Φωτογραμμετρία II

Ορθοφωτογραφία (Μέρος I)

Ανδρέας Γεωργόπουλος

Καθηγητής Ε.Μ.Π.

drag@central.ntua.gr

Άδεια χρήσης

Το παρόν υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης CreativeCommons και δημιουργήθηκε στο πλαίσιο των ΑνοιχτώνΑκαδημαϊκών Μαθημάτων από την Μονάδα Υλοποίησης τουΕΜΠ. Για το υλικό που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλουτύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3

Ορθοφωτογραφία

(Tο φωτογραμμετρικό παράγωγο)

Εικόνα εξωφύλλου

Προοπτικές παραμορφώσεις (1/3)

4Εικόνα 1. Προοπτικές Παραμορφώσεις

5

Εικόνα 2. Ορθοφωτογραφία

Προοπτικές παραμορφώσεις (2/3)

Προοπτικές Παραμορφώσεις (3/3)

Οι προοπτικές παραμορφώσεις

στις κεντρικές προβολές

προκαλούνται από το ανάγλυφο,

τις στροφές του αεροσκάφους –

δηλ. της φωτογραφικής μηχανής-

και τον φακό.

Αυτές είναι ουσιαστικά μεταβολές

στην κλίμακα απεικόνισης και

ακτινικές μετατοπίσεις λόγω του

αναγλύφου.

6

Εικόνα 3. Κεντρική προβολή-

Παραμορφώσεις

Επιθυμητό αποτέλεσμα

7

Εικόνα 4. Επιθυμητό αποτέλεσμα ορθοφωτογραφίας

Ορθοφωτογραφία (1/6)

Ορθοφωτογραφία είναι μια φωτογραφική εικόνα, που έχει

διορθωθεί γεωμετρικά, για να εξαλειφθούν οι

παραμορφώσεις της αρχικής εικόνας (κλίσεις, εκτροπή λόγω

αναγλύφου κ.ά.)

Ορισμός:

Η Ορθοφωτογραφία είναι μια (ψηφιακή) εικόνα που διαθέτει

όλα τα χαρακτηριστικά ενός συμβατικού χάρτη, δηλ. είναι

ορθή προβολή και έχει ενιαία κλίμακα.

Επίσης όμως έχει και όλη την φωτογραφική (εικονιστική)

πληροφορία της αρχικής εικόνας από την οποία προέκυψε !!

8

Με απλά λόγια η ορθοφωτογραφία είναι σαν να έχει

«απλωθεί» μια εικόνα (σαν κάλυμμα) επάνω στην επιφάνεια

του αντικειμένου και κατόπιν αυτά τα δύο να προβάλλονται

ορθά.

Ορθοφωτογραφία (2/6)

9

Εικόνα 5. Ορθή προβολή

1

2

4

3

Στην διαδικασία αυτή, το έδαφος (ή το

αντικείμενο γενικότερα) αναπαρίσταται

από ένα Ψηφιακό Μοντέλο και το

αποτέλεσμα επιτρέπει τις ακριβείς

μετρήσεις αποστάσεων, γωνιών,

εμβαδών κλπ, ακριβώς όπως ένας

διανυσματικός χάρτης.

Ορθοφωτογραφία (3/6)

10

Εικόνα 6. Ο ρόλος του ΨΜΕ

11

Εικόνα 7. Ορθοφωτογραφία με λανθασμένες (αριστερά)

& με σωστές οριζοντιογραφικές θέσεις (δεξιά)

Ορθοφωτογραφία (4/6)

• Οι ορθοφωτογραφίες συνδυάζουν τις ποιοτικές ιδιότητες και

πληροφορίες των αεροφωτογραφιών και τις μετρητικές

ιδιότητες των γραμμικών χαρτών

• Οι ορθοφωτογραφίες δημιουργούνται με γεωμετρικό

μετασχηματισμό των κεντρικών προβολών σε ορθές, ώστε τα

απεικονιζόμενα αντικείμενα να εμφανίζονται στις σωστές

οριζοντιογραφικές τους θέσεις

• Με άλλα λόγια έχουν εξαλειφθεί οι παραμορφώσεις από την

εκτροπή λόγω αναγλύφου, από τις μεταβολές της κλίμακας και

τις κλίσεις της φωτογραφικής μηχανής

• Οι ορθοφωτογραφίες μπορεί να χαρακτηριστούν ως

Φωτοχάρτες, όμως δεν περιέχουν (ακόμα) τοπογραφική

πληροφορία

Ορθοφωτογραφία (5/6)

12

Ψηφιακή Ορθοφωτογραφία (1/2)

Ένταξη της Ψηφιακής Ορθοφωτογραφίας

στη φωτογραμμετρική διαδικασία

Βαθμονόμηση

Συν/νες σημείων

Εξωτερικός

προσανατολισμός

Υψομετρικά

δεδομένα

Παραγόμενα

στοιχεία

Ψηφιοποίηση

Α/ΦΨΜΕ (DTM)

Πρόσθετα

δεδομένα

Προγραμματισμός

πτήσης

Λήψεις &

φωτοσταθεράΑ/Τ Στερεο-

απόδοση

Γραμμικό

προϊόν

Λογισμικό

Ψηφιακής Ορθοφωτογραφίας

ΨΗΦΙΑΚΗ ΟΡΘΟΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ13

• ΕΙΣΟΔΟΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Ψηφιοποίηση φωτογραφίας Ψηφιακή εικόνα

Πρόσθετα δεδομένα Εξωτερικός προσανατολισμός εικόνας

Δεδομένα αντικειμένου (ΨΜΕ)

• ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ

Γεωμετρική διόρθωση Ψηφιακή Ορθοφωτογραφία

Ραδιομετρική διόρθωση Βελτίωση ποιότητας ΨΟ

Χαρτογραφική επεξεργασία Ορθοφωτοχάρτης

• ΕΞΟΔΟΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Αρχειοθέτηση εικόνων

Ψηφιακή έξοδος

Αναλογική έξοδος

Ψηφιακή Ορθοφωτογραφία (2/2)

Διαδικασία παραγωγής Ψηφιακής Ορθοφωτογραφίας –

Μονοεικονική Διαδικασία

14

Διαδικασία παραγωγής Ο/Φ (1/4)

Ουσιαστικά προσπαθούμε να μετασχηματίσουμε κάθε pixel της

αρχικής εικόνας (εικονοψηφίδα, εικονστοιχείο), ώστε να

αντιστοιχεί σε μια γεωγραφική θέση. Αυτό λέγεται συνήθως

Γεωαναφορά εικονοψηφίδας

Ο μετασχηματισμός αυτός

μπορεί να γίνει είτε από

την αρχική εικόνα προς

την μετασχηματισμένη

(= ορθοφωτογραφία) είτε

αντίστροφα, που είναι και

βολικότερο

15Εικόνα 8. Γεαναφορά

Διαδικασία παραγωγής Ο/Φ (2/4)

16

Εικόνα 9. Παραγωγή Ορθοφωτογραφίας

Εικόνα 10. Σχηματική διαδικασία παραγωγής

Ψηφιακής Ορθοφωτογραφίας

Ψηφιακή εικόνα

Ραδιομετρική παρεμβολή

Σημείο λήψης

Συνθήκη συγγραμμικότητας

Χ, Υ, Ζ

Χ, Υ

ΨΜΕ

Διαδικασία παραγωγής Ο/Φ (3/4)

17

Διαδικασία παραγωγής Ο/Φ (4/4)

Αλγόριθμος παραγωγής Ψηφιακής Ορθοφωτογραφίας

Καθορισμός έκτασης ορθοφωτογραφίας – μέγεθος εικονοστοιχείου

Για κάθε εικονοστοιχείο (Χ,Υ) παρεμβολή στο ΨΜΑ για το Ζ

Απόδοση του γκρίζου τόνου στο εικονοστοιχείο – Επανάληψη για το επόμενο

Ραδιομετρική παρεμβολή για τον προσδιορισμό του γκρίζου τόνου

Αντίστροφη εφαρμογή του αφινικού μετασχηματισμού (εσωτ. προσ.) r, c

Αντίστροφη εφαρμογή της Συνθήκης Συγγραμμικότητας x, y

18

Παρεμβολή γκρίζων τόνων (1/2)

1. Κοντινότερου γείτονα

(nearest neighbour)

x = INT(x + 0.5)

y = INT(y + 0.5)

g(P) = (1-Δy) [ (1-Δx) g(i,j) + Δx g(i,j+1)] + Δy [ (1-Δx) g(i+1,j) + Δx g(i+1,j+1)]

# pixel */+ Χρόνος Η/Υ Αξιοπιστία

1 x 1 1 15.7%

2 x 2 8 3.7%

4 x 4 110 0.3%

2. Διγραμμική

(bilinear)

3. Δικυβική συνέλιξη

(bicubic convolution)

g(P) = Σ Σ g(i+m, j+n) R[m-Δx]R[-(n-Δy)]

19

Παρεμβολή γκρίζων τόνων (2/2)

20Εικόνα 11. Μέθοδοι παρεμβολής γκρίζων τόνων

Παράδειγμα ΟρθοφωτογραφίαςΒ.Δ τμήμα Ρόδου (λήψη 1:15000)

Δεδομένα

λήψη με RMK TOP (Z/I Imaging),

1:15000/1999, έγχρωμη,

τμήμα 76 εικόνων από block 151 Α/Φ

προσημασμένα GCPs

21Εικόνα 12. Ορθοφωτογραφία- Τμήμα Β.Δ. Ρόδου

Στάδια παραγωγής (1/3)

• Δημιουργία project

(δήλωση προβολικού συστήματος, εισαγωγή προσανατολισμών,

παραγωγή DTM, δημιουργία ορθοφωτογραφιών, διανομή

πινακίδων)

• Ορθοφωτογραφίες

(pixel size, μέθοδος παρεμβολής/επανασύστασης, βήμα DTM)

• Ραδιομετρική εξομάλυνση για την δημιουργία φωτομωσαϊκού

22

Στάδια παραγωγής (2/3)

• Δημιουργία Μωσαϊκού

«Ραφές» αυτόματα ή χειροκίνητα

23

Εικόνα 13. Δημιουργία φωτομωσαϊκού

Στάδια παραγωγής (3/3)

• Γεωμετρικoί έλεγχοι

μέτρηση GCPs - επίθεση

διανυσμάτων

• Ραδιομετρικοί έλεγχοι

• Πινακίδες

• Εκτυπώσεις

24Εικόνα 14. Έλεγχοι- Εκτυπώσεις

Ορθοφωτογραφία (6/6)

25

Εικόνα 15. Παράδειγμα ορθοφωτογραφίας

Παράρτημα (1/3)

• Εικόνα εξωφύλλου:

http://www.lidar.com.br/imagens/tecnologia.php/grande/laser_1.

jpg -CC:BY-NC-SA

• Εικόνα 2. Ορθοφωτογραφία:

http://033a36e.netsolhost.com/web/wp-

content/uploads/2014/02/ortho2.png , Digital Aerial Solutions

(http://digitalaerial.com/digital-orthophotography/ ) -CC:BY-NC-SA

• Εικόνα 3. Κεντρική προβολή-Παραμορφώσεις: «Υλικό με μη

προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος

του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας.»

26

Παράρτημα (2/3)

• Εικόνα 5. Ορθή προβολή: «Υλικό με μη προσδιορισμένη

προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου

δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας.»

• Εικόνα 6. Η ορθοφωτογραφία ως διανυσματικός χάρτης:

http://images.slideplayer.es/8/1877097/slides/slide_14.jpg -

CC:BY-NC-SA

• Εικόνα 7. Ορθοφωτογραφία με λανθασμένες (αριστερά) & με

σωστές οριζοντιογραφικές θέσεις (δεξιά):

http://image.slidesharecdn.com/01introduccioninformaciongeo

graficacsig1213-130715060252-phpapp02/95/csig-tema-01-

introduccion-informacion-geografica-2013-77-

638.jpg?cb=1373868331-CC:BY-NC-SA

• Εικόνα 8. Γεαναφορά:

http://tnt2.microimages.com/documentation/Tutorials/rectify.p

df -CC:BY-ND-SA27

Παράρτημα (3/3)

• Εικόνα 9. Παραγωγή Ορθοφωτογραφίας:

http://www.dcnr.state.pa.us/cs/groups/public/documents/docu

ment/dcnr_20026541.pdf -CC:BY-NC-SA

• Εικόνα 11. Μέθοδοι παρεμβολής γκρίζων τόνων:

http://tnt2.microimages.com/documentation/Tutorials/rectify.p

df-CC:BY-NC-SA

• Εικόνα 15. Παράδειγμα ορθοφωτογραφίας: GeoDATA Analysis

(http://geodata-server.com/ ) -CC:BY-NC-SA

28

Χρηματοδότηση

Το παρόν υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού

έργου του διδάσκοντα. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του

επιχειρησιακού προγράμματος «Εκπαίδευσης και δια βίου

μάθησης» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκό

Κοινοτικό Ταμείο και από εθνικούς πόρους.