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PowerPoint-Präsentation• Grundlagen • Historie • Arbeitsablauf im
Referat 85 • Praxisbeispiele • Abnahme
Stefan Kraft, Sg. 853
Mit dem Verfahren der Aerotriangulation (AT) wird die Lage des
Projektionszentrums und die zugehörigen Bildneigungen des Flugzeugs
im Zeitpunkt der Kameraauslösung rekonstruiert.
Die Aerotriangulation ist ein Verfahren der photogrammetrischen
Passpunktbestimmung, mit deren Hilfe Lage und Höhe von
Modellpunkten unter Einsatz nur weniger geodätisch ermittelter
Punkte bestimmt werden.
Die Basis einer AT bildet das in einem Messbild zugeordnete
Strahlenbündel. Voraussetzung sind Stereobildpaare mit einer
Bildüberdeckung (Längs- und Querüberlappung).
Orientierungselemente
Blick zurück 1
Analoge Auswertegeräte Es wird Analogfilm eingelegt
(Stereobildpaar)
Die Bildorientierung zum Aufnahmezeitpunkt wird auf optisch-
mechanischem Wege hergestellt
Die Bewegung der Messmarke - X, Y, Z - wird durch Wellen zum
Zeichentisch übertragen
Zeiss Stereoplanigraph, 1958 -1986
Analytische Auswertegeräte
Relative und absolute Bildorientierung erfolgt rechnerisch
Punkte im Stereomodell werden mittels Servomotoren ange-
fahren
Präzisionsmechanik erlaubt genaue (~ 2µm) Bildkoor-
dinatenmessung
Die Messdaten werden in Dateien abgespeichert
Planicomp am LVG 1980 - 2007
Terminal
Plotter
etc.
X
Z
Y
x“
y’
x’
y“
Prozeßrechner
Terminal
M“
M’
x
y
z
Digitale Aerotriangulation Seit dem Jahr 2001 erfolgt die
Bestimmung der Bildorientierungen ausschließlich mit der digitalen
Aerotriangulation.
Voraussetzung:
Blick zurück 3
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
AT-Workstation Intel Xeon Prozessoren 2 echte Cores mind. 128 GB
RAM 12 Terabyte RAID Serverspeicher Windows 10 64 Bit 2 Bildschirme
(1x kalibriert) Lasermaus
Bilddaten Je Luftbild bis 3600 MB Je Los etwa 3 – 4 Terabyte
Anschluss an das Rechenzentrum (RZ-Speicher)
Hardware und Software heute
Gebot 1 €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Gebot 2 €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Gebot 3 €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Gebot X €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Abnahme Aerotriangulation
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
Luftbilder und Metadaten auf mobiler Festplatte • losweise • etwa 3
- 4 TeraByte an Daten • 1 Kanal PAN + 4 Kanal RGBI mit 16 Bit
Farbtiefe • Quicklooks
Metadaten Bildmittenübersicht Bildflugprotokoll Letzte
Kamerakalibrierung GNSS / INS – Aufzeichnungen
Datensicherung, Bildpyramiden
2. Pyramiden erzeugen
Bildpyramiden werden benötigt • für AT • für Abnahme • für
Quicklookerzeugung (IGDB)
Abnahme
IMQI gekoppelt mit Bildbetrachtungssoftware z.B. IrfanView
Mängelgruppe 1 mit 1. Pyramidenstufe Unschärfe
Mängelgruppe 2 mit Quicklook Wolken, Wolkenschatten, Reflexionen.
usw.
Vorarbeiten Aerotriangulation
1. Sichtung Daten / Metadaten in Kombination mit Abnahme
Plausibilität der Datenlieferung (Vollständigkeit, Datenmenge,
Anzahl Luftbilder, alle Luftbilder lesbar, Dateibenennung)
2. Projektüberblick Bildflugübersicht, Bildflugprotokoll
3. Bereitstellung der Daten der digitalen Aufnahmekamera
(Kamerakalibrierung) Pixelanzahl in Zeilen und Spalten, Pixelgröße,
Brennweite, PPA
Exkurs: innere Orientierung und Flughöhe
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
Innere Orientierung
Pixel Size 5.200μm*5.200μm
Vorarbeiten Aerotriangulation
4. Aufbereitung der Metadaten GNSS / INS Daten als Textfile
:
- passt das Koordinatensystem - Reihenfolge der Spalten korrekt -
Winkel in Gon (Neugrad) - 7-stellige Koordinatenwerte -
Flugstreifen durch „#“ separiert
Vorarbeiten Aerotriangulation
5. Bereitstellung der Passpunkte über die Passpunkt-Datenbank
Neue terrestrische Passpunkte der ÄDBV • (Corona) Außendienst seit
April 2020 mit SAPOS • Bodenpunkte (Kanaldeckel) • Genauigkeit: ±
0,03 m in Höhe und Lage • 5 000 Passpunkte
Projektübersicht und Anleitungen im Intranet
http://klr4.bvv.bybn.de/LuftbildPP/
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
5. weitere Passpunkte aus der Datenbank (insgesamt pro Los 2000 –
2500 Punkte)
Terrestrische Passpunkte • Außendienst (polare Absteckung, ab 1994
GPS-Messung) • Boden- und Giebelpunkte • Anmessskizzen •
Genauigkeit: ± 0,10 m in Höhe und Lage • 13 500 Passpunkte
Analytische Passpunkte • Innendienst (photogrammetrische
Auswertung,
Bayernbefliegung, M 1:15 000) • Boden- und Giebelpunkte •
Passpunktbilder • Genauigkeit: ± 0,40 m in Höhe und Lage • 350 000
Passpunkte
Genauigkeit der Passpunkte hat wesentlichen Einfluss auf die
endgültigen Orientierungsdaten
Vorarbeiten Aerotriangulation
6. Bereitstellung zusätzlicher Höhen-Passpunkte (20 bis 30
Punktnester pro Los)
Voraussetzung • im Luftbild messbar (z.B. Kanaldeckel) • DGM 1
vorhanden • Höhengenauigkeit +- 10 cm • ebenes Gelände
Befliegungsübersicht 2016
Vorarbeiten Aerotriangulation
6. Bereitstellung zusätzlicher Höhen-Passpunkte (20 bis 30
Punktnester pro Los) mit „DGM- Genauigkeit“
Voraussetzung • im Luftbild messbar (z.B. Kanaldeckel) • DGM 1
vorhanden • Höhengenauigkeit +- 10 cm • ebenes Gelände
Bsp. Punktnest mit 5 luftsichtbaren Passpunkten
Exkurs: GNSS / INS – File 1
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
Ziel ist es, für jedes Bild den Aufnahmeort (X,Y,Z) und die
Bildneigungen (ω, φ, κ) aus den beim Flug erfassten Messungen zu
bestimmen (äußere Orientierung als Input für die AT).
• GPS: Flugaufzeichnung und SAPOS-Referenz liefern genaue Position
je Sekunde (DGPS)
• IMU (Inertial Measurement Unit): Liefert Position und Neigungen
mit 200 HZ, verliert aber mit zunehmender Zeit an Genauigkeit.
Daher werden die IMU-Ergebnisse mit GPS verbessert und man erhält
daraus den Flugweg (Trajektorie).
• Für die Auslösezeitpunkte der Kamera werden Position und
Neigungen interpoliert.
• Transformation von WGS84 in das Landeskoordinatensystem
Theorie: Vorpositionierung so gut, dass keine Passpunkte mehr von
Hand gemessen werden müssen; automatische Tie-Point Suche reicht
aus
Exkurs: GNSS / INS – File 2
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Flug 111015 aus dem Jahre 2011
• Zunächst halbes Los vergessen zu fliegen • Ohne Streifentrenner
geliefert („#“ fehlt) • Streifenunterbrechungen nicht
dargestellt
Aerotriangulation – Workflow 1
Photogrammetrie-Software von INPHO (gehört zu Trimble)
Modul: Match-AT
a. Projekt anlegen und aufbereitete Daten einlesen - Kameradaten
einlesen - Bilder importieren - GNSS / INS einlesen - Passpunkte
einlesen
zunächst nur terrestr. Giebelpunkte
c. Passpunkte aussuchen - Gleichmäßig verteilt über das gesamte
Gebiet - Randbereiche besonders wichtig - Punkte zwischen den
Streifen bevorzugen
(zur Streifenverknüpfung) - Keine Punkthaufen - Etwa 20 – 30
Punkte
Vergleich Vorpositionierung, eigene Messung und neuberechnete
Position
Aerotriangulation – Workflow 2
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
Aerotriangulation – Workflow 3
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
d. Erste Berechnung starten : Automatic Tie Point Extraction
MatchAT sucht in den Gebieten der Gruberschen Punkte automatisch je
3 Verknüpfungspunkte
Prinzip: Referenzbild, in dem eine bestimmte Stelle vom System
definiert wird Suchbild, in dem die bestimmte Stelle des
Referenzbildes vom System gefunden werden soll
Im Suchbild wird die Referenzmatrix positioniert und der
Korrelationswert aus den korrespondierenden Grauwerten der beiden
Bildmatrizen berechnet.
Dauer: 10 bis 11 Stunden (abhängig von der Bildanzahl und
Bildgröße)
Aerotriangulation – Workflow 4
Ergebnis: aat.html - Gemessene Punkte eliminiert -
Bildorientierungen eliminiert - Daten der externen Orientierung -
Restklaffungen
Fehler aufdecken - Sind genug Tie-Points da? - Andere Passpunkte in
der Nähe?
Passen die besser?
Aerotriangulation – Workflow 5
e. Zusätzlich analytische Passpunkte und terrestrische Bodenpunkte
einspielen Verdichtungsmessung: ca. 250 Punkte
f. Zweite Berechnung starten
Dauer: 10 bis 11 Stunden (abhängig von der Bildanzahl und
Bildgröße)
Ergebnis: aat.html - möglichst wenig Punkte und Bildorientierungen
eliminiert - Restklaffungen (sigma naught in µm)
sollte rasch nach unten gehen (0,6 -1,6 µm sind gute Werte)
In der Praxis 2 bis 3 Rechendurchgänge - Punktuelles Nachmessen
(Problemzone) - Häufigster Fall: 1 Bild passt nicht
weitere Passpunkte zur Stabilisierung messen manuelle Tie-Points
messen, wenn nichts da ist
- getunte Rohdaten zeigen gute Vorpositionierung, aber sigma geht
nicht nach unten
Aerotriangulation – Workflow 6
QM (Höhenkontrolle)
Der INPHO-Projektfile - Cameras / Sensor: verwendete Kameras -
Photos: Bilder (Frame Kameras) oder Linien (Leica
ADS 80) - GNSS / IMU: Orientierungsdaten - Points: Passpunkte
Der INPHO-Projektfile wird in allen INPHO- Programmmodulen
verwendet. Je nach Modul werden unterschiedliche Daten benötigt
bzw. lassen sich weitere Daten einspielen (Orthos, DTMs,
usw.).
INPHO-Projektfile
AT: Grundlage für DOP / DOM und oriDLB
Orientiertes Luftbild
DOP / DOM Herstellung
Orientierungsdaten (INPHO-PRJ)
Gute Vorpositionierung: Vergleich Vorpositionierung, eigene Messung
und neuberechnete Position
Praxisbeispiele 1
Praxisbeispiele 2
Fehlersuche anhand der Restklaffungen
Praxisbeispiele 3
Messen analytischer Passpunkte
Praxisbeispiele 4
Verteilung von Passpunkten
Praxisbeispiele 5
Einsatz Flugzeug mit Druckkabine
Aerotriangulation (AT)
Datenlieferung
Vorarbeiten Aerotriangulation
Vorarbeiten Aerotriangulation
Vorarbeiten Aerotriangulation
Vorarbeiten Aerotriangulation
Vorarbeiten Aerotriangulation
Aerotriangulation – Workflow 1