Αυτοματοποιημένη εξαγωγή DTM από UAV DSM, με χρήση NDVI Δρ. Δημήτριος Σκαρλάτος, Μαρίνος Βλάχος
Εναέριος τρόπος δημιουργίας DTM Light Detection and Ranging (LIDAR) Πλεονέκτημα οι πολλαπλές επιστροφές Το DTM (σπίτια εξαιρουμένων) είναι παράγωγο πρωτογενούς πληροφορίας. Πολύ αξιόπιστο για την ανάκτηση πληροφορίας κάτω από βλάστηση. Για έργα μεγάλης κλίμακας. Ακριβό Στις περισσότερες περιπτώσεις απαιτείται επανδρωμένη εναέρια πλατφόρμα. http://www.militaryaerospace.com
Εναλλακτικοί τρόποι δημιουργίας DTM Συλλογή σημείων με GPS/TS Απαιτείτε τεράστιος αριθμός σημείων. Μεγάλο κόστος και χρόνος συλλογής, χαμηλή ανάλυση Φωτογραμμετρία Στεροσκοπική παρατήρηση Χειρονακτική διαδικασία, αλλά καλά αποτελέσματα Αυτόματες διαδικασίες SfM & MVS DSM υψηλής ανάλυσης Δαπανηρό για μικρές περιοχές http://www.militaryaerospace.com
Παράδειγμα DSM από πτήση UAV
Παράδειγμα DSM από πτήση UAV
Επεξήγηση βασικής ιδέας
Υλοποίηση βασικής ιδέας Εξαίρεση σημείων βλάστησης για τη δημιουργία DΤM. Χρήση NDVI για ταξινόμηση (εύρεση) των σημείων βλάστησης του DSM. Χρησιμοποιήθηκαν ορθοφωτογραφίες RGB και NIR για τους υπολογισμούς των δεικτών NDVI NNNNNNNN = NNNNNN RRRRRR NNNNNN + RRRRRR
Περιοχή Μελέτης Κιμισάλα (ERASMUS IP: HERICT) Η περιοχή περιλαμβάνει πέτρινα αρχαιολογικά ερείπια, που περιβάλλονται από ψηλά πεύκα και ψηλούς θάμνους. H επιλογή αυτή σκοπεύει να αντιμετωπίσει το πρόβλημα της πυκνής βλάστησης, με μικρά ανοίγματα. Δυο πτήσεις με RGB & NIF, από διαφορετικό ύψος, διαφορετικές μέρες 0.20m τελικά Ο/Φ και DSM
Περιοχή Μελέτης Κιμισάλα (ERASMUS IP: HERICT)
Περιοχή Μελέτης Κιμισάλα (ERASMUS IP: HERICT) Συγκεντρώθηκαν 476 GPS RTK σημεία ως σημεία αναφοράς 316 σημεία εδάφους 160 μέσα ή κάτω από τη βλάστηση
Περιοχή Μελέτης Βασιλικό (Hawkeye project) Η περιοχή αποτελείται από χαμηλού και μεσαίου ύψους θάμνους και μερικές συγκεντρώσεις δέντρων. H επιλογή αυτή σκοπεύει να αντιμετωπίσει το πρόβλημα της πυκνής βλάστησης, με μικρά έως καθόλου ανοίγματα. Δυο επάλληλες πτήσεις με RGB & NIF, ίδιος σχεδιασμός πτήσης 0.25m τελικά Ο/Φ και DSM
Περιοχή Μελέτης Βασιλικό (Hawkeye project) Συγκεντρώθηκαν 137 GPS RTK σημεία ως σημεία αναφοράς 77 σημεία εδάφους 60 μέσα ή κάτω από βλάστηση
Στοιχεία επεξεργασίας για δημιουργία Ο/Φ και DSM PhotoScan Agisoft Κοινός Α/Τ RGB & NIF (Κιμισάλα) Ξεχωριστός Α/Τ στο Βασιλικό Σκόπευση Φ/Σ στις RGB Χρήση των RGB για DSM Δημιουργία Ο-RGB, O-NIF, DSM με ακρίβως το ίδιο αποτύπωμα RGB-A NIR-A Com-A RGB-B NIR-B No of photos 261 174 442 118 111 Average flying height [m] 78 101 87 178 178 Overlaps 70% 70% 70% 70% 70% Base [m] 25.30 32.77 28.34 57.75 57.75 Tie points 249547 169821 343420 271256 235332 Reprojection error in tie points [pix] 0.700 0.607 0.842 0.659 0.651 Average GSD [m] 0.022 0.028 0.022 0.056 0.056 Number of GCPs 38 13 GCP residuals X [m] 0.014-0.015 0.048 0.039 GCP residuals Y [m] 0.021-0.019 0.026 0.039 GCP residuals Z [m] 0.037-0.036 0.080 0.064 Average pixel error in GCP 0.741-0.928 0.804 0.138 Average density of DSM - - 123.9 20.0 20.3 points per m 2
DSM 0.20m
O-RGB 0.20m
O-NIF 0.20m
Αρχικό DSM 0.20m με ισοϋψείς
Μάσκα NDVI (κατώφλι 0.09)
Μάσκα μετά από μορφολογικά φίλτρα
Τελικό DTM με ισουψείς
Αρχικό DSM 0.20m με ισοϋψείς
Υποπροϊον: Ύψος βλάστησης
DSM 0.25m
O-RGB 0.25m
O-NIF 0.25m
Αρχικό DSM 0.25m με ισοϋψείς
Μάσκα NDVI (κατώφλι 0.09)
Μάσκα μετά από μορφολογικά φίλτρα
Τελικό DTM με ισουψείς
Αρχικό DSM 0.25m με ισοϋψείς
Υποπροϊον: Ύψος βλάστησης
Αξιολόγηση βελτίωσης του DTM Για τα σημεία ελέγχου στο έδαφος, δεν υπάρχει σημαντική αλλαγή και για τις δύο περιοχές. RMS σφάλματα και οι τυπικές αποκλίσεις παρέμειναν αμετάβλητες. Για τα σημεία ελέγχου σε βλάστηση, υπάρχει σημαντική βελτίωση. Οι τιμές τυπικής απόκλισης και τα RMS μειώθηκαν. Είναι περίπου 1,5 φορές η τιμή RMS και η τυπική απόκλιση για τα σημεία πάνω στο έδαφος. Στην περίπτωση της περιοχής Α, οι μέγιστες διαφορές μεταξύ των σημείων αναφοράς και του DTM αυξάνονται αντί να μειώνονται. Ενδεχομένως λόγω εσφαλμένης ταξινόμησης ορισμένων ψευδών αρνητικών στη μάσκα. A-on ground points A-on vegetation points B-on ground points B-on vegetation points DSM StdDev [m] 0.194 1.855 0.321 1.638 RMS [m] 0.230 2.051 0.325 2.137 Min [m] -1.133-9.239-1.445-8.607 Max [m] 0.367 0.456 0.894 1.603 DTM StdDev [m] 0.194 0.405 0.321 0.524 RMS [m] 0.229 0.405 0.325 0.524 Min [m] -1.133-1.027-1.445-1.301 Max [m] 0.367 1.304 0.894 1.722
Κρίσιμα σημεία Η μέθοδος φιλτραρίσματος βελτιώνει το DSM και πλησιάζει σε DTM, αυτόματοποιημένα Κατώφλι NDVI Μέθοδος παρεμβολής Μορφολογία εδάφους Χρήση NDVI απαιτεί δύο πτήσεις Χρηση green NDVI (μία πτηση με NIF camera) Ελειπής πληροφορία για ορθοφωτογραφία Εύκολή εφαρμογή σε εναέριές φωτογραμμετρικές κάμερες, που καταγράφουν 4 κανάλια (εγγύς υπέρυθρο)
Ευχαριστούμε: Την ΑΗΚ για την μερική χρηματοδότηση Όλους εσάς για την προσοχή σας www.photogrammetric-vision.weebly.com Twitter @PhVisLab