Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) Η. Ποντίκας 1, Δ. Πέκαλης 1, Κ. Γκέντος 1, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς 1 ΠΜΣ Γεωπληροφορική Διαχείριη Φωτογραμμετρικής Παραγωγής και Τηλεοπικόπηης ε Περιβάλλον GIS Καθηγητής ΤΑΤΜ-ΑΠΘ Περίληψη: Η χρήη UAV ήμερα ολοένα και αυξάνεται λόγω του χαμηλού κότους, της ευκολίας και αποτελεματικότητας την λήψη υψηλής ανάλυης αεροφωτογραφιών (α/φ), ε υνδυαμό με την ανάπτυξη αλγορίθμων αυτόματης επεξεργαίας δεδομένων. Η φωτογραμμετρία μη επανδρωμένων αεροχημάτων είναι μία ύγχρονη εξέλιξη της ψηφιακής φωτογραμμετρίας που μπορεί να υνδυάει επίγεια και εναέρια μέα λήψης φωτογραφιών, για την παραγωγή φωτογραμμετρικών προϊόντων κάνοντας χρήη αλγόριθμους από την κλαική φωτογραμμετρία έως και computer vision αλγόριθμους. Σκοπός αυτής της εργαίας ήταν η απόκτηη υψηλής ανάλυης α/φ με την χρήη U.A.V., την παραγωγή και αξιολόγηη φωτογραμμετρικών προϊόντων με λογιμικά κλαικής φωτογραμμετρίας καθώς και λογιμικά computer vision. Η περιοχή μελέτης που επιλέχθηκε ήταν ένα τμήμα του οικιμού της Γουμένιας, τον δήμο Παιονίας του νομού Κιλκίς. Το πτητικό μέο που χρηιμοποιήθηκε ήταν το Ebee της εταιρίας SenseFly με την κάμερα Canon PowerShot ELPH 110 HS 16.1MP. Πραγματοποιήθηκε η λήψη 359 α/φ με μέη χωρική ανάλυη ε- δάφους 3.6cm. Για την παραγωγή των φωτογραμμετρικών προϊόντων χρηιμοποιήθηκαν τα λογιμικά Pix4d, Agisoft Photoscan και Erdas Imagine Photogrammetry. 1. Ειαγωγή Το πτητικό μέο, που χρηιμοποιήθηκε ήταν το Ebee της εταιρίας SenseFly. Πρόκειται για ένα ελαφρύ κάφος βάρους 0.7kg πλήρες φορτίο, άνοιγμα φτερών 96cm και αυτονομία πτήης 45. Οι αιθητήρες που φέρει είναι ανέμου, εδάφους, μονόυχνο G.P.S., I.N.S., αυτόματο πιλότο και ραδιοζεύξη. Η περιοχή μελέτης ήταν ένα τμήμα του οικιμού της Γουμένιας, τον δήμο Παιονίας του νομού Κιλκίς. Πρόκειται για ένα πυκνοδομημένο οικιμός προ του 3 με χαμηλά κτίρια (Εικόνα 1). Ζώντας με τα GIS Αφιέρωμα τη μνήμη του Καθηγητή Ιωάννη Παραχάκη ΑΠΘ, Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, 017
Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. Προγραμματιμός πτήης Ζητούμενο ήταν η παραγωγή ενός υψηλής ανάλυης ορθομωαϊκού κλίμακας 1/00. Η επιθυμητή ακρίβεια του τελικού προϊόντος ύμφωνα με την διακριτική ικανότητα του ανθρώπινου ματιού πρέπει να είναι μικρότερη των 5cm οριζοντιογραφικά και 10 cm υψομετρικά. Προκειμένου να επιτευχθεί καλύτερη ακρίβεια και μεγαλύτερη ανάλυη το τελικό pixel size προγραμματίτηκε τα 3.5cm. Σύμφωνα με την παραπάνω παράμετρο το ύψος πτήης υπολογίτηκε τα 114 m λαμβάνοντας υπόψη την χέη 1. H [m] = (imw x GSD x F R ) / (S W x 100) = = (3456x3.5x4.37)/(469x100) = 114 m (1) Σύμφωνα με τις δεδομένες διατάεις του αιθητήρα (6.17x4.63 mm) καθώς και το μέγεθος του pixel (1.338 μm), η έκταη που καλύπτει μια α/φ ε αυτό το ύψος πτήης είναι 160x10 m. Η επικάλυψη ορίτηκε το ποό 60% κατά πλάτος και 75% κατά μήκος, η βάη των α/φ τα 30 m και η κατά πλάτος απόταη των διαδοχικών γραμμών πτήης τα 64.5 m. Για την επίτευξη μεγαλύτερης επικάλυψης και την υλλογή μεγαλύτερου όγκου δεδομένων, αποφαίθηκε η πραγματοποίηη και κάθετων γραμμών πτήης. Προκειμένου το ύψος πτήης να διατηρηθεί ταθερό χρηιμοποιήθηκε το ψηφιακό μοντέλο εδάφους του Shuttle Radar Topography Mission (S.R.T.M.). Ο προγραμματιμός της πτήης πραγματοποιήθηκε από το λογιμικό emotion και η πτήη υπολογίτηκε τα 30 min. Όλη η πτήη ελεγχόταν ε πραγματικό χρόνο μέω του λογιμικού (Εικόνα ). Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 399
Εικόνα. Προγραμματιμός - παρακολούθηη πτήης το λογιμικο emotion 3. Μέτρηη φωτοταθερών Η απαιτούμενη οριζοντιογραφική και υψομετρική ακρίβεια των φωτοταθερών ορίζεται το 0.5 της οριζοντιογραφικής και υψομετρικής ακρίβειας των τελικών προϊόντων. Σύμφωνα με τα παραπάνω προκύπτει οτι η οριζοντιογραφική και η υψομετρική ακρίβεια πρέπει να είναι.5 cm και 5 cm αντίτοιχα. Για την επιτευξη των απαιτούμενων ακριβειών επιλέχθηκε οι μετρήεις να γίνουν με διπλόυχνα G.N.S.S. (Leica GS14). Τοποθετήθηκε μόνιμος ταθμός αναφοράς το κέντρο της περιοχής μελέτης ο οποίος κατέγραφε τατικές παρατηρήεις προκειμένου να επιλυθεί και να ενταχθεί το κρατικό ύτημα αναφοράς (ΕΓΣΑ 87). Τα φωτοταθερά μετρήθηκαν με την μέθοδο R.T.K. κάνοντας χρήη τον μόνιμο ταθμό αναφοράς. Μετρήθηκαν 31 δίδυμα φωτοταθερά κατανεμημένα ομοιόμορφα ε όλη την περιοχή μελέτης (Εικόνα 3). Εικόνα 3. Κατανομή φωτοταθερών 400 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
4. Φωτογραμμετρική επεξεργαία εικόνων 4.1. Pix4d Είναι ένα δημοφιλές εμπορικό πακέτο λογιμικού που αναπτύχθηκε από την εταιρεία PIX4D. Το εξέχον χαρακτηριτικό αυτού του λογιμικού είναι ότι επιτρέπει τη βελτιτοποίηη των τελικών αποτελεμάτων με την χρήη των εργαλείων Ray Cloud και Mosaic Editor. 4.4.1. Ειαγωγή εικόνων εκτέλεη προανατολιμών Αρχικά έγινε η ειαγωγή των 359 α/φ το λογιμικό και τα βήματα που ακολουθήθηκαν είναι: Καθοριμός τρόπου λήψης αεροφωτογραφιών και επεξεργαίας τους Καθοριμός βήματος εντοπιμού ομόλογων ημείων Συχέτιη εικόνων Υπολογιμός παραμέτρων εωτερικού και εξωτερικού προανατολιμού (προωρινές τιμές εξωτερικού) Επιλογή εξαγωγή παραμέτρων, γεωμετρικά διορθωμένων εικόνων και χαμηλής ανάλυης Ορθομωαϊκού Το επόμενο βήμα είναι η επιλογή των φωτοταθερών τις εικόνες, τα φωτοταθερά διακρίνονται το νέφος ημείων, του οποίου η θέη είναι προεγγιτική. Στη υνέχεια με την επιλογή δύο ή τριών ημείων δίνεται η δυνατότητα από το λογιμικό επαναπροδιοριμού της θέης του νέφους ημείων και να υνεχιτεί η επιλογή των φωτοταθερών τις εικόνες, με καλύτερες προεγιτικές τιμές και ταυτόχρονο έλεγχο ακρίβειας ημείου και τυχόν αποκλίεων ή χονδροειδών φαλμάτων. Από το ύνολο των 31 φωτοταθερών επιλέχθηκαν ημεία ως ταθερά (control point) και 9 ως ημεία ελέγχου (check point). Από την επίλυη της δέμης υπολογίτηκε το μέο φάλμα τα 0.014m (Πίνακας 1). 4.1.. Δημιουργία νέφους ημείων (point cloud) Για τη δημιουργία του νέφους ημείων ορίτηκαν οι απαιτούμενοι παράμετροι όπως η πυκνότητα του, η λήψη πληροφορίας από τουλάχιτον τρεις φωτογραφίες, επιλέχθηκαν φίλτρα διόρθωης θορύβου, ο αλγόριθμος Semi Global Matching και οπτικοποίηη τα.5d (κατάλληλο για δημιουργία ορθομωαϊκού). 4.1.3. Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Αναγλύφου και Ορθομωαϊκού Ακολούθως για τη δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Αναγλύφου (Ψ.Μ.Α.) και Ορθομωαϊκού ορίτηκε το βήμα κανάβου του Ψ.Μ.Α. (DSM) τα 7. cm (χωρική ανάλυη x) και επιλογή βήματος για την διόρθωη της ραδιομετρίας της εικόνας. Για την δημιουργία της υφής του ορθομωαϊκού χρηιμοποιήθηκε η μέθοδος weighted average with visibility, όπου γίνεται έλεγχος ορατότητας του κάθε pixel Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 401
Πίνακας 1. Αποτελέματα επίλυης δέμης Εικόνα 4..5D Point Cloud 40 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
του ορθομωαϊκού ύμφωνα με το Ψ.Μ.Α. και δημιουργείται ένας πίνακας βάρους για το αντίτοιχο pixel της κάθε εικόνας. Κατά τον έλεγχο του τελικού προϊόντος εντοπίτηκαν οι προβληματικές περιοχές, όπως γεωμετρικές παραμορφώεις και ανεπιθύμητοι χηματιμοί (artefacts) φάλματα λόγω φακού ή αλγορίθμου. Ακολούθηε η διαδικαία της διόρθωης τους το RayCloud Editor και το Mosaic Editor. Εικόνα 5. Διόρθωη Ψ.Μ.Α. με την δημιουργία Surfaces το RayCloud Editor Εικόνα 6. Διόρθωη εικόνας τοπικά με την αντικατάταη τμήματος το Mosaic Editor Οι περιότερες διορθώεις πραγματοποιήθηκαν το λογιμικό του Pix4d ενώ κάποια εναπομείναντα φάλματα διορθώθηκαν το λογιμικό Adobe PhotoShop. Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 403
Εικόνα 7. Τελικό ορθομωαϊκό 4.1.4. Έλεγχος ακρίβειας τελικών προϊόντων Κατά την λήψη των φωτοταθερών το πεδίο μετρήθηκαν παράλληλα και δίδυμα ημεία, έτι ώτε να εξαφαλίζεται ένας χονδρικός έλεγχος των υντεταγμένων των Φ/Σ ακόμα και το έδαφος κατά την εκτέλεη των παρατηρήεων. Σε περίπτωη που κάποιο Φ/Σ αποδειχθεί λανθαμένο μπορεί να αντικαταταθεί από το δίδυμό του χωρίς να χρειατεί ξανά εργαία πεδίου. Τα δίδυμα Φ/Σ μπορούν να χρηιμοποιηθούν ως ημεία ελέγχου (ορθοεικόνας, DTM, Φ/Γ διαγράμματος) καθώς εξαφαλίζουν όλες τις προϋποθέεις (ακρίβεια 3x, αριθμός 0, καλά αναγνωρίιμα) (Πατιάς Π., 010). Για τον έλεγχο χρηιμοποιήθηκαν 16 ημεία ελέγχου τα οποία μετρήθηκαν με διπλόυχνο G.N.S.S. Leica GS14. Για κάθε ημείο υπολογίτηκε: i ( i i) ( i i) i i d = X - x + Y - y = δx + δy () και το μέο τετραγωνικό φάλμα n n n 1 1 ορ = i = i + i = i - i + i - i n n n i= 1 i= 1 i= 1 Â Â Â (3) d ( δx δy ) [( X x ) ( Y y ) ] Ο έλεγχος ακρίβειας πραγματοποιήθηκε για επίπεδο ημαντικότητας a = 0.05. Από τον έλεγχο αξιοπιτίας πέρααν όλα τα ημεία και υπολογίτηκε το τελικό μέο τετραγωνικό φάλμα και γίνεται ο έλεγχος: ορ 404 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
Πίνακας. Οριζοντιογραφικός έλεγχος αξιοπιτίας Άθροιμα (m)  di 0.031 1 = (  ) n 0.001 ορ di di <.16ορ 0.067 Έλεγχος Αξιοπιτίας (m) 1 ( ορ =  di ) n 0.001 ορ προδιαγραφών ortho 0.9 = 0.03 0.9 x 0.05 m = 0.045 m (4) Από τον έλεγχο παρατηρείται ότι το τελικό ορθομωαϊκό πληρεί τις προδιαγραφές και τις απαιτήεις ακρίβειας για κλίμακα 1:00 Όμοια ελέγχθηκε και το Ψ.Μ.Α. και για κάθε ημείο ελέγχου υπολογίτηκαν οι διαφορές dz = Z - z (5) i i Από τις τιμές των υψομέτρων των 15 ημείων ελέγχου υπολογίτηκε το μέο τετραγωνικό φάλμα: n n 1 1 κατ = i = i - i n n i= 1 i= 1   (6) δz [( Z z ) ] Τα ημεία ελέγχθηκαν για πιθανά χονδροειδή φάλματα και όα δεν πέρααν τον έλεγχο απορρίφτηκαν Πίνακας 3. Υψομετρικός έλεγχος αξιοπιτίας Άθροιμα dz i (m) 0.05 Ê 1 ˆ κατ = Á δz Ë i n  0.047 Έλεγχος αξιοπιτίας (m) δz 1.96 0.47 i κατ Ê 1 ˆ Ën  0.00 κατ = Á δzi Ο έλεγχος ακρίβειας πραγματοποιήθηκε για επίπεδο ημαντικότητας a = 0.05, υπολογίτηκε το μέο τετραγωνικό φάλμα και γίνεται ο έλεγχος: κατ Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 405
κατ προδιαγραφών DTM 0.9 = 0.04 0.9 x 0.10 m = 0.09 m (7) Από τους παραπάνω ελέγχους προκύπτει ότι το DSM πληρεί τις προδιαγραφές για κλίμακα 1:00 4.. Agisoft Το λογιμικό Agisoft PhotoScan Pro επιτρέπει τη δημιουργία υψηλής ανάλυης ορθοφωτογραφιών και εξαιρετικής λεπτομέρειας ψηφιακά μοντέλα αναγλύφου (Digital Elevation Model - DEM) - πολυγωνικά μοντέλα με υφή. Η πλήρως αυτοματοποιημένη ροή εργαίας επιτρέπει και ε έναν μη ειδικό να επεξεργατεί χιλιάδες αεροφωτογραφίες ε έναν υπολογιτή για να παράγει φωτογραμμετρικά προϊόντα επαγγελματικού επιπέδου. 4..1. Φωτογραμμετρική παραγωγή Για την φωτογραμμετρική παραγωγή το λογιμικό Agisoft χρηιμοποιήθηκαν τα ίδια φωτοταθερά και από την επίλυη της δέμης υπολογίτηκε το μέο φάλμα οριζοντιογραφικά τα 0.05 m και υψομετρικά 0.15 cm. Εικόνα 8. Παραχθέν DSM με βήμα 0.075 m από το λογιμικό Agisoft Για την δημιουργία της υφής του ορθομωαϊκού επιλέχθηκε o αλγόριθμος mosaic, ύμφωνα με τον οποίο δεν «αναμειγνύονται» οι λεπτομέρειες από επικαλυπτόμενες φωτογραφίες αλλά χρηιμοποιείται η καταλληλότερη φωτογραφία, δηλαδή αυτή την οποία το τελικό pixel έχει την μικρότερη απόταη από το κέντρο της φωτογραφίας. Τα φάλματα τα οποία παρατηρήθηκαν ήταν γεωμετρικές παραμορφώεις κτηρίων, μαντρότοιχων κλπ. Γενικότερα, παρατηρήθηκαν παραμορφώεις τις ακμές των αντικειμένων, ανεπιθύμητοι χηματιμοί (Artefacts), φάλματα λόγω φακού και αλγόριθμου και προβλήματα τα κινούμενα αντικείμενα (αυτοκίνητα). Το λο- 406 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
Εικόνα 9. Ορθομωαϊκό γιμικό δεν παρέχει δυνατότητα επέμβαης και διόρθωης των ανεπιθύμητων φαλμάτων των τελικών φωτογραμμετρικών προϊόντων, ενώ δύναται να αφαιρεθούν μόνο ημεία από το Point Cloud. 4... Έλεγχος ακρίβειας τελικών προϊόντων Για τον έλεγχο των τελικών φωτογραμμετρικών προϊόντων χρηιμοποιήθηκαν τα ίδια 16 ημεία ελέγχου. Από τις χέεις () και (3) υπολογίτηκε το διάνυμα di και το μέο τετραγωνικό φάλμα : ορ Πίνακας 4. Οριζοντιογραφικός έλεγχος αξιοπιτίας Άθροιμα (m) Έλεγχος αξιοπιτίας (m) Â di 0.033 1 = ( Â di n ) 0.001 di.16 ορ 0.069 ορ 1 = ( Â ) n 0.001 ορ di Ο έλεγχος ακρίβειας πραγματοποιήθηκε για επίπεδο ημαντικότητας a= 0.05. Από τον έλεγχο αξιοπιτίας πέρααν όλα τα ημεία και υπολογίτηκε το τελικό μέο τετραγωνικό φάλμα και γίνεται ο έλεγχος ύμφωνα με την χέη (4): ορ ορ προδιαγραφών ortho 0.9 = 0.03 0.9 x 0.05 m = 0.045 m (4) Από τον έλεγχο παρατηρείται ότι το τελικό ορθομωαϊκό πληρεί τις προδιαγραφές και τις απαιτήεις ακρίβειας για κλίμακα 1:00 Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 407
Όμοια ελέγχθηκε και το Ψ.Μ.Α. και για κάθε ημείο ελέγχου υπολογίτηκαν οι διαφορές ύμφωνα με την χέη (5). Από τις τιμές των υψομέτρων των 15 ημείων ελέγχου υπολογίτηκε το μέο τετραγωνικό φάλμα ύμφωνα με την χέη (6). Τα ημεία ελέγχθηκαν για πιθανά χονδροειδή φάλματα και όα δεν πέρααν τον έλεγχο απορρίφτηκαν. Πίνακας 5. Υψομετρικός έλεγχος αξιοπιτίας Άθροιμα dz i (m) 0.3 Ê 1 ˆ κατ = Á δz Ë i n  0.008 Έλεγχος αξιοπιτίας (m) δz 1.96 0.173 i κατ Ê 1 ˆ Ën  0.008 κατ = Á δzi Ο έλεγχος ακρίβειας πραγματοποιήθηκε για επίπεδο ημαντικότητας a = 0.05, υπολογίτηκε το μέο τετραγωνικό φάλμα κατ και γίνεται ο έλεγχος: κατ προδιαγραφών DTM 0.9 = 0.088 0.9 x 0.10 m = 0.09 m (7) Από τους παραπάνω ελέγχους προκύπτει ότι το DSM πληρεί τις προδιαγραφές για κλίμακα 1:00 4.3. Σύγκριη φωτογραμμετρικών προϊόντων Από την ύγκριη των δύο ορθομωαϊκών παρατηρήθηκαν οι εξής διαφορές: Τα κινούμενα αντικείμενα το Pix4d λόγω του χρηιμοποιούμενου αλγόριθμου (weighted average visibility) απεικονίζονται ημιδιαφανή, ενώ το Agisoft λόγω του αλγόριθμου mosaic δεν εμφανίζονται ολόκληρα αλλά τμήματα αυτών. Στο Pix4d δίνεται η δυνατότητα επέμβαης για την διόρθωη του DSM το RayCloud Editor με την χεδίαη επιφανειών για την διόρθωη των ακμών των κεπών. Αυτό έχει αν υνέπεια την επιπεδοποίηη των κεπών με αποτέλεμα να παρατηρηθούν διπλοπροβολές με εντονότερα τα προβλήματα τις κορυφές των κεπών Στο λογιμικό Pix4d δίνεται η δυνατότητα διόρθωης γεωμετρικών παραμορφώεων, ε περιοχές με ελλιπή πληροφορία, για τη δημιουργία ωτού DSM, ε αντίθεη με το Agisoft. Οι γωνίες των κεπών το Pix4d παρουιάζουν καμπύλωη ε αντίθεη με το Agisoft που αποδίδονται ορθά 408 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
Από την αφαίρεη των δύο DSM προέκυψαν διαφορές μόνο τα περιγράμματα των κτιρίων και τα δέντρα (εικόνα 10). Για επίπεδο ημαντικότητας a = 0.05 υπολογίτηκε πως οι διαφορές βρίκονται το εύρος των τιμών ( 1.384, 1.8), με μέη τιμή 0. m και τυπική απόκλιη 0.80 m. 4.4. Erdas Imagine Photogrammetry Εικόνα 10. Αφαίρεη DSM Το λογιμικό πακέτο Erdas Imagine 014 παρέχει εκείνα τα φωτογραμμετρικά εργαλεία (Imagine Photogrammetry), τα οποία επιτρέπουν τον χειροκίνητο ή αυτόματο εντοπιμό ομόλογων ημείων και την επίλυη αεροτριγωνιμού για την επεξεργαία και την ανάλυη αεροφωτογραφιών καθώς και δορυφορικών εικόνων. 4.4.1. Επίλυη δέμης Για την επίλυη της δέμης χρηιμοποιήθηκαν 359 εικόνες (undistorted). Η παρατήρηη των φωτοταθερών πραγματοποιήθηκε τεροκοπικά και ακολούθηε ο αυτόματος προδιοριμός ομολόγων ημείων (auto tie points). Η επίλυη δέμης έδωε μέο τετραγωνικό φάλμα (RMS) 0.0014 mm. 4.4.. Παραγωγή DSM Για την παραγωγή του DSM χρηιμοποιήθηκε βήμα κανάβου 0.05 μ. Μεγάλα φάλματα παρατηρήθηκαν τις περιοχές των εικόνων όπου υπήρχαν κτίρια και κυρίως τις ακμές αυτών όπως μπορεί να παρατηρηθεί την εικόνα 11. 4.4.3. Αξιολόγηη φωτογραμμετρικών προϊόντων Από την αφαίρεη των δύο DSM (Pix4d - Erdas) προέκυψαν διαφορές τους όγκους των κτιρίων, τις τεχνικές κατακευές και δέντρα, ενώ αντιθέτως παρου- Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 409
Εικόνα 11. Παραχθέν DSM κανάβου 0.05 m. Εικόνα 1. Αφαίρεη DSM ιάζει καλή προαρμογή το έδαφος (εικόνα 1). Για επίπεδο ημαντικότητας a=0.05 υπολογίτηκε πως οι διαφορές βρίκονται το εύρος των τιμών (-5.567, 5.857), με μέη τιμή 0.15 m και τυπική απόκλιη.86 m. Κατά το τάδιο της παραραγωγής του ορθομωαϊκού λόγω των μεγάλων φαλμάτων του DSM του Erdas χρηιμοποιήθηκε και αυτό του Pix4d. Από την ύγκριη των δύο ορθομωαϊκών παρατηρήθηκαν τα εξής: Εμφάνιη διπλοπροβολών Γεωμετρικές παραμορφώεις Αδυναμία εξαγωγής μωαϊκού με όλες τις εικόνες Έντονες ακτινικές παραμορφώεις Αδυναμία διαχείριης μεγάλου αριθμού α/φ (1/4 των 359 α/φ) κατά την παραγωγή του ορθομωαϊκού 5. Συμπεράματα Σκοπός της εργαίας ήταν η ύγκριη λογιμικών από το περιβάλλον της κλαι- 410 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
κής φωτογραμμετρίας όπως επίης και λογιμικών computer vision για την φωτογραμμετρική παραγωγή DSM και ορθομωαϊκού με την χρήη δεδομένων από μη επανδρωμένο κάφος. Από την όλη φωτογραμμετρική παραγωγή και κατά την αξιολόγηη των τελικών προϊόντων διαπιτώθηκαν τα εξής: Erdas Imagine Απαραίτητη γνώη τοιχείων εωτερικού & εξωτερικού προανατολιμού Γρήγορος εντοπιμός μικρού αριθμού αυτόματων ομόλογων ημείων Πολύ καλή ακρίβεια την επίλυη της δέμης Αυτόματη παραγωγή ψηφιακού μοντέλου αναγλύφου (ATE) Από την αξιολόγηη και ύγκριη του DSM παρατηρήθηκαν μικρά φάλματα το έδαφος, ενώ μεγάλα φάλματα παρατηρήθηκαν τις περιοχές καλυμμένες με δέντρα και κτίρια. Διακρίνονται αιχμές (spikes) και γεωμετρικές παραμορφώεις (irregular surfaces) Αδυναμία διαχείριης όλου του πλήθους των Α/Φ και υποχρεωτική αραίωη των Α/Φ το ¼ για την δημιουργία μωαϊκού Agisoft Δεν είναι απαραίτητη η γνώη τοιχείων εωτερικού & εξωτερικού προανατολιμού Καλή οριζοντιογραφική ακρίβεια Υψομετρική ακρίβεια εντός των προδιαγραφών ( Ζ = ορ ) Δημιουργία πυκνού νέφους ημείων (point cloud) και δημιουργία χάρτη βάθους (depth maps), όπου παρατηρήθηκαν φάλματα που δεν μπορούν να διορθωθούν εντός του λογιμικού Παραγωγή πυκνού DSM, διαπιτώθηκε από την αξιολόγηη ότι πληρεί τις προδιαγραφές κλ. 1/00 Η παραγωγή ορθομωαϊκού με την μέθοδο Mosaic, δεν αναμειγνύει τις λεπτομέρειες της εικόνας από επικαλυπτόμενες φωτογραφίες αλλά χρηιμοποιεί την πιο κατάλληλη φωτογραφία, δηλαδή αυτή οπού το τελικό pixel έχει την μικρότερη απόταη από το κέντρο της φωτογραφίας. Το αποτέλεμα κρίθηκε καλύτερο από αυτό των άλλων λογιμικών Pix4d Δεν είναι απαραίτητη η γνώη τοιχείων εωτερικού & εξωτερικού προανατολιμού Δημιουργία πυκνού νέφους ημείων (point cloud) Καλή οριζοντιογραφική ακρίβεια Υψομετρική ακρίβεια πολύ καλύτερη των προδιαγραφών ( Ζ < ορ ), λόγω της χρήης περιότερων των δύο φωτογραφιών για τον υπολογιμό του κάθε Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 411
υψομέτρου και όχι υπολογιμό από ένα τερεοζεύγος (multi-image photogrammetry, multi-ray matching) Παραγωγή του ορθομωαϊκού με την μέθοδο weighted average, χρηιμοποιήθηκε το DSM για τον καθοριμό ορατότητας ενός pixel από μία α/φ και δημιουργία πίνακα βάρους με τις αποτάεις του κάθε pixel από το κέντρο της κάθε φωτογραφίας. Με την μέθοδο αυτή εντοπίτηκαν φάλματα τις κεπές των κτιρίων καθώς και ανεπιθύμητα artefacts. Εικόνα 13. Πίνακας ύγκριης φωτογραμμετρικών λογιμικών 6. Προτάεις Θέπιη νομικού πλαιίου κανονιμών αεροπλοΐας αυτονόμων αεροχημάτων Ενωμάτωη τεχνικών computer vision τα προγράμματα κλαικής φωτογραμμετρίας Βελτίωη αλγορίθμου παραγωγής point cloud για την βελτίωη των ακμών α- ντικειμένων Παραγωγή ορθομωαϊκού με χρήη πίνακα βάρους, όπου θα υπολογίζεται από τη τιμή ένταης του κάθε pixel από κάθε φωτογραφία την οποία διακρίνεται κάνοντας χρήη του DSM και την απόταη από το κέντρο της κάθε φωτογραφίας. Από αυτές τις τιμές θα αποκλείονται οι ακραίες και θα υμμετάχει η κάθε μία το τελικό pixel του ορθομωαϊκού ανάλογα με το βάρος της. Εναλλακτική πρόταη: Καταγραφή των ίδιων τοιχείων με την παραπάνω υπόθεη αλλά η τελική επιλογή δεν θα γίνει με βάη τον πίνακα βάρους αλλά με κριτήριο την μικρότερη απόταη, αφού όπως έχει τονιτεί θα αποκλειτούν οι α- κραίες τιμές των pixel. Η μεθοδολογία αυτή έχει κοπό την απομάκρυνη των κινούμενων αντικειμένων όπως αυτοκίνητα και διπλές κιάεις. 41 Η. Ποντίκας, Δ. Πέκαλης, Κ. Γκέντος, Ο. Γεωργούλα, Π. Πατιάς
Βιβλιογραφία (α) Πανεπιτημιακές ημειώεις: Πατιάς, Π., 001. Ψηφιακή Φωτογραμμετρία. Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών Α.Π.Θ., Θεαλονίκη. Πατιάς, Π., 010. Σχεδιαμός Διερεύνηη και Έλεγχος Φωτογραμμετρικής Παραγωγής. Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών Α.Π.Θ. Γεωργούλα, Ό., 014, Αναλυτική Φωτογραμμετρία. Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών Α.Π.Θ. Καρράς, Γ., 011, Φωτογραμμετρία ΙΙΙ. Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών Ε.Μ.Π. Πέτα, Ε., 007, Ανάπτυξη Αλγορίθμων για την Αυτόματη Παραγωγή Φωτορρεαλιτικών Μοντέλων Ακριβείας με Συνδυαμό Τεχνικών Φωτογραμμετρίας επεξεργαίας εικόνας και Laser Scanning Εφαρμογή ε Θέματα Πολιτιτικής Κληρονομιάς. Τ.Ε.Ι. Αθήνας. (β) Διαδικτυακές πηγές: Sensefly ( Λογιμικό, https://www.sensefly.com,προπ. 05/015) Pix4d (Λογιμικό, http://www.pix4d.com, προπ. 05/015) Agisoft (Λογιμικό, http://www.agisoft.com, προπ. 05/015) Hexagon Geospatial (Υπηρεία, http://www.hexagongeospatial.com, προπ. 05/015) ETH Zurich (Υπηρεία, http://www.geometh.ethz.ch/uav_g/proceedings, προπ. 05/015) (γ) Δημοίευη ε Πρακτικά υνεδρίων: Bhandari, B., Oli, U., Pudasaini, U., Panta, N., 015. Generation of High Resolution DSM Using UAV Images., Νεπάλ, ελ. 1. Τουρνάς, Ε., 01. Φωτογραμμετρία Μη Επανδρωμένων Αεροχημάτων 1η πιλοτική εφαρμογή από τον ΟΚΧΕ, Κοζάνη, ελ. 1. Παραγωγή και Αξιολόγηη Φωτογραμμετρικών Προϊόντων Υψηλής Ανάλυης με Χρήη μη Επανδρωμένου Αυτόνομου Πτητικού Μέου (U.A.V.) 413