Создание цифровой модели рельефа в ЦФС (для ЦФС Photomod )

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 16Следующая ⇒

Фотограмметрические методы цифрового моделирования рельефа основаны на использовании полиномов, нерегулярной сети треугольников TIN и регулярной сети DEM. Причем непосредственно по аэроснимкам строится модель рельефа на треугольниках, а для ортотрансформирования, проведения горизонталей, стереовекторизации и других операций она преобразуется в регулярную модель DEM. Обязательным условием создания ЦМР является наличие элементов взаимного и внешнего ориентирования снимков, получаемых в процессе предварительного построения фототриангуляционной сети.

Некоторое представление о размере сторон нерегулярной сети треугольников TIN и шаге регулярной сети DEM могут дать следующие данные, имеющиеся в специальной литературе: для правильного отображения рельефа на плане масштаба 1: 2000 путем линейной интерполяции между точками с известными высотами необходимо, чтобы среднее расстояния между ними были не менее:

20 м – для плоскоравнинной местности со слабой расчлененностью;

10 м – для волнообразной поверхности с гладкими формами;

5 м – для сильно расчлененной местности с большим числом оврагов и промоин.

Один из возможных вариантов построения цифровой модели рельефа по растровым изображениям основан на последовательном выполнении следующих операций:

1. Определение по каждой стереопаре границ области моделирования (глобальных областей).

2. Определение границ подобластей моделирования (локальных областей), различающихся характером рельефа местности и возможностями применения того или иного метода построения ЦМР

3. Построение регулярной сети с шагом, зависящим от наличия исходных точек, характера местности, рельефа и др.

4. Построение сети неперекрывающихся треугольников с вершинами в узлах регулярной сетки на основе алгоритма Делоне.

5. Присвоение всем узлам высот, равных отметке средней плоскости снимка, и вычисление их координат x_л, y_л на левом снимке по формулам связи координат точек наклонного снимка и местности.

6. Идентификация узлов сети треугольников с помощью коррелятора (§ 83), определение их координат x_п, y_п на правом снимке и вычисление пространственных координат X, Y, Z точек по формулам (8.20 – 8.21) прямой фотограмметрической засечки.

Операции 4–6 выполняются в автоматическом режиме, без участия оператора.

Границы подобластей моделирования определяют, главным образом, в зависимости от характера рельефа и наличия опорных точек. В пределах рабочей площади стереопары можно выбрать несколько таких локальных зон. Для последующей их увязки в границах глобальной зоны и объединения последних в область, покрывающую всю обрабатываемую территорию, зоны должны перекрываться между собой, или по крайней мере между ними не должно быть разрывов.

При построении цифровой модели узлы регулярной сетки и совпадающие с ними вершины сети треугольников намечаются автоматически, без учета характера местности, и могут оказаться на крышах домов, на крутых склонах, на водной поверхности и т. д. Это предопределяет необходимость корректировки построенной сети треугольников путем изменения положения ее вершин в процессе стереоскопических наблюдений эпиполярных изображений (§ 53), полученных путем трансформирования левого и правого снимков на плоскость SXY базисной системы координат по формулам (3.18) связи координат точек наклонного и горизонтального снимков. Направляющие косинусы, необходимые для преобразования координат, находят по формулам (3.7) с заменой углов a, w, cэлементами взаимного ориентирования a¢ ₁, w=0, c¢ ₁ при трансформировании левого изображения и элементами a¢ ₂, w¢ ₂, c¢ ₂ при трансформировании правого изображения. Особенностью таких изображений является отсутствие на них поперечных параллаксов, что создает несомненные удобства для ее наблюдений и измерений и повышает надежность работы коррелятора.

Современные средства построения ЦМР по цифровым изображениям обладают достаточно мощными технологическими средствами ее визуального и статистического контроля. Это могут быть и преобразование сети в 3D-объекты c последующим их вращением и визуальной оценкой, и расчет уклонов с их анализом, и анализ экстремальных высот, и, наконец, оценка точности моделирования по уклонениям высот контрольных точек от аппроксимирующей поверхности.

Построение цифровой модели завершается увязкой локальных моделей TIN по границам локальных областей, общей модели в границах обработки, интерполированием горизонталей с заданным шагом и редактированием их положения по стереомодели, наблюдаемой по эпиполярным изображениям.

Построение ЦМР в ЦФС PHOTOMOD

Модуль PHOTOMOD DTM предназначен для создания и редактирования (в том числе в стереорежиме) цифровых моделей рельефа (ЦМР).

· построения и визуализации ЦМР исследуемого объекта в виде пространственной сети триангуляции TIN (Triangulated Irregular Network);

· Возможность работы с ЦМР в различных видах (пикеты, структурные линии, TIN, DEM, горизонтали),

· анализа и редактирования модели в режимах моно- и стереоскопического отображения;

· формирования в автоматическом режиме ортофототрансформированных изображений;

· расчета и визуализации горизонталей;

· использования импортируемых векторных объектов (точек и полилиний) в качестве линий разрыва при создании моделей рельефа.

Основным представлением ЦМР в системе PHOTOMOD является нерегулярная триангуляционная сеть TIN, представляющая собой кусочно-линейную интерполяционную модель поверхности.

При необходимости возможно преобразование TIN в регулярную матрицу высот DEM

TIN строится по набору точечных объектов (пикетов), которые используются в качестве узлов триангуляционной сети, и структурных линий — 3D векторных линий вдоль характерных вытянутых форм рельефа, таких, например, как хребты и тальвеги. По TIN или DEM возможно построение горизонталей, которые являются выходным продуктом, а также могут использоваться для контроля качества TIN и DEM.

Определение типа модели рельефа и ее построение производится при выборе команды Создать модель меню Модель. Вы можете выбрать четыре способа построения модели:

· Регулярная;

· Адаптивная;

· Гладкая;

· Оптимизация.

Независимо от способа построения, модель представляет собой TIN, полученную с помощью вычисления реальных пространственных координат точек изображения, расположенных в узлах (или в некоторой их окрестности) регулярной сетки, заданной в растровом окне. Во всех вариантах, кроме варианта, соответствующего опции Гладкая, вычисление пространственных координат всех вершин производится с помощью полученной в результате абсолютного ориентирования пространственной модели и корреляционного алгоритма. При использовании опции Гладкая корреляционный алгоритм и пространственная модель используются только для получения реальных координат небольшого числа “характерных” точек (пикетов), используемых для построения интерполяционной функции. Координаты точек изображения в узлах регулярной сетки в этом случае вычисляются с помощью полученной интерполяционной функции.

Типы моделей

“Регулярная” модель

Выбор пункта Регулярная предусматривает определение искомых трехмерных координат рельефа (объекта) во всех заданных точках координатной сетки. При этом, в точках, где невозможно определение трехмерных координат поверхности в автоматическом режиме, значение третьей координаты определяется интерполированием по соседним точкам с автоматически рассчитанными координатами. Возникающие при этом ошибки могут быть скорректированы впоследствии в режиме редактирования модели. Результатом построения модели является TIN, вычисленная по узлам пространственной координатной сетки. Данный вариант построения модели рекомендуется при работе с сильно неоднородными изображениями, характеризующимися мелкозернистой текстурой или высокой специфичностью.

“Адаптивная” модель

Выбор варианта Адаптивная рекомендуется использовать при обработке изображений со значительными однородными областями или достаточно гладкими поверхностями. Этот вариант также хорош при решении задач ближней или прикладной фотограмметрии.

Опция Тип границы конкретизирует работу алгоритма с граничными вершинами и может принимать следующие два значения:

· Выпуклая - этот выбор означает, что программа при обработке граничных узлов стремится сохранить выпуклость TIN;

· Прямоугольная - в этом случае программа при обработке граничных узлов стремится сохранить прямоугольную форму области модели. Если программа не может определить пространственные координаты в углах прямоугольной области, она получает их путем интерполяции по соседним граничным вершинам.

Опция Узлы определяет какие точки изображения используются для вычисления пространственных координат вершин TIN. Возможны следующие два значения этой опции:

· Фиксированные - означает, что программа использует для определения пространственных координат только узлы сетки. Если вычисление пространственных координат в каком-либо узле невозможно, узел пропускается;

· Подвижные - означает, что программа использует для определения пространственных координат наиболее характерную точку изображения в окрестности каждого узла размером 1/3 от шага сетки.

Пространственная триангуляция поверхности осуществляется только по точкам с рассчитанными координатами согласно модифицированному алгоритму Делоне.

“Гладкая” модель

Вариант Гладкая предусматривает построение интерполяционной поверхности по набору точек (пикетов), заданных на растровом изображении. Этот вариант удобен для работы с относительно гладкими поверхностями, которые могут быть описаны сравнительно небольшим числом “характерных” точек.

Для построения “гладкой” модели необходимо:

· задать в растровом окне набор пикетов (не более 1000), по которым будет производиться интерполяция. Пикеты могут задаваться на всем изображении как в моно-, так и в стереорежиме;

Оптимизация модели

Вариант Оптимизация () рекомендуется использовать в качестве дополнительного при внесении значительных изменений в модель при ручном ее редактировании (см. раздел 7 Редактирование модели ). В случае выбора этого пункта программа проведет дополнительную оптимальную пространственную триангуляцию по пространственным точкам, предварительно рассчитанным или определенным в ручном режиме.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 141516 Следующая ⇒