Luento 10 3-D maailma 1
Luennot 2007 JOHDANTO Koko joukko kuvia! Kuvien moniulotteisuus. LUENNOT I. Kuvien ottaminen Mitä kuvia ja miten? Mitä kuvista nähdään? II. III. IV. Kuvien esikäsittely Miten kartoituskuvat alustetaan? Miten havaitaan? Kuvien analysointi Miten kuvia tulkitaan? Miten mitataan? Kuvien esittäminen Miten maailma mitataan? Miten moniulotteisuus havainnollistetaan? 2
Aiheet Kuvien georeferointi. Ilmakolmiointi. Stereomalli. Stereokartoitus. Korkeusmallin tiedonkeruu. Laserkeilaus. Tutkakuvaus. Korkeusmalli. Korkeuskäyrät. Kolmiomalli. Rasterimalli. Pintamalli. Ortokuva. Ortokartoitus. Monoplotting. 3D mallit. Maastomalli. Ympäristömalli. Rakennusmalli. Tilamalli. Fotorealistinen malli. Virtuaalimalli. 3
Pääpiste Ilmakuvapari Kuvat: FM-Kartta OY 4
Kuvakanta Ilmakuvapari Kuvat: FM-Kartta OY 5
Vaakaparallaksi? Ilmakuvapari Kuvat: FM-Kartta OY 6
Kuvaparin orientointi 7
Parallaksi p x ilmakuvalla c B p x H Kuva: Albertz, 2001 8
Kohteen 3D muoto Kohteen muoto mitataan 3D koordinaatteina. Fotogrammetriassa kolmiulotteinen mittaaminen perustuu kohdepisteen 2D koordinaattien mittaamiseen kuvalta ja kolmannen eli etäisyyskoordinaatin mittaamiseen parallaksihavainnoista. Stereokuvauksen normaalitapauksessa 3D koordinaattien laskeminen perustuu ns. parallaksikaavoihin. Muissa kuin stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisissa kuvaustilanteissa, joita ovat konvergentit kuvaparit tai kuvien ulkoisiin orientointeihin perustuvat mittaus- ja kartoitustehtävät, koordinaattien laskeminen perustuu eteenpäinleikkaukseen avaruudessa, ja keskusprojektiokuvauksen mukaisiin yleisiin perspektiivikaavoihin. 9
3D mittaus 10
XY-koordinaattien laskeminen X-, Y- ja Z- kohdekoordinaatit lasketaan kertomalla vastaavat kamerakoordinaatit x, y, ja c mittakaavaluvulla. Kolmiulotteisessa kohteessa jokaisella kohdepisteellä on oma mittakaavalukunsa M, joka on sitä pienempi mitä lähempänä kyseinen piste on kamerasta ja sitä suurempi mitä kauempana. Mittakaavaluku M lasketaan kuvakannan ja parallaksin tai kohdepisteen etäisyyskoordinaatin ja kameravakion suhteesta. Koordinaatit voidaan laskea myös kuvaparin oikeanpuoleisen kuvan x- ja y-koordinaateista, mutta silloin on huomioitava vastaava origon siirto eli X-koordinaattiin on lisättävä kanta B. 11
3D mittaus 12
Laatikot Oheisessa esimerkissä on kuvattu laatikoita pöydällä ja tarkoitus on mitata laatikoiden sekä alla olevan pöytälevyn päämitat. Mittaus tehdään havaitsemalla kohteiden nurkkapisteet kummaltakin kuvalta ja laskemalla sen jälkeen nurkkien 3-D koordinaatit. Päämitat lasketaan nurkkapisteiden avaruusetäisyyksinä. Kuvat on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1361.3 pikseliä, joka on määritetty etukäteen. Kuvapari on pyritty kuvaamaan stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti ja kuvakanta on 0.62 m. Lisäksi mitattiin kameran projektiokeskuksen korkeus lattiatasosta, joka oli 1.58 m. 13
Kuvapisteen mittaus 14
Kamerakoordinaatit 15
Parallaksikaavat Kohdekoordinaatit X, Y ja Z lasketaan kamerakoordinaateista x, y ja c joko - tai 16
Laatikot, kuvahavainnot Laatikko 1 17
Mittaushavainnot ja kamerakoordinaatit. Parallaksit on laskettu erotuksena px = x'' - x' (vaakaparallaksi). Jos kuvat olisi otettu tarkasti stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti ja kuvista olisi korjattu kameraoptiikan aiheuttamat piirtovirheet, kuvien y'- ja y''koordinaatit olisivat kohdistustarkkuuden puitteissa samat py = y'' - y' => 0 (pystyparallaksi). Nyt niissä on jopa kymmenen pikselin suuruisia eroja. Tässä esimerkissä tällä ei ole merkitystä, koska tarkoitus on havainnollistaa 3-D koordinaattimittauksen periaatetta. Tarkoissa mittaus- ja kartoitustehtävissä tunnetut kuvavirheet otetaan huomioon ja kuvapari oikaistaan normaaliasentoon ennen stereomittauksia (keskinäinen orientointi). 18
Laatikot, kohdekoordinaatit 19
Lasketut 3D koordinaatit Koordinaatit on laskettu parallaksikaavoilla. Sen jälkeen päämitat on laskettu vinoina avaruusetäisyyksinä päätepisteiden koordinaattieroista (S_measured) ja laskettu niiden keskiarvot (S_mean). Tätä keskiarvoa on lopuksi verrattu siihen etäisyyteen, joka on mitattu mittanauhalla samasta päämitasta suoraan kohteella (S_true). Vertailusta nähdään, että tässä tapauksessa mittausepävarmuus on luokkaa 5-10 %, kun tällä samalla kuvaparilla se voisi tarkasti mitaten olla niinkin pieni kuin 0.01 %. 20
Kuvista malliksi 21
Digitaalinen kartoitus Kartoitus on 3D maailman kuvaamista ja ympäristön esittämistä 3D malleina. Perinteisen ilmakuvauksen rinnalla käytetään laserkeilausta. Kuvat koostuvat valokuvista ja pistepilvistä. Kuvien georeferointi perustuu globaaliin satelliittipaikannukseen. Maaston tukipisteitä tarvitaan paikallisen koordinaatiston osoittamiseen. Georeferoidut kuvat ja kartat muodostavat kartaston, joka toimii 3D tietokantojen koordinaattirunkona. Paikkatiedot kohdistetaan koordinaattien mukaan kuville ja esitetään 3D malleina. Kartoitus on ajantasaistusta, eli kuvien interaktiivista tulkintaa vanhaa karttaa korjaten ja uusia yksityiskohtia lisäten. Stereotulkinta täydentää kuvien yhteensovitukseen perustuvaa automaattista tulkintaa. 22
Digitaalinen fotogrammetria 1. 2. 3. 4. 5. Fotogrammetria tutkii teorioita, joilla 3D maailman ja sen kuvien väliset geometriset muunnokset hallitaan kartastoina. Kartasto on kuvasto ja paikkatiedot. Digitaalinen kuva on joko valokuvasta digitoitu eli skannattu tai alun perin digitaalisena havaittu kuva. Kartoituskuvaus voidaan tehdä valokuvaamalla tai laserkeilauksena. Ilmasta tehtyä kartoituskuvausta täydennetään maastossa tehdyillä maakuvauksilla ja maastomittauksilla. 23
Fotogrammetrinen kartoitus Kartoitussovelluksissa fotogrammetrinen mittaus perustuu joko stereokuvien tulkintaan tai oikaistujen ortokuvien tulkintaan. Stereotulkintaa käytetään maanpinnan topografiseen havaitsemiseen ja mittaamiseen sekä mallintamiseen korkeusmalliksi. Stereoskooppinen havainnointi auttaa myös erottamaan maaston, sen kasvuston ja yksityiskohdat, rakenteet ja rakennukset tarkasti sekä erottamaan kartalle piirrettävät kuviorajat selvinä. Kun maasto on kertaalleen kartoitettu ja siitä on olemassa korkeusmalli, kartan ajantasaistus voidaan tehdä yksikuvamittauksena tai perustaa se ortokuvien tulkintaan. 24
Stereokartoitus Stereokartoitus (stereoplotting) 25
Ortokartoitus Ortokartoitus ja yksikuvamittaus (monoplotting) 26
3D mallin tuotannon vaiheet o Tiedonkeruu o Ilmakuvaus, satelliittikuvaus, laserkeilaus o Geodeettiset ja fotogrammetriset maastomittaukset, laserkeilaus ja tekstuurien kuvaus o Paikkatiedot: korkeusmallit, kartat o 3D datan tuottaminen o Eri aineistojen rekisteröinti, muuntaminen samaan koordinaatistoon ja liittäminen yhteen o Geometrisen mallin luominen eri resoluutiotasoilla o Tekstuurien tuottaminen o Pintojen renderöinti 27
Ilmakuvaus Kuva: Carl Zeiss AG. Kuvat: FM-Kartta OY Kuvaus pyritään tekemään stereofotogrammetrian normaalitapauksen mukaan 28
Kuvaussuunnitelma 29
Koordinaatistot Satelliittipaikannus kuvauskoneen navigointi, WGS84 Maastopaikannus kartoitus, paikallinen koordinaatisto näkyvöitetään signaalein Kuva: Ossi Jokinen, Maanmittauslaitos 30
Kuvan georeferointi Georeferoinnissa kuvaan liitetään tiedot kameran sisäisestä ja ulkoisesta orientoinnista. Sisäinen orientointi kameravakio c pääpiste xo ja y O Ulkoinen orientointi kuvanottopaikka XO,YO, ja ZO kierrot ja kallistukset,,, ja, tai,, ja. 31
Ilmakolmiointi Ilmakolmiointi on fotogrammetrisen kartoitusprosessin tarkin osa. Kolmioinnin tuloksena kuvat georeferoidaan. Nykyisin kuvien orientoinnit voidaan määrittää tarkkaan myös suorin GPS-havainnoin, inertiaalisin navigointihavainnoin sekä kameran kallistushavainnoin. Tästä huolimatta kolmiointi tehdään, koska sillä varmistetaan kartoituskoordinaatiston tasalaatuisuus koko kartoitusalueella. 32
Liitospisteet Kolmioinnissa kuvat liitetään toisiinsa liitospisteiden avulla. Liitospisteet ovat kuvien välisiä vastinpisteitä, joko signaloituja tai luonnollisia pisteitä, jotka on havaittu tarkasti. Kuvahavainnoista lasketaan kameran sisäisen orientoinnin mukaiset sädekimput. Sädekimput muodostavat ilmakuvablokin. Osa liitospisteistä toimii kolmioinnin lähtöpisteinä. Lähtöpisteiden maastokoordinaatit tunnetaan. Lähtöpisteiden avulla ilmakuvablokki sidotaan paikalliseen maastokoordinaatistoon. Mikäli kolmioinnin yhteydessä havaitaan liitospisteitä runsaasti, niiden avulla voidaan samalla laskea maastolle likimääräinen korkeusmalli. 33
Liitospisteiden mittaus Kuvablokin muodostuminen 34
Kuvablokki 35
Liitospisteet ja lähtöpisteet Lähtöpisteiden XYZmaastokoordinaatit tunnetaan. Kolmioinnissa lasketaan myös liitospisteille XYZmaastokoordinaatit. 36
Korkeusmallin mittaus Korkeusmalli mitataan stereomalleittain. Ilmakolmioinnilla georeferoitu kuvapari orientoidaan keskenään stereomalliksi. Maanpinta havaitaan parallaksimittauksena pitkin sydänsäteitä. Havaituille pisteille lasketaan XYZ-maastokoordinaatit. Stereomallit liittyvät toisiinsa ja muodostavat koko alueen korkeusmallin. 37
Parallaksi Maakuvissa parallaksit kuvaavat etäisyyksiä, ilmakuvilla korkeuksia. 38
Korkeusmalli I Kuva: Inno-CAD Oy, 2006 39
Korkeusmalli II Korkeusmalli, DHM, digital height model. Korkeusmalli lasketaan kolmioina, jotka kuvaavat mahdollisimmin hyvin maanpintaa. Maanpinnan korkeudet havaitaan joko hajapisteinä, säännöllisenä hilaverkkona tai keilaimen muodostamina pistejonoina. Taiteviivat havaitaan pistejonoina. Korkeusmallista voidaan laskea korkeuskäyrät, profiilit ja poikkileikkaukset, massojen tilavuudet, jne. Korkeusmallit esitetään usein myös rasterimalleina. Rasterimalli muodostuu koordinaateiltaan tasavälisestä hilaverkosta, jossa jokaisen rasteripisteen korkeus lasketaan interpoloimalla lähimmistä kolmiopisteistä. Rasterimalli ei tarkenna alkuperäisistä havainnoista laskettua kolmiomallia. 40
Korkeusmalliesimerkkejä Kolme ensimmäistä esimerkkiä ovat ilmakuvilta stereokartoittamalla tuotettuja korkeusmalleja, hajapisteinä ja taiteviivoina, ja näistä laskettuina korkeuskäyrinä ja kolmioverkkona. Rasterimalli on satelliittikuvilta automaattisesti laskettu korkeusmalli, jossa korkeuserot on esitetty harmaasävyin. Jäätikön pinta on stereokartoitettu ja mallinnettu maakuvilta tasavälisenä hilaverkkona, joka on laskettu kolmioiksi. Hilaverkko on tasavälinen vaakatasossa, eli jokainen ruutu on kooltaan 20 cm x 20 cm. Rakennuksen seinäpinta ja sen rappaus on automattisesti laskettu ja mallinnettu digitaalikameran kuvaparilta. 41
Korkeuspisteet ja -käyrät Kuvat: Katri Koistinen, TKK 42
Kolmio- ja rasterimalli Kuvat: Katri Koistinen, TKK 43
Korkeusmalli maakuvilta Engabreen, 11.6.2003 Kuva: Tuija TuijaPitkänen, Pitkänen,TKK HUT 44
Rakennuksen pintamalli I Kuvat: Petri Rönnholm, TKK 45
Rakennuksen pintamalli II Anaglyfi, stereokuva..\..\..\..\research\2004\lastenlinna\lastenlinna29_ 10_2004\anaglyfikuva.tif Anaglyfi, stereovideo..\..\..\..\research\2004\lastenlinna\lastenlinna\las tenlinna6_stereo.avi 46
Fotogrammetrinen työasema I Työaseman ydin on fotogrammetrinen ohjelmisto, joka soveltuu kartoitustehtäviin. Työasemissa kartoitus voi perustua joko yksittäisten kuvien tai stereokuvien tulkintaan. Yksittäisiä kuvia ovat esimerkiksi satelliittikuvat, ilmakuvat ja ortokuvat. Stereokuvat ovat stereokuvauksen normaalitapaukseen oikaistuja kuvia. Stereotulkinta ja -kartoitus edellyttää 3D-näyttöä ja 3D-hiirtä. Digitaalinen stereokartoituskoje 47
Fotogrammetrinen työasema II Ilman stereotulkintaa toimivissa työasemissa sovellukset perustuvat satelliitti- tai ilmakuvien ja yleensä paikkatietoaineistojen käsittelyyn kehitettyjen kaukokartoitus- ja GIS-ohjelmakirjastojen hyödyntämiseen. Nämä fotogrammetriset kuvasovellukset ovat pitkälti automatisoituja. Esimerkkejä: kuvien georeferointi, korkeusmallien tiedonkeruu, korkeusmallien laskenta, ortokuvaus, ja satelliitti- ja ilmakuvamosaiikkien tuotanto. Kuvia käytetään mm. suunnitelmien karttapohjana sekä ympäristön inventointi- ja kartoitussovelluksissa. 48
Digitaalinen stereokartoituskoje I Stereokartoitus edellyttää sitä, että työasemaan liitetään steronäyttö ja stereofotogrammetrinen ohjelmisto, eli työasemasta tehdään digitaalinen stereokartoituskoje. Stereokartoitusta varten kuvapari oikaistaan stereonäytölle stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti. Oikaisu tehdään kuvien georeferointitietojen perusteella. Epipolaarioikaistuilla kuvapareilla vasemman ja oikean kuvan välillä ei ole pystyparallaksia eli y = y. Avaruusmittamerkin 3D sijaintia määrittävät X, Y, ja Z koordinaatit muunnetaan kuvaparin 2D liikkeiksi x, y ja px. Kun käyttäjä liikuttaa avaruusmittamerkkiä stereomallilla, mittamerkin 3D liikkeet muunnetaan kuvien 2D liikkeiksi. vasemmalla kuvalla (x, y ) oikealla (x +px, y ). 49
Digitaalinen stereokartoituskoje II Kuva: Carl Zeiss AG Kuva: Leica Geosystems 50
Oikaisu stereokuvauksen normaalitapaukseen Georeferoitu kuvapari Georeferoitu kuvapari oikaistaan kuvanäytön tasolle niin, että sydänsäteet projisioituvat yhdensuuntaisiksi. Tätä kutsutaan epipolaarioikaisuksi, ja kuvaparia Epipolaarioikaistu epipolaarioikaistuksi kuvapari kuvapariksi tai Sydänsäde epipolaarikuvaksi. Kuvanäyttö 51
Stereofotogrammetrinen työasema Helava DSW 52
Stereokartoitus 53
Maastokartat Peruskartta 1 : 25 000 (1: 20 000) Peruskartta on yleismaastokartta, jonka tiedonkeruu perustuu stereokartoitukseen. Maastosta esitetään topografia eli maaston korkeus- ja syvyyssuhteet. Lisäksi maastosta esitetään sen näkyvät piirteet, kuten maankäyttöluokkien rajat, kasvillisuus, asutus ja tiestö. Maanmittauslaitos siirtyi kartantuotannossa uuteen koordinaattijärjestelmään ja lehtijakoon vuonna 2005. Uudet peruskartat julkaistaan mittakaavoissa 1:25 000 ja 1:50 000. Uudistuksen yhteydessä koordinaattijärjestelmäksi vaihtuu GPS-yhteensopiva EUREF-FIN-koordinaatisto. 54
Maastotietokanta Maanmittauslaitoksen maastotietokanta on sijainniltaan tarkin valtakunnallinen maastoa kuvaava aineisto. Sijaintitietojen tarkkuus vastaa mittakaavaa 1:5000-1:10 000. Maastotietokantaan on kerätty sen kohdemallin mukaiset tietotyypit. http://www.maanmittauslaitos.fi/ Maastotietokannan geometrialtaan tarkin tietoa ylläpidetään stereokartoituksen keinoin. Perusteellinen tietojen päivitys tehdään noin viiden vuoden välein. Tietojen sijaintitarkkuus on ns. A-luokan alueilla noin 5 metriä ja B-luokan alueilla noin 20 metriä. 55
Korkeuskäyrät 56
Aaron ilmasta Kuva: FJHP 57
Aaron maasta Kuva: FJHP 58
Korkeusmallista ortokuvaksi Korkeusmalli tihennetään interpoloimalla. Suomessa on maanmittauslaitoksen ylläpitämän, koko maan kattavan korkeusmallin ruutukoko 25 metriä. Jos ortokuva tuotetaan 1 metrin pikselikoolla, maanpintaa esittävä korkeusmalli interpoloidaan myös 1 metrin ruudukoksi. Paikallisten ortokuvien pikselikoko on 10-20 cm, mikä tarkkaa, usein tätä varten mitattua paikallista korkeusmallia. Ortokuva tuotetaan oikaisemalla ilmakuvia kartan koordinaatistoon siten, että yksittäinen pikseli saa koordinaattiarvoja tasavälein. Ortokuvan pikselin harmaasävyarvo luetaan käytännössä lähimmältä kuvalta. Pikselin keskipisteen koordinaatit projisioidaan maanpinnalta ilmakuvalle ja pikselin harmaasävyarvo interpoloidaan projisiointikohtaa lähinnä olevista kuvan pikseleistä 59
Korkeusmallin interpolointi Kolmiomalli Rasterimalli Kuvat: Inno-CAD Oy, 2006 60
Ortokuva 61
Digitaaliset ortokuvat Digitaaliset ortokuvat soveltuvat paikkatietojen georeferoinnin ja maastotietojen ajantasallapidon perusaineistoksi. Ilmakuvat antavat nopeasti ja edullisesti ajantasaisen tiedon kohteesta. Ilmakuvat täydentävät vektorimuotoisia paikkatietoja ja päinvastoin paikkatietoaineistot voidaan esittää ilmakuvilla. Ilmakuva informaatiosisältö georeferoituu, kun se oikaistaan ortokuva Ortokuvan uusimiskierto voidaan pitää muita paikkatiedon perusaineistoja lyhyempänä. FKS, 2005: Ohjeita ortokuvien tuotannolle ja käytölle Suomessa. http://www.fgi.fi/osastot/foto/projektit/ortokuva.pdf 62
Ortokartoitus Kuva: Hanne Junnilainen; TKK 63
Pystyilmakuvat ja viistokuvat Kartoitussovelluksissa käytetään eniten ortokuvia, jotka on oikaistu pystyilmakuvista. Ortokuvien pikselijako vastaa maastokoordinaatiston ruutujakoa. Jos kuva on viistokuva, se on paras georeferoida kääntäen. Maastokoordinaatisto oikaistaan kuvalle. Georeferointi toteutetaan laskemalla, koska kameran sisäinen ja ulkoinen orientointi tunnetaan. Viistokuvien kartoitussovellusta kutsutaan yksikuvakartoitukseksi (monoplotting). Viistokuvan pikselijako vastaa kuvanäytön pistejakoa. Monoplottingin etuna on se, että kuvaa tulkitaan aina mahdollisimman alkuperäisenä. 64
Yksikuvakartoitus (Monoplotting) Jos kuvan georeferointi tunnetaan, kuvalta havaitun pisteen P' koordinaatit saadaan määritettyä kuvaussäteen ja maaston pintamallin leikkauspisteeseen P. Mikäli maastomalli on virheellinen, koordinaatit määrittyvät "väärälle" pisteelle (P), vaikkakin oikealle suoralle P'P. Mitä tarkemmin maastomalli tunnetaan, sitä tarkemmin pisteen P sijainti tulee mitatuksi tältä ensimmäiseltä kuvalta. Mikäli sama piste havaitaan myöhemmin toisesta suunnasta, eli joltakin toiselta georeferoidulta kuvalta, virhe voidaan oikaista tarkasti. Oikaisemisen edellyttää sitä, että tieto ensimmäisestä kuvasta eli suorasta P'Psäilyy, kunnes tarkka paikka on havaittu. 65
Kuva: Flühler M., 2004 Monoplotting I 66
Kuva: Anna Erving, TKK Monoplotting II 67
Monoplotting viistokuvalla Kuvat: Flühler M., 2004 68
Maaston kartoitus Jabal al Farasha Monoplotting Photogrammetric notebook, terraces and natural control points Kuva: Architect s Aaro Söderlund, imagination FJHP of agricultural installations 69
Hanko, Hauensuoli I Ilmakuvapari Kuvat: FM-Kartta OY 70
Hanko, Hauensuoli II Korkeusmalli ja ortokuva Kuvat: Anna Erving, TKK 71
Hanko, Hauensuoli III Viistokuva alla ja sama kuva oikealla, mutta ortokuvaksi oikaistuna. Kuva: Anna Erving, TKK Kuva: Lentokuva Vallas Oy 72
Hanko, Hauensuoli IV Tarkennettu yksityiskohta alkuperäiseltä viistokuvalta ja siitä oikaistulta ortokuvalta. Viistokuvan gereferoitu informaatiosisältö säilyy tulkittavana. Pensaat tunnistuvat pensaiksi, oikeanpuoleisella kuvalta nittä ei enään voi tulkita. Kuvat: Anna Erving, TKK 73
FJHP Duchara Tässä kuvassa kohdetta ei ole kartoitettu, mutta kuva sellaisenaan on georeferoitu. Gereferointi varmistaa sen, että kalliokaiverrus sijoittuu Jordaniaan ja kohdistuu tarkasti arkeologien keräämään muuhun paikkatietoon. Anaglyfikuva toistaa kohteen kolmiulotteisuuden. 3D-malli voidaan tuottaa myöhemmin. 74
Vaihtoehtoja korkeusmallien tuottamiseen Ilmakuvauksen uudet tekniikat Tutkakuvaus SAR Synthetic aperture radar Laserkeilaus Kuva: TU München, Fotogrammetrie und Fernerkundung SAR Shuttle_radar_movie 75
Ilmakuvaus laserkeilaimella Kuvat: Petri Rönnholm ja Hannu Hyyppä, TKK 76
Maastomalli, DTM Sisältää tulkitun tiedon maanpinnasta. Usein myös rakenteet ja rakennukset mielletään maastomalliin kuuluviksi elementeiksi. 3D-malli, jonka tiedonkeruu perustuu ilmakuvaukseen ja fotogrammetriseen kartoitukseen. Koostuu hajapisteistä ja taiteviivoista. Rakennukset ja rakenteet kuvataan joko rautalankana tai kolmiulotteisina karttakohteina. Puusto ja kasvillisuus eivät kuulu maastomalliin. Malli täydennetään maastomittauksin. Maastomallit voidaan jakaa tarkkoihin maastomalleihin ja likimalleihin. 77
Laserkeilaus Tällä hetkellä kartoitussovellukset kehittyvät nopeimmin yhdistämällä valokuviin laserkeilaimella kerättyjä etäisyyskuvia. Laserkeilaus on uutta tekniikkaa, jolla maasto ja ympäristö havaitaan tiheänä joukkona koordinaateiltaan tunnettuja pisteitä. Keilaus perustuu kuvauskoneesta lähetetyn valonsäteen heijastumiseen maastosta ja heijastavan kohteen etäisyyden pistemäiseen mittaamiseen. Kunkin pisteen 3-D koordinaatit rekisteröidään. Kun pisteitä keilataan tiheään, parhaimmillaan muutamia kymmeniä joka neliömetrin alueelta, ympäristöstä välittyy tarkka "kuva" tiheänä pistepilvenä. 78
3D kartoitus ja laserkeilaus hut_flyover2 hut_road Arttu Soininen - Terrasolid Oy 79
3D mallit ja 3D maailma Maastomalli. Ympäristömalli Ympäristömalli on malli, jossa kohteet on luokiteltu ja kuvattu havainnollistamista ajatellen. Se saattaa olla rautalankamalli tai fotorealistinen malli, jossa käytetään ilma- ja ortokuvien tekstuureja. Ympäristömallin odotetaan myös sisältävän rakennusten julkisivuja ja ilmakuvilla näkymättömiä kohteita. Se on virtuaalinen malli kuvattavasta ympäristöstä. Rakennusmalli. Tilamalli. Fotorealistinen malli. Virtuaalimalli. 80
Ympäristömallien teidonkeruu Kuvat: H. Hyyppä ja P. Rönnholm, TKK. 81