VII
Download
1 / 43

VII Международная научно-практическая конференция «От снимка к карте: - PowerPoint PPT Presentation


  • 172 Views
  • Uploaded on

VII Международная научно-практическая конференция «От снимка к карте: Цифровые фотограмметрические технологии». Учебный класс. Фотограмметрическая обработка сканерных космических изображений. Петр Титаров , инженер-программист. 17-20 сентября 2007 г. , Несебыр , Болгария.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' VII Международная научно-практическая конференция «От снимка к карте: ' - dahlia-hendrix


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

VII Международная научно-практическая конференция

«От снимка к карте:

Цифровые фотограмметрические технологии»

Учебный класс

Фотограмметрическая обработка сканерных космических изображений

Петр Титаров, инженер-программист

17-20 сентября 2007 г., Несебыр, Болгария


План учебного класса

I. Основы сканерной космической съемки

  • Формирование снимка сканерными съемочными системами

  • Режимы получения одиночных снимков

  • Способы выполнения стереоскопической съёмки

  • Блоки сканерных снимков

  • Характеристики сканерных съёмочных систем

II. Фотограмметрия сканерных снимков

  • Задачи, решаемые при выполнении фотограмметрической обработки

  • Подходы к фотограмметрической обработке сканерных снимков

III. Обзор сканерных съёмочных систем

  • Системы с разрешением 1 м и лучше

  • Системы с разрешением около 2 м

  • Системы с разрешением 5 м

  • Системы с разрешением 10-20 м

IV. Выбор продукта ДЗЗ для фотограмметрической обработки

V. Особенности обработки сканерных снимков в системе PHOTOMOD


Раздел I

Основы сканерной космической съемки

  • Формирование снимка сканерными съемочными системами

  • Режимы получения одиночных снимков

  • Способы выполнения стереоскопической съёмки

  • Блоки сканерных снимков

  • Характеристики сканерных съёмочных систем


Формирование снимка сканерными съемочными системами

Строка за строкой

(линейка ПЗС)

Пиксель за пикселем

(сканирующий луч)

Геометрия сканерных снимков существенно отличается от центральной проекции, поэтому соотношения классической фотограмметрии к ним неприменимы.


Получение одиночных снимков съемочными системами

Синхронный режим построчной съёмки

  • Ориентация сенсора стабилизирована во время формирования снимка

  • позволяет производить съёмку протяженных участков местности

  • упрощает геометрию снимка

  • В синхронном режиме производят съёмку большинство спутников:

  • IKONOS

  • SPOT1-5

  • IRS 1C/1D/P5/P6

  • FORMOSAT-2

  • Terra

  • ALOS

… и многие другие.


Получение одиночных снимков съемочными системами

Асинхронный режим построчной съёмки

  • Ориентация сенсора изменяется во время формирования снимка:

  • для увеличения экспозиции

  • для изменения конфигурации снимаемого участка

  • В асинхронном режиме часто производят съёмку системы высокого разрешения:

  • EROS A

  • QuickBird


Способы выполнения стереоскопической съёмки

Стереосъёмка с разных витков

  • Необходима возможность поперечного отклонения направления обзора

  • Возможна съёмка стереопары двумя однотипными спутниками

  • С разных витков выполняют стереосъёмку, например, следующие системы:

  • SPOT 1-5 (сенсоры HRV, HRVIR, HRG)

  • IRS 1C/1D


Способы выполнения стереоскопической съёмки

Стереосъёмка с одного виткаперенацеливанием сенсора

  • Короткий временной интервал между получением снимков стереопары

  • Спутник должен обладать способностью быстрого перенацеливания

  • С помощью перенацеливания выполняют стереосъёмку, например, следующие системы:

  • IKONOS

  • EROS


Способы выполнения стереоскопической съёмки

Стереосъёмка с одного витка двумя сенсорами,

установленными на общей платформе

  • SPOT 5/HRS

  • Cartosat-1

  • ALOS

  • Terra/ASTER

  • Короткий временной интервал между получением снимков стереопары

  • Фиксированное отношение базиса съёмки к высоте

  • Возможна съёмка протяженных стереомаршрутов с одного витка


Блоки сканерных снимков стереоскопической съёмки

Блок одиночных сканерных снимков («моноблок»)

Новая («заказная») съёмка

Отношение базиса съёмки к высоте (B:H) в перекрытиях снимков принимает произвольные значения.

Блок, подобранный из архивных снимков


Блоки сканерных снимков стереоскопической съёмки

Блок сканерных стереопар («стереоблок»)

Набор перекрывающихся между собой стереопар

(двойные и четырехкратные перекрытия)


Характеристики сканерных съёмочных систем

Основные геометрические характеристики

Пространственное разрешение

  • Зависит от:

  • размера детекторов

  • фокусного расстояния оптической системы

  • высоты орбиты носителя

Возможности отклонения направления обзора

  • Зависят от:

  • конструкции сенсора и/или носителя

Ширина полосы обзора

Пример: система ДЗЗ SPOT/HRV

  • Зависит от:

  • фокусного расстояния оптической системы < угол (ширина)

  • размеров детекторов и их числа в линейке < поля зрения

  • высоты орбиты носителя

  • направления обзора


Характеристики сканерных съёмочных систем

Основные радиометрические характеристики

Спектральные каналы

Диапазон длин волн регистрируемого излучениядля каждого канала

Радиометрическое разрешение

Число уровней квантования сигнала

Производительность съёмочной системы

  • Зависит от:

  • ширины полосы обзора

  • параметров орбиты носителя

  • возможностей отклонения направления обзора

  • режима съёмки (синхронный/асинхронный)

  • метода стереоскопической съёмки

  • ёмкости бортовых накопителей

  • характеристик передающей аппаратуры и приемных станций


Орбиты ИСЗ дистанционного зондирования

  • Большая полуось a

  • определяет высоту носителя

  • Эксцентриситет e0 (околокруговая орбита)

  • обеспечиваетпостоянство высоты носителя

  • Наклонение i98 (околополярная гелиосинхронная орбита)

  • съёмка бо́льшей части земного шара

  • прохождение узлов орбиты в одинаковое местное время

  • Долгота восходящего узла 

  • подвержена прецессии

  • Аргумент перицентра 

  • для круговой орбиты значение несущественно

Вековые изменения заNоборотов:

  • Геосинхронная орбита

  • трасса ИСЗ повторяется с некоторым периодом


Орбиты ИСЗ дистанционного зондирования

Гелиосинхронная (солнечносинхронная) орбита

Полярная орбита

Гелиосинхронная орбита


Раздел зондированияII

Фотограмметрия сканерных снимков

  • Задачи, решаемые при выполнении фотограмметрической обработки

  • Подходы к фотограмметрической обработке сканерных снимков


Прямая и обратная фотограмметрические засечки

Одиночные

снимки

Ортоизображение

2D векторы

Создание

мозаики.

Экспорт

в ГИС,

САПР,

цифровые

карты

Опорные точки

Цифровая модель

рельефа

Стереопары

Цифровая матрица рельефа

3D векторы

Опорные точки


Методы (подходы) к фотограмметрической обработке

Методы фотограмметрическойобработки сканерных снимков

Строгие

Параметрические

Аппроксимационные

Геометрическое

моделирование

процесса съёмки

Использование априорных

соотношений, параметры

которых определяются по

опорным точкам

Применение обобщенных

соотношений, которые

аппроксимируют строгую

модель процесса съёмки


Строгий подход к обработке фотограмметрической обработке


Геометрическая модель сенсора (внутреннее ориентирование)

p

p1

p2

Определяет зависимость единичного направляющего

вектора луча, регистрируемого детектором с номером p,

от этого номера (в системе координат сенсораS):

Это аналог элементов внутреннего ориентирования в классической фотограмметрии.

Двумерная центральная проекция

Табулированная вектор-функция


Модель перемещения сенсора (внутреннее ориентирование)

Полиномиальная модель

Орбитальная модель

  • Параметры орбиты:

    • большая полуосьa

    • эксцентриситетe

    • наклонениеi

    • долгота восходящего узла

    • аргумент перицентра

    • время прохождения через перицентр

  • Уточняемые параметры:

    • e, i,,, иногдаa

  • Уточняемые параметры:

    • Ai , Bj , Ck

  • строится в произвольной декартовой

    системе координат (в том числе – в

    Гринвичской)

  • проста в использовании

  • строится в инерциальной системе

    координат

  • физически обоснованная модель

  • небольшое число параметров


Модель ориентации сенсора (внутреннее ориентирование)

Модель ориентации сенсора определяет

поворот осей системы координат сенсора

относительно системы координат точек

местности

Модель задаётся тремя углами , , , полиномиально зависящими отномера

строкиl, либо представленными суммой

измеренных в полете значений углов и полиномиальных поправок:


Решение засечек в рамках строгого подхода

Обратная засечка

Прямая засечка

Итерационный процесс

Пересечение соответственных лучей


Ориентирование снимков строгого подхода

Ориентирование производится

методом связок:

Условие коллинеарности

Три уравнения, из которых

независимы любые два:


Универсальный (параметрический) метод

Использование априорных соотношений (вытекающих из

предположений о геометрии съёмки) между координатами

на снимкеx, y ина местностиX,Y,Z; вычисление значений

входящих в них параметров по опорным точкам.

Параллельно-перспективная модель

Direct Linear Transformation(DLT)


Аппроксимационный подход метод

Аппроксимация соотношений,

полученных строгим методом,

некоторой вектор - функцией:

или


Rpc rational polynomial coefficients rapid positioning capability
RPC = Rational Polynomial Coefficients метод = Rapid Positioning Capability

Исходные соотношения:

, где

N, N, hN - нормированные координаты точки местности:

(-1 N 1, -1 N 1, -1 hN 1)

xN, yN- нормированные координаты её изображения на снимке:

(-1 xN 1, -1 yN 1)

Поправки из уравнивания:

или


Решение засечек в алгебраических методах

В результате уравнивания для каждого из снимков известны соотношения:

Решение прямой засечки

Решение обратной засечки

Обобщенное решение переопределенной системы из 4 уравнений (в общем случае нелинейных)с 3 неизвестными X, Y, Z:

По формулам


Раздел алгебраических методахIII

Обзор сканерных съёмочных систем

  • Системы с разрешением 1 м и лучше

  • Системы с разрешением около 2 м

  • Системы с разрешением 5 м

  • Системы с разрешением 10-20 м


Системы с пространственным разрешением 1 м и лучше


Системы с пространственным разрешением 1 м и лучше


Системы с пространственным разрешением около 2 м




Раздел разрешением 10-20 мIV

Выбор продукта ДЗЗ для фотограмметрической обработки

  • Следует обратить внимание на следующие обстоятельства:

  • выполнялась ли геометрическая коррекция снимков

  • состав метаданных (наличие в них параметров геометрии снимка)

  • возможность заказа фрагментов сцен и полигонов

  • формат данных


Геометрическая коррекция снимков

Снимок, подвергавшийся геометрической коррекции, непригоден

для фотограмметрической обработки строгим методом!

Пример:

Съёмочная система

Продукт дистанционного зондирования (изображение)

Без геометрической

коррекции

С геометрической

коррекцией

SPOT, ASTER

1A

1B

KOMPSAT, Landsat

1R

1G

QuickBird

Basic

Standard

OrbView-3

BASIC

GEO


Состав метаданных и формат растра

Стереопара Cartosat-1

Stereo Ortho Kit

Basic stereo

Растр в формате TIFF и RPC

Формат Super Structured,

обработкауниверсальными методами


Раздел растраV

Особенности обработки сканерных снимков в системе PHOTOMOD



Соответствие файлов изображений и RPC

Набор файлов продукта QuickBird Basic

Связь файлов изображения и RPC продукта IKONOS Geo Ortho Kit


Quickbird standard
Тайловая структура изображений и QuickBird Standard

Снимки QuickBird уровней Standard и Standard Ortho Ready поставляются

в виде набора фрагментов (тайлов).

RPC относятся к скомпонованному

изображению!


Совместная обработка снимков разных сенсоров

Возможные кандидаты на совместную обработку:

SPOT-5 Supermode (2.5 m)

FORMOSAT 2 PAN (2 m)

…а также IKONOS + OrbView-3 + Kompsat-2 (разрешение 1 м) и т.д.


Спасибо за внимание! разных сенсоров


ad