Возможности высокопроизводительной фотограмметрической системы inpho в проектах компании «совзонд»

      Комментарии к записи Возможности высокопроизводительной фотограмметрической системы inpho в проектах компании «совзонд» отключены

Возможности высокопроизводительной фотограмметрической системы inpho в проектах компании «совзонд»

№1(6)-2010 г.

М. В. Лютивинская

В современном, динамично развивающемся мире точная информация делается одной из высших сокровищ. Это, само собой разумеется, полностью относится и к картографической информации. В задачах современной картографии стоит не только своевременное уточнение пространственного положения объектов местности, но и обновление информации о рельефе.

И в случае если для нанесения на карту новых объектов во многих случаях достаточно несложного полевого обследования, то для определения высот местности без специальных измерительных инструментов не обойтись. Экономическая польза дистанционного измерения доказана уже много лет назад. Одновременно с этим, создание точных матриц высот есть одним из самых трудоемких процессов в фотограмметрической обработке снимков.

Экспертами компании «Совзонд» на базе программных ответов INPHO была создана разработка создания цифровых моделей рельефа (ЦМР) с применением стереопар, взятых съемочной аппаратурой с космических спутников. В качестве пилотного проекта решалась задача по построению ЦМР на территорию Южной Африки площадью 300 км2 . Перед экспертами сто- яла сложная задача — в максимально сжатые сроки выстроить ЦМР на всю территорию работ с высотной точностью не хуже 1 м. К тому же модель должна быть представлена в виде сетки с шагом 2,5 м. Это потребовало, с одной стороны, громадной детальности представления поверхности — в создаваемой модели должны были отображаться все небольшие формы рельефа, размер которых сопоставим с размером шага сетки, иначе, из нее должны были быть исключены все высотные объекты, не являющиеся формами рельефа (растительность, строения и т. п.).

В качестве данных было решено забрать стереопару, взятую со спутника GeoEye-1. Таковой выбор обусловлен, в первую очередь, точностными чертями данных с этого аппарата, и оперативностью получения информации и ее относительно низкой ценой.

Космический аппарат GeoEye-1 был запущен 6 сентября 2008 г. Обладателем спутника есть компания GeoEye (США). Спутник выведен на полярную солнечно-синхронную орбиту высотой 684 км, снабжающую его прохождение над любым районом Почвы каждые 1-3 дня (в зависимости от широты). Спутник GeoEye-1 имеет сверхвысокое пространственное разрешение (41 см в панхроматическом режиме).

Район работ был покрыт двумя стереопарами, взятыми в одном пролете, перекрытие между ними составило не более 10%. Геометрическая модель для снимков с этого аппарата, поставляемая в виде коэффициентов RPC, имеет достаточно высокую точность, которая разрешает приобретать плановые координаты со среднеквадратической неточностью не более 3,5 м без применения наземных измерений.

В проекте стояла задача повысить плановую точность этих данных, исходя из этого для уточнения коэффициентов RPC употреблялись опорные точки. На территорию в 300 кв. км было выяснено всего 8 планово-высотных опорных точек.

Обработка снимков проходила в фотограмметрическом программном комплексе INPHO. Для этого в менеджере проектов ApplicationsMaster создается проект. ApplicationsMaster — ядро совокупности, воображающее собой интерфейс пользователя и разрешающее трудиться со всеми модулями совокупности.

Как раз в этом инструменте загружаются все данные для работы, и из него осуществляется доступ ко всем нужным модулям совокупности. ApplicationsMaster содержит расширенный комплект инструментов для создания проекта, таких, как выбор совокупности координат, и ее создание, импорт-экспорт данных, пересчет координат, обработка изображений, их работа и ориентирование с ЦМР.

Не обращая внимания на то, что фотограмметрический комплекс INPHO создавался для обработки данных с аэрофотосъемочной аппаратуры, в нем кроме этого поддерживается обработка изображений, взятых со многих космических аппаратов, среди них и GeoEye-1. Создание проекта работ для космических данных сводится к вводу системы и выбору координат исходной информации. В качестве совокупности координат выбрана UTM.

Исходной информацией являются файлы, которые содержат конкретно изображения, метаданные и геометрическую модель снимков в виде коэффициентов RPC, и текстовый файл с координатами опорных точек. Потом посредством инструмента Exterior Orientation измеряются опорные точки последовательно на всех снимках проекта и рассчитываются уточненные коэффициенты RPC. Затем проект готов для работы в модуле MATCH-T DSM.

Посредством этого модуля возможно в автоматическом режиме извлекать как цифровые модели рельефа, так и цифровые модели местности (рис. 1).

Рис. 1. Цифровая модель местности, полученная в MATCH-T DSM

Для работы над данным проектом был выбран тип генерирования высотной модели — DSM (digital surface model). Метод работы MATCH-T DSM разрешает извлечь из обработки стереопары достаточно плотное облако точек, которое максимально совершенно верно обрисовывает поверхность местности на заданной территории. Этот режим работы был выбран исходя из изюминки местности — покрытые редколесьем горы сочетались с залесенной речной равниной. В итоге был взят комплект точек с шагом в 2 пикселя изображения.

Работа над созданием проекта и построение автоматической цифровой модели местности заняли 3 часа. Но полученная так высотная информация содержала в себе не только информацию о рельефе местности, но и высотные объекты (растительность, сооружения и т. п.).

Следующим шагом стала классификация данных посредством DTM Toolkit — комплекта особых инструментов для работы с цифровыми моделями рельефа и местности, взятыми как из стереобработки изображений, так и способами лазерного сканирования. Посредством инструмента Filters / Classifies нужно было классифицировать эти по семи разным классам (строения, низкая — средняя — высокая растительность, почва, под почвой, неклассифицированные).

Так как задачей данного проекта было получение информации о рельефе местности, для предстоящей обработки был выбран лишь постклассификационный файл ground, содержащий точки, находящиеся в собствености почва. Потом данный файл был загружен в модуль DTMaster, где предстояло его проконтролировать и отредактировать.

Благодаря неповторимым инструментам классификации, каковые подбирают метод определения класса объекта в зависимости от вида высотной модели, ее плотности, обоюдного положения точек и т. п., полученный файл полностью был очищен от точек вне поверхности почвы. Но одновременно с этим сейчас в данной цифровой модели отсутствовала и некая нужная информацию: покрытые лесом берега рек, дно узких ущелий, затененные склоны высоких гор.

В случае если последнюю данные возможно было вернуть, совершив интерполяцию между оставшимися точками рельефа, то с дном и берегами ущелий без ручной отрисовки было не обойтись. Работу по векторизации недостающих объектов делали два оператора. Причем в силу событий одному из операторов привычнее было трудиться в программе на базе Bentley MicroStation, а второй применял модуль DTMaster.

Потому, что программные продукты компании INPHO поддерживают много обменных форматов, соединить работу операторов было не сложно. Потом посредством инструментов модуля DTMaster машинально полученная матрица была отредактирована с применением векторов (рис. 2).

Рис. 2. Объединение векторных и точечных данных

Точки, лежащие в заданных границах от векторных линий, были переинтерполированы с учетом высот векторов, а после этого матрица и векторная информация высотных точек были объединены. Построение поверхностной модели рельефа проходило в DTM Toolkit, гибридный тип модели поверхности, поддерживаемый всеми инструментами работы с 3D-данными компании INPHO, разрешил выстроить модель рельефа без утраты детальности, которая характерна для GRID-данных и без избыточной «угловатости» TIN-данных (рис. 3).

Ортотрансформирование изображений было выполнено посредством OrthoBox.

Рис. 3. Детальная модель рельефа местности

Полученный ортофотоплан возможно применять для текстурирования ЦМР при 3D-моделировании местности (рис. 4).

Рис. 4. Изображение рельефа местности в 3D-формате

На исполнение этого проекта было израсходовано 10 рабочих дней. Благодаря высокой степени автоматизации многих процессов обработки в программных ответах компании INPHO данный достаточно масштабный проект был выполнен силами всего двух человек за максимально маленький срок.

InPho Software Video


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: