Luento 1 Koko joukko kuvia! Moniulotteiset kuvat Maa Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Transkriptio

1 Luento 1 Koko joukko kuvia! Moniulotteiset kuvat. 1

2 Maa Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen (4op) Sisältyy maanmittausosaston geomatiikan koulutusohjelman O-moduuliin. Kuvien käyttö tiedon hankintaan, kartoittamiseen ja esittämiseen Geometriaa, kuvankäsittelyä, havaintoja Moniulotteisuus 3D + 1D paikka, aika ja värit 2

3 Ohjelma 2008 Luennot Henrik Haggrén ja Jussi Heikkinen Harjoitukset Katri Koistinen Milka Nuikka, Anna Erving, Juho Lumme, Heikki Kauhanen Tentti Aikataulu Kurssi sisältyy 3. periodiin Ilmakuvasuunnistus Nuuksiossa tiistaina

4 Opetustavoitteet Kaikki se, mitä jokaisen maanmittarin vähintään tulee tietää kuvien kartoituskäytöstä, mitä fotogrammetriaa ja kaukokartoitusta pääaineinaan opiskelevien tulee osata ennen peruskursseja, ja mitä mm. tieto- ja viestintätekniikan opiskelijat voivat hyödyntää fotogrammetriasta ja kaukokartoituksesta omissa pääaineissaan. 4

5 Luennot 2008 JOHDANTO Koko joukko kuvia! Kuvien moniulotteisuus. LUENNOT I. Kuvien ottaminen Mitä kuvia ja miten? Mitä kuvista nähdään? II. Kuvien esikäsittely Miten kartoituskuvat alustetaan? Miten havaitaan? III. Kuvien analysointi Miten kuvia tulkitaan? Miten mitataan? IV. Kuvien esittäminen Miten kuvat esitetään? Miten moniulotteisuus havainnollistetaan? 5

6 Harjoitusaiheet 1. Stereonäkötesti 2. GoogleEarth 3. Kartoitus- ja mallinnus 4. Numeerinen tulkinta 5. Kolmikuvan valmistaminen 6. Ilmakuvasuunnistus 6

7 Luentoajat Luennot keskiviikkoisin 12-14, sali D perjantaisin 10-12, sali G Aikataulu Pe Ke Pe Ke Pe Ke Ke Pe Ke Pe HH JH JH HH JH HH JH JH HH HH 7

8 Kirjallisuus G. Konecny, Geoinformation - Remote Sensing, Photogrammetry and Geographic Information Systems, Taylor&Francis, London 2003 Luennot 2008 Luentomonisteet 2005 Maa Fotogrammetrian peruskurssi Maa Kuvatulkinnan ja kaukokartoituksen perusteet 8

9 Luento 1 Koko joukko kuvia Fotogrammetria ja kaukokartoitus Kuva Sovelluksista Kuvien moniulotteisuus Tekniikan kehittyminen Ajan dokumentointi Värit, valo Kuvien mittakaava 9

10 Fotogrammetrinen prosessi 10

11 Fotogrammetria 2006 Johdanto Maa keskusprojektio valokuvaus kuvan tulkinta Perusteet Maa Tasoituslasku Maa-6.xxx stereomalli stereoskooppinen esittäminen 3D mallikoordinaattien laskeminen Yleiskurssi Maa Analyyttinen fotogrammetria I Maa Digitaalinen fotogrammetria I Maa kameramalli kuvajoukko 3D kohdekoordinaattien laskeminen matemaattiset mallit estimointiteoria koordinaattimuunnokset piirteiden irroitus kuvien yhtensovitus 3D kohteen rekonstruointi Digitaalinen kuvankäsittely Maa Käytännön fotogrammetria Maa kartoitusprosessi ilmakuvaus ja laserkeilaus 3D ympäristön mallintaminen 11

12 Kaukokartoitus Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen (4 op) Kaukokartoituksen perusteet (3 op) Kaukokartoituksen yleiskurssi (3 op) Käytännön kaukokartoitus (6op) Maa korvaa vanhan tutkintorakenteen kurssin: Maa Kaukohavainnoinnin perusteet (2 ov) Tutkakuvat kaukokartoituksessa (3op) Kaukokartoitusaineiston luokittelu ja mallintaminen (4op) Kaukokartoituksen 12 projektityö (9op)

13 Fotogrammetria 13

14 Kaukokartoitus 14

15 Kuvatekniikka 15

16 Informaatiotekniikka 16

17 Scene reconstruction Tekniikkaa Fotogrammetriaa ja kaukokartoitusta voidaan kuvata yhdessä käsitteen 'scene reconstruction' mukaista toimintaa toteuttavaksi tekniikaksi. Tiedettä Tieteenaloina fotogrammetria ja kaukokartoitus sisältyvät geomatiikkaan, joka on maanmittausta, etenkin sen mittaus- ja kartoitustehtävien tietotekniikkaa kehittävien tieteenalojen kokonaisuus. 17

18 Scene Webster's, 1989: 1. the place where some actions or event occurs 2. any view or picture 3. an incident or situation in real life 4. an embarrassing outbreak or display of anger, strong feeling, or bad manners 5. (within an act of a play, a motion picture, etc.) a unit of dramatic action in which a single point or effect is made 6. the place in which the action of a play or part of a play is supposed to occur 7. scenery 8. in literature an episode, situation, or the like, as in a narrative the setting or locale of a story 9. the stage, esp. of an ancient Greek or Roman theatre 18

19 Näkymän rekonstruoiminen 19

20 Kaukokartoitus I Kaukokartoitus on kohteen kartoitusta sitä koskettamatta. "remote sensing", "fjärranalys", "Fernerkundung", "teledetection". Kartoitus tehdään kuvilta. Kuva-aineistoina käytetään satelliittikuvia, ilmakuvia ja maakuvia. Kuvat voivat olla valokuvia tai tutkakuvia. 20

21 Kaukokartoitus II Kartoitettavat kohteet tulkitaan ja havainnot muunnetaan kohteen sijaintija ominaisuustiedoiksi. Tulkinta perustuu tulkinta-avaimiin. Tiedot kerätään paikkatietokantoihin ja esitetään karttoina tai malleina. Kartoitus perustuu koordinaatistoihin. 21

22 Kaukokartoitus III Sijaintitiedot mitataan kuvilta 2D-koordinaatteina ja muunnetaan kohteen 3D-koordinaatistoon. Ominaisuustietojen tulkinta perustuu kohteen heijastamaan valoon ja sen väreihin (kuviointi ja luokittelu, segmentation and classification) tai ominaiseen hahmoon (hahmontunnistus, pattern recognition). 22

23 Kaukokartoitus IV Kuvilta tapahtuvan kartoituksen vaihtoehtona on maastokartoitus. Maastokartoitus voi perustua takymetri-, GPS- tai tutkahavaintoihin. takymetri- ja GPS-havainnot tehdään kohdistetusti, tutkahavainnot keilaamalla. Kaiken kartoituksen perusta on geodeettinen runkomittaus. Kartoitusrunko voi olla paikallinen, kansallinen tai kansainvälinen. 23

24 Kuvista malliksi 24

25 Peruskartoitus ( Leica Geosystems) 25

26 Kiinteistönmuodostus- ja kartastotehtävät Ortokuvaus, kuvauskorkeus m Kuvapeitot 60/60 %. Kaavan pohjakartta, kuvauskorkeus 500m (Kimmo Nurminen, 2003) 26

27 3D mallinnus Katri Koistinen, HUT Arzu Çöltekin, HUT 27

28 Tekniikan kehitys Valokuvaus Tutka, laser Tietokone, transistori Lentäminen, ilmakuvaus Pohjakuva: Helsingin Sanomat 1999_12_18 Avaruuslennot, puolijohteet 2008 Mobiili tietoliikenne Maa Johdanto valokuvaukseen, 28

29 Tekniikka luo tutkimustarpeita paikannus ja navigointi satelliittikaukokartoitus paikannus ja navigointi lentokonekaukokartoitus valokuvaus, video- ja kamerajärjestelmät kartoitus GIS-aineistot Kuva: H. Hyyppä maastomittaukset + terrestriaalinen laserkeilaus sovellusalueet 29

30 Laserkeilaus 30

31 Pistepilvi, luokittelu, TIN-malli,korkeuskäyrät, 3D-mallit TKK Hannu Hyyppä

32 Aika

33 Ensimmäiset ilmakuvaukset - Helsinki 1927

34 Aikasarjat - ilmakuvat Tapiola

35 Muutostulkinta Aral-järvi Kuva: Albertz,

36 Mittakaava Pohjakuva: Helsingin Sanomat 2006_01_17 Pohjakuva: Helsingin Sanomat 2000_01_06 36

37 Aika ja mittakaava Aika Mittakaava Tieto tarkentuu, tiedon määrä lisääntyy Yksityiskohdat Aika 37

38 Maailmankaikkeuden mitat Kuvat: Morrison & Morrison,

39 Kuva: Morrison & Morrison,

40 Kuva: Morrison & Morrison,

41 Kuva: Morrison & Morrison,

42 Kuva: Morrison & Morrison,

43 Kuva: Morrison & Morrison,

44 Kuva: Morrison & Morrison,

45 Kuva: Morrison & Morrison,

46 Kuva: Morrison & Morrison,

47 Kuva: Morrison & Morrison,

48 Kuva: Morrison & Morrison,

49 Kuva: Morrison & Morrison,

50 Kuva: Morrison & Morrison,

51 Kuva: Morrison & Morrison,

52 Kuva: Morrison & Morrison,

53 Kuva: Morrison & Morrison,

54 Kuva: Morrison & Morrison,