Aerotriangulation (AT)

PowerPoint-Präsentation• Grundlagen • Historie • Arbeitsablauf im Referat 85 • Praxisbeispiele • Abnahme
Stefan Kraft, Sg. 853
Mit dem Verfahren der Aerotriangulation (AT) wird die Lage des Projektionszentrums und die zugehörigen Bildneigungen des Flugzeugs im Zeitpunkt der Kameraauslösung rekonstruiert.
Die Aerotriangulation ist ein Verfahren der photogrammetrischen Passpunktbestimmung, mit deren Hilfe Lage und Höhe von Modellpunkten unter Einsatz nur weniger geodätisch ermittelter Punkte bestimmt werden.
Die Basis einer AT bildet das in einem Messbild zugeordnete Strahlenbündel. Voraussetzung sind Stereobildpaare mit einer Bildüberdeckung (Längs- und Querüberlappung).
Orientierungselemente
Blick zurück 1
Analoge Auswertegeräte Es wird Analogfilm eingelegt (Stereobildpaar)
Die Bildorientierung zum Aufnahmezeitpunkt wird auf optisch- mechanischem Wege hergestellt
Die Bewegung der Messmarke - X, Y, Z - wird durch Wellen zum Zeichentisch übertragen
Zeiss Stereoplanigraph, 1958 -1986
Analytische Auswertegeräte
Relative und absolute Bildorientierung erfolgt rechnerisch
Punkte im Stereomodell werden mittels Servomotoren ange- fahren
Präzisionsmechanik erlaubt genaue (~ 2µm) Bildkoor- dinatenmessung
Die Messdaten werden in Dateien abgespeichert
Planicomp am LVG 1980 - 2007
Terminal
Plotter
etc.
X
Z
Y
x“
y’
x’
y“
Prozeßrechner
Terminal
M“
M’
x
y
z
Digitale Aerotriangulation Seit dem Jahr 2001 erfolgt die Bestimmung der Bildorientierungen ausschließlich mit der digitalen Aerotriangulation.
Voraussetzung:
Blick zurück 3
20.07.2021 Aerotriangulation (AT) Referat 85
AT-Workstation Intel Xeon Prozessoren 2 echte Cores mind. 128 GB RAM 12 Terabyte RAID Serverspeicher Windows 10 64 Bit 2 Bildschirme (1x kalibriert) Lasermaus
Bilddaten Je Luftbild bis 3600 MB Je Los etwa 3 – 4 Terabyte
Anschluss an das Rechenzentrum (RZ-Speicher)
Hardware und Software heute
Gebot 1 €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Gebot 2 €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Gebot 3 €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Gebot X €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€ €€€€€€
Abnahme Aerotriangulation
Luftbilder und Metadaten auf mobiler Festplatte • losweise • etwa 3 - 4 TeraByte an Daten • 1 Kanal PAN + 4 Kanal RGBI mit 16 Bit Farbtiefe • Quicklooks
Metadaten Bildmittenübersicht Bildflugprotokoll Letzte Kamerakalibrierung GNSS / INS – Aufzeichnungen
Datensicherung, Bildpyramiden
2. Pyramiden erzeugen
Bildpyramiden werden benötigt • für AT • für Abnahme • für Quicklookerzeugung (IGDB)
Abnahme
IMQI gekoppelt mit Bildbetrachtungssoftware z.B. IrfanView
Mängelgruppe 1 mit 1. Pyramidenstufe Unschärfe
Mängelgruppe 2 mit Quicklook Wolken, Wolkenschatten, Reflexionen. usw.
Vorarbeiten Aerotriangulation
1. Sichtung Daten / Metadaten in Kombination mit Abnahme Plausibilität der Datenlieferung (Vollständigkeit, Datenmenge, Anzahl Luftbilder, alle Luftbilder lesbar, Dateibenennung)
2. Projektüberblick Bildflugübersicht, Bildflugprotokoll
3. Bereitstellung der Daten der digitalen Aufnahmekamera (Kamerakalibrierung) Pixelanzahl in Zeilen und Spalten, Pixelgröße, Brennweite, PPA
Exkurs: innere Orientierung und Flughöhe
Innere Orientierung
Pixel Size 5.200μm*5.200μm
4. Aufbereitung der Metadaten GNSS / INS Daten als Textfile
:
- passt das Koordinatensystem - Reihenfolge der Spalten korrekt - Winkel in Gon (Neugrad) - 7-stellige Koordinatenwerte - Flugstreifen durch „#“ separiert
5. Bereitstellung der Passpunkte über die Passpunkt-Datenbank
Neue terrestrische Passpunkte der ÄDBV • (Corona) Außendienst seit April 2020 mit SAPOS • Bodenpunkte (Kanaldeckel) • Genauigkeit: ± 0,03 m in Höhe und Lage • 5 000 Passpunkte
Projektübersicht und Anleitungen im Intranet http://klr4.bvv.bybn.de/LuftbildPP/
5. weitere Passpunkte aus der Datenbank (insgesamt pro Los 2000 – 2500 Punkte)
Terrestrische Passpunkte • Außendienst (polare Absteckung, ab 1994 GPS-Messung) • Boden- und Giebelpunkte • Anmessskizzen • Genauigkeit: ± 0,10 m in Höhe und Lage • 13 500 Passpunkte
Analytische Passpunkte • Innendienst (photogrammetrische Auswertung,
Bayernbefliegung, M 1:15 000) • Boden- und Giebelpunkte • Passpunktbilder • Genauigkeit: ± 0,40 m in Höhe und Lage • 350 000 Passpunkte
Genauigkeit der Passpunkte hat wesentlichen Einfluss auf die endgültigen Orientierungsdaten
6. Bereitstellung zusätzlicher Höhen-Passpunkte (20 bis 30 Punktnester pro Los)
Voraussetzung • im Luftbild messbar (z.B. Kanaldeckel) • DGM 1 vorhanden • Höhengenauigkeit +- 10 cm • ebenes Gelände
Befliegungsübersicht 2016
6. Bereitstellung zusätzlicher Höhen-Passpunkte (20 bis 30 Punktnester pro Los) mit „DGM- Genauigkeit“
Voraussetzung • im Luftbild messbar (z.B. Kanaldeckel) • DGM 1 vorhanden • Höhengenauigkeit +- 10 cm • ebenes Gelände
Bsp. Punktnest mit 5 luftsichtbaren Passpunkten
Exkurs: GNSS / INS – File 1
Ziel ist es, für jedes Bild den Aufnahmeort (X,Y,Z) und die Bildneigungen (ω, φ, κ) aus den beim Flug erfassten Messungen zu bestimmen (äußere Orientierung als Input für die AT).
• GPS: Flugaufzeichnung und SAPOS-Referenz liefern genaue Position je Sekunde (DGPS)
• IMU (Inertial Measurement Unit): Liefert Position und Neigungen mit 200 HZ, verliert aber mit zunehmender Zeit an Genauigkeit. Daher werden die IMU-Ergebnisse mit GPS verbessert und man erhält daraus den Flugweg (Trajektorie).
• Für die Auslösezeitpunkte der Kamera werden Position und Neigungen interpoliert.
• Transformation von WGS84 in das Landeskoordinatensystem
Theorie: Vorpositionierung so gut, dass keine Passpunkte mehr von Hand gemessen werden müssen; automatische Tie-Point Suche reicht aus
Exkurs: GNSS / INS – File 2
Flug 111015 aus dem Jahre 2011
• Zunächst halbes Los vergessen zu fliegen • Ohne Streifentrenner geliefert („#“ fehlt) • Streifenunterbrechungen nicht dargestellt
Aerotriangulation – Workflow 1
Photogrammetrie-Software von INPHO (gehört zu Trimble)
Modul: Match-AT
a. Projekt anlegen und aufbereitete Daten einlesen - Kameradaten einlesen - Bilder importieren - GNSS / INS einlesen - Passpunkte einlesen
zunächst nur terrestr. Giebelpunkte
c. Passpunkte aussuchen - Gleichmäßig verteilt über das gesamte Gebiet - Randbereiche besonders wichtig - Punkte zwischen den Streifen bevorzugen
(zur Streifenverknüpfung) - Keine Punkthaufen - Etwa 20 – 30 Punkte
Vergleich Vorpositionierung, eigene Messung und neuberechnete Position
d. Erste Berechnung starten : Automatic Tie Point Extraction MatchAT sucht in den Gebieten der Gruberschen Punkte automatisch je 3 Verknüpfungspunkte
Prinzip: Referenzbild, in dem eine bestimmte Stelle vom System definiert wird Suchbild, in dem die bestimmte Stelle des Referenzbildes vom System gefunden werden soll
Im Suchbild wird die Referenzmatrix positioniert und der Korrelationswert aus den korrespondierenden Grauwerten der beiden Bildmatrizen berechnet.
Dauer: 10 bis 11 Stunden (abhängig von der Bildanzahl und Bildgröße)
Ergebnis: aat.html - Gemessene Punkte eliminiert - Bildorientierungen eliminiert - Daten der externen Orientierung - Restklaffungen
Fehler aufdecken - Sind genug Tie-Points da? - Andere Passpunkte in der Nähe?
Passen die besser?
e. Zusätzlich analytische Passpunkte und terrestrische Bodenpunkte einspielen Verdichtungsmessung: ca. 250 Punkte
f. Zweite Berechnung starten
Dauer: 10 bis 11 Stunden (abhängig von der Bildanzahl und Bildgröße)
Ergebnis: aat.html - möglichst wenig Punkte und Bildorientierungen eliminiert - Restklaffungen (sigma naught in µm)
sollte rasch nach unten gehen (0,6 -1,6 µm sind gute Werte)
In der Praxis 2 bis 3 Rechendurchgänge - Punktuelles Nachmessen (Problemzone) - Häufigster Fall: 1 Bild passt nicht
weitere Passpunkte zur Stabilisierung messen manuelle Tie-Points messen, wenn nichts da ist
- getunte Rohdaten zeigen gute Vorpositionierung, aber sigma geht nicht nach unten
QM (Höhenkontrolle)
Der INPHO-Projektfile - Cameras / Sensor: verwendete Kameras - Photos: Bilder (Frame Kameras) oder Linien (Leica
ADS 80) - GNSS / IMU: Orientierungsdaten - Points: Passpunkte
Der INPHO-Projektfile wird in allen INPHO- Programmmodulen verwendet. Je nach Modul werden unterschiedliche Daten benötigt bzw. lassen sich weitere Daten einspielen (Orthos, DTMs, usw.).
INPHO-Projektfile
AT: Grundlage für DOP / DOM und oriDLB
Orientiertes Luftbild
DOP / DOM Herstellung
Orientierungsdaten (INPHO-PRJ)
Gute Vorpositionierung: Vergleich Vorpositionierung, eigene Messung und neuberechnete Position
Praxisbeispiele 1
Praxisbeispiele 2
Fehlersuche anhand der Restklaffungen
Praxisbeispiele 3
Messen analytischer Passpunkte
Praxisbeispiele 4
Verteilung von Passpunkten
Praxisbeispiele 5
Einsatz Flugzeug mit Druckkabine
Aerotriangulation (AT)
Datenlieferung

Aerotriangulation (AT)

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