Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD

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 обработки  аэро- и космических снимков, полученных различными сенсорами и позволяет производить обработку:

• 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 позволяют  оптимизировать конфигурацию системы  под конкретные задачи. На каждом рабочем  месте устанавливаются только те модули, которые необходимы для выполнения текущих технологических операций.

Большой плюс системы –  это то, что «PHOTOMOD» тесно интегрирован (на уровне общих внутренних форматов и классификатора карты) с широко используемыми в нашей части  программными продуктами «Панорама».

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 сопровождается подробной документацией и инструкцией  на русском языке.

 

1.2.2 Возможности ЦФС PHOTOMOD.

Программный комплекс PHOTOMOD находит область применения везде, где требуется получение максимально  точной метрической информации о  Земле. PHOTOMOD позволяет решать весь объем  задач картографирования, кадастра, мониторинга, пространственного анализа. Система обеспечивает высокоточной картографической основой комплексные  ГИС, геопорталы, картографические вебприложения.

 

Области применения ЦФС PHOTOMOD достаточно широки:

  Пространственная фототриангуляция

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 рельефа  и местности по результатам  стереообработки блоков аэро- и космических изображений. Построенная в PHOTOMOD цифровая модель рельефа — это гарантия высокого качества ортофотоплана, а также источник подробной информации о рельефе местности для выполнения аналитических задач.

  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 исходными  данными для создания математической модели (геометрии) сцены при трехмерном моделировании местности.

  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 стереовекторизации. Полученные модели благодаря высокому метрическому качеству могут использоваться при решении прикладных аналитических задач, а благодаря визуальной привлекательности и наглядности могут быть полезными при создании ярких и убедительных мультимедийных презентаций и роликов.

  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 системы  можно отнести:

  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 фотограмметрическими  и геоинформационными системами 

  Поддержка большого  числа систем координат, а также  возможность задания собственной  системы координат 

  Автоматизация фотограмметрических  процессов 

  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 технологического  процесса 

  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 поддержка 

  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 обработки  проекта, благодаря чему возможна оптимальная  настройка конфигурации системы  под конкретное производство — вы покупаете только те модули и в  таком количестве, которое необходимо для вашего технологического цикла.

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 пространственной фототриангуляции. Этап сбора данных в модуле PHOTOMOD AT включает внутреннее ориентирование снимков, ввод координат и измерение опорных точек, измерение связующих точек в областях продольного и поперечного перекрытия. Данные измерений сети используются далее в модуле PHOTOMOD Solver для выполнения уравнивания (расчета параметров внешнего ориентирования снимков).

Измерение сети в модуле PHOTOMOD AT подразумевает последовательность следующих действий.

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 изображения. Кроме того, при внутреннем ориентировании могут быть определены параметры, описывающие  систематическую деформацию снимка. Процедура выполнения внутреннего  ориентирования для снимков аналоговой камеры представляет собой измерение  координатных меток камеры на снимках  и может выполняться в ручном режиме, в полуавтоматическом (по шаблону  метки) или в автоматическом режиме (по типу камеры).

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 усовершенствованного алгоритма поиска и отбраковки точек  позволяет получать надёжные связующие  точки. Таким образом, в большинстве  случаев возможно полностью исключить измерение связующих точек вручную.

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 учитываются  два вида ошибок: значения остаточного  поперечного параллакса на стереопарах  и ошибки в зонах тройного перекрытия (триплетные ошибки).

 

Примечания 

1. Процедура выполнения  внутреннего ориентирования снимков,  полученных цифровой камерой,  доступна в PHOTOMOD Core.

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.