространственной информации в заданной системе координат и измерения координат отдельных точек этой модели. Быстро развивается новое научное направление — ЗО-ГИС, которое даёт принципиально новые возможности для работы с информацией об окружающей среде. Для формирования ЗО-ГИС требуется, в первую очередь, создать реалистичные фотограмметрические 3D-модели местности.
Пространственную информацию об объектах местности можно получить: по геодезическим измерениям, на основе использования топографических карт и результатов лазерного сканирования. Однако наиболее полную и оперативную информацию для создания ЗО-моделей местности можно получить в результате фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков.
В различных организациях уже выполняются практические работы по созданию ЗО-моделей местности, но многие вопросы, связанные с получением данных по аэрокосмическим снимкам до настоящего времени не решены.
В связи с этим, на сегодняшний день существует острая необходимость в проведении исследований по разработке методик получения инфорімации по аэрокосмическим снимкам для создания ЗО-моделей местности.
Целью данной работы является разработка методики создания фотограмметрических ЗО-моделей местности на основе информации, полученной по космическим снимкам среднего и высокого пространственного разрешения, аэроснимкам и цифровым наземным снимкам.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выполнить анализ современных средств получения и обработки аэрокосмической информации с точки зрения возможности их применения для 3D-моделирования ситуации на местности;
выделить основные фотограмметрические принципы построения измерительных ЗО-моделей местности;
разработать технологические схемы построения фотограмметрических ЗО-моделей местности на основе различной комбинации информации, полученной по космическим снимкам высокого и среднего пространственного разрешения, аэрофотоснимкам и наземным снимкам объектов, полученным цифровыми камерами;
выполнить экспериментальные исследования по отработке методик создания ЗО-моделей местности по реальным аэро- и космическим снимкам;
разработать методику обработки многозональных космических снимков для построения ЗО-модели местности с целью мониторинга мест нефтезаг-рязнений
Методы исследования.
При выполнении диссертационной работы использовались методы цифровой обработки аэрокосмических изображений, цифровой фотограмметрии и трёхмерной машинной графики.
Отработка методик и технологических схем создания фотограмметрических ЗО-моделей местности выполнялась по аэрофотоснимкам, цифровым аэроснимкам, а также по космическим снимкам, полученным зарубежными спутниковыми съёмочными системами: Landsat - 7, Spot - 4, Quick-Bird II и
российскими: Салют (МКФ-6), Ресурс - 01 №3 (МСУ - Э), (МСУ - СК), Метеор - ЗМ №1 (МСУ - Э).
В качестве программного обеспечения использовались пакеты программ цифровой обработки информации: ERDAS IMAGINE 8.7, Maplnfo 7.5, Arc-View 3,2, AutoCAD 2000, Surfer 7 и Map (Карта 2000).
Научная новизна работы заключается:
разработаны методики создания фотограмметрических ЗО-моделей местности на основе использования различной комбинации материалов: аэрофотосъёмки, космических снимков высокого и среднего разрешения, съёмки объектов местности цифровыми камерами и информации, полученной по топографическим или специальным картам;
сформулированы основные фотограмметрические принципы построения измерительных ЗО-моделей местности средствами компьютерной графики;
впервые установлена взаимосвязь между фотограмметрическими сте-реомоделями и ЗО-моделями, полученными средствами компьютерной графики, выделены особенности построения фотограмметрических ЗО-моделей местности, как измерительных пространственных моделей;
разработана методика построения ЗО-моделей для моделирования нефтезагрязнений.
Практичсская значимость результатов исследований заключается в том, что разработанные технологические схемы могут быть использованы для создания фотограмметрических ЗО-моделей местности различного назначения, например, для экологического мониторинга, городского планирования и решения управленческих задач региональными и муниципальными администрациями. Также результаты диссертационных исследований используются в учебном процессе СГТА,
Апробация результатов.
Основные положения и результаты исследований докладывались на следующих научно-технических конференциях:
на международной научно-технической конференции, посвященной 225 - летию МИИГАиК. - Москва 2004 г,;
на международной научно-технической конференции «Современные проблемы геодезии и оптики», посвященной 70-летию СГТА-НИИГАиК -2003 г.;
на 51-ой научно-технической конференции преподавателей СГГА «Современные проблемы геодезии и оптики посвященной памяти академика БузукаВБ.-2001г.;
на 5-ой Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отрасли», ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз». — 2002 г.;
на научном конгрессе «ГЕО-Сибирь — 2005» по направлению «Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования Земли», - Новосибирск, 25 - 29 апреля 2005 п
научно-практической конференции СПАССИБ-2002 "Проблемы снижения риска и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на территории Сибирского региона". - Новосибирск 2002 г.;
на научно-практической конференции СПАССИБ-2003 "Перспективы развития системы мониторинга и прогнозирования ЧС природного и техногенного характера", - Новосибирск 2003 г.;
на научно-технической конференции «Фотограмметрические технологии в XXI веке», посвященной 60-летию кафедры фотограмметрии и дистанционного зондирования. — Новосибирск 2003 г.;
на научно-технической конференции СГГА Современные проблемы геодезии и оптики. LIV научно-техническая конференция, посвященная 225-
летию геодезического образования в России. (Новосибирск, СГТА, 19 — 23 апреля 2004 г.);
— научно-практической конференции СПАССИБ-2004 "Дальнейшее совершенствование природной, техногенной и пожарной безопасности населения и территорий - устойчивое развитие Сибирского региона", - Новосибирск 2004 г.;
Публикации.
Основное содержание диссертации опубликовано в 19 печатных работах,
из них 14 - без соавторов, 14 статей и 5 тезисов докладов.
Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии, состоящей из 127 источников и приложений.
Общий объём работы составляет 185 страниц печатного текста, 47 рисунков, 15 таблиц и 27 графических приложений.
Анализ существующих технологий создания 3D -моделей местности
Для создания ЗО-моделей местности широко используются современные аэрокосмические съёмочные системы, обеспечивающие проведение стереосъёмки: фотографические съемочные системы, к которым относятся материалы аэрофотосъёмки, обеспечивающие наилучшее разрешение на местности, а также фотоснимки, полученные с космических летательных аппаратов. Можно использовать и архивные аэрофотоснимки, накопленные в нашей стране за последние несколько десятков лет [53 — 62]. Разрешающая способность современных фотоплёнок достигает более 100 лин/мм, а геометрическая точность построения изображений ±1 мкм [54]. Оснащение современных аэрофотосъё-мочных систем GPS и INS позволяет определять элементы внешнего ориентирования снимков непосредственно в момент съёмки, что повышает производительность фотограмметрической обработки данных.
Примером фотографических космических съемочных систем является спутник серии Ресурс-Ф1, который имеет три камеры КФА-200, позволяющих проводить фотограмметрическую обработку снимков с точностью определения высот точек модели 50 м при пространственном разрешении от 20 до 25 м. На борту данного спутника также имеются фотографические камеры КФА -1000 для получения снимков формата 30 х 30 см с разрешением от 5 до 10 м, которые, благодаря продольным перекрытиям и строгой геометрии съёмочной системы, позволяют проводить стереофотограмметрическую обработку [54].
К фотографическим космическим съёмочным системам относится картографический комплекс Комета, специально разработанный для получения топографических стереоснимков с перекрытием 60% и 80%. Данный комплекс снабжён топографической камерой ТК — 350 с разрешением 10 м, установленной совместно с камерой КВР - 1000 с разрешением 2 м. Комбинированная съёмка этими двумя камерами позволяет выполнять фотограмметрическую обработку снимков для составления топографических карт масштаба 1 : 50 000 и мельче. Панорамная камера КВР-1000 обеспечивает возможность получения очень точных панорамных стереоизображений, которые используются для создания фото- и ортофотопланов до масштаба 1:10 000 включительно [55, 56].
Одновременная работа двух индийских спутников IRS - С и IRS 1 - D, обеспеченных панхроматической камерой PAN с разрешением 5,8 метра, позволяет выполнять стереосъёмку для решения топографических задач вплоть до масштаба 1 : 50 000 и мельче [57].
Спутниковая съемочная система наблюдения за поверхностью Земли SPOT - 5, разработанная Францией совместно с Бельгией и Швецией, позволяет создавать трехмерные карты поверхности Земли. Съемка стереоизображений со спутника SPOT - 5 ведётся высокоточным стереоскопическим детектором и двумя камерами высокого разрешения HRS, позволяющими получать черно-белые изображения с разрешением 2,5 м, а цветные - с разрешением 10 м [61]. Радиометр ASTER с разрешением от 15 до 90 м, установленный на борту спутника Terra, также позволяет производить стереосъёмку. Съёмка в ближнем ИК диапазоне обеспечивает получение стсрсоснимков высокого разрешения и позволяет создавать детальные цифровые модели местности.
На сегодняшний день имеется возможность получать снимки высокого и сверхвысокого пространственного разрешения (1 м и менее) с зарубежных коммерческих спутников IKONOS, Orb View - 3 и QuickBird II [62 - 64]. Наиболее высокоточной среди них съёмочная система QuickBird II обеспечивает получение стереоизображений с пространственным разрешением 0» 61 м в панхроматическом канале и 2,44 м в многозональном, обусловленных возможностью наклона съёмочной системы на угол ±30. Данные снимки применяются при обновлении топографических карт крупного и среднего масштаба [62],
Получила развитие цифровая аэросъёмка с самолётов. Примером цифровых матричных камер является прототип цифровой камеры AIMS, который представляет собой мобильную, компактную интегрированную систему, состоящую из компонентов GPS, INS и отображающей системы с матрицей ПЗС Bigshot [59], а также цифровая съёмочная система ADS40.
С начала 90-х годов стали применяться первые коммерческие лазерные сканеры, принцип работы которых основан на определении расстояния между точками на поверхности Земли и самолётом за время хода лазерного луча. Например, в Германии в 1993 г, появились лазерные сканеры фирмы TOPSCAN, работающие по принципу PUSH BROOM. Лазерные сканеры позволяют находить высоты различных уровней ландшафта, поверхности Земли, вегетационного слоя и т. д. Применение лазерных сканеров для построения модели рельефа позволяет автоматически осуществлять сбор данных, при этом точность создания цифровой модели рельефа открытой местности сопоставимо со сте-реофотограмметрическим методами, а в залесённых территориях даже превосходит его. Основное преимущество этих систем - это возможность работы в любое время суток и неприхотливость к погодным условиям, а недостатки - не формируются изображения снимаемой поверхности, непредсказуемость отражения лазерного импульса и узкая полоса обзора [60].
Новейшим достижением в области создания цифровых моделей рельефа обширных территорий является развитие методов радиоинтерферометрии, которые используются как при съёмке из космоса, так и для съемки с самолёта [65]. Основным свойством интерферометрического метода создания цифровых моделей рельефа является то, что точность определения высоты не зависит от высоты полёта, при условии, что она не превышает дальность работы прибора. Преимущество интерферометрического метода состоит в высокой точности и автоматизации создания цифровых моделей рельефа местности.
Получение фотограмметрической стереомодели по аэрокосмическим снимкам
Одно из определений стереоскопической модели местности приведено в учебниках А. С. Скиридова «Стереофотограмметрия» (1951, 1959), "которая трактуется как совокупность сколь угодно большого числа точек, образованных пересечением соответственных проектирующих лучей, восстановленных по паре снимков (прямая фотограмметрическая засечка)" [101]. Современный ГОСТ по фотограмметрии определяет стереофотограмметрию как «раздел фотограмметрии, относящийся к одновременной обработке двух и более фотограмметрических снимков одного объекта фотограмметрической съемки, полученных при разных положениях центра оптического проектирования съемочной системы».
относительно внешней системы координат [105],
Все Для получения пространственной информации по стереомодели местности необходимо [102,103]: 1. Построить модель; 2. Обеспечить средства наблюдения данной модели; 3. Обеспечить средства для проведения измерений по этой модели. Построить стереомодель местности по двум перекрывающимся аэро фотоснимкам значит задать им положение, которое они занимали в момент фотографирования, восстановить связку проектирующих лучей и выполнить её ориентирование фотограмметрические приборы включают следующие системы: координатная, наблюдательная, проектирующая, ориентирующая, измерительная и отображающая. Рассмотрим эти системы на примере аналоговых оптико-механических и цифровых стереоприборов.
1. Координатная система. Координатная система универсального прибора (УП) состоит из трёх взаимно перпендикулярных направляющих, по которым перемещаются каретки с помощью винтовых передатчиков, приводи мых в действие штурвалами: ручными по осям X, Y и ножным - по оси Z [105].
Для работы на цифровых фотограмметрических станциях используются цифровые снимки, система координат которых определяется системой координат сканера. При обработке цифровых снимков необходим процесс внутреннего ориентирования, на котором выполняется переход от системы координат сканера к системе координат снимка, и восстанавливаются связки проектирующих лучей- После этого возможен переход в пространственную фотограмметрическую систему координат и пространственную внешнюю систему координат.
2 Наблюдательная система. Наблюдательна система УП состоит из двух одинаковых ветвей, симметричных относительно плоскости YZ прибора, каждая из которых включает в себя: объектив, окуляр и изображение измерительной марки [106].
В цифровых стереоприборах данная система представлена экраном и средствами, обеспечивающими наблюдение стереомодели. В связи с тем, что стреонаблюдение основано на свойстве бинокулярного зрения, данные устройства должны обеспечивать возможность раздельного наблюдения соответствующего снимка стереопары для левого и правого глаза- В результате наблюдения каждым глазом соответствующего изображения система глаз -мозг формирует псевдобъёмную модель местности [101, 105 - 108].
3. Проектирующая система. На УП проектирующая система реализует ся двумя проектирующими камерами и двумя проектирующими рычагами, реализованными в виде металлических стержней, верхние концы которых связаны со снимками, а нижние с базисной кареткой [105, 106]. В цифровых фотограмметрических станциях проектирующая система отсутствует физи чески и реализована аналитически.
4, Ориентирующая система. На УП ориентирующая система позволяет выполнить взаимное ориентирование снимков и внешнее ориентирование модели механически посредством механического измерения установок ряда узлов прибора. На цифровых стереоприборах ориентирующая система реализована аналитически, в результате вычисления элементов внутреннего, взаимного ориентирования снимков и внешнего ориентирования модели по соответствующим измерениям на цифровых снимках и по исходным данным
5 Измерительная система на УП измерительная система реализуется базисной кареткой прибора, перемещение которой по взаимно перпендику лярным направлениям вдоль соответствующих осей X, Y и Z фиксируется специальными шкалами или счётчиками.
В цифровых стереоплоттерах для измерения по стереомодели, как и в большинстве современных универсальных стереоприборах, используется метод "мнимой марки", В методе мнимой марки при стереоскопическом наблюдении пространственной модели две соответствующие для левого и правого снимка действительные марки, наведённые на одну и ту же точку на снимках, сливаются в одну. Пространственное перемещение мнимой марки происходит в результате изменения положения действительных марок на снимках, которое позволяет измерять координаты и параллаксы точек сте-реопары [105],
6. Отображающая система. Для отображения информации на УП: пла нового положения объектов или горизонталей используется карандашное устройство, либо расположенное на самой базисной каретке, либо связанное с ней и изменяющее положение синхронно с ней [106]- При использовании цифровых приборов в качестве отображающей системы служат экран дис плея. Основным недостатком использования стреомодели местности для по лучения пространственных характеристик об объектах местности является возможность наблюдения информации только с одной точки зрения, без воз можности поворота и перемещения её в пространстве.
Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения
Данный раздел посвящен описанию предлагаемых в данной диссертационной работе технологических схем и методик обработки аэрокосмических снимков для создания ЗО-моделей местности.
При разработке технологических схем необходимо рассмотреть следующие факторы: требования к точности создаваемых ЗО-моделей местности, способы получения исходной информации, функциональные возможности программных средств, используемых для построения ЗО-моделей местности, а также форму представления окончательного результата.
Требования к точности создаваемых ЗО-моделей местности зависят от решаемых по ним задач: планирование городского строительства, вычисление объёмов земляных работ, экологический мониторинг нефтезагрязнений и т.д.
Исходя из требований к точности, выбираются необходимые материалы: — аэрофотоснимки, цифровые аэроснимки, космические снимки низ кого, среднего или высокого пространственного разрешения; — топографические карты или планы требуемого масштаба. Особое значение имеет выбор программного обеспечения.
Для построения ЗО-моделей местности в программном обеспечении должны быть реализованы следующие функции: — фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков; — создания ЦМР и трёхмерных моделей объектов местности; — текстурирования трёхмерных моделей объектов местности; — трёхмерной визуализации полученной пространственной информа ции.
Для работы с полученными ЗО-моделями эти программные средства также должны обладать следующими функциональными возможностями: — формирования тематических слоев и атрибутивной информации; — хранения полученной пространственной информации; — моделирования процессов и явлений на местности; — ГИС — анализа; — создания реалистичных эффектов и анимаций.
При разработке технологических схем и методик обработки аэрокосмической информации для создания ЗО-моделей местности особое значение приобретает форма и детальность представления окончательного результата.
Пространственные модели местности могут быть представлены в виде: — цифровой модели рельефа; — цифровой модели рельефа с нанесёнными на неё горизонталями; — не текстурированных трёхмерных моделей объектов местности; — текстурированных ЗО-моделей объектов местности; — цифровой модели рельефа и ЗО-моделей объектов местности и т.д.
При этом необходимо учитывать следующие факторы создаваемой 3D модели местности: — освещение; — дополнительные эффекты; — дополнительные модели объектов местности, например, деревьев, архитектурных построек и т.д.
В данной работе технологические схемы создания ЗО-моделей местности реализованы на основе использования программного комплекса - ERADS Imagine фирмы Leica Geosystems. Данный программный продукт имеет все необходимые функциональные возможности для создания ЗО-моделей местности по аэрокосмическим снимкам и работы с ними (раздел 1.3). Основными составляющими для формирования ЗО-модели местности, являются: — ЦМР - цифровая модель рельефа; — 3D - трёхмерные модели объектов местности; — текстуры — фотометрические характеристики объектов местности. Для получения ЦМР и ЗО-моделей объектов местности используются как топографические карты и планы, так и модели местности, построенные в результате выполнения основных фотограмметрических процессов, по стереопарам аэрокосмических снимков.
При формировании ЦМР по топографическим картам и планам сначала выполняется векторизация горизонталей и точек местности с известным значением высоты с целью получения координат X, Y и Z, по которым затем строится поверхность рельефа местности. Материалы космической съёмки применяются для текстурирования данной поверхности.
Для ЗО-моделей объектов местности по топографическим картам и планам создаётся контурная основа объектов и формируется объёмная модель объектов местности.
В данном случае определение высоты зданий и сооружений осуществляется из внешних источников, например, в результате геодезических измерений, лазерного сканирования и т. д.
Создание ЗО-модели местности с использованием топографических карт и планов включает следующие процессы; - сканирование бумажных карт и планов; - векторизация горизонталей и контуров объектов местности; - восстановление трёхмерной геометрии ЦМР и объектов местности. Эти процессы являются весьма трудоёмкими и требуют больших вре менных затрат.
Построение Разработка методики составления фотоплана по материалам космических съёмок высокого пространственного разрешения -моделей местности по космическим снимкам высокого разрешения и цифровым снимкам
Экспериментальные исследования по созданию фотоплана по космическим снимкам сверхвысокого разрешения проводилась на примере космических снимков QuickBird II, приобретенных СГГА на территорию г. Новосибирска в июне 2004 г. Характеристики данных спутниковых изображений: - высота орбиты Н = 450 км; - размер кадра 16 х 16 км; - радиометрическое разрешение - 11 бит (2048 градаций серого); - разрешение панхроматических изображений (диапазон длин волн 450 - 900 нм)- 0,61м; - разрешение изображений, полученных в 3 диапазонах спектра (450 - 520, 520 - 600, 630 - 690 нм) - 2,44 м; - формат данных - GeoTiff; - проекция -UTM,WGS 84, зона 44. Исходные данные так же содержат следующую дополнительную информацию в отдельных файлах с расширением: - MID- о самом изображении (размер по пикселям); - TIN - о дате съемки; - RPC - содержат информацию об элементах внутреннего и внешнего ориентирования для каждой строки формируемого изображения и параметрах орбиты в виде коэффициентов рациональных полиномов.
На всю территорию города было получено 18 фрагментов изображений. Обработка снимков с целью создания общего фотоплана на территорию г. Новосибирска проводилась с использованием программного комплекса ERDAS Imagine.
Изготовление цифровых фотопланов по космическим снимкам производилось по следующим этапам:
На первом этапе выполнялось импортирование данных из формата GeoTiff в растровый формат ERADS Imagine - ,img.
На втором этапе проводилось объединение отдельных фрагментов одного изображении, формируемого съёмочной системой Quick Bird II, для применения к ним файлов-RPC. С целью составления единого изображения использовалась информация, содержащаяся в файле с расширением TIL. С целью объединения этих изображений необходимо проводить выравнивание яркостных и контрастных характеристик, которое может выполняться с использованием автоматического выравнивания или в интерактивном режиме.
Затем полученные изображения обрабатывались с использованием файлов RPC для учёта искажений, вызванных ошибками внутреннего и внешнего ориентирования каждой строки изображения.
Геометрическое трансформирование в местную систему координат осуществлялось по опорным точкам, координаты которых определялись геодезическим способом с использованием GPS - технологий.
Для трансформирования космических снимков была развита сеть опорных пунктов на территорию г. Новосибирска, покрытую космической съёмкой. Опорные пункты опознавались на цифровом изображении космических снимков, а их координаты определялись с помощью спутниковых приемников GPS в системе координат 1942 года. В качестве опорных точек использовались хорошо опознаваемые на снимках контура объектов местности - перекрестия дорог, бордюры и т.д.
Средняя плотность таких пунктов составила не менее 1-го пункта на 5км2- На каждый снимок в среднем приходилось по 20 - 30 точек» а всего на г. Новосибирск было получено 203 точки-Результаты оценки точности расхождения координат на опорных и контрольных точках для всех изображений приведены в Приложении К.
После этого выполнялось трансформирование снимков в местную систему координат и монтаж отдельных трансформированных снимков в единый маршрут методом билинейной интерполяции. Для геометрического трансформирования космических снимков в местную систему координат использовался аппроксимирующий полином 2-й степени.
На данном этапе проводилась яркостная коррекция, в связи с тем, что снимки получены по различным маршрутам съемки, и соответственно яркость изображений в каждом маршруте будет различна, Яркостная коррекция выполняется с использованием функции выравнивания гистограмм — Histogram Matching для автоматического выравнивания яркостных и контрастных характеристик и в интерактивном режиме.
Для формирования общего файла изображения г. Новосибирска использовался инструмент ERDAS Imagine — Mosaic Tool, линия объединения отдельных маршрутов задавалась интерактивно по изображениям в области перекрытия.
Таким образом, проводился монтаж фотоплана по снимкам, полученным в панхроматическом канале (Приложение Л), и многозональным снимкам, полученным в трёх зонах спектра (Приложение М).
С целью дополнения информативности снимки, полученные в панхроматическом канале, дополнялись снимками, полученными в различных зонах спектра с использованием функции - Resolution Merge-» . В результате выполнения данной операции повышается информативность многозональных снимков. Экспериментально установлен метод, позволяющий получать совмещенные изображения в естественных цветах (Приложение Н). Полученный фотоплан имеет пространственное разрешение панхроматических изображений с сохранением спектрального разрешения многозональных изображений. Данное изображение очень громоздко по объёму и для работы с ним (масштабирования, перемещения по фотоплану и т.д,) требуются значительные вычислительные мощности компьютера.
Наиболее эффективно использовать снимки высокого пространственного разрешения, полученных со спутника QuickBird II, для обновления топографических карт средних и крупных масштабов при обновлении контурной основы, то есть когда изменениями в рельефе можно пренебречь. Исходя из высокой разрешающей способности данные снимки, приобретённые СГГА на территорию г. Новосибирска в 2004 г., в настоящее время используются для обновления цифрового топографического плана на г, Новосибирск в масштабе 1 : 2 000 (Приложение П) [126].
Похожие диссертации на Разработка методики создания фотограмметрических 3D-моделей местности по аэрокосмическим снимкам
