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

Luento 1 Koko joukko kuvia! Moniulotteiset kuvat. 1

Maa-57.1010 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

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 17.1-5.3.2008 Ilmakuvasuunnistus Nuuksiossa tiistaina 6.5.2008 3

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

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

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

Luentoajat Luennot keskiviikkoisin 12-14, sali D perjantaisin 10-12, sali G Aikataulu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pe Ke Pe Ke Pe Ke Ke Pe Ke Pe 18.1 23.1 25.1 30.1 1.2 6.2 8.2 13.2 15.2 17.2 HH JH JH HH JH HH JH JH HH HH 7

Kirjallisuus G. Konecny, Geoinformation - Remote Sensing, Photogrammetry and Geographic Information Systems, Taylor&Francis, London 2003 Luennot 2008 Luentomonisteet 2005 Maa-57.300 Fotogrammetrian peruskurssi Maa-57.350 Kuvatulkinnan ja kaukokartoituksen perusteet 8

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

Fotogrammetrinen prosessi 10

Fotogrammetria 2006 Johdanto Maa-57.1010 keskusprojektio valokuvaus kuvan tulkinta Perusteet Maa-57.1030 Tasoituslasku Maa-6.xxx stereomalli stereoskooppinen esittäminen 3D mallikoordinaattien laskeminen Yleiskurssi Maa-57.2050 Analyyttinen fotogrammetria I Maa-57.3100 Digitaalinen fotogrammetria I Maa-57.3100 kameramalli kuvajoukko 3D kohdekoordinaattien laskeminen matemaattiset mallit estimointiteoria koordinaattimuunnokset piirteiden irroitus kuvien yhtensovitus 3D kohteen rekonstruointi Digitaalinen kuvankäsittely Maa-57.2060 Käytännön fotogrammetria Maa-57.3100 kartoitusprosessi ilmakuvaus ja laserkeilaus 3D ympäristön mallintaminen 11

Kaukokartoitus Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen (4 op) Kaukokartoituksen perusteet (3 op) Kaukokartoituksen yleiskurssi (3 op) Käytännön kaukokartoitus (6op) Maa-57.1020 korvaa vanhan tutkintorakenteen kurssin: Maa-57.235 Kaukohavainnoinnin perusteet (2 ov) Tutkakuvat kaukokartoituksessa (3op) Kaukokartoitusaineiston luokittelu ja mallintaminen (4op) Kaukokartoituksen 12 projektityö (9op)

Fotogrammetria 13

Kaukokartoitus 14

Kuvatekniikka 15

Informaatiotekniikka 16

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

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 http://foto.hut.fi/research/strategy_98/scene.html 18

Näkymän rekonstruoiminen 19

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

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

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

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

Kuvista malliksi 24

Peruskartoitus ( Leica Geosystems) 25

Kiinteistönmuodostus- ja kartastotehtävät Ortokuvaus, kuvauskorkeus 2000-3000m Kuvapeitot 60/60 %. Kaavan pohjakartta, kuvauskorkeus 500m (Kimmo Nurminen, 2003) 26

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

Tekniikan kehitys Valokuvaus Tutka, laser Tietokone, transistori Lentäminen, ilmakuvaus Pohjakuva: Helsingin Sanomat 1999_12_18 Avaruuslennot, puolijohteet 2008 Mobiili tietoliikenne Maa-57.1010 Johdanto valokuvaukseen, 28

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

Laserkeilaus 30

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

Aika 1968 2003 32

Ensimmäiset ilmakuvaukset - Helsinki 1927

Aikasarjat - ilmakuvat Tapiola 1956 1960 1966 1970

Muutostulkinta Aral-järvi 1995-1996 Kuva: Albertz, 2001 35

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

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

Maailmankaikkeuden mitat Kuvat: Morrison & Morrison, 2001 38

Kuva: Morrison & Morrison, 2001 39