Добавление наземных опорных точек в рабочую область ортокартографирования

Доступно с лицензией Advanced.

Данный рабочий процесс описывает импорт, вычисление и измерение наземных опорных точек (GCP) в рабочей области ортокартографирования.

Наземные опорные точки - это точки с известными наземными координатами X, Y, Z (3D), XY(2D) или Z (1D), зачастую полученные в результате наземной съемки, которые используются для обеспечения фотограмметрического процесса базовыми точками на земной поверхности. При блочном уравнивании перекрывающиеся изображения связываются друг с другом, чтобы свести к минимуму ошибки между изображениями с использованием связующих точек и наземных опорных точками, если таковые имеются. Блочное уравнивание может применяться без наземных опорных точек и по-прежнему обеспечивать относительную точность, но добавление наземных опорных точек повышает абсолютную точность скорректированного изображения. Контрольные точки - наземные опорные точки (GCP), которые исключаются из расчета и используются для определения точности уравнивания.

Распределение точек GCP

Распределение GCPs в фотограмметрическом блоке является важной частью обеспечения точности уравнивания блока. Контрольные точки, распределенные по периметру блока, оказывают большее влияние на точность уравнивания, чем точки вблизи центра блока. На рисунке ниже показаны рекомендуемые местоположения GCP до уравнивания блока.

Добавить наземные опорные точки (GCP)

GCPs можно добавлять вручную, выбирая точки на базовом изображении, импортируя из данных съемки, введя координаты GCP в таблице Менеджер GCP, импортировав из данных съемки с помощью инструмента Импорт GCPs или вычисляя с использованием базового изображения с помощью инструмента Вычислить GCPs. Доступ к этим инструментам можно осуществить в меню Управлять GCP в группе Уточнить вкладки Ортокартографирование. При работе со спутниковыми снимками или данными аэрофотосъемки опорные точки GCP могут быть добавлены в рабочую область перед вычислением первичного выравнивания. При работе с данными беспилотных летательных аппаратов или сканированными аэрофотоснимками необходимо выполнить блочное уравнивание перед добавлением GCPs.

Добавление наземных опорных точек (GCP) вручную

Если у вас нет GCPs, полученных в результате выполнения наземной съемки, вы можете собрать их из географически привязанного или ортотрансформированного растрового слоя, набора растровых данных, набора данных мозаики или сервиса изображений. Убедитесь, что радиометрическое, временное и пространственное разрешение базового изображения аналогично разрешению коллекции изображений. Опорные точки GCPs следует собирать на основе идентифицируемых объектов на уровне земли, которые можно выявить как в коллекции изображений, так и на базовом изображении. Рекомендуется использовать следующие объекты: крышки люков, углы улиц, либо другие заметные естественные или антропогенные объекты на поверхности земли.

Добавление наземных опорных точек из карты

Чтобы выбрать и измерить GCP вручную на основе базового изображения, выполните следующие шаги:

1. Добавьте базовое изображение в 2D вид карты.
2. На вкладке Орто картографирование в группе Уточнить нажмите кнопку Управлять наземными опорными точками .
3. В окне Управлять наземными опорными точками нажмите кнопку Определить коррекцию Z , чтобы определить любые вертикальные коррекции, необходимые для преобразования высот, извлеченных из базовой карты или базового изображения, в пространственную привязку вашего проекта.

   Если вертикальная система координат ЦМР проекта не определена, выберите Нет в разделе Географическое преобразование.

4. Нажмите на кнопку Найти и выбрать пространственную привязку
5. В окне пространственной привязки в разделе Текущий Z выберите вертикальную система привязки ЦМР проекта, которая прикреплена к коллекции изображений.
6. Нажмите OK.
7. На панели Содержание отключите слой коллекции изображений. Это гарантирует, что точки GCPs будут выбраны из базового изображения.
8. В окне Менеджер наземных опорных точек нажмите кнопку Добавить наземную опорную точку или связующую точку . Убедитесь, что слой базовое изображение выделено на панели Содержание. Перейдите к идентифицируемому объекту на базовом изображении и щелкните его.

   Объект помечается красным крестиком на карте и в Менеджер наземных опорных точек вводится запись по новой точке GCP.

9. В окне Менеджер наземных опорных точек найдите соответствующий объект GCP во вьюере изображений и щелкните по нему, чтобы разместить точку привязки. Связующие точки для остальных перекрывающихся изображений вычисляются автоматически.

   После добавления связующей точки к изображению цвет символа GCP изменится с красного на зеленый. Это указывает на то, что GCP была измерена. Местоположение измеряемой точки может быть изменено путем повторного измерения или щелчка по нужной точке.

10. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока не будет собрано достаточное количество точек GCP.

Добавление GCP вручную в таблице Менеджер GCP

Чтобы добавить GCP вручную в таблице Менеджер GCP, выполните следующее:

1. Добавьте базовое изображение в 2D вид карты.
2. На вкладке Орто картографирование в группе Уточнить нажмите кнопку Управлять наземными опорными точками .
3. В окне Менеджер GCP щелкните кнопку Добавить GCP вручную . Это создает пустую строку в таблице Менеджер GCP для добавления 1D, 2D или 3D GCPs в ваш проект.
4. Введите координаты для ваших GCP, дважды щелкнув соответствующее поле (X, Y или Z) и указав соответствующее значение.

   • При добавлении одномерной (1D) координаты введите значение высоты в поле Z и задайте для поля Точность XY значение NA. Дополнительно введите значение GCP Точность Z.
   • При вводе двумерных координат (2D) добавьте координаты X и Y в соответствующие поля и задайте значение поля Точность Z как NA. Дополнительно введите значение GCP Точность XY.
   • Если вы вводите трехмерные (3D) координаты, добавьте координаты X, Y и Z в соответствующие поля. Дополнительно укажите значения GCP Точность XY и Точность Z.

Измерить или изменить положение GCP

Чтобы измерить GPC, выполните следующие шаги:

1. Откройте Менеджер GCP.
2. Выберите GCР, которую нужно измерить, в таблице Менеджер GCP.

   Для 2D и 3D GCPs все перекрывающиеся изображения, связанные с выбранной GCP, перечислены в окне предварительного просмотра Менеджер GCP .

3. Если вы хотите, чтобы все изображения были связаны с 1D GCP, указанной в окне предварительного просмотра Менеджер GCP, выполните инструкции ниже.
   1. Убедитесь, что слой изображений набора данных мозаики виден в 2D виде карты.
   2. Щелкните кнопку Выбрать изображения на карте с помощью рамки и добавить перекрывающиеся изображения в список в разделе предварительного просмотра в Менеджере GCP.
   3. В 2D окне карты найдите объект 1D GCP в наборе данных мозаики, щелкните левой кнопкой мыши и динамически нарисуйте рамку вокруг этой точки.

      Все изображения, перекрывающие идентифицируемый объект, загружаются в окно предварительного просмотра.

4. Убедитесь, что измеряемая GCP выбрана в таблице Менеджер GCP и щелкните кнопку Добавить GCP или связующую точку .
5. На изображении, показанном в окне предварительного просмотра, щелкните соответствующее место, чтобы разместить GPC.

   GCP для других перекрывающихся изображений будут вычислены автоматически.

После того, как связующая точка будет успешно добавлена к изображению, значок метки + рядом с ID изображения в окне предварительного просмотра изменится на синий, а символ GCP в 2D виде карты изменится с красного на зеленый. Это указывает на то, что GCP была измерена. В случаях, когда изображение в списке перекрывающихся изображений не было измерено автоматически, индикатор + не изменится на синий, изображение нужно будет выбрать и вручную измерить местоположение GCP. Местоположение измеренной точки может быть изменено, для этого нужно щелкнуть другое местоположение на изображении.
6. Повторите шаги с 1 по 5, чтобы измерить или изменить положение дополнительных GCP.

Вычислить наземные опорные точки

Если у вас нет наземных опорных точек, полученных в результате выполнения наземной съемки, но есть географически привязанный растровый слой (набор растровых данных, набор данных мозаики или сервис изображений), вы можете добавить его как базовый для вычисления наземных опорных точек. При выборе базового изображения для вычисления опорных точек GCP, убедитесь, что оно имеет высокое качестве геопривязки, в смысле точности и однозначности геопозиционирования, а его разрешение сходно с разрешением исходного изображения. Например, сервис ArcGIS Online, используемый по умолчанию в World Imagery Service, может быть хорошим контрольным источником для вычисления точек GCP для ваших спутниковых данных, но, скорее всего, он не подойдет для аэрофотоснимков с высоким разрешением и высокой точностью.

1. На вкладке Орто картографирование в группе Уточнить нажмите ниспадающее меню Управлять наземными опорными точками и выберите Вычислить GCP.
2. В окне Вычислить наземные опорные точки, в раскрывающемся меню Базовое изображение выберите или перейдите к базовому изображению.
3. В ниспадающем меню Источник высот выберите или перейдите в и перейдите источнику высот. При работе со спутниковыми снимками отметьте опцию Коррекция геоида.
4. Укажите Точность местоположения изображения коллекции изображений, а также Подобие точек, Плотность точек и Распределение точек выходных наземных опорных точек GCP.
5. Пометьте Настроить нажмите Запустить.

Импорт существующих GCP

Если вы располагаете данными наземной съемки, вы можете импортировать ваши GCP в рабочую область ортокартографирования.

1. Щелкните раскрывающееся меню Управлять наземными опорными точками и выберите Импорт наземных опорных точек GCP. Перейдите к местоположению файла GCP, который может быть файлом .csv или .txt, классом пространственных объектов или шейп-файлом.

   Поля файла должны содержать Label, X coordinate, Y coordinate, Z coordinate, XY accuracy и Z accuracy наземных опорных точек.

2. В разделе Задать пространственную привязку наземных опорных точек перейдите к и укажите горизонтальную и вертикальную системы координат GCP. Если система координат наземных опорных точек отличается от системы координат рабочей области ортокартографирования, укажите какие горизонтальную и вертикальную географические преобразования применить.

   При работе с рабочей областью ортокартографирования спутниковых данных, вертикальная система координат всегда будет конвертирована в WGS84 Ellipsoidal.

3. В графе Сопоставление полей укажите, какие поля вашего файла GCP сопоставляются с перечисленными выше полями.
4. Если ваши данные GCP включают фотографии мест, где были измерены GCP, перейдите к папке, содержащей эти фотографии, и выберите ее в разделе Местоположение фото GCP.

   Название фотографий должны соответствовать значению поля GCP Label. Если для каждой наземной опорной точки имеется несколько фотографий, название фотографии должно включать номер, присоединенный к полю Label, который будет использоваться в качестве уникального идентификатора. Например, GCP20_1.jpg и GCP20_2.jpg являются фотографиями для GCP20.

5. Нажмите ОК, чтобы импортировать GCPs.

Примечание:

Если ваши наземные опорные точки GCP и источник высот вашего набора данных мозаики имеют разные z-значения, то ваши изображения могут выглядеть смещенными на карте после уравнивания. Это может произойти, если вы задали постоянное значение z при формировании ортомозаики. Для визуализации результатов выравнивания по наземным опорным точкам используйте кнопку Показать GCP, чтобы отобразить их в Менеджере GCP. Любое видимое смещение изображения исправляется, когда вы перенастраиваете изображение с помощью уточненного источника высот и создаете продукт ортомозаики.

Добавление связующих точек

После импорта точек GCP щелкните раскрывающееся меню Управления наземными опорными точками GCP и выберите Менеджер наземных опорных точек GCP, который позволяет добавлять связующие точки для ваших GCPs.. В фотограмметрии этот процесс известен как создание измеренной связующей точки или связующей точки, которая была предоставлена изображению, соответствующему наземной опорной точке.

1. Выберите опорную точку GCP из списка.

   Соответствующие изображения, которые перекрываются с GCP, отображаются в списке изображений в нижней части окна Менеджера GCP.

2. Нажмите кнопку Добавить GCP или связующую точку , чтобы добавить связующую точку изображения во виде изображения для каждого перекрывающегося изображения.

   Связующие точки для остальных изображений будут автоматически вычислены алгоритмом, если это возможно, но каждая связующая точка должна быть проверена для измерения. Чтобы обеспечить точность размещения, можно использовать сочетание Ctrl + M для включения или выключения измеренной связующей точки и соответствующим образом отрегулировать расположение. После успешного добавления связующей точки к изображению серый символ связующей точки в списке вида изображения изменится на синий, а цвет связанного символа точки GCP в виде 2D карты изменится с красного на зеленый.

3. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока не будет измерено достаточное количество точек GCP.

Добавить контрольные точки

Шаги ниже описывают как конвертировать наземные опорные точки в контрольные точки для оценки точности. Концептуально контрольные точки это тоже самое, что и наземные опорные точки: это точки с известными наземными координатами с ссылками на объекты, видимыми на нескольких перекрывающихся изображениях. Однако они не используются как входные для контроля процесса уравнивания. Контрольные точки измеряют точность уравнивания и полученного ортофотоплана. Для каждой контрольной точки расстояние между ее известным наземным местоположением и местоположением соответствующего пиксела после процесса уравнивания используется для вычисления общей абсолютной точности блоков изображений. Точность измерений суммируется как среднеквадратическая ошибка контрольных точек (RMSE), значение которой можно найти в Отчете об уравнивании.

Наземные опорные точки GCP могут быть конвертированы в контрольные точки для оценки точности последующей обработки.

1. После того, как наземные опорные точки были добавлены и измерены со связующими точками в вашей рабочей области ортокартографирования выберите наземную опорную точку, которую вы хотите конвертировать в контрольную точку, на панели Менеджер GCP.
2. Нажмите правой кнопкой мыши на наземной опорный точке и выберите Заменить на контрольную точку.

Контрольные точки отображаются как розовые треугольники на карте рабочей области ортокартографирования и иконка Надпись в Менеджере GCP изменяется с синей окружности на синий треугольник.

После добавления наземных опорных точек или связующих точек вы должны щелкнуть Уровнять, чтобы перезапустить блочное уравнивание, чтобы использовать эти точки.

Советы и примечания

• Кнопка Очистить связи используется для удаления всех связующих точек, связанных с выбранными точками GCP.
• Одну точку привязки можно удалить, щелкнув правой кнопкой мыши по имени изображения во вьюере изображений Менеджера наземных опорных точек GCP и выбрав пункт Удалить связующую точку.
• Кнопка Удалить наземные опорные точки используется для удаления связующей точки GCP и всех ассоциированных с ней связующих точек.
• Кнопка Удалить все может использоваться для удаления всех точек GCP из окна Менеджера наземных опорных точек.
• Кнопка Отменить может применяться для восстановления точек GCP, которые были удалены во время сеанса измерения. После выполнения уравнивание удаленные точки GCP не могут быть восстановлены.
• Во вьюере изображений вы можете переместиться к полному экстенту выбранного изображения при помощи кнопки Приблизить , растянуть выбранное изображение на основе значений пикселов, отображаемых на экране, при помощи кнопки Настройка динамического диапазона или включить или отключить выбранную наземную опорную точку в виде изображения при помощи кнопки Показать GCP .
• Координаты x и y контрольной точки GCP измеряются по карте, а координата z получается из источника высот. Если вы добавляете базовое изображение, имеющее отличную от карты географическую систему координат, или источник высот с отличными от карты вертикальными координатами, проверьте, что географические преобразования заданы правильно.
• Если контрольные точки собираются с базового изображения, то они должны быть собраны с поверхности Земли. При выборе объектов обращайте внимание на разрешение изображения, чтобы объекты были четко видны на изображении.
• Если у вас нет файла опорных точек, и вам нужно измерить опорные точки на базовой карте, воспользуйтесь инструментом Управлять GCP, чтобы ввести наземную опорную точку, щелкнув на местоположении на карте и добавив соответствующие связующие точки в виды. Точность этих вторичных наземных опорных точек зависит от базовой карты.
• Дважды нажмите на строке в окне Менеджер GCP, чтобы переместиться к местоположению наземной опорной точки в виде изображения в текущем масштабе отображения.
• Если указатель находится в режиме сбора точек, можно нажать и задержать клавишу C для переключения в режим перемещения.
• Сочетание клавиш для включения и выключения настройки динамического диапазона (DRA) - Ctrl+D.
• Сочетание клавиш для показа полного экстента изображения - Ctrl+F.
• Убедитесь в том, что добавили достаточное число распределенных контрольных точек, чтобы выполнить обработку достаточной точности.
• Попробуйте запустить выравнивание с контрольными точками, оценив точность в Отчете об уравнивании, а затем замените разные наземные опорные точки на контрольные точки. Перезапустите уравнивание и посмотрите как изменились значения RMSE.

Более подробно о создании продуктов орто картографирования см. в разделе Построение продуктов орто картографирования