Luento 13: Ympäristömallien tiedonkeruu



Samankaltaiset tiedostot
Luento 13: Ympäristömallien tiedonkeruu

Luento 6 Mittakuva. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 5 Mittakuva. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 5 Mittakuva. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Maa Fotogrammetrian perusteet

Luento 8: Kolmiointi AIHEITA. Kolmiointi. Maa Fotogrammetrian yleiskurssi. Luento-ohjelma

Luento 1: Fotogrammetria? Opintojakson sisältö ja tavoitteet.

Fotogrammetrisen kartoituksen opintojaksot

Kaupunkimallit

Luento 6: 3-D koordinaatit

Luento 10: Optinen 3-D mittaus ja laserkeilaus

Luento 7 Stereokartoituskojeet Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento 7: Fotogrammetrinen mittausprosessi

Luento 10 3-D maailma. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Referenssiprojektit Suomessa

LASERKEILAUKSEEN PERUSTUVA 3D-TIEDONKERUU MONIPUOLISIA RATKAISUJA KÄYTÄNNÖN TARPEISIIN

Luento 9 3-D mittaus. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Luento 4 Georeferointi Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Maa Fotogrammetrian erikoissovellutukset (Close-Range Photogrammetry)

FOTOGRAMMETRINEN PISTETIHENNYS

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

Luento 1 Fotogrammetria prosessina Maa Fotogrammetrian perusteet 1

ja ilmakuvauksen hankinta

Luento 4 Georeferointi

Luento 7 3-D mittaus. fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

KANTAKARTASTA 3D-KAUPUNKITIETOMALLI

Luento 5: Stereoskooppinen mittaaminen

LIITE 1(5) TYÖOHJELMA NUMEERISEN KAAVAN POHJAKARTAN LAATIMINEN. 1. Tehtävän yleismäärittely

Luento 9. Stereokartoituskojeet

Radanrakentamisen 3D-lähtötietomallin mittaus (Case Jorvas, UAS)

TERRASOLID Point Cloud Intelligence

1. Hankinnan tausta ja tarkoitus

Laserkeilauksella kattavaa tietoa kaupunkimetsistä

Referenssiprojektit Suomessa

Maanmittauslaitoksen ilmakuva- ja laserkeilausaineistot ktjkii-päivä

Teoreettisia perusteita II

Kansallinen maastotietokanta. KMTK Kuntien tuotantoprosessit: Selvitys kuntien kantakartan ylläpidon nykyisestä tuotantoprosessista

Maanmittauslaitoksen laserkeilaustoiminta - uusi valtakunnallinen korkeusmalli laserkeilaamalla

KANSALLINEN MAASTOTIETO- KANTA-HANKE (KMTK)

Luento 4: Kolmiointihavainnot

Envibase-hanke. Esittely KTKlle SYKE Saku Anttila Yrjö Sucksdorff

Sosiaalinen media tietolähteenä:

Tulvavaaravyöhykkeet, vesistötulva

Fotogrammetrian termistöä

Kaupunkimallit ja CityGML

Paikkatiedon tulevaisuus

Laserkeilaus suunnistuskartoituksessa

Kaukokartoitusmenetelmien hyödyntämis- mahdollisuuksista maaainesten oton valvonnassa ja seurannassa

SIPOON KUNNAN KAAVOITUKSEN POHJAKARTAN LAATIMINEN SEKÄ ILMAKUVAUS MARTINKYLÄN ALUEELLA

Kymmenen vuotta maastolaserkeilaustutkimusta käytännön kokemuksia

Metsikön rakenteen ennustaminen 3D-kaukokartoituksella

Lomakkeessa kuvataan hankittava palvelu, sille asetettavia vaatimuksia sekä hankinnalle asetettavia vaatimuksia.

200 VUOTTA FOTOGRAMMETRIAN JA KAUKOKARTOITUKSEN HISTORIAA. Henrik Haggrén

Tulvavaaravyöhykkeet, meritulvat

SIPOON KUNNAN KAAVOITUKSEN POHJAKARTAN LAATIMINEN SEKÄ ILMAKUVAUS BASTUKÄRRIN ALUEELLA

Luento 9: Analyyttinen stereomittaus. Kuvien oikaisu. Ortokuvaus

Luento 2 Stereokuvan laskeminen Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Kaupunkimallit. Tilanne Vantaalla. Kimmo Junttila Sami Rapo

Luento 11: Kartoitusprojektit

Luento 7 Stereokartoituskojeet Maa Fotogrammetrian perusteet 1

Luento Fotogrammetrian perusteet. Henrik Haggrén

Metsätuhoihin liittyvät riskit, kuten kuivuus-, lumi-,

Kaupunkimallintaminen Espoossa 2016 Tapani Honkanen

Tulvavaaravyöhykkeet, vesistötulva

Maastomallit ympäristö- ja maanrakennusalan suunnittelussa

KANSALLISET LASERKEILAUS- JA ILMAKUVAUSOHJELMAT. Juha Kareinen 1

Luento 10: Topografinen peruskartoitus

PIKSELEITÄ JA PISTEPILVIÄ - KUVAUKSEN UUDET ULOTTUVUUDET

Metsäkoneiden sensoritekniikka kehittyy. Heikki Hyyti, Aalto-yliopisto

Miehittämättömän lennokin ottamien ilmakuvien käyttö energiakäyttöön soveltuvien biomassojen määrän nopeassa arvioinnissa

Yhteistyössä Kansalliseen Maastotietokantaan Risto Ilves

Kehittyvien satelliittiaineistojen mahdollisuudet

Malleja ja menetelmiä geometriseen tietokonenäköön

Suuriformaattiset digitaaliset ilmakuvakamerat

Mobiilikartoituspäivä Pistepilvien ja kuvien hyödyntäminen Locusympäristössä

Laserkeilausaineiston hyödynt. dyntäminen Finavian tarpeisiin

Tiedonkeruun miljoonat pisteet

Luento 7: Kuvan ulkoinen orientointi

VIASYS VDC ASIAKASPÄIVÄ 2016 SUUNNITTELUSTA RAKENTAMISEEN TIETOMALLINTAMINEN JA TIEDONHALLINTA SUUNNITTELIJAN NÄKÖKULMASTA

Luento 6: Kolmiointi digitoiduin kuvin.

Ilmakolmioinnin laadunvalvonta fotogrammetristen pintamallien ja laserkeilausaineiston avulla

Making use of BIM in energy management

KATSAUS FOTOGRAMMETRIAN JA KAUKOKARTOITUKSEN TOIMINTAAN SUOMESSA VUONNA 2007

LIITE 1(5) TYÖOHJELMA ASEMAKAAVAN POHJAKARTAN TÄYDENNYSKARTOITUS. 1. Tehtävän yleismäärittely

Kaupunkien kolmiulotteiset mallinnusmenetelmät

Suunnittelun lähtöaineisto 3D:hen ja tietomallipohjaiseksi

GIS-jatkokurssi. Viikko 3: 3D-menetelmät. Harri Antikainen

MAA-C2001 Ympäristötiedon keruu

Mittatarkat viistoilmakuvat maankäytön suunnittelussa. Jukka Erkkilä Avainasiakaspäällikkö Blom Kartta Oy

Koulutus 1: 3D-laserskannaus

Luento 12: Stereokartoitus digitaalisin kuvin

KATSAUS FOTOGRAMMETRIAN JA KAUKOKARTOITUKSEN TOIMINTAAN SUOMESSA VUONNA 2008

Luento 12: Stereokartoitus digitaalisin kuvin

Kaukokartoitustiedon käyttö LUKE:ssa

Johdatus paikkatietoon

hel.fi/3d H E L S I N K I 3D+ Kaupungin digitaalinen kivijalka

ETRS-GK25 JA N2000. Uuden koordinaatti- ja korkeusjärjestelmän käyttöönotto Vantaalla. Mittausosasto Kaupunkimittausinsinööri Kimmo Junttila

Luento 2: Kuvakoordinaattien mittaus

MITTAUSOSASTON VUOSIRAPORTTI

Maa Fotogrammetrian erikoistyö TIESUUNNITTELUSSA KÄYTETTÄVIEN KARTTA- JA MALLIAINEISTOJEN TUOTTAMINEN. Erno Puupponen, 45021M

Transkriptio:

Maa-57.220 Fotogrammetrinen kartoitus Luento-ohjelma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Luento 13: Ympäristömallien tiedonkeruu Luento 13: Ympäristömallien tiedonkeruu 3-D mallien tiedonkeruu Ilmakuvauksen vaihtoehdot ympäristömallien tiedonkeruussa Digitaaliset kuvat käsitteissä Ilmavalokuvan ja ilmavideokuvan käyttöominaisuuksista Kaksikuvamittaus 3-D kaupunkimallit Julkaisuja (Alkuperäinen luento: Henrik Haggrén, 25.10.2002 Muutoksia: Eija Honkavaara, 24.10.2004, HH 18.10.2005) Nurminen, Kimmo, 2002. Digitaalisten ilmakuvien käyttö kaupungin paikkatietojärjestelmässä (Digital Aerial Photographs in Municipal Geographic Information System), diplomityö, TKK, 2002 o http://foto.hut.fi/publications/diplomityot/abstraktit/nurminen_kimmo_s.html "Nikinmäen ortomosaiikki ja asekaavan pohjakarttaa, Vantaan kaupungin mittausosasto 1997. Vantaan ortokuva-aineistoista Nikinmäki on geometrisesti tarkin. Alueella oli jo valmiina merkittävä osa korkeuskäyrästöstä vektorimuotoisena ja loput digitoitiin käsin MicroStation- ja Stella-ohjelmistoilla syyskesällä 1997. Tiestö, luiskat, ojat, alueella sijaitseva jokiuoma ja muut kaavan pohjakartan täydennettävät kohteet saatiin analyyttiseltä kojeelta 3D:nä. Koska alue on Vantaan kaupungin koillisrajalla ja rajautuu Keravaan ja Sipooseen, Vantaan ulkopuolisilla alueilla käytettiin Maanmittauslaitoksen 25x25 metrin ruutukorkeusmallia. Kuvaus oli kuuden kuvan jono ja siten mosaiikin laidoilla maastovirhe on jo merkittävä. Kuvien skannaus tehtiin Leica/Helava DSW200 skannerilla 12.5 mm:n resoluutiolla." (Nurminen, 2002) "Ilmakuvat liittyvät paikkatietojärjestelmässä lähinnä tiedon ylläpitoon ja esittämiseen. Tässä diplomityössä tarkastellaan suuri- ja keskimittakaavaisten ilmakuvien käyttömahdollisuuksia kaupungin paikkatietojärjestelmässä." (Nurminen, 2002) Tikkurilan ortomosaiikkia HMR-formaatissa ja kaavan pohjakarttaa, Vantaan kaupungin mittausosasto 1997. (Nurminen, 2002) 1 2

"Vapaalan vuoden 2000 ortomosaiikki tehtiin alueen stereomallien yhteydessä. Kuvaus oli tavallinen kaavan pohjakartan ylläpitokuvaus. Peitot olivat 60% / 30% eli eivät parhaat ortokuvia ajatellen. Kuvaus oli signaloitu. Orto-oikaisussa käytettiin Maanmittauslaitoksen mallia. Vapaalan kuvaus on tyyppiesimerkki suuriresoluutioisesta kaupunkikuvauksesta. Ortokuvan maastopikseli voi olla niinkin pieni kuin 5 cm. Useimmat paikalliset mosaiikit tultaneen kuitenkin uudelleennäytteistämään 10 cm:iin." (Nurminen, 2002) "Osa Ilolan kantakartan stereotäydennyksestä. Nykyisessä kokoonpanossaan piirto-ohjelmisto koostuu kahdesta pääohjelmistosta. MicroStation/J GeoGraphics ja Stella. Stellakohdeluokitus tulee MicroStation:ssa toimivan STATTACH.MDL-sovelluksen kautta." (Nurminen, 2002) "Ortokuvapari Hakunilasta, maastopikseli 12.5 cm, Vantaan kaupungin mittausosasto 1998. Mikäli ortokuvilta halutaan saada kauttaaltaan kolmiulotteinen näkymä, luodaan stereoparin toisesta kuvasta tavallinen ortokuva ja toiselle kuvalle tehdään orto-oikaisu keinotekoisella vaakaparallaksilla px. Syntynyttä kuvaparia kutsutaan stereo-ortokuvapariksi. Ortokuva on ortogonaaliprojektio ja sen stereopari yhdensuuntainen vinoprojektio." (Nurminen, 2002) 3 4

3-D mallien tiedonkeruu Heikkinen, Jussi, 2002. Feature based photogrammetry. Erikoistyö, TKK. o http://foto.hut.fi/opetus/290/julkaisut/jussi_heikkinen/featurebasedphoto.pdf 3-D mallien tiedonkeruu ilmakuvilta (Jussi Heikkinen, 1998) Virtuaalimallin tuotannon vaiheet: o Tiedonkeruu Ilmakuvat, satelliittikuvat, laserkeilaus Maastomittaukset: geodeettiset, fotogrammetria, laserkeilaus, tekstuurikuvat Paikkatiedot: korkeusmallit, kartat o 3D-datan tuottaminen o Rekisteröinti o Geometrisen mallin luominen (usein monilla resoluutioilla) o Tekstuurin lisääminen malliin o Renderöinti Straight line matching in a stereopair. (Grün, 2000) (Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999) 3-D mallinnus. (Madani, 1996). 5 6

(Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999) (Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999) (Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999) (Dieter Fritsch, 1999) 7 8

(John Danahy, 1999) (John Danahy, 1999) (John Danahy, 1999) (John Danahy, 1999) (Michael Gruber, 1999) 9 10

(Michael Gruber, 1999) (Michael Gruber, 1999) (Dieter Fritsch, 1999) (Michael Gruber, 1999) (Michael Gruber, 1999) (Dieter Fritsch, 1999) 11 12

(Dieter Fritsch, 1999) o Maaston korkeusmallin mittaus - havaintotyö puoliautomaattista, maanpinnan seuraaminen toimii - malli editoitava o Ilmakolmiointi - havaintotyö lähes automaattista, toimii - blokki geometrisesti erittäin hyvä, koska kuvien välisiä liitospisteitä voidaan käyttää lähes rajattomasti Digitaaliset ilmakuvaukset o Ensimmäiset koekuvaukset 1990-luvun lopulla. o 2004: Markkinoilla useita laajaformaattisia digitaalisia ilmakuvakameroita, Luento 3 Laserskannaukset o Käyttö lisääntymässä: Luento 8, Laserskannerit Videokuvaus o Valmiina tuotteena: EnsoMOSAICK o Kehitystyö käynnissä: VTT KADIP o Aiempia kehityshankkeita: Videoprofilointi (Airborne 3-D Videoprofilometer, 1995) Viistokuvat Satelliittikuvaus Digitaaliset kuvat käsitteissä (Dieter Fritsch, 1999) References o Dieter Fritsch, 1999. Virtual cities and landscape models - what has photogrammetry to offer?, Photogrammetric Week '99, Wichmann, 1999, p. 3-14. o Michael Gruber, 1999. Managing Large 3D Urban Databases, Photogrammetric Week '99, Wichmann, 1999, p. 341-349. o John Danahy, 1999. Visualization Data Needs in Urban Environmental Planning and Design, Photogrammetric Week '99, Wichmann, 1999, p. 351-365. o Armin Gruen and Xinhua Wang, 1999. CyberCity Modeler, a tool for interactive 3-D city model generation, Photogrammetric Week '99, Wichmann, 1999, p. 317-327. o Jussi Heikkinen, 1998. 3D mallit, http://foto.hut.fi/opetus/3dmalli/start.html. Ilmakuvauksen vaihtoehdot ympäristömallien tiedonkeruussa Digitoidut kartoituskuvaukset Analogiakuvat - digitaaliset kuvat? o Ilmakuvat käsitetään yleisesti lentokoneesta otetuiksi analogisiksi valokuviksi. o Ilmakuvausta tehdään myös videokuvauksena, kuvaavilla spektroradiometreillä, tutkalla, mikroaaltoradiometreillä, ym. o Satelliittikuvat käsitetään yleisesti satelliitista otetuiksi digitaalisiksi kuviksi. Ilmakuvat - satelliittikuvat? o Nykyisellään ei kuvaustekniikan eikä kuvankäsittelytekniikan puolesta ole erityistä syytä korostaa eroa ilmakuvien tai satelliittikuvien välillä. o Kuvaustoimintana ilmakuvaus on projektiluonteista. o Satelliittikuvaus on jatkuvaa, mutta voidaan tarpeen tuleen suorittaa myös tilauksesta. Ilmavalokuvan ja ilmavideokuvan käyttöominaisuuksista Perusominaisuudet kartoitussovelluksia ajatellen o Valokuva filmille kuvakoko 230 mm x 230 mm geometria, esim. 1 : 230,000 resoluutio, esim 60 lp/mm digitoitava kuvien ulkoinen orientointi hallitaan o Videokuva kuvanauhalle tai kovalevylle kuvakoko 512 x 512 pikseliä geometria, esim. 1 : 5-10,000 resoluutio, esim. 400 p/juova 13 14

digitoitu kuvien ulkoinen orientointi edellyttää käytännössä myös kuvauksenaikaista paikannusta koneessa Kuvien informatiosisältö o Ilmavalokuvan informaatiosisältö on ylivertainen videokuvaan nähden. Suhde seuraavassa esimerkissä 4761:1 : Valokuva: (60 lp/mm x 230 mm)² = 13 800² lp² Videokuva: 200² lp o Aluekuvauksissa kuvien lukumääriä verrattaessa videokuvaus on tehokkaampi. Suhde seuraavassa esimerkissä 1:100 : Valokuva: matalakuvauksissa kuvanottoväli 3-5 sekuntia => 450 kuvaa 30 minuutissa, jos kuvanottoväli 4 sekuntia. Videokuva: 30 min x 60 sek x 25 kuvaa/sek = 45.000 kuvaa/30_min Tutkijan näkemys näiden kahden ilmakuvausmenetelmän tulevaisuudesta: o Ilmakuvien käyttö kartoituskuvauksissa perustuu yhä enemmän hyvän kuvageometrian hyödyntämiseen, 0.001 mm : 230 mm => 1 : 230,000. o Videokuvauksen käytössä korostuu radiometrinen hyödyntäminen, 25 kuvaa/sekunti suuri kuvamäärä ja katveet vähenevät, muutokset kuvalta toiselle vähäisiä, välitön tiedonkäsittely, mahdollisuus matalakuvaukseen myös pilvisellä säällä. Kohdepisteen korkeus tulkitaan kaksikuvamittauksessa nadiirisuorien avulla. (Rönnholm, 1997). Kaksikuvamittaus Kaksikuvamittaus on kolmiulotteista kartoitusta ilmakuvilta ilman stereotarkastelua. Kaksikuvamittaus tehdään oikaisemattomillta ilmakuvilta. Kuvien ulkoinen tunnetaan samoin kuin stereokartoituksessa.. Mittaus perustuu nadiirisuorien hyväksikäyttöön. Nadiirisuora on ilmakuvalle projisioitu suora viiva, joka kulkee kuvan nadiiripisteen kautta. Kaikki kohteen pystysuorat viivat ovat nadiirisuoria. Jos maaston korkeusmalli tunnetaan, kohde voidaan mitata kolmiulotteisesti yhdeltä kuvalta. Jos sama kohde havaitaan uudestaan joltakin toiselta kuvalta, kohteen kolmiulotteinen sijainti voidaan havaita nadiirisuoria käyttäen. Tällöin ei korkeusmallia tarvita ja näitä havaintoja voidaan tarvittaessa käyttää korkeusmallin editoimiseen. Kaksikuvamittauksen työvaiheet. (Rönnholm, 1997). Kaksikuvamittauksen geometria. (Rönnholm, 1997). 15 16

Kaksikuvamittauksella mitattuja talomalleja. (Rönnholm, 1997). Viitteet o Petri Rönnholm, 1997. Kaksikuvamittaus digitaalisilta ilmakuvilta, TKK, diplomityö, Espoo 1997 3-D kaupunkimallit Tekstuurikartta kolmiopinnalla. (E. Lindberg, 1997). Viitteet o Laurent Renouard and Frank Lehmann, 1999. High Resolution Digital Surface Models and Orthoimages for Telecom Network Planning, in: Photogrammetric Week '99, Wichmann, p. 241-246. o Erik Lindberg, 1997. Tekstuurien määritteleminen pinnoille VRML 1.0 - syntaksia käyttäen Julkaisuja (Laurent Renouard and Frank Lehmann, 1999) ASPRS, Manual of Photogrammetry, Fifth Edition, 2004. Chapter 14.1 3-Dimensional Reconstruction and Virtual Reality 1015-1021 Nurminen, Kimmo, 2002. Digitaalisten ilmakuvien käyttö kaupungin paikkatietojärjestelmässä, diplomityö, TKK, 2002 Mostafa Madani, 2001. Importance of Digital Photogrammetry for a complete GIS. 5th Global Spatial Data Infrastructure Conference, Cartagena, Columbia May 21-25, 2001 http://codazzi4.igac.gov.co/gsdi5/documentos/m_madani.pdf OEEPE-koetyö Test on 3D-City Models Grün, Armin, 2000. Semi-automated approaches to site recording and modeling, ISPRS, Commission V, Amsterdam 2000. Roman Englert, Eberhard Gülch One-Eye Stereo System for the Acquisition of Complex 3D Building Descriptions, GIS 4/1996, p. 16-21. Jenni Vepsäläinen Senaatintorin ja TKK:n päärakennuksen rautalankamallit Maa-57.220 Fotogrammetrinen kartoitus Luento-ohjelma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 17 18