Hlavní navigace

Geografický informačný systém GRASS (6)

Rado Bonk

V tejto časti si vysvetlíme krok za krokom proces ortorektifikácie leteckých snímok. V minulej časti sme si vysvetlili teoretické princípy, výsledkom z dnešnej časti bude ortorektifikovaná letecká snímka.

Na ortorektifikáciu potrebujeme digitálny model reliéfu (DMR) a zoskenovanú topografickú mapu. Rozlíšenie DMR by malo byť okolo jedného metra, alebo viacej (v zmysle 0,7m, 0,5m). Málokedy sú však k dispozícií DMR s takýmto rozlíšením, preto je nutné existujúci model resamplovať, alebo nanovo interpolovať (r.resample, s.surf.rst). Topografická mapa by mala byť aspoň v takej mierke v akej je letecká snímka, lepšie však vo väčšej, aby sa nestratili dôležité detaily, ktoré je na snímke videť, ale v mape malej mierky môžu byť generalizované.

Vrátim sa ešte raz k problému skenovania leteckej snímky. Nakoľko dpi ju treba zoskenovať? To záleží od veľkosti objektu ma zemskom povrchu, ktorý má byť na snímke rozpoznateľný. Ak chceme rozpoznať objekty veľkosti okolo jedného metra, treba snímky zoskenovať s rozlíšením cca 40cm (snímku nemôžme skenovať na rozlíšenie 1m, pretože jeden pixel nám objekt na povrchu neidentifikuje). Koľko dpi to je v skutočnosti, sa dá určiť z jednoduchej rovnice.

V procese ortorektifikácie sa zoskenovaná snímka prevádza z x, y súradnicovej sústavy do cieľovej súradnicovej sústavy topografickej mapy a DMR. Rozlíšenie cieľovej LOCATION by sa malo rovnať aspoň rozlíšeniu leteckej snímky. Napr. ak je rozlíšenie leteckej snímky 1m, rozlíšenie DMR v cieľovej LOCATION môže byť 0.5, alebo 0.3m. Ak je mierka leteckej snímky 1: 25000, mierka topografickej mapy by mala byť 1:10000. Rozdiely medzi nerektifikovanou (Obr. 1a) a ortorektifikovanou snímkou (Obr. 1b) sú najväčšie pri vertikálne členitom území a narastajú v smere od stredu snímky k jej okrajom, teda tak, ako jej skreslenie.




Ortorektifikácia

Začína príkazom i.ortho.photo, ktorý obsahuje interaktívne menu:

  1. Select/Modify Imagery group: Tu sa definuje skupina (adresár) obsahujúci snímky určené na ortorektifikáciu. Snímky v tejto skupine sú podmnožinou rastrových vrstiev v danej LOCATION.
  2. Select/Modify Imagery group target: Tu sa definuje cieľová LOCATION. Krok v tejto časti menu sa dá vykonať aj samostatným príkazom i.target.
  3. Select/Modify targer elevation model: Tu sa definuje cieľový DMR.
  4. Select/Modify imagery group camera: V tomto kroku treba definovať špecifické parametre kamery, ktoré sme dostali s leteckou snímkou. Najdôležitejším parametrom je Calibrated focal length. Tiež tu treba vyplniť súradnice rohových bodov snímky (fiducial marks), získali sme ich spolu s leteckou snímkou.
  5. Compute image-to-photo-transformation: V tomto kroku sa rohovým značkám snímky priradia koordináty definované v predchádzajúcom kroku. Vytvorí sa tak spojenie medzi koordinátmi a rastrom leteckej snímky. Operácia sa prevádza v grafickom okne, kde sa zobrazí letecká snímka a tabuľka koordinátov. Myšou, za pomoci jednoduchého grafického menu, sa potom definujú jednotlivé fiducial marks. K dispozícií je menu ANALYZE, ktoré umožňuje vyradiť nesprávne definované body. Táto operácia by sa mala robiť za aktívneho využitia zoom funkcie, aby body boli definované čo najpresnejšie. Predtým než sa pustíme ďalej potrebujeme získať aspoň približné súradnice nadiru našej leteckej snímky. preto spustíme krok 7 a ignorujeme „warning“ hlásenia, ktoré sa objavia. Na pravú stranu monitora si dáme vykresliť topografickú mapu a pomocou myši zistíme súradnice toho bodu topografickej mapy, ktorý je identický s priesečníkom spojníc rohových bodov leteckej snímky (fiducial marks). Teda skúsime čo najpresnejšie lokalizovať stred leteckej snímky na mape. Súradnice si uložíme. Modul i.ortho.photo je dosť robustný na to, aby dal akceptovateľné výsledky aj pri menej presnom odhade súradníc nadiru.
  6. Initialize exposure station parameters: Tu sa definujú parametre letu nosiča kamery (X, Y súradnice nosiča, sú vlastne súradnice nedávno získaného nadiru, a nadmorskú výšku nosiča). Parametre Omega a Phi môžme zanedbať, parameter Kappa predstavuje uhol o ktorý treba otočiť leteckú snímku, aby bola orientovaná na sever (+90 v smere hodinových ručičiek, –90 v protismere hodinovych ručičiek).
  7. Compute ortho-rectification parameters: Tu prebieha zber tzv. „ground control points“. Treba tu bodom na leteckej snímke priradiť identické body na topografickej mape (Obr. 2). Treba vyberať také body, ktorých poloha sa nemení, napr. križovatky ciest, rohy budov, parkoviská a podobne. Neodporúča sa vyberať body, ktoré predsa len majú akú-takú mobilitu, napr. okraj lesa, či sútok dvoch tokov. Pri budovách treba vyberať len rohy základne budovy, pretože rohy strechy sú vplyvom centrálnej perspektívy skreslené. Ak máme možnosť zozbierať súradnice objektov na leteckej snímke pomocou GPS, môžme to využiť a zadať ich cez klávesnicu. Treba sa pohrať s menu ANALYZE a vylúčiť tie body, ktorých stredná polohová chyba je viacej ako polovica rozlišovacej hodnoty pixla leteckej snímky. Toto pravidlo sa dá uplatniť len pri vysoko presnej ortorektifikácii (kde sú aj vstupné dáta kvalitnejšie). Ak pracujeme v zalesnenom teréne zvyčajne sa uspokojíme s chybou aj niekoľko metrov, záleží od požiadaviek na presnosť.


  8. Ortho-recify imagery files: V tomto kroku prebieha samotná ortorektifikácia. Zadefinujeme tu nové meno pre rektifikovanú leteckú snímku, zadáme cieľovú LOCATION a nakoniec zadefinujeme najmenší región, ktorý pokrýva letecká snímka. Proces rektifikácie sa presunie do pozadia a po jeho skončení nám GRASS pošle mail na localhost. Za ten čas môžme z GRASSu odísť a začať pracovať v inej LOCATION (v cieľovej LOCATION pracovať až do skončenia ortorektifikácie nemôžme.)

Nakoniec porovnáme, ako presne sme ortorektifikovali. Na ortorektifikovanú snímku naložíme vektorové vrstvy cestnej siete, prípadne vodných tokov a výsledok máme pred sebou (Obr. 3). Teším sa na budúce stretnutie.

Použitá literatúra:
1. M. Neteler a H. Mitášová. 2002. Open Source GIS: A GRASS GIS Approach. 1st edition. Kluver Academic Publishers.
2. http://gras­s.itc.it
3. Ch. Jones (1997) Geographical Information Systems and Computer Cartography, Addison Wesley Longman, str.97–120.
4. ERDAS Inc. ERDAS Field Guide 4th ed., 1997. Atlanta, Georgia.

Našli jste v článku chybu?

11. 10. 2002 12:49

tns (neregistrovaný)

Nieco okolo organickej chemii a jej pripadnej simulacii, ci zobrazovani na pocitaci (najlepsie pomocou open-source sw) by som si okamzite precital. Takze ak mas tieto znalosti, sem s nimi!
Root-a chapem ako moznost rozsirovania si obzoru. Mas pravdu, informacie o organickej chemii by som si mohol vyhladat na nejakej Usenet skupine. Mna ale nezaujima len chemia, ale vsetko s cim sa da pohrat na pocitaci. A podla citanosti "Softwarove sklizne" asi nie som sam.
Serial je vynikajuci, len tak dale…

4. 10. 2002 10:49

Vaclav Bilek (neregistrovaný)

Proc? Je to velice uzitecny opensource GIS.
Jak zde jiz nekdo zminil, proprietarni (nebo jak se to pise) software je opravdu velice drahy radove tisice az desetitisice USD. Pracuji v oblasti kde casto potrebuji pracovat v GIS a kolikrat mi jedna licence velice draheho sw nestaci a v techto pripadech jsem velmi rad ze mam po ruce GRASS. Jelikoz nemam dostatek casu se seznamit z GRASSem do detailu, jsem rad, ze se mohu poucit ze zkusenosti jinych.
Timto jsem chtel podporit autora clanku.



Lupa.cz: Teletext je „internetem hipsterů“

Teletext je „internetem hipsterů“

Vitalia.cz: Jmenuje se Janina a žije bez cukru

Jmenuje se Janina a žije bez cukru

Podnikatel.cz: Změny v cestovních náhradách 2017

Změny v cestovních náhradách 2017

Lupa.cz: Kdo pochopí vtip, může jít do ČT vyvíjet weby

Kdo pochopí vtip, může jít do ČT vyvíjet weby

Lupa.cz: Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Podnikatel.cz: Udávání a účtenková loterie, hloupá komedie

Udávání a účtenková loterie, hloupá komedie

Měšec.cz: Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

120na80.cz: Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

Měšec.cz: Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Vitalia.cz: Pamlsková vyhláška bude platit jen na základkách

Pamlsková vyhláška bude platit jen na základkách

Vitalia.cz: Potvrzeno: Pobyt v lese je skvělý na imunitu

Potvrzeno: Pobyt v lese je skvělý na imunitu

120na80.cz: Na ucho teplý, nebo studený obklad?

Na ucho teplý, nebo studený obklad?

Vitalia.cz: Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Měšec.cz: Jak vymáhat výživné zadarmo?

Jak vymáhat výživné zadarmo?

Vitalia.cz: Když přijdete o oko, přijdete na rok o řidičák

Když přijdete o oko, přijdete na rok o řidičák

Podnikatel.cz: Chaos u EET pokračuje. Jsou tu další návrhy

Chaos u EET pokračuje. Jsou tu další návrhy

Vitalia.cz: Mondelez stahuje rizikovou čokoládu Milka

Mondelez stahuje rizikovou čokoládu Milka

120na80.cz: Pánové, pečujte o svoje přirození a prostatu

Pánové, pečujte o svoje přirození a prostatu

Podnikatel.cz: Snížení DPH na 15 % se netýká všech

Snížení DPH na 15 % se netýká všech

Lupa.cz: Co se dá měřit přes Internet věcí

Co se dá měřit přes Internet věcí