6. Оценка точности цифровых трансформированных

фотоснимков и фотопланов

Созданные в результате цифрового трансформирования снимков цифровые изображения местности по точности должны соответствовать требованиям, предъявляемым к их точности нормативными документами Роскартографии, если фотопланы предназначены для создания кадастровых и топографических карт (планов) или технического задания на производство работ, если фотопланы создаются для решения других задач.

Контроль созданных трансформированных фотоснимков и фотопланов проводят по расхождениям значений координат контрольных точек, измеренных непосредственно на цифровом плане и координат этих точек, определенных в результате геодезических измерений или в результате построения сети пространственной фототриангуляции.

В качестве контрольных точек выбираются только точки, расположенные непосредственно на земной поверхности, так как изображения объектов местности возвышающихся над ней (крыши домов, мосты и т.п.) имеют на фотопланах искажения.

Контроль фотопланов производится также по расхождениям одноименных контуров расположенных на линии пореза (граничной линии) смежных трансформированных фотоснимков.

В случае если трансформированные фотоснимки и фотопланы создавались для создания топографических и кадастровых карт (планов), расхождения в плане положения контрольных точек не должны превышать величины 0.5 мм в масштабе создаваемой карты (плана), а расхождения одноименных контуров на граничной линии величины 0.7 мм.

При цифровом трансформировании снимков с целью контроля точности определения элементов ориентирования исходных снимков и точности построения цифровой модели рельефа местности, перед выполнением процесса формирования цифровых трансформированных изображений производят априорную оценку их точности.

Априорная оценка точности производится по контрольным точкам, путем сравнения значений их плановых координат, определенных в результате геодезических или фотограмметрических определений и значений координат расчетного положения изображения контрольной точки на трансформированном изображении.

Определение плановых координат расчетного положения изображения контрольной точки производится по значениям координат изображений контрольных точек на исходных снимках, значениям элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимков, параметрам внутреннего ориентирования снимка в системе координат цифрового изображения с использованием цифровой модели рельефа. При этом используется алгоритм, аналогичный алгоритму определения координат углов граничной линии на фотоплане.

При определении координат в качестве начального приближения, используется высота контрольной точки, значение которой было определено в результате геодезических или фотограмметрических определений.

Проведение априорной оценки точности позволяет проконтролировать качество фотограмметрических работ, выполняемых для обеспечения процесса цифрового трансформирования и при необходимости повторить эти процессы.

10. Современные цифровые фотограмметрические

системы и их основные характеристики

Применение цифровых методов фотограмметрии в практике топо­графических, када­стро­вых и других съемок, как и картографического обеспечения геоинформационных и када­стро­вых систем, стало реаль­ностью сегодняшнего дня. И нет никаких сомнений в том, что вытес­нение классических аналоговых методов обработки материалов аэро­фотосъемки – за­дача уже бли­жайшего будущего. Это обстоятельство и послужило основанием для того, чтобы в действую­щих инструкциях по фотограмметрическим работам были обозначены как основ­ные за­дачи, ре­шаемые цифровыми методами, так и критерии их эффективно­сти.

Требования к цифровым фотограмметрическим систе­мам (ЦФС) де­лятся на об­щие, технические и технологиче­ские.

Общие требования к ЦФС включают такие условия, как строгость алгоритма, макси­мальная автоматизация процессов обработки, гаран­тированное решение задачи при наличии теоретиче­ской возможности, использование всей геометрической точности исходных изо­бражений, на­сыщенность алгоритмов логическими операциями контроля пол­ноты и кор­ректности данных, авторская поддержка программных средств и др.

Технические требования определяют главные условия функцио­нирования цифровых сис­тем и в частности – возможность обработки черно-белых и цветных снимков в сжатых и несжатых форматах, от­сутствие ограничений на объем памяти и быстродействие ПЭВМ, реализация оп­тических и электронных средств стереоизмерений и ряд других.

Технологические требования к цифровым системам определяют перечень функциональных возможностей систем, наличие которых обеспечивает их эффективную эксплуатацию, в частно­сти:

• автоматическое распознавание и измерение изображений коор­динатных меток и выпол­не­ние внутреннего ориентирова­ния;

• автоматическое стереоотождествление и измерение идентич­ных опорных и фотограммет­рических точек перекры­ваю­щихся снимков;

• автоматическое построение по стереопарам цифровых моделей рельефа;

• ортотрансформирование изображений с использованием инфор­мации о рельефе, пред­став­ленной в виде горизонталей, отдельных точек (пикетов), регулярной или нерегу­ляр­ной ЦМР, формирование выходного ортоизображения с заданным гео­метрическим раз­решением и автоматическое выравнива­ние его плотности;

• внутреннее, взаимное и внешнее ориентирование снимков и мо­делей (маршру­тов) по про­извольному числу исходных то­чек (меток, крестов);

• сбор цифровой информации об объектах местности в про­цессе стерео- и моно векторизации (по эпиполярным снимка м и ор­тоизображению соответственно) с ис­пользова­нием на­страи­вае­мого классификатора, ее редактирование с ис­пользо­ванием автоматизированных процедур и пред­ставление результатов в распространенных форма­тах.

В настоящее время имеется достаточно большое число цифровых фотограмметриче­ских систем, из которых можно выделить две лучшие отечественные - Photomod и ТАЛКА.

ЦФС Photomod разработана ОАО «Ракурс» в содружестве с ведущими специали­стами России. Система создана в 1993 г. и ныне используется более чем в 40 странах мира.

P hotomod – полнофункциональная система с богатейшими воз­можностями и ориги­наль­ным графическим интерфейсом. Используе­мые системой математические модели позво­ляют обраба­тывать не только наземные и воздушные снимки, полученные по законам цен­траль­ного проек­тирования, но и сканерные, радиолокационные изо­бражения, а также снимки, по­лученные не­метрическими камерами. Это одна из немногих фотограмметриче­ских систем на рынке СНГ, позволяющая обрабатывать космические и иные цифровые сканерные изо­браже­ния, полу­чен­ные с помощью различных сенсоров.

К достоинствам системы относится замкнутый технологический цикл получения всех видов конечной продукции: ЦМР, 3D-векторов,

ортофотопланов и цифровых карт без использования других программных продуктов.

ЦФС Photomod имеет гибкую модульную структуру, обеспечивающую оптимальное соответствие конфигурации задачам пользователя, функционирует в ло­кальной сети и может эксплуатироваться со­вме­стно с другими фотограмметрическими систе­мами. Структура системы и основные функции ее ком­понентов пока­заны на рис. 9. 29.

Широкое распространение и профессиональное признание сис­темы обеспечили ее бо­га­тей­шие технологические возможности, ос­новные из которых сводятся к следующему:

• оригинальная графическая среда и доступный интер­фейс;

• возможность обработки сканерных спутниковых изображе­ний, включая снимки SPOT, TERRA, EROS, LANDSAT, IRS, ASTER, ICONOS, QuickBird, GeoEye-1;

• наличие интерфейса, обеспечивающего эксплуатацию системы в среде ГИС «Карта 2008» (ГИС «Панорама»), MicroSta­tion/95/SE/J (модуль StereoLink), экспорта данных в геоинфор­мационные и картографические системы и др.;

• возможность использования при пост­ро­ении и урав­нивании фо­тограмметрических измере­ний полного набора систем коор­динат, картографических проекций и данных GPS-измерений;

• наличие эффективных средств калибровки планшетных поли­графиче­ских сканеров;

• наличие настраиваемого классификатора картографических объ­ектов;

• применение графических и статистических методов оценки дос­товерности данных и диагностики ошибок измерений;

• возможность формирования ЦМР на регулярной сетке (DEM) с переменным разре­ше­нием и использования ее при ортотранс­формировании;

• наличие эффективных средств оцифровки в монокулярном и стереоскопическом режимах и редактирования полученной графической (векторной) информации.

Система постоянно совершенствуется (в год появляется 2–3 но­вых версии), попол­няется но­выми инструментальными средствами и тех­нологическими возможностями.

­ЦФС ТАЛКА разработана в 1996 г. ИПУ РАН под руководством док­тора физико-математических наук Д. В. Тюкавкина. Она отвечает про­изводственным требованиям, техно­логична и изна­чально хорошо при­способ­лена для работы с большими объемами данных. К особенности сис­темы можно отнести:

• использование «сжатых» изображений, состоящих из точных фраг­ментов («фотоабри­сов») с изображениями то­чек и про­странств между ними с 10-кратным прореживанием;

• возможность обработки больших изображений объемом до 4 Гб;

• полную автоматизацию стереоизмерений, включая нанесение необходимых то­чек с использованием че­тырех режи­мов отождествления: «грубого» (аффинного), «стан­дартного» (с обычной корреляцией), «быстрого» (с малой областью поиска) и «надежного» (с поконтурной обра­боткой);

• построение маршрутных сетей по перекрывающимся трипле­там, их объединение в блок в свободной системе координат с после­дующим уточнением, ориентирование блока маршрутов по опорным точкам и уравнивание связок проекти­рующих лучей;

• возможность выполнения значительного работ (до 95% от общего объема) в свободной системе координат;

• ортотрансформирование снимков по фрагментам (максимум 128128), полученным де­ле­нием рабочей пло­щади на заданное число элементов в зависимости от уклона местности;

• возможность выполнения фотометриче­ской коррекции изобра­жения путем локального вы­равни­ва­ния ярко­стей ме­жду фраг­ментами, глобального выравнивания всего изо­браже­ния и межпиксельного выравнивание плотности.

К недостаткам системы можно отнести скромные графические воз­можности при век­тори­за­ции, отсутствие классификатора объ­ектов (что важно при последующем создании оригинала карты или плана) и невозможность построения и измерения анаг­лифических изображе­ний ис­ходных снимков.

Среди других ЦФС следует отметить системы корпорации Intergraph, LH-System, (рабо­чие станции DWP 770) и SOCET SET, IMAG­INE OrthoBase фирмы ERDAS, ЦФС ЦНИИГАиК, Цифровой стерео­плоттер SDS (Новосибирск).