Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Określanie grubości pokrywy śnieżnej na podstawie fotogrametrycznych zdjęć naziemnych

Kolecki J., Kolecka N.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2013

|

Vol. 25

85--93

PL

Określanie grubości pokrywy śnieżnej w terenie górskim ma duże znaczenie dla modelowania zagrożenia lawinowego, a także w analizach przyrodniczych, m.in. hydrologicznych. W niniejszym artykule przedstawiono prace mające na celu ocenę możliwości automatycznego generowania chmur punktów na podstawie naziemnych zdjęć fotogrametrycznych stoków górskich pokrytych śniegiem, w celu określenia przestrzennego rozkładu grubości pokrywy śnieżnej. Obszar badań znajduje się w Dolinie Pięciu Stawów Polskich w Tatrach Wysokich, na stokach pomiędzy Gładką Przełęczą a Walentkowym Wierchem. Zdjęcia wykonano w sezonie zimowym, przy zalegającej pokrywie śnieżnej, a następnie powtórzono w sezonie letnim. W tym celu wykorzystano lustrzankę cyfrową Nikon D5100 z obiektywem stałoogniskowym 85 mm, wyposażoną w matrycę 16 Mpix. Na podstawie zdjęć w programie PhotoModeler Scanner wygenerowane zostały automatycznie chmury punktów reprezentujące odpowiednio powierzchnię śniegu i powierzchnię terenu. Chmury poddano triangulacji, przy czym chmura pochodząca ze zdjęć wykonanych w porze letniej posłużyła do budowy referencyjnej powierzchni terenu, i do niej odniesiono wysokości powierzchni utworzonej z chmury punktów wygenerowanej ze zdjęć wykonanych zimą. Różnice wysokości pomiędzy nimi stanowiły miarę grubości pokrywy śnieżnej. Na badanym obszarze maksymalna grubość pokrywy śnieżnej wynosiła 8.7 m, a średnia grubość była równa 2.9 m Uzyskane wyniki pozwalają twierdzić, że naziemna fotogrametria cyfrowa może stanowić skuteczną metodę pozyskiwania informacji o grubości pokrywy śnieżnej dla niewielkich obszarów obejmujących górskie stoki i zbocza dolin.

EN

Determination of snow cover depth in mountainous terrain is of major importance for avalanche monitoring systems. Besides it is needed as an input information for environmental analysis, especially in hydrology. The aim of researches addressed in this paper was to evaluate the feasibility of using terrestrial photogrammetric images of mountain slopes for point cloud generation for snow cover mapping. The test area was located in the Pięć Stawów Valley in High Tatra in Poland. The image acquisition was carried out for slopes between Gładka Pass and Walentkowy Wierch. The first set of images was acquired during the winter season, when the deep snow cover reaches its highest annual values. Subsequently the second set of images was taken in summer, after the snow cover melted. The terrestrial image network was formed from all the images. The bundle adjustment was calculated and the winter and summer point clouds were generated using the dense matching algorithm. The mesh was built using the adjusted summer images. Created mesh was treated as a reference surface for measuring height of winter points. Calculated heights were used as a measures of snow depth. For some parts of test area the automatic generation of point clouds failed due to lowcontrast snow texture. In the rest of the test area the calculated snow depth is highest for the concave terrain formations. The results show that the terrestrial photogrammetry may by an attractive approach for acquiring the information about the snow depth distribution at small areas comprising slopes of mountains and valleys.

2

Vector algebra for Steep Slope Model analysis

Kolecka N.

Landform Analysis

|

2012

|

Vol. 21

17-25

EN

Geographic Information Systems offer many algorithms that allow analysis of digital elevation models. They work with both GRID and TIN data, but they are limited to 2.5D models, where one planar (X,Y) position refers to only one vertical (Z) value. In mountainous regions, however, many steep, vertical and even overhung parts of rock walls and slopes occur. GRID and TIN models in a standard projection are not capable to deal with such a relief as they are not able to capture all complexity of steep slopes that can be observed from the terrestrial perspective. Such a perspective can be introduced into GIS via computer graphics software that allows 3D surface modelling by means of mesh, e.g. 3D triangular network. The paper presents a concept that implements 3D mesh in GIS and utilizes vector algebra to analyze such a surface. The idea is based on using normal vectors to compute slope and aspect of each triangle in a mesh. The computed values are saved as their attributes. Complete procedures are written in Python programming language and implemented into popular GIS software to work as a plug-in tool.

3

Ocena przydatności programu Photosynth do modelowania rzeźby terenu

Kolecka N., Kolecki J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

169--177

PL

Obecnie obserwuje się rosnące zapotrzebowanie na produkty jakimi są trójwymiarowe modele różnych obiektów. Znakomitym źródłem danych do tworzenia modeli 3D są naziemne zdjęcia cyfrowe, których pozyskanie jest szybkie, tanie i łatwe w realizacji. Istnieje wiele pakietów oprogramowania komercyjnego pozwalającego na tworzenie przestrzennych modeli obiektów. Rozwijające się równolegle programy darmowe, choć mniej funkcjonalne, mogą być przydatne podczas tworzenia określonego produktu. Reprezentantem tej grupy aplikacji komputerowych jest Microsoft Photosynth. Pozwala on na generowanie chmury punktów wykorzystując zbiór zdjęć niemetrycznych i nie wymaga od użytkownika wiedzy z zakresu fotogrametrii. W pracy poddano weryfikacji modele powierzchni utworzone na podstawie wygenerowanych przez Microsoft Photosynth chmur punktów. Do weryfikacji użyto modelu wygenerowanego w profesjonalnym oprogramowaniu fotogrametrycznym PhotoModeler Scanner. Weryfikacja polegała na obliczeniu odległości euklidesowych pomiędzy węzłami siatki modelu weryfikowanego a powierzchnią modelu wzorcowego, do czego posłużył program VRMesh. Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, że modele terenu wygenerowane z wykorzystaniem programu Photosynth mogą znaleźć zastosowanie w pracach nie wymagających bardzo wysokiej dokładności.

EN

Nowadays, an increasing demand for such products as 3D models of various objects is observed. Terrestrial digital imaging is an outstanding source of data for creating such models, as they can be acquired cheaply, easily and fast. There is a lot of commercial software allowing the creation of spatial models of objects. Free software, which is being developed concurrently is less functional but can be useful when creating models of certain objects. An example of an interesting free application that can be applied for modeling is the Microsoft Photosynth. It allows the generation of a cloud of points from a set of non-metric photos, not demanding a photogrammetric knowledge from the user. In this work, models created from point clouds generated by Photosynth were evaluated. In order to conduct the evaluation, a reference models were created using a professional photogrammetric software – PhotoModeler Scanner. The verification included a visual analysis and calculation of Euclidean distances between nodes of reference and the meshes compared. The comparison was performed using the VRMesh software. The results of the research show that the terrain models generated using the Photosynth point clouds can be used in many applications, especially when top accuracy is not demanded.

4

Fotografia naziemna jako potencjalne źródło danych dla systemów informacji geograficznej

Kolecka N.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

159--168

PL

Praca przedstawia metodę pozwalającą na wykorzystanie pojedynczej fotografii naziemnej o nieznanych elementach orientacji wewnętrznej i zewnętrznej, jako źródła informacji geograficznej. Idea oparta jest na tworzeniu ortofotomapy ze zdjęć naziemnych, za pomocą zasad obowiązujących w fotogrametrii i widzeniu komputerowym. Danymi wejściowymi są: obraz cyfrowy, fotopunkty oraz numeryczny model terenu w formacie rastrowym. Fotopunkty służą do określenia orientacji kamery poprzez bezpośrednią transformację liniową (Direct Linear Transformation). Wykorzystanie niemetrycznej kamery wymaga użycia dużej liczby fotopunktów, aby można było osiągnąć zadowalającą dokładność. Kolejnym etapem jest eliminacja niewidocznych z danej pozycji fragmentów terenu, do czego wykorzystano analizę widoczności (viewshed). Ostatnim etapem jest ortorektyfikacja zdjęcia przy użyciu widocznych punktów modelu terenu. Produktem powstałym w wyniku działania procedury jest ortoobraz w przyjętym układzie odniesienia przestrzennego. Kompletny algorytm został napisany w języku MATLAB. Metodę przetestowano na współczesnych zdjęciach cyfrowych wykonanych niemetryczną lustrzanką cyfrową Nikon D80, wyposażoną w obiektyw Nikon Nikkor 28–80 mm f/3.3–5.6, a także na archiwalnych pocztówkach z lat 1928–1930. Przedmiotem fotografii w przypadku obu zbiorów danych były Tatry Polskie. Porównanie efektów z tradycyjną ortofotomapą dało zadowalające rezultaty, szczególnie dla obszarów silnie zacienionych.

EN

The paper describes a method, that allows to use a single terrestrial photograph, with unknown exterior and interior orientation parameters, as a source of geographic information. The idea is based on creating the orthoimage from a terrestrial photograph by means of photogrammetric and computer vision rules. The inputs are a digital image, Ground Control Points and a digital elevation model in raster format. GCPs are necessary to determine the camera orientation by means of Direct Linear Transformation. For non-calibrated cameras a large number of GCPs is necessary to obtain more accurate results. The next step is to eliminate invisible parts of terrain by applying the viewshed analysis. Finally, the terrestrial photograph is orthorectified using the extracted part of the digital elevation model. Output from this procedure is a georeferenced orthophotograph. The complete, ready to use algorithm is written in MATLAB. The method was tested using present-day digital images taken with a not-calibrated Nikon D80 and old postcards – both from the Polish Tatra Mountains. Comparison with an existing orthophotomap from aerial imagery gave satisfactory results, especially for deeply shaded areas.

5

Integracja GIS i wirtualnej rzeczywistości do wizualizacji i eksploracji danych geograficznych

Kolecka N.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18a

241--250

PL

Kartografia 3D i wizualizacja 3D danych geograficznych cieszą się obecnie dużą popularnością. Uważa się, że sposób wizualizacji jest tak ważny jak sama treść mapy, a trójwymiarowy GIS jest bardziej komunikatywny od dwuwymiarowego. Ten artykuł prezentuje, jak w prosty sposób połączyć kartografię, GIS i wirtualną rzeczywistość w celu wizualizacji, analizy i eksploracji danych. Do wykonania map i trójwymiarowej wizualizacji danych użyto oprogramowania ESRI: ArcGIS i ArcScene, a wizualizacje bardziej realistyczne wykonano w programie Google SketchUp Pro 6, który umożliwia korzystanie z gotowych i tworzenie własnych modeli 3D oraz umieszczanie gotowych produktów w Internecie za pośrednictwem Google Earth. Jako dane wejściowe wykorzystano obrazy satelitarne, ortofotomapy, dane wektorowe, numeryczny model terenu oraz bibliotekę gotowych modeli 3D. Efektem były przestrzenne mapy zawierające dane ogólne i szczegółowe, wirtualne przeloty i profile wysokościowe, widoki panoramiczne oraz trójwymiarowe realistyczne modele. Oprócz zapewnienia kontekstu położenia geograficznego i orientacji, GIS 3D umożliwia plastyczne przedstawienie rzeźby terenu i elementów krajobrazu, a dane ilościowe mogą być prezentowane w postaci diagramów czy schematów. Rzeczywistość wizualizowana w jak najmniej abstrakcyjny sposób jest łatwiej rozumiana i pozwala skupić się na treści. Interaktywne wizualizacje idące w stronę wirtualnej rzeczywistości umożliwiają intuicyjną ocenę charakteru czy piękna krajobrazu i są bardzo pomocne w planowaniu.

EN

3D cartography and geographic data visualization are currently very popular. Compared to traditional methods, they allow a clearer presentation of a wider range of geographic content and facilitate interpretation. It is claimed that the manner of visualization is as important as the map content, and that 3D GIS has a higher communication power that two-dimensional GIS. It is of high importance for individuals who have not gained much experience in working with maps (especially for those having problems with correct relief perception) as well as for spatial planning (particularly the participatory aspect of it). This paper explores how traditional cartography, GIS, and virtual reality can be combined to visualize, analyze, and explore data. The first stage of the work involved map design and 3D visualization of spatial and attribute data. ArcGIS and ArcScene ESRI were used. Subsequently, to develop more realistic visualizations and facilitate communication with a user, Google SketchUp Pro 6 was used. The programme makes it possible to use the ready-made 3D models and to create one's own. It also allows to publish products in the Internet by Google Earth. Satellite images, orthophotomaps, feature data, digital terrain model, and Web library of the ready-made 3D models were used as source data. In effect, general and detailed maps, virtual flights, elevation profiles, panoramic views and three-dimensional realistic models were generated. Apart from providing a user with spatial context and orientation, the 3D GIS allows also to present the ground surface and landscape (natural and anthropogenic, e.g., a city) elements in an enhanced manner, while quantitative data may be showed as diagrams or other schematic images. The reality visualized at the lowest possible degree of abstraction is much easier to comprehend and allows to concentrate on the content. Satisfactory effects are obtained with digital terrain model and satellite images or orthophotomaps. Very complex visualizations, where the content is enriched in 3D models of trees, buildings, etc., and where it is possible to move, approach virtual reality. They allow the user to intuitively perceive the nature and beauty of a landscape, and are very helpful in planning.