Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD. 2
Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD.
1.1 Общие сведения о ЦФС.
Под цифровой фотограмметрической системой понимается совокупность программных и технических средств, связанных общей функцией и обеспечивающих выполнение комплекса технологических процессов и операций, необходимых для получения продукции аэрофототопографической съемки в цифровом виде по цифровым изображениям.
В настоящее время имеется достаточно большое количество ЦФС, из которых наибольшее распространение в специализированных предприятиях получили системы «PHOTOMOD», «ТАЛКА», «Дельта». Все они эксплуатируются на производственных предприятиях, причем по числу рабочих мест лидирует ЦФС PHOTOMOD (765 лицензий в Беларусии, 1450 в мире).
1.2 ЦФС «PHOTOMOD».
1.2.1 Общие сведения о ЦФС PHOTOMOD.
Система PHOTOMOD предназначена для решения полного комплекса задач от уравнивания сети фототриангуляции до построения моделей рельефа, создания цифровых карт местности и ортофотопланов. Используемые ею математические модели позволяют обрабатывать не только наземные и воздушные снимки центральной проекции, но и сканерные, радиолокационные изображения, а также снимки, полученные неметрическими камерами. Система PHOTOMOD обладает расширенными возможностями по обработке данных дистанционного зондирования различных типов и форматов.
ЦФС «PHOTOMOD» предоставляет
широкие возможности для
• одиночных снимков (ориентирование, ортотрансформирование при наличии модели рельефа, векторизация по полученным ортофотопланам);
• стереопар (ориентирование, стерео дешифрирование, построение моделей рельефа, ортотрансформирование по полученной или внешней модели рельефа, векторизация по полученным ортофотопланам);
• блоков (для аэроснимков): блочная фототриангуляция, стерео дешифрирование, построение моделей рельефа, ортотрансформирование по полученной или внешней модели рельефа, векторизация по полученным ортофотопланам.
В ЦФС реализована поддержка следующих сенсоров:
• камеры центральной проекции
o пленочные (АФА, RC, LMK) и цифровые (Vexcel UltraCamD, Kodak) аэрофотокамеры
o космические камеры: ТК350, КВР.
• космические сканеры с линейной разверткой
o ASTER
o SPOT 1-5
o IRS
o EROS
o IKONOS
o QuickBird.
Модульная структура и
наличие сетевых решений
Большой плюс системы –
это то, что «PHOTOMOD» тесно
В ЦФС «PHOTOMOD» реализована поддержка всех известных видов жидкокристаллических очков, используемых для стереонаблюдения. Для управления стереомаркой могут использоваться как обычные "мыши", так и специальные 3D-манипуляторы российских и зарубежных производителей.
Система «PHOTOMOD» имеет
русскоязычный интерфейс и
1.2.2 Возможности ЦФС PHOTOMOD.
Программный комплекс PHOTOMOD
находит область применения везде,
где требуется получение
Области применения ЦФС PHOTOMOD достаточно широки:
Пространственная
Функции пространственной фототриангуляции PHOTOMOD необходимы для точного расчета элементов ориентирования снимков и обеспечивают высокую геометрическую точность конечных продуктов: ЦМР, ортофотопланов, цифровых карт.
Цифровые модели рельефа и местности
PHOTOMOD позволяет автоматически
создавать цифровые модели
2D и 3D-векторизация
Программа PHOTOMOD предлагает
пользователю полный набор инструментов
для 2D и 3D-векторизации и редактирования
объектов местности. Полученные в процессе
векторизации объекты могут составлять
топографическую основу картографической
продукции или служить
Ортотрансформирование и создание мозаик
При изготовлении ортофотомозаики средствами PHOTOMOD создаются непрерывные, цветосбалансированные и однородные по яркости ортофотопланы высокой точности из отдельных растровых изображений. В процессе построения корректируются геометрические и фотометрические искажения. Выходной продукт (ортофотоплан) представляется в виде единого кадра или набора листов в заданной картографической проекции с зарамочным оформлением.
3D-моделирование
В программном комплексе
PHOTOMOD есть возможности создания метрических
трехмерных моделей местности по
результатам
Картографирование
Для целей картографирования в комплект поставки PHOTOMOD входит ГИС-приложение — ГИС Панорама 2011 Мини. Приложение предназначено для создания, редактирования и печати цифровых карт и планов городов различного назначения, ведения баз данных с настройкой пользовательских форм для просмотра таблиц, формирования запросов и отчетов для просмотра схем территориального планирования, градостроительного кадастра и других задач.
Интеграция программных сред PHOTOMOD и ГИС Панорама 2011 Мини обеспечивает единую цепочку картографического производства: от пространственной фототриангуляции исходных снимков до печати готовых карт.
К основным достоинствам
Замкнутый технологический цикл получения всех видов конечной продукции: ЦМР, 3D-векторов, ортофотопланов, цифровых карт без использования других программных продуктов
Поддержка различных типов съемочных систем
Широкий набор обменных
форматов, обеспечивающий совместимость
с другими
Поддержка большого
числа систем координат, а
Автоматизация
Гибкая модульная конфигурация
API для создания пользователем собственных модулей расширения (плагинов)
Высокая производительность
Распределенная сетевая среда для реализации больших проектов
Контроль качества
на всех стадиях
Различные способы стереонаблюдения
Поддержка различных средств ввода (3- и 5-кнопочные мыши, специализированные 3D-манипуляторы)
Простота установки и конфигурирования
Легкость в изучении, удобство использования
Квалифицированная и
оперативная техническая
Полная техническая документация
Широкое распространение в Беларусии и других странах мира
Оптимальное соотношение цена/производительность
1.3 Состав и структура ЦФС PHOTOMOD.
Гибкость цифровой фотограмметрической
системы PHOTOMOD заключается в ее модульности.
Каждый модуль системы предназначен
для выполнения необходимых операций
на соответствующем этапе
В состав системы входит управляющая оболочка PHOTOMOD Core и 11 основных модулей:
• PHOTOMOD AT — подготовка данных для фототриангуляции
• PHOTOMOD SolverA — уравнивание сетей фототриангуляции для снимков в центральной проекции
• PHOTOMOD SolverS — уравнивание сетей фототриангуляции для сканерных снимков
• PHOTOMOD DTM — построение ЦМР
• PHOTOMOD StereoDraw — стереовекторизация и трехмерное моделирование
• PHOTOMOD Mosaic — построение ортофотопланов
• PHOTOMOD VectOr — создание цифровых карт местности (в монорежиме)
• PHOTOMOD StereoVectOr — параллельная работа с картой VectOr в моно/стереорежимах
• PHOTOMOD StereoACAD — 3D векторизации изображений встереорежиме в среде AutoCAD
• PHOTOMOD StereoLink — стереосъемка объектов местности в среде MicroStation
• PHOTOMOD ScanCorrect — геометрическая калибровка планшетных сканеров
Кроме модулей система PHOTOMOD включает набор вспомогательных утилит, предназначенных для создания системы ресурсов, управления размещением данных, подготовки растровых изображений и т.п.
1.3.1 Единая программная среда PHOTOMOD Core.
PHOTOMOD Core является единой программной средой для выполнения любых этапов цифровой фотограмметрической обработки проекта и включает функциональные возможности набора модулей, соответствующих определенным этапам. При этом отсутствуют переходы между этапами, т.е. все подключенные модули открыты для работы, и доступность их функций определяется только наличием необходимых входных данных для выполнения конкретного этапа.
Кроме функции подключения модулей, PHOTOMOD Core содержит базовые возможности, основными из которых является создание и управление проектами.
1.3.2 Модуль PHOTOMOD AT.
PHOTOMOD AT — модуль сбора данных для фототриангуляции.
Программный модуль PHOTOMOD AT служит
для выполнения этапа измерения
сети — сбора данных для построения
маршрутных и блочных сетей
Измерение сети в модуле
PHOTOMOD AT подразумевает
Внутреннее ориентирование (для съемки центральной проекции)
Внутреннее ориентирование
выполняется с целью вычисления
значений параметров, определяющих положение
и ориентацию системы координат
снимка относительно системы координат
исходного цифрового
Внутреннее ориентирование снимков цифровых камер доступно в PHOTOMOD Core и сводится к заданию поворота осей камеры на снимке.
Для просмотра и анализа результатов и выявления ошибок выполнения внутреннего ориентирования предусмотрен Отчет по внутреннему ориентированию.
Для опорных и контрольных точек осуществляется ввод координат, распознавание и измерение на снимках проекта. Помимо ручного ввода значений координат опорных точек предусмотрен их импорт из текстового файла.
Взаимное ориентирование включает в себя измерение связующих точек в зонах поперечного и продольного перекрытий (межмаршрутные и маршрутные связи) и вычисление элементов взаимного ориентирования.
Под измерением точек понимается их стереоскопическое измерение, т.е. измерение одновременно на двух снимках (или нескольких снимках, содержащих точку). Стереоскопическое измерение может выполняться в ручном или полуавтоматическом режиме (с использованием коррелятора), в т.ч. и в стерережиме.
Кроме того, выполнение взаимного
ориентирования может выполняться
полностью в автоматическом режиме
для выбранных снимков блока.
Использование
При обработке сложной съёмки (например, разновременной съёмки) совмещение описанных подходов позволяет получать качественный результат при минимуме ручного труда.
Для контроля точности взаимного
ориентирования предусмотрен отчет
по взаимному ориентированию. При
анализе результатов
Примечания
1. Процедура выполнения
внутреннего ориентирования
2. Импорт и экспорт координат опорных точек и измерений точек триангуляции на снимках доступны в PHOTOMOD Core.
3. При наличии метаданных UltraСam с элементами внутреннего и внешнего ориентирования параметры камеры извлекаются автоматически при импорте метаданных. При этом удовлетворительная точность внешнего ориентирования по импортированным данным (3 углам и центрам проекций) позволяет исключить этап измерения сети и сразу перейти к обработке проекта (в модулях DTM, StereoDraw и т.д.). Либо можно использовать данные внешнего ориентирования для уточнения схемы блока (накидного монтажа), что существенно повысит точность выполнения автоматического взаимного ориентирования. Эти возможности доступны в PHOTOMOD Core.
4. При наличии данных
внешнего ориентирования
1.3.3 Модуль PHOTOMOD Solver.
PHOTOMOD Solver – модуль уравнивания блочных сетей фототриангуляции
Модуль PHOTOMOD Solver предназначен для уравнивания маршрутных и блочных сетей фототриангуляции. Кроме выполнения собственно процедуры уравнивания, модуль обладает мощным графическим интерфейсом для просмотра результатов и выявления ошибок в исходных данных.
Модуль PHOTOMOD Solver предоставляет следующие основные возможности.
Три метода уравнивания снимков центральной проекции: независимых маршрутов, независимых стереопар и связок
• Метод независимых маршрутов используется в основном для выявления грубых ошибок, таких как неверно заданные координаты опорных точек, ошибки позиционирования связующих точек.
• Метод независимых стереопар используется для повышения точностей, достигнутых первым методом уравнивания.
• Метод связок используется для окончательного уравнивания блока.
После уравнивания сети можно переходить к обработке проекта (стереовекторизации, построении ЦМР, создании ортофото и т.д.).
Три метода уравнивания космических сканерных снимков: универсальный, RPC и строгий
Большинство данных космической сканерной съёмки содержат, кроме собственно цифровых изображений, метаданные — дополнительную информацию. Эта информация может содержать данные об орбите спутника, приблизительную геодезическую привязку изображений, данные о геометрии съёмочной системы и т.п.
При наличии такой информации
уравнивание может
При отсутствии необходимых для уравнивания строгим или RPC-методом метаданных можно произвести уравнивание универсальным методом. Этот метод даёт несколько худшую точность и требует большего числа опорных точек, но позволяет обработать практически любые снимки.
Возможна обработка одиночных
снимков, моноблоков (снимки в блоке
не имеют существенного
Более подробные сведения по поддержке данных различных сенсоров приведены в разделе Типы и форматы исходных изображений.
Уравнивание в свободной модели (для снимков центральной проекции)
Построение свободной модели используется в случае отсутствия опорных точек на момент уравнивания блока. В этой ситуации в модуле PHOTOMOD AT производится только внутреннее и взаимное ориентирование. Solver строит модель, рассчитывая только ошибки по связям.
После уравнивания в свободной модели можно приступать к обработке сети. Можно строить модели рельефа в модуле DTM и создавать 3D векторные объекты в модуле StereoDraw. Таким образом, на момент получения координат опорных точек основная работа с проектом может быть завершена. Затем необходимо ввести и измерить полученные опорные точки в PHOTOMOD AT и «переуравнять» блок в выбранной системе координат в модуле PHOTOMOD Solver. Все данные обработки — векторы и ЦМР, созданные в свободной модели, — будут при загрузке автоматически трансформированы в выбранную геодезическую систему координат.
Для уравнивания блока
в свободной модели необходимо задать
приблизительное значение базиса съёмки,
который учитывается при
Следует помнить, что построение горизонталей и ортофотопланов в свободной модели невозможно.
Контроль точности
• Отображение результатов уравнивания в графическом окне с использованием векторов ошибок
• Подробный отчет с результатами уравнивания в текстовом виде
• Сохранение схемы блока в растровый (BMP) или векторный (WMF) форматы
Редактирование данных
• Запуск окна «Измерение точек» (PHOTOMOD AT) для редактирования выбранных точек (удаления, переноса, добавления) на снимках проекта
• Изменение типа точки (опорная — контрольная), исключение (включение) точек из процесса уравнивания
• Редактирование координат опорных точек
1.3.4 Модуль PHOTOMOD DTM.
PHOTOMOD DTM — модуль построения цифровой модели рельефа (ЦМР)
Модуль PHOTOMOD DTM предназначен для создания цифровых моделей рельефа (ЦМР). Возможность работы с ЦМР в различных видах (набор пикетов, TIN, матрица высот, горизонтали), редактирование в моно/стереорежиме, просмотр и анализ в 3D-окне и широкий набор вспомогательных функций для обработки ЦМР делают модуль PHOTOMOD DTM гибким и удобным инструментом для решения большинства задач, связанных с построением трехмерных моделей рельефа. Основным представлением ЦМР в системе PHOTOMOD является нерегулярная триангуляционная сеть (TIN — triangulated irregular network), представляющая собой кусочно-линейную интерполяционную модель поверхности. При необходимости возможно преобразование TIN в регулярную матрицу высот (DEM — digital elevation model). Построение ЦМР возможно сразу на весь блок изображений.
TIN строится на основе
всех объектов базовых
Векторный редактор* с широким набором инструментов для создания, редактирования, фильтрации и проверки топологии векторных объектов позволяет подготовить корректную базовую векторную основу для построения ЦМР. Также можно использовать имеющиеся «внешние» векторные данные.
Построение пикетов (3D точечных объектов) по регулярной сетке возможно как в автоматическом режиме с использованием коррелятора, так и в режиме профилирования — полуавтоматическом режиме, который заключается в последовательном прохождении каждого узла сетки и добавлении точки (вручную оператором в стереорежиме или с использованием коррелятора) или пропуске узла. Кроме того, любые точечные объекты, импортированные или созданные вручную, могут использоваться в качестве пикетов. Точки триангуляции также могут быть включены в базовые слои и учитываться при построении ЦМР.
Построение матрицы высот
(DEM) возможно по TIN, регулярным или нерегулярным
пикетам в виде кусочно-линейной
модели, а также в виде гладкой
модели по набору векторных данных.
Отсутствуют ограничения на размер
DEM. Поддерживается большой набор
операций с DEM: загрузка «внешних» матриц
высот «напрямую» (без конвертации),
вырезание прямоугольной
Поддерживается возможность построения горизонталей по TIN, DEM или гладкой модели с заданным шагом: основных, промежуточных и утолщенных.
Широкий набор фильтров для редактирования ЦМР, а также анализ моделей в 3-D окне позволяет достигнуть точных результатов.
Имеется множество форматов импорта/экспорта векторных объектов и ЦМР. См. также Выходные продукты и обменные форматы данных.
* В модуле DTM поддерживается
создание/редактирование
1.3.5 Модуль PHOTOMOD StereoDraw.
PHOTOMOD StereoDraw — модуль стереовекторизации
Модуль PHOTOMOD StereoDraw предназначен для создания и редактирования трёхмерных векторных объектов в стереорежиме с привязкой к классификатору. Трёхмерные векторные объекты (3D-векторы) в дальнейшем могут использоваться для создания цифровых карт, а также как базовая основа для построения модели рельефа при загрузке в модуль PHOTOMOD DTM.
Кроме того, модуль PHOTOMOD StereoDraw содержит программу 3D-Mod для трехмерного моделирования и экспорта результатов в формат AutoCad. Поддерживается импорт созданных векторных объектов из множества распространенных форматов и экспорт в различные форматы.
PHOTOMOD StereoDraw предоставляет пользователю необходимый набор инструментов редактирования 3D-векторов, их топологического согласования, деления на тематические слои, присвоения атрибутов и записей в классификаторе. Как и остальные модули системы, модуль PHOTOMOD StereoDraw поддерживает покадровый и анаглифический стереорежимы.
Основные возможности модуля включают:
Управление маркером
• Настройка формы, цвета и размера маркера
• 3D-перемещение маркера с помощью мыши и клавиатуры
• Режим «маркер=мышь»
• Режимы 2D и 3D-снаппинга при векторизации вершин и линий
Создание векторных объектов
• Типы объектов: точка, полилиния и полигон
• Создание объекта по коду, с использованием классификатора
• Редактирование классификатора
• Создание таблиц атрибутов, связанных как с записью в классификаторе, так и уникальных для отдельных объектов
• Работа с набором тематических слоёв
• Поддержка топологических связей при создании векторных объектов
• Повороты под прямыми углами при создании полилиний и полигонов
• Проведение линейных, площадных и угловых измерений
Редактирование векторных объектов
• Выбор единичных объектов, групп объектов, объектов данного слоя, объектов данного кода
• Добавление, удаление, перемещение вершин и изменение нумерации
• Редактирование топологических связей
• Преобразование типов объектов
• Проверка и исправление топологии (несовпадения соответствующих вершин объектов)
• Построение 2D и 3D буферных зон
• Операции над группой вершин — удаление, перемещение, в т.ч. перемещение на заданную высоту или на заданный сдвиг по высоте
• Операции над группой объектов — удаление, перемещение, в т.ч. перемещение на заданную высоту или на заданный сдвиг по высоте
• Возможности проведения и замыкания одной линии вдоль другой
• Сглаживание линий и полигонов с помощью интерполяции
• Работа с фрагментом (группой сегментов) объекта: выбор, сглаживание, интерполирование, удаление, перемещение на заданную высоту
• Режимы группового выделения — добавить, вычесть, инвертировать
• Размыкание и замыкание полилиний
• Разрезание в произвольном месте
• Подключение объекта к объекту с созданием общих вершин и сегментов
Настройки и дополнительные интерфейсные возможности
• Настройка продольного и поперечного параллакса стереоизображения для лучшего стереоэффекта
• Отмена (undo) на заданное количество действий
• Настройка параметров коррелятора
• Настройки параметров визуализации, загрузки и сохранения объектов
Импорт/экспорт векторных объектов
• Список поддерживаемых форматов — см. Выходные продукты и обменные форматы данных
• Экспорт классификатора и атрибутов в DBF-файл, привязанный к файлу с векторными объектами
Трехмерное моделирование в 3D-Mod и экспорт в AutoCAD
1.3.6 Модуль PHOTOMOD Mosaic.
PHOTOMOD Mosaic — модуль создания ортофотопланов
Модуль PHOTOMOD Mosaic предназначен для построения непрерывных ортофотопланов из отдельных растровых изображений. В процессе построения корректируются геометрические и фотометрические искажения. Результат ортотрансформирования в виде единого кадра или набора листов представляется в заданной картографической проекции.
В качестве исходных данных используются изображения, входящие как в текущий проект, так и в любые доступные проекты PHOTOMOD.
Результатом являются файлы в форматах TIFF, Windows BMP, VectOr RSW, GeoTIFF, ERDAS Imagine, NITF, JPEG, PNG.
Геопривязка в виде отдельного файла может быть задана в форматах PHOTOMOD Geo, ArcWorld TFW (BPW, JGW), MapInfo TAB.
В случае создания набора листов, файлы с растром и геопривязкой создаются для каждого листа в отдельности.
В качестве модели рельефа могут быть использованы:
• Постоянная высота (значение задается пользователем)
• Точки сгущения сети фототриангуляции
• Регулярная матрица высот
Для повышения точности ортотрансформирования в существующую модель рельефа могут быть встроены векторы, описывающие рельеф местности и возвышающиеся объекты (мосты, здания). При этом могут быть использованы пикеты, структурные линии и векторы, созданные (импортированные) в PHOTOMOD DTM и PHOTOMOD StereoDraw.
К основным параметрам создаваемого ортофотоплана можно отнести:
• Размер элемента (пиксела)
• Масштаб создаваемой карты. При этом в заголовок файла записывается требуемое разрешение для вывода на печатающее устройство
• Коэффициент сжатия результирующего растра с целью снижения объема занятой дисковой памяти (доступно только для форматов TIFF, GeoTIFF, JPEG)
• Произвольный цвет фона (рекомендуется для просмотра в электронном виде использовать черный, а для вывода на печатающее устройство — белый)
• Формат создаваемого растрового файла (TIFF, BMP и т.д.)
• Тип файла геопривязки
Для устранения различий между исходными снимками и получения визуально непрерывного растра предусмотрена возможность как глобального, так и локального выравнивания яркостных и цветовых характеристик. В первом случае производится преобразование снимка в целом, а во втором цвет и яркость каждого пиксела снимка преобразуются индивидуально. Кроме того, для окончательного устранения различий может быть использовано локальное сглаживание вдоль линий совмещения отдельных снимков. Процесс выравнивания яркости является полностью автоматическим и лишь в отдельных случаях требует дополнительной настройки параметров.

- Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD
- Цифровая Фотограмметрическая Система Дельта
- Цифровизация и интеллектуализация телефонной связи
- Цифрові вимірювальні прилади
- Цифровое вещание как перспективная тенденция развития мирового телевидения в начале XXI века
- Цифровое моделирование рельефа
- Цифровое осциллографирование
- Цифровая передача непрерывныых сообщений
- Цифровая печать
- Цифровая подпись
- Цифровая подпись
- Цифровая подпись в России
- Цифровая система коммутации EWSG
- Цифровая станция