Системы определения координат центров фотографирования позволяет вычислять пространственные координаты путем интерполяции GPS-измерений на моменты экспозиции и учесть положение антенны приемника относительно узловой точки объектива фотокамеры.
Прибрежная зона:
Наивысшая точка равна - 575 м.
Наименьшая точка равна - 550 м.
Высота средней плоскости Аср = 562,5 м.
Наибольшее превышение точек местности h = 12,5 м.
Высота фотографирования Hф = 0,1*11000 = 110 м.
Продольное перекрытие Р = 64+50*12,5/1100 = 64,56%,
Поперечное перекрытие Q = 36+50*12,5/1100 = 36,56%.
Расстояние между главными точками снимков, соседних по маршруту b = 18/100*(100-64,56) = 6,38 см.
Размер базиса на местности В = 0,063*11000 = 693 м.
Число снимков в маршруте L = 142000/693+3 = 208 снимков.
Число маршрутов k = 18/100*(100-36,56) = 12.
Рабочая ширина маршрута, охватываемая одним аэроснимком на местности K = 0.11*11000 = 1255,1 м.
Число маршрутов на весь участок съемки S = 96000/1255,1+1 = 77 маршрутов.
Число аэроснимков N = 77*208 = 16016.
Покрытие разрывов съемки и изготовление репродукции накидного монтажа количество аэроснимков увеличивают на 25%.
N` = 16016+0,25*16016 = 20020 м.
Количество пленки Х = 0,19*20020 = 3803,8 м.
Наибольшая экспозиция tmax = 0,04*11000/50 = 8,8 с.
Горная территория.
Наивысшая точка равна 2558 м. Наименьшая - 2530 м.
Высота средней плоскости Аср = 2544 м.
Наибольшее превышение точек местности h = 14 м.
Высота фотографирования Hф = 0,1*35000 = 3500 м.
Продольное перекрытие Р = 64+50*14/3500 = 64,2%, поперечное перекрытие Q = 36+50*14/3500 = 36,2%.
Расстояние между главными точками снимков, соседних по маршруту b = 18/100*(100-64,2) = 6,4 см.
Размер базиса на местности В = 0,064*35000 = 2240 м.
Число снимков в маршруте L = 142000/2240+3 = 66 снимков.
Ширина рабочей части снимка k = 18/100*(100-36,2) = 11,41 см .
Рабочая ширина маршрута, охватываемая одним аэроснимком на местности K = 11,484*35000 = 3850 м.
Число маршрутов на весь участок съемки S = 50000/3850+1 = 14 маршрутов.
Число аэроснимков N = 14*66 = 924.
Покрытие разрывов съемки и изготовление репродукции накидного монтажа количество аэроснимков увеличивают на 25%.
N` = 924+0,25*924 = 1155 м.
Количество пленки Х = 0,19*1155 = 219,45 м.
Наибольшая экспозиция tmax = 0,04*35000/50 = 28 с
РАЗДЕЛ 3. Применение программы ScanMagic для обработки изображений
Приложение ScanMagic предназначено для просмотра, анализа и обработки изображений Земли из космоса. Она позволяет производить следующие основные операции с изображениями:
· просмотр изображений с произвольным цветосинтезом, контрастированием и масштабированием;
· углубленный анализ изображения - построение профиля среза отсчетов яркости изображения; анализ отсчетов яркости изображения;
· вырезание из изображения фрагмента с исходным набором спектральных каналов в новое окно программы, с возможностью последующей его обработки в качестве нового изображения;
· конвертацию различных величин из одного представления в другое (единиц измерений), в том числе пересчет координат из одной картографической системы координат в другую;
привязку изображений:
· географическую привязку изображений, в том числе по орбитальным элементам спутника;
· картографическую привязку изображений;
· коррекцию геопривязки методом подбора поправок к положению спутника на орбите и углам ориентации,
· коррекцию с использованием опорных точек местности,
· автоматическую привязку по технологиям “изображение к карте” и “изображение к изображению”;
· импорт и наложение на изображение векторных карт; создание и редактирование векторных слоев; добавление сетки широт и долгот; сохранение набора слоев векторных контуров для произвольного количества снимков;
· трансформирование изображений в картографические проекции; создание мозаичных изображений; улучшение пространственного разрешения;
· построение диаграмм; 3D визуализация диаграмм;
· экспорт исходных и трансформированных изображений в стандартные графические и ГИС форматы;
· занесение информации об изображении в базу данных и последующим извлечением записи из базы данных с помощью широкого набора фильтров;
· вывод изображений на печать, в том числе снимков с нанесенными слоями векторных карт.
Упражнение 1 «Настройка программы»
Проведена настройка программы ScanMagic. Задали путь к файлам орбитальных элементов в формате TLE.
Прописали 2 векторных слоя, указали путь к установочным «ScanMagic» к папке «CSV», где находятся служебные файлы, содержащие параметры датумов и эллипсоидов.
Рис 1 - Настройка программы
Упражнение 2. Просмотр контуров изображений на карте мира и открытие изображений
Открыли горизонтальная панель Менеджер. В программе открыто только одно окно Региона.
Выбрали директорию «Scandata» с примерами изображений к упражнениям. После чего на карте мира отобразились контура границ привязанных снимков.
В списке изображений выделен курсором снимок LISS1.hdf, затем масштабирован участок месторасположения снимков на карте мира кнопкой панели инструментов.
Рис 2 - Просмотр контуров изображений на карте мира и открытие изображений
Упражнение 3. «Работа с гистограммой изображения. Алгоритмы коррекции изображения»
Открыли снимок LISS1.hdf. Для коррекции изображения LISS1.hdf системы IRS включена опция Коррекция IRS 1C/1D LISS.
Построена RGB-модель снимка LISS1.hdf. В раскрывающемся списке цветовых каналов R, G, B выбраны в каждом поочередно каналы «Band3», «Band2» и «Band1».
Визуализированы на гистограмме сразу все 3 канала синтезируемого изображения закладкой RGB, затем кнопками быстрого контрастирования: «Линейный», выполнена линейная функция контрастирования, и «Эквализация», графика гистограммы.
На панели Вид задан 1 процент в элементе, затем выполнено контрастирование видимой части изображения с автоматическим определением границ диапазона гистограммы и отсечением одного процента ее площади по краям. В поле графика гистограммы через список Канал отображены друг за другом каналы Красный, Зеленый или Синий RGB- модели и отмечены произошедшие изменения.
4. «Инструменты навигации.
Взаимная навигация окон просмотра»
Рис 3 - Алгоритмы коррекции изображения
Создаем окно с изображением LISS1.hdf. В новом рабочем окне визуализировали дубликат изображения LISS1.hdf идентично его аналогу.
Рис 4 - Инструменты навигации. Взаимная навигация окон просмотра
Упражнение 4. «Работа с произвольным фрагментом изображения»
Включили режим выбора фрагмента произвольной области и задали фрагмент произвольной формы на изображении LISS1.hdf.
Изменили границы фрагмента, он превратился в стрелку перемещения.
Визуализировали снимок LISS1.hdf в естественных цветах.
Ввели планарные координаты Пиксель и Строка в диалоговое окно Фрагмент. Результатом стало отображение границ фрагмента в окне просмотра изображения.
После установления границ фрагмента, вырезали его из изображения с исходным набором спектральных каналов в новое окно программы в качестве нового изображения.
Рис 5 - Работа с произвольным фрагментом изображения
Упражнение 5. «Построение диаграммы изображения»
Для вызова инструментария построения диаграмм нажали на кнопку Диаграмма на Магической панели инструментов.
Выбрали исходные значения яркости пикселей, участвующих в построении диаграммы, активировав переключатель ИСХ. В раскрывающемся списке Диап. установлен радиометрический диапазон 8 bit. В раскрывающемся списке поля Х указали канал изображения «Band3», в поле У - «Band2». Выбрали палитру с названием «SP_HUEHALF».
Включили опцию Сглаживание для усреднения отсчетов яркости диаграммы по ближайшему окружению и опцию Эквализация для выявления неявных пиков диаграммы за счет подавления ярко выраженных.
После трансформации палитры сохранили в формате RIFF со стандартным расширением файла *.pal.
Рис 6 - Построение диаграммы изображения
Упражнение 6. «Анализ отсчетов яркости изображения»
Выполнили упражнение «Построение скаттерграммы изображения», из которого было необходимо извлечь значения яркости центральной точки одного из облаков точек повышенной плотности в поле графика скаттерграммы, которому соответствует один из классов объектов на изображении.
Построили 2 - канальную RGB-модель вырезанного фрагмента изображения. Выбрали последовательно каналы «Band3», «Band2» и «Band2». Сняли Профиль. После этого на изображении провели линию, вдоль которой набирались значения отсчетов яркости пикселей изображения.
Для того чтобы определить какому классу объектов на изображении принадлежат известные значения яркостей каналов «Band3» и «Band2», отследили искомое значение яркости по месторасположению курсора в поле профиля. После этого проверили значение отсчета яркости в данном канале для найденного ранее пикселя.
Отметили интересующий пиксель, ячейка которого в таблице данных отмечается черной рамкой.
Рис 7 - Анализ отсчетов яркости изображения
Упражнение 7. «Географическая привязка изображений по аналитической модели орбиты и сенсора»
Открываем изображение Terra_20090703_081000_MODIS250m.jpg. Данное изображение представляет собой снимок сенсора MODIS с разрешением 250 метров/пиксель, установленного на спутнике Terra, дата съемки 3 июля 2009 года 08:10:00 по UTM. Файл содержит 3 канала и сохранен в формате JPEG.
Указали путь к файлу орбитальных элементов spt20090703_03.tle. Выбрали спутник TERRA.
Дальнейшую коррекцию географической привязки осуществляем группой элементов Коррекция.
После этого можно работать с изображением как с геопривязанным.
Рис 8 - Географическая привязка изображений по аналитической модели орбиты и сенсора
Упражнение 8. Улучшение пространственного разрешения (процедура Fusion)
Открыли 4 одноканальных изображения: три из них LANDSAT1_B10.tif, LANDSAT1_B20.tif, LANDSAT1_B30.tif имеют разрешение 30 метров, а LANDSAT1_B40.tif -15 метровое панхроматическое изображение. Изображения уже привязаны друг к другу.
Создали 4-канальную мозаику снимков.
Настроили RGB- модель окна Региона, гистограммы мозаики, выбирая поочередно цветовые каналы RGB- модели через список Канал.
Сохранили получившийся результат, который экспортирует изображение с параметрами отображения текущего окна просмотра. Затем сохранили изображение в директорию «Сохранить» с именем выходного файла «Fusion» и типом файла TIFF/GeoTIFF с расширением *.tif. В результате сохранено 3 канала мозаики с 15-метровым разрешением и настроенной цветовой палитрой.
Упражнение 9. «Работа с опорными точками»
Открыли в программе два изображения: LISS_map.hdf, привязываемое (трансформируемое) изображение, и Landsat_mosaic.tif, эталонное изображение.
Перед проведением операции установки опорных точек были соблюдены условия:
- при установке опорной точки в окнах просмотра привязываемого и эталонного растров не были активированы кнопки с панели инструментов приложения;
- при установке опорной точки всегда было активно только окно трансформируемого изображения;
- опорные точки были набраны с максимальной степенью точности;
- опорные точки были нанесены равномерно в центре и по краям изображения.
Вывели инструментальную панель ОТМ через Магическую панель инструментов. Нашли на трансформируемом растре характерную точку и соответствующую ей точку на эталоне с помощью инструментов навигации и масштабирования панели инструментов.
Набрали определенное количество опорных точек, соблюдая рассмотренные выше условия их нанесения.
Сохранили созданный список ОТМ. Приложение вывело стандартный диалог сохранения с типом файла формата ASCII GCP file с расширением *.gcp, назвали файл «GCP_ LISS_map».
Упражнение 10. «Привязка по технологии изображение к изображению»
С помощью элемента управления Степень полинома указали степень полинома, который использовался при геометрической коррекции изображения с учетом заданных ОТМ, выбрали в нем закладку 1(Affine).
Обновили привязку снимка LISS_map.hdf с использованием опорных точек.
Задали мозаику изображений с выбором следующих параметров:
Способ комплексирования каналов «Синтез из одноканальных изображений», задали 2 выходных канала мозаики. Внесли канал изображений LISS_map.hdf в каждый канал мозаики.
Затем настроили Регион с помощью панели Вид, в которой выбрали группу элементов Цветной. В появившемся списке цветовых каналов R, G, B выбрали последовательно каналы «Band2», «Band1» и «Band1», выполнили поочередно настройку их гистограмм через список Канал.
Оценили качество произведенной привязки снимка LISS_map.hdf к изображению Landsat_mosaic.tif, воспользовавшись средствами навигации.
Упражнение 11. Привязка снимка по технологии изображение к изображению в окне Региона»
Технология привязки изображения в окне Региона заключается в трансформировании привязываемого и эталонного изображений в Регион с последующей коррекцией географической привязки посредством съема опорных точек.
Способ I
Механизм задания опорных точек местности в данном случае основан на размещении привязываемых растров в различных яркостных каналах, что позволяет легко визуально определить корректное положениобъекта на местности. Открыли в приложении два изображения: LISS_map.hdf, привязываемое (трансформируемое) изображение, и Landsat_mosaic.tif, эталонное изображение.