Лабораторный практикум по цифровой фотограмметр..


Лабораторный практикум по цифровой фотограмметрииУчебно-методическое пособие
для бакалавров
Направление подготовки 120100 «Геодезия и дистанционное зондирование»
Профиль подготовки «Космическая геодезия и навигация»
Направление подготовки 230400 «Информационные системы и технологии»
Профиль подготовки «Геоинформационные системы»
для магистров
Направление подготовки 120100 «Геодезия и дистанционное зондирование»
Магистерская программа
«Геоинформационные технологии в решении природноресурных и экологических задач»
Направление подготовки 230400 «Информационные системы и технологии
Магистерская программа «Геоинформационные системы»
Екатеринбург2012
Екатеринбург
Учебно-методическое пособие подготовлено
кафедрой астрономии и геодезии ИЕН УрФУ
Составители: Е. В. Титаренко, Г. П. Хремли, Я. В. Луканина
Научный редактор: Е. В. Титаренко
© Уральский федеральный университет, 2012
© Е. В. Титаренко, Г. П. Хремли, Я. В. Луканина, составление, 2012
Содержание
TOC \o "1-3" \h \z \u Введение PAGEREF _Toc334394304 \h 41Теоретическая часть PAGEREF _Toc334394305 \h 81.1Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD PAGEREF _Toc334394306 \h 81.2Ключевые возможности ЦФС PHOTOMOD PAGEREF _Toc334394307 \h 111.3Общие рекомендации PAGEREF _Toc334394308 \h 131.4Оборудование для стереоизмерений PAGEREF _Toc334394309 \h 141.5 Модули цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD PAGEREF _Toc334394310 \h 201.6Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD Lite PAGEREF _Toc334394311 \h 342Практическая часть PAGEREF _Toc334394312 \h 352.1Лабораторная работа № 1 PHOTOMOD Core PAGEREF _Toc334394313 \h 352.2Лабораторная работа № 2 PHOTOMOD AT PAGEREF _Toc334394314 \h 382.3Лабораторная работа № 3 PHOTOMOD Solver PAGEREF _Toc334394315 \h 482.4Лабораторная работа № 4 PHOTOMOD DTM PAGEREF _Toc334394316 \h 582.5Лабораторная работа № 5 PHOTOMOD GeoMosaic PAGEREF _Toc334394317 \h 612.6Лабораторная работа № 6 PHOTOMOD StereoDraw PAGEREF _Toc334394318 \h 712.7Лабораторная работа № 7 PHOTOMOD VectOr PAGEREF _Toc334394319 \h 74Рекомендации по выполнению лабораторного практикума PAGEREF _Toc334394320 \h 80Список используемых источников и литературы PAGEREF _Toc334394321 \h 81
ВведениеВ настоящее время в картографо-геодезической отрасли широко применяются геоинформационные системы и современные цифровые технологии, в том числе цифровые фотограмметрические системы (ЦФС), которые используются в цифровой фотограмметрии и при обработке снимков дистанционного зондирования Земли.
Под цифровой фотограмметрической системой понимается совокупность программных и технических средств, связанных общей функцией и обеспечивающих выполнение комплекса технологических процессов, необходимых для получения цифровой карты, ортофотоплана (фотоплана в картографической проекции) или векторной модели контуров объектов. Можно сказать, цифровые фотограмметрические системы преобразовали топографо-геодезическое производство отрасли:
ЦФС выполняют все технологические производственные операции от фотограмметрического сгущения опорной сети до подготовки карт к изданию.
ЦФС обладают высоким уровнем автоматизации обработки аэрокосмических снимков и всех процессов создания карт и планов в цифровом виде.
Использование ЦФС позволило отказаться от установки на каждом рабочем месте громоздкого оптико-механического оборудования, создало предпосылки автоматизации фотограмметрических операций.
ЦФС обеспечили новое качество обработки снимков за счет совмещения растрового и векторного изображений, соединения с ГИС и получения новых видов картографической продукции. Например, цифровых ортофотопланов, ортофотокарт.
С разработкой ЦФС появились новые возможности для создания цифровых технологий сбора и обновления топографической информации по снимкам, получаемым как кадровыми, так и сканерными системами, фотографическими или цифровыми.
В настоящее время разработано и используется много различных цифровых фотограмметрических систем как российского, так и зарубежного производства.
Среди зарубежных ЦФС широко известны такие цифровые фотограмметрические системы, как ImageStation Z, ImageStation SSC, ImageStation SSC Pro для ОС Windows NT фирмы Intergraph Corporation; DPW 770 на платформе Sun Solaris (Unix); пакет программного обеспечения Socet Set, являющийся мировым лидером в области программного обеспечения для цифровой фотограмметрии, разработанный фирмой «Leica»; система DiAP канадской фирмы ISM; система IMAGINE OrthoBASE, пакет ERDAS Imagine Advantage для Windows NT фирмы ERDAS; цифровая фотограмметрическая система VirtuoZO, PHODIS (Carl Zeiss), SoftPlotter (Autometric, Inc.), SUMMIT (DAT/EM Systems Int.), DVP (Geomatic Systems Inc.), ATLAS Digital Stereo Plotter (KLT ASSOCIATES), созданные фирмы Vexel Imaging Corporation.
К российским, отечественным разработкам в области цифровой фотограмметрии относятся PHOTOMOD, ТАЛКА, Z-space, ЦФС ЦНИИГАиК, цифровой стереоплоттер SDS.
Среди российским систем существенно выделяется цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD, которая в настоящее время используется почти в 70 странах мира, составляя конкуренцию многим зарубежным аналогам. Полное название этой системы – Система многофункциональной фотограмметрической обработки стереопарных изображений PHOTOMOD, которая широко используется в цифровой фотограмметрии и при обработке снимков дистанционного зондирования Земли.
На кафедре астрономии и геодезии Уральского федерального университета цифровые фотограмметрические системы изучаются на 4 курсе на занятиях по цифровой фотограмметрии. Студенты, проводя сравнительный анализ возможностей различных цифровых фотограмметрических систем, выделяют ЦФС PHOTOMOD, как обладающую многими средствами сбора векторных данных, передачи их для последующей обработки в другую специализированную картографическую среду, позволяющую получать на фотограмметрическом рабочем месте практически законченный продукт – карту, в том числе уже оформленную в условных знаках.
Для проведения лабораторных работ по цифровой фотограмметрии был создан «Лабораторный практикум по цифровой фотограмметрии». Лабораторный практикум представлен в форме электронных ресурсов для реализации на современном научно-техническом уровне практической части программы курса «Цифровая фотограмметрия» с использованием цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD Lite 5.21. Применение этого электронного комплекса в учебном процессе должно помочь студентам геодезических специальностей выполнять задания лабораторного практикума и в дальнейшем применять полученные знания в своей практической деятельности при создании цифровых топографических карт, ортофотопланов и цифровых моделей местности. Выполнение заданий по предложенным темам является основной целью данного лабораторного практикума, для успешного освоения которого необходимы знания по геодезии, математике, информатике, фотограмметрии, геоинформатике и геоинформационным системам.
Лабораторный практикум по цифровой фотограмметрии направлен на изучение возможностей следующих основных модулей цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD Lite:
PHOTOMOD Core – Создание и управление проектом;
PHOTOMOD AT – Измерение сети фототриангуляции;
PHOTOMOD Solver – Уравнивание сети фототриангуляции;
PHOTOMOD DTM – Построение цифровой модели рельефа;
PHOTOMOD GeoMosaic – Создание ортофотопланов;
PHOTOMOD StereoDraw – Стереовекторизация и трехмерное моделирование;
PHOTOMOD VectOr – Создание цифровых карт и планов местности.
В конце каждой лабораторной работы для закрепления знаний приводится перечень контрольных вопросов, упражнений и заданий.
Практические задания и упражнения лабораторного практикума направлены на изучение цифровой фотограмметрической системой Photomod Lite 5.21.
Основные задачи лабораторного практикума по цифровой фотограмметрии:
Получение общего представления о структуре комплекса PHOTOMOD Lite.
Ознакомление с интерфейсом программы.
Ознакомление с возможностями кнопочного меню и назначением основного и дополнительных окон программы.
Изучение технологической схемы обработки аэрофотоснимков на ЦФС PHOTOMOD Lite.
Изучение модульной структуры ЦФС PHOTOMOD Lite.
Ознакомление с интерфейсом модуля PHOTOMOD Montage Desktop.
Изучение последовательности и суть работ по созданию рабочего проекта и формированию сети.
Самостоятельное выполнение комплекса работ по созданию проекта и формированию сети в программе PHOTOMOD Lite 5.21.
Изучение возможностей основных модулей цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD позволит студентам в дальнейшем выполнять инженерно-геодезические и фотограмметрические работы при создании и обновлении топографических карт с использованием современных геоинформационных и цифровых технологий.
Знания, полученные студентами при выполнении заданий лабораторного практикума по цифровой фотограмметрии, используются в курсах «Геодезия», «Фотограмметрия», «Геоинформатика», «Геоинформационные системы», «Дистанционное зондирование Земли», «Метрология, стандартизация и сертификация», а также в практической деятельности, связанной с обработкой данных аэрокосмической съемки при решении различных фотограмметрических задач в строгом соответствии с требованиями, предъявляемыми к оценке точности полученных результатов.
Методическая новизна лабораторного практикума по цифровой фотограмметрии заключается в подробном изучении на примере ЦФС PHOTOMOD Lite возможностей современных цифровых технологий и использовании их в геодезии при создании и обновлении топографических карт и планов. Особое внимание уделяется изучению возможностей модулей цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD Lite и изучению современных требований к точности и качеству цифровой картографической продукции.
Все разделы иллюстрированы схемами, рисунками и таблицами.
Для закрепления знаний по цифровой фотограмметрии и приобретения дополнительных сведений для качественного выполнения лабораторных работ предусматривается самостоятельное изучение теоретического материала по рекомендованной учебно-методической литературе.
«Лабораторный практикум по цифровой фотограмметрии» по изучению возможностей основных модулей ЦФС PHOTOMOD Lite 5.21. состоит из семи лабораторных работ:
Лабораторная работа № 1 по созданию и управлению проектом (изучение модуля PHOTOMOD Core) содержит 5 заданий, 6 контрольных вопросов, 5 рисунков.
Лабораторная работа № 2 по измерению сети фототриангуляции (изучение модуля PHOTOMOD AT) содержит 7 заданий, 5 контрольных вопросов, 12 рисунков.
Лабораторная работа № 3 по уравниванию сети фототриангуляции (изучение модуля PHOTOMOD Solver) содержит 14 заданий, 9 вопросов, 9 рисунков.
Лабораторная работа № 4 по созданию цифровой модели рельефа (изучение модуля PHOTOMOD DTM) содержит 8 заданий, 5 контрольных вопросов, 3 рисунка.
Лабораторная работа № 5 по созданию ортофотопланов из отдельных растровых изображений (изучение модуля GeoMosaic) содержит 14 заданий, 6 контрольных вопросов, 13 рисунков.
Лабораторная работа № 6 по стереовекторизации объектов (изучение модуля PHOTOMOD StereoDraw) содержит 16 заданий, 5 вопросов, 2 рисунка.
Лабораторная работа № 7 по созданию ортофотопланов, векторных и растровых карт 3D модели местности (изучение модуля PHOTOMOD VectOr) содержит 19 заданий, 5 контрольных вопросов, 6 рисунков.
«Лабораторный практикум по цифровой фотограмметрии» с использованием цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD Lite 5.21. содержит: 83 задания, 41 контрольный вопрос, 55 рисунков, 4 таблицы.
В списке рекомендованной литературы 20 источников.
Объем лабораторного практикума – 82 страницы.
«Лабораторный практикум по цифровой фотограмметрии» создан для проведения лабораторных и практических работ по курсу «Цифровая фотограмметрия» для студентов 4 курса следующих специальностей кафедры астрономии и геодезии Уральского федерального университета:
для бакалавров направления 120100 «Геодезия и дистанционное зондирование» (профиль «Космическая геодезия и навигация»),
для бакалавров направления 230400 «Информационные системы и технологии» (профиль «Информационные системы и технологии»),
для магистров направления 120100 «Геодезия и дистанционное зондирование» (магистерская программа «Геоинформационные технологии в решении природноресурных и экологических задач») в рамках дисциплины «Информационные технологии в геодезии и дистанционном зондировании»,
для магистров направления 230400 «Информационные системы и технологии» (магистерская программа «Геоинформационные системы») в рамках дисциплины «Дистанционное зондирование Земли».

Теоретическая часть1.1Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMODЦифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD была разработана в 1994 году компанией «Ракурс», которая успешно работает на российском и мировом рынках геоинформатики, создавая современные цифровые технологии обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗ).
Компания «Ракурс» одной из первых на российском и мировом рынках предложила цифровую фотограмметрическую систему для персональных компьютеров – ЦФС PHOTOMOD, которая в настоящее время является наиболее распространенной ЦФС в России и успешно эксплуатируется почти в 70-ти странах мира. Система РНОТОМОD позволяет осуществлять полный фотограмметрический цикл обработки стереопарных изображений на персональном компьютере в операционной среде WINDOWS.
ЦФС PHOTOMOD широко используется в картографии при создании и обновлении топографических и тематических карт по аэро- и космическим снимкам, в кадастре при создании кадастровых планов и карт, инвентаризации земель и сооружений, при создании ортофотопланов, при создании крупномасштабных карт при проектировании и строительстве автомобильных, и железнодорожных магистралей, трубопроводов, инженерных и телекоммуникационных сетей и коммунальных сооружений, для экологического мониторинга и картографирования последствий чрезвычайных происшествий, в образовании при использовании программного обеспечения в учебном процессе.
Области применения цифровой фотограмметрической системы ЦФС PHOTOMOD:
геодезия, геология, маркшейдерия. Картография (создание и обновление топографических и тематических карт по аэрокосмическим снимкам). Кадастр (создание кадастровых планов и карт, инвентаризация земель и сооружений). Создание ортофотопланов. Создание крупномасштабных карт при проектировании и строительстве автомобильных, железнодорожных магистралей, а также трубопроводов. Экологический мониторинг и картографирование последствий наводнений, пожаров и т.п. Измерения рельефа и зданий при проектировании телекоммуникационных сетей. Архитектура (трехмерное моделирование.). Образование (использование программного обеспечения в учебном процессе).
ЦФС PHOTOMOD обладает всеми критериями, предъявляемыми к полнофункциональным цифровым фотограмметрическим системам, к которым относятся:
Технические характеристики: требования к вычислительной платформе, требования ее минимальной конфигурации, используемые средства для стереонаблюдений и управления измерительной маркой, операционная система.
Интеграционные свойства: входные и выходные форматы растровых и векторных данных, совместимость с ГИС и другими фотограмметрическими пакетами, возможность ввода исходных данных из файлов, открытость форматов, используемые графические пакеты.
Общие технологические характеристики: модульность (возможность конфигурации состава программного обеспечения по функциональному признаку), возможность обработки цветных изображений, число снимков, работы с изображениями нецентральной проекции, обработка блоков из изображений, полученных различными камерами.
Функциональность: наличие основных технологических компонентов, таких как: управление проектом, измерения для фототриангуляции, уравнивание фототриангуляции, создание ЦМР, ортофототрансформирование, монтаж ортофотоплана, стереоскопическая съемка, съемка в монорежиме; развитость функций каждого технологического компонента; уровень автоматизации.
Эргономичность интерфейса (удобство и богатство возможностей манипуляции с изображениями на экране): автоматический скроллинг, оконное увеличение изображения, расположение окон, а также удобство и очевидность функционального значения кнопок.
Точность: погрешности положения пикселей изображения, вносимые в процессе обработки, погрешности определения (измерения) координат точек.
Надежность: устойчивость к сбоям программы, развитость системы диагностических сообщений при некорректных действиях оператора и удобство их обработки, наличие средств контроля качества.
Возможность развития пользовательских приложений.
Достоинства системы:
Замкнутый технологический цикл получения всех видов конечной продукции: ЦМР, 3D-векторов, ортофотопланов, цифровых карт без использования других программных продуктов.
Поддержка различных типов съемочных систем.
Широкий набор обменных форматов, обеспечивающий совместимость с другими фотограмметрическими и геоинформационными системами.
Поддержка большого числа систем координат, а также возможность задания собственной системы координат.
Автоматизация фотограмметрических процессов.
Гибкая модульная конфигурация.
API для создания пользователем собственных модулей расширения (плагинов).
Высокая производительность.
Распределенная сетевая среда для реализации больших проектов.
Контроль качества на всех стадиях технологического процесса.
Различные способы стереонаблюдения.
Поддержка различных средств ввода (3- и 5-кнопочные мыши,
специализированные 3D-манипуляторы).
Простота установки и конфигурирования.
Легкость в изучении, удобство использования.
Квалифицированная и оперативная техническая поддержка.
Полная техническая документация.
Широкое распространение в России и других странах мира (к настоящему времени уже около 70 стран мира имеют эту цифровую фотограмметрическую систему).
Оптимальное соотношение цена/производительность.
Основные особенности РНОТОМОD:
автоматизация фотограмметрического цикла;
высокая точность автоматических измерений;
сочетание автоматизации и ручной работы в стереорежиме визуализации;
многомодульность системы и широкий круг решаемых задач.
Гибкость цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD заключается в ее модульности. В состав системы входит управляющая оболочка PHOTOMOD Core и 10 основных модулей. Каждый модуль системы предназначен для выполнения необходимых операций и является одним из этапов общей технологической схемы, тесно связан с другими модулями с точки зрения обмена данными, благодаря чему возможно построение четкой технологической цепочки обработки проекта.
В настоящее время цифровой фотограмметрический комплекс PHOTOMOD объединяет широкий набор программных средств цифровой фотограмметрической обработки данных ДЗЗ, позволяющих получать пространственную информацию на основе изображений кадровых цифровых и пленочных камер и космических сканирующих систем высокого разрешения.
Работа с проектом как выполнение заданной последовательности этапов (сбор данных, уравнивание, обработка), с сохранением свободы действий на каждом этапе, является одной из базовых концепций системы PHOTOMOD.

Рисунок 1 – Технологическая схема обработки проекта в системе PHOTOMOD

1.2Ключевые возможности ЦФС PHOTOMODСистема
Единое рабочее пространство, отсутствие переходов между этапами обработки проекта, параллельная работа в окне схемы блока и стереоокнах. Высокий уровень надежности благодаря гибкой и открытой системе хранения ресурсов. Возможность оптимальной организации размещения данных проекта для решения тех или иных задач и оптимального использования аппаратных мощностей рабочих станций и файл-серверов для реализации сетевой работы. Расширенные возможности управления проектами, в т.ч. объединение проектов с объединением данных этапа обработки, объединение сканерных блоков, импорт проектов PHOTOMOD 4.x.
Космическая сканерная съемка
Возможность стереообработки сканерных космических изображений, полученных асинхронными сенсорами (WorldView, QuickBird и др.). Улучшенный интерфейс для добавления сканерных снимков в проект. Синтез каналов сенсоров ASTER и Landsat при загрузке изображений.
Изображения
Поддержка работы с 16-битными растрами на всех этапах обработки. Поддержка многоканальных растров. Отсутствие ограничений на размер растра. Работа с проектами, содержащими до 20 000 снимков. Возможность работы с исходными растрами без конвертации во внутренний формат PHOTOMOD. Работа «напрямую» с 12-битными растрами, полученными камерой DMC. Дополнительные возможности операции Pan-sharpening. Операция синтеза каналов с возможностью задания значений весов.
Сбор данных для фототриангуляции
Возможность выполнения автоматического внутреннего ориентирования. Усовершенствованный алгоритм автоматического измерения связующих точек с широкими возможностями контроля точности измерений, позволяющий получить готовый набор точек для уравнивания сети и избежать ручного редактирования. Существенно расширенный функционал и новый улучшенный интерфейс для ручного измерения и редактирования связующих точек. Подробные отчеты с результатами выполнения внутреннего и взаимного ориентирования, средства анализа, выявления и устранения ошибок. Импорт элементов внешнего ориентирования с возможностями разбиения загруженных изображений на маршруты, построения накидного монтажа, разворотов снимков и уравнивания по импортированным элементам – «все в одном». Импорт элементов внутреннего и внешнего ориентирования из метаданных UltraCamХ. Автоматическое разбиение снимков на маршруты по именам снимков или по элементам внешнего ориентирования (центрам проекций и GPS-времени). Расширенный список входных данных для построения накидного монтажа, в т.ч. по различным входным данным внешнего ориентирования. Улучшенный интерфейс импорта каталогов координат опорных точек и элементов внешнего ориентирования.
Уравнивание
Возможность редактирования точек триангуляции, в т.ч. добавление/удаление точек триангуляции, на этапе уравнивания сети.
Векторы и ЦМР
Построение ЦМР (создание пикетов, TIN, матриц высот, горизонталей) сразу на весь блок изображений проекта. Перестроение TIN и горизонталей «на лету» при любом редактировании базовых 3D-векторов. Отсутствие ограничений на размер матриц высот. Расширенный набор операций с матрицами высот: загрузка и отображение «внешних» матриц высот напрямую, без конвертации, вырезание прямоугольной области, пересчет систем координат, транспонирование, произвольное преобразование, медианный фильтр выбросов. Отображение матриц высот в виде объемной поверхности на стереопаре. Построение горизонталей картографического качества с заданным шагом.
Пакетное построение ЦМР по произвольному объему входных данных. Широкий набор фильтров для редактирования векторных объектов, TIN, матриц высот. Новый механизм автоматического расчета пикетов с использованием коррелятора. Повышение быстродействия при создании/редактировании векторных объектов (в т.ч. больших объемов). Режим профилирования по регулярной сетке в системе координат проекта. Новый алгоритм построения «плотной» ЦМР с использованием CUDA-технологии вычисление координаты Z в каждом пикселе заданной области блока изображений; фильтрация «зданий» и «растительности»; прореживание выходной ЦМР до заданного разрешения; преобразование в пикеты для редактирования. Возможность редактирования наборов параметров построения ЦМР для различных типов местности через удобный интерфейс пользователя. Усовершенствования предопределенных наборов параметров построения ЦМР. Новый предопределенный набор параметров для типа местности «пустыня». Фильтрация ЦМР большого размера в многопотоковом режиме. Новый функционал окна импорта лидарных данных (нарезка, прореживание, классификация.) Новые алгоритмы заполнения «пустых» областей ЦМР. Новые инструменты фильтрации матрицы высот. Отображение матрицы высот в виде цветной гипсометрической модели.
Визуализация
Возможность стереообработки любой пары снимков, имеющей перекрытие. Возможность подстройки в стереорежиме как горизонтального, так и вертикального параллакса с субпиксельной точностью. Широкие возможности отображения данных обработки в 3D-окне (векторных объектов, TIN, матриц высот) — просмотр данных в анаглифическом и покадровом стереорежиме, различные типы раскраски ЦМР и способы отображения, «натягивание» геопривязанного растра на TIN, отображение стилей векторных объектов StereoDraw в соответствии с таблицей кодов и т.п. Трехмерное моделирование в 3D-Mod, экспорт в DXF.
Мозаика
Поддержка многоканальной и 16-битной мозаики. Возможность определять области, не участвующие в локальном выравнивании.
Распределенная обработка
Новый более производительный механизм распределенной обработки для параллельного запуска вычислительных процессов, позволяющий использовать полные возможности мощностей современных аппаратных средств, включая поддержку многопроцессорной конфигурации компьютеров.

1.3Общие рекомендацииКонфигурация компьютера. Конфигурация компьютера, необходимая для работы с комплексом PHOTOMOD, существенно зависит от класса и объема задач, которые планируется решать с помощью этой ЦФС. Рекомендуемая конфигурация для комфортной работы приведена в таблице.
Компонент системы Рекомендуемая конфигурация
Процессор IntelCore 2 Quad с тактовой частотой 3 Ггц
Оперативная память 4 ГБ для Win64
Видеокарта На базе чипа NVIDIA Quadro FX 570
Монитор Стереомонитор StereoPixel LcReflex-20
Жесткий диск IDE/SATA 1000 ГБ
Операционная система Microsoft Windows 7
Для работы ключа аппаратной защиты необходимо наличие порта USB (для локальной версии PHOTOMOD) или подключения к локальной сети (для сетевой версии).
Центральный процессор. Производительность центрального процессора не является критичной для большинства задач, решаемых с помощью PHOTOMOD. Если планируется строить большое количество ЦМР (TIN, DEM) с помощью коррелятора, то скорость расчета пикетов пропорциональна тактовой частоте процессора и имеет смысл выбирать наиболее быстродействующие модели. Для большинства остальных задач рекомендуется использовать системы на базе IntelCore 2 Duo с тактовой частотой в районе 2.66 ГГц. На текущий момент PHOTOMOD оптимизирован для работы на многопроцессорных или многоядерных системах. Применение таких систем может значительно сократить время выполнения трудоемких процессов.
Оперативная память (RAM): Для комфортной работы со средними объемами данных рекомендуется наличие как минимум 1 ГБ.
Жесткий диск: Общей рекомендацией является применение нескольких жестких дисков среднего объема (порядка 1000 ГБ), а не меньшего числа больших дисков.
Сетевой адаптер: Для работы в сети (работы с проектами на удаленном компьютере) рекомендуется использовать сетевое подключение со скоростью 1 Гбит/с.
Анаглифический стереорежим: PHOTOMOD поддерживает анаглифический стереорежим, при этом не требуется наличие особых типов видеокарт и мониторов. Для работы в анаглифическом стереорежиме можно использовать пластиковые анаглифические очки с красным и синим фильтрами.
Используются обычные мыши и специализированные 3D-манипуляторы.
Операционная система (ОС): PHOTOMOD может использоваться на компьютерах под управлением ОС Windows XP, Windows Vista, Windows 7.
Комплектация: В типовой комплект поставки системы PHOTOMOD входят:
Компакт-диск, содержащий инсталляционный набор системы и электронную версию документации.
Ключ защиты.
1.4Оборудование для стереоизмеренийРабота в стереорежиме является наиболее трудоёмкой частью обработки проекта в системе PHOTOMOD. При этом могут использоваться режимы анаглифического и покадрового стерео. Кроме того, для эффективной работы в стереорежиме, необходимо специальное дополнительное оборудование и его настройки.
Система PHOTOMOD поддерживает два режима стереоизмерений с использованием затворных очков – чересстрочный и покадровый.
Чересстрочное стерео
При работе в чересстрочном (интерлейсном) режиме кадр делится на два полукадра, первый из которых содержит чётные строки, а второй – нечётные. Правое и левое изображения стереопары выводятся на экран поочерёдно в «чётном» и «нечётном» полукадре соответственно. Синхронизируемые с вертикальной развёрткой монитора затворные очки позволяют наблюдать два изображения «одновременно» и таким образом проводить стереоизмерения. Чересстрочный режим применим только к экрану в целом. Другими недостатками являются прореживание картинки и снижение разрешения в связи с использованием полукадров. Необходимым условием комфортной для глаз работы в чересстрочном режиме является высокая вертикальная частота монитора (как минимум 75 герц на «каждый глаз» – примерно 150 герц при переключении в чересстрочный режим).
Покадровое стерео
Стерео (режим «page-flipping») обеспечивает более качественное стерео изображение по сравнению с чересстрочным режимом в связи с использованием полных кадров. Левое и правое изображения поочерёдно выводятся на экран синхронно со сменой кадров. Синхронизация затворных очков с вертикальной развёрткой монитора позволяет наблюдать два изображения «одновременно» и таким образом проводить стереоизмерения. Необходимым условием комфортной для глаз работы в покадровом режиме является достаточно высокая вертикальная частота монитора (как минимум 120 герц) и наличие соответствующего видеоадаптера.
Типы стерео очков
Для комфортной работы рекомендуется использование графических режимов с разрешением не ниже 1024×768 и глубиной цвета 24 или 32 бит/пиксель. Все модули PHOTOMOD, имеющие возможность работы в стереорежиме (AT, DTM, StereoDraw и StereoVectOr), поддерживают 3 режима стереовизуализации: анаглифический, чересстрочный (interlaced) и покадровый (page-flipping).
Для работы в анаглифическом режиме подходит любой графический адаптер и монитор (включая LCD), а также любые очки с красным и синим фильтрами. Необходимо использование графического режима с глубиной цветности не меньше 16 бит/пиксель.
Для работы в чересстрочном режиме необходим графический адаптер, поддерживающий чересстрочный режим, или специальный аппаратный адаптер, обеспечивающий формирование и подачу на монитор чересстрочного изображения. Рекомендуется использовать монитор, поддерживающий вертикальную частоту не менее 120 Гц в рабочем разрешении.
Для работы в покадровом режиме можно использовать любой графический адаптер, поддерживающий режим quad-bufferedstereo в OpenGL.
Также необходим монитор с достаточно большой частотой вертикальной развертки в рабочем разрешении.
Затворные очки.
Затворными очками являются очки на жидких кристаллах, синхронизируемые с вертикальной развёрткой монитора.

Рисунок 2 – Затворные очки 3D Vision
Анаглифические очки.
Анаглифическое стереоизображение формируется путём отображения левого и правого снимка стереопары за условно «красным» и «синим» фильтрами. Для просмотра и измерений по анаглифической стереомодели используются специальные спектральные анаглифические очки с такими же фильтрами. Анаглифический режим стереоизмерений удобен тем, что не накладывает никаких требований на монитор и видеокарту.

Рисунок 3 – Анаглифические очки
В PHOTOMOD Lite поддерживается анаглифический стереорежим, при этом не требуется наличие особых типов видеокарт и мониторов. Для работы в анаглифическом стереорежиме можно использовать обычные стеклянные или пластиковые анаглифические очки с красным и синим фильтрами. Неудобством анаглифического стереоявляется невозможность полноценной работы с цветными изображениями и некоторое затемнение картинки за счёт использования цветных фильтров в очках.
Современные жидкокристаллические стереомониторы
Развитие информационных технологий привело к тому, что принципиально изменилась технология многих производственных процессов. Люди получают исходные данные в цифровом виде, обрабатывают их на компьютере, наблюдают результаты на экране монитора и не задумываются, что изображение на мониторе плоское, тогда как окружающий мир мы видим объемным.
Трехмерное компьютерное видение чрезвычайно важно в фотограмметрии. Повышение качества исходных данных, совершенствование программного обеспечения, создание мощных компьютеров и видеокарт позволяет надеяться на возможность получения качественного 3D-изображения при наличии соответствующего средства визуализации.
На сегодняшний день таким средством все чаще становятся специальные стереомониторы. Среди аппаратных решений для наблюдения компьютерного стерео, реализованного первыми двумя способами, наибольшей популярностью пользовались и пользуются до сих пор мониторы с электронно-лучевыми трубками (CRT-мониторы) в паре со специальными стереоочками.
Самым доступным является анаглифическое стерео, которое основано на принципе спектрального разделения и использует свойства светофильтров пропускать лучи только определенных цветов и задерживать лучи других цветов.
При просмотре суммарного изображения через цветные фильтры (красный и сине-зеленый), пропускающие световые пучки красного и синего с зеленым цветов к разным глазам, формируется стереоэффект. Благодаря крайней простоте анаглифических очков, представляющих собой два разноцветных стекла или пленки в оправе, и отсутствию дополнительных ограничений на конфигурацию компьютера анаглифическое стерео представляется идеальным для демонстрационных целей. Недостатком является то, что для получения качественной стереокартины необходимо точное соответствие цветовой гаммы очков и цветового спектра монитора, в противном случае возникает «двоение» контуров объектов, что затрудняет их восприятие.
При временном разделении на экран дисплея последовательно выводятся правое и левое изображения стереопары. Для наблюдения стереоэффекта используются затворные жидкокристаллические стереоочки, в которых последовательно открываются и закрываются правый и левый окуляры, синхронно с выводом изображений на экран. Для синхронизации применяется специальная электронная схема. Существует два режима реализации принципа временного разделения: интерлейсный и покадровый.
В интерлейсном режиме выводятся только четные или нечетные строки каждого из изображений, формирующих стереопару. В таком режиме происходит потеря вертикального разрешения вдвое за счет того, что каждое изображение представлено только половиной строк. Тем не менее, метод получил довольно широкое распространение в профессиональной среде за счет относительной дешевизны (кроме специальных очков практически нет дополнительных требований к видеокарте и монитору). К тому же, в данном режиме частота переключения очков увеличивается вдвое и, соответственно, уменьшается мерцание изображения.
При покадровом режиме на экран дисплея выводятся все строки (полный кадр) левого и правого изображений, а не через одну, как в интерлейсном режиме. Относительный недостаток покадрового режима заключается в дополнительных ограничениях на модель монитора (он должен обладать частотой кадровой развертки не менее 100-120 Гц и низкой инерционностью послесвечения кинескопа) и на видеокарту (видеокарта должна иметь аппаратную поддержку покадрового стерео). До недавнего времени дополнительные ограничения заметно сказывались на цене, поскольку соответствующие профессиональные мониторы и видеокарты стоили заметно дороже обычных. Несмотря на это покадровый режим является наиболее комфортным и обеспечивает наилучшее качество стреоизображения (без потери разрешения) и наиболее широко распространен в профессиональной среде.
Существует также принцип пространственного разделения, когда левое и правое изображение выводятся одновременно в левую и правую части дисплея. В качестве дополнительных устройств, применяемых для наблюдения стереоизображения, в данном случае выступают специальные оптические системы (стереоскопические насадки). Существенными недостатками такого метода являются резкое (в два раза) сужение поля зрения и неподвижное положение оператора.
Однако, в последние два-три года приоритеты на рынке сместились в сторону стереомониторов. Это однозначно связано с интенсивным развитием технологий жидкокристаллических (ж/к, LCD) мониторов. Более компактные LCD-мониторы практически полностью вытеснили с рынка традиционные CRT-мониторы. Это поставило крест на дальнейшем использовании профессионального покадрового стереометода с использованием затворных очков, поскольку LCD-мониторы не поддерживают необходимую частоту и не могут быть в этом смысле аналогами электронно-лучевых дисплеев. С другой стороны, LCD-мониторы обладают кроме компактности рядом преимуществ по сравнению с CRT-мониторами, а именно более четким изображением и отсутствием мерцания, поэтому стереомониторы, содержащие LCD-панели в качестве составляющих, вызывают в последнее время повышенный интерес.
Типы стереомониторов
Современные стереомониторы можно разделить на несколько типов по способу стерео-визуализации: стереоскопические, голографические и волюметрические (на объемных носителях). Последние два типа не получили массового распространения и представляют собой в основном лабораторные или демонстрационные образцы.
Стереоскопические мониторы используют в качестве средства стереовизуализации стереоскопию и получили наибольшее развитие. Такие мониторы воспроизводят два ракурса объемной сцены, один из которых предназначен для левого, а другой - для правого глаза.
Стероскопические мониторы, в свою очередь, делятся на автостереоскопические (не требующие дополнительно использования очков для разделения левого и правого изображений стереопары) и те, которые подразумевают использование облегченных поляризационных очков.
Современные технологии компьютерной стереовизуализации используют в качестве аппаратных средств стереомонитор и специальные поляризационные очки.
Необходимость использования очков компенсируется устранением ряда недостатков, свойственных автостереоскопии. Кроме того, поляризационные очки намного легче затворных, не снабжены проводами и внешне очень похожи на обычные очки с диоптриями (их не надо приобретать отдельно, они входят в комплект поставки стереомонитора).
Рассмотрим зеркальные стереомониторы.
Зеркальные стереомониторы
Принцип реализации стерео в зеркальных стереомониторах основан на совмещении ортогонально поляризованных изображений двух жидкокристаллических дисплеев с помощью полупрозрачного зеркала и последующего разделения левого и правого изображений стереопары через пассивные поляризационные очки.
Важным достоинством зеркальных стереодисплеев является их поддержка имеющимся программным обеспечением.
Стереомониторы StereoPixel (Россия)
С 2007 года под торговой маркой StereoPixel реализуются стереомониторы LcReflex российского производства.
Серия зеркальных стереомониторов LcReflex в настоящее время состоит из двух моделей: 17-дюймовой LcReflex-1702 и 20-дюймовой LcReflex-2002. Обе модели предназначены для профессиональных приложений: фотограмметрии, САПР, медицины. Основные различия моделей состоят в том, что модель LcReflex-2002 имеет большие габариты и разрешение, оснащена интерфейсом DVI, а главное, имеет более комфортный размер пиксела изображения (0,292 мм).
В настоящее время производство стереомониторов LcReflex-2002 размещено на витебском телевизионном заводе «Витязь».

Рисунок 4 – Монитор StereoPixel LcReflex-20
В комплект с данным типом мониторов входят специальные поляризационные очки для измерений в стереорежиме. Данный тип стереоочков предназначен для работы в покадровом стерео (page-flipping). Преимущество данного типа очков – это качественный стереоэффект и отсутствие необходимости в подзарядке и питании.
Недостатком очков является – ограничение наклона головы оператора.

Рисунок 5 – Внешний вид стереодисплея StereoPixel.
На рисунке 5 приведена схема принципа реализации стерео.

Рисунок 6 – Схема принципа действия стереодисплея StereoPixel
Обращает внимание расположение панелей: горизонтальный монитор находится снизу, а не сверху.
Профессиональная работа с компьютерным стерео подразумевает легкое переключение между 2D/3D режимами, высокое разрешение и качество изображения, а также комфорт при длительной работе. Для фотограмметрических приложений помимо этого важна возможность работы в оконном режиме.
Среди доступных на сегодняшний день на рынке конструкций оптимальными для профессиональных фотограмметрических приложений являются зеркальные стереомониторы. В то же время разумной альтернативой по соотношению цена/качество являются интерлейсные и недорогие «фазово-поляризационные» мониторы.
1.5 Модули цифровой фотограмметрической системы PHOTOMODГибкость цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD заключается в ее модульности. Каждый модуль системы предназначен для выполнения необходимых операций на соответствующем этапе обработки проекта, благодаря чему:
- возможна оптимальная настройка конфигурации системы под конкретное производство (приобретаются только те модули и в таком количестве, которое необходимо для конкретного технологического цикла);
- облегчается использование системы - пользовательский интерфейс каждого модуля специально оптимизирован под ту группу функций, которую этот модуль выполняет, при этом основные элементы интерфейса унифицированы в пределах всей системы.
Каждый модуль является одним из этапов общей технологической схемы и тесно связан с другими модулями с точки зрения обмена данными, благодаря чему возможно построение четкой технологической цепочки обработки проекта. Работа с проектом как выполнение заданной последовательности этапов (сбор данных, уравнивание, обработка), с сохранением свободы действий на каждом этапе, является одной из базовых концепций системы PHOTOMOD.
PHOTOMOD COREОсновная управляющая оболочка системы. Используется для создания, копирования, удаления проектов, ввода паспортных данных камер, визуализации блока изображений в соответствии с этапом обработки, загрузки для просмотра и контроля TIN'ов, матриц высот, векторов и т. д., а также запуска остальных модулей системы. Средствами программы PHOTOMOD Montage Desktop производится построение единой ЦМР и горизонталей на блок изображений, импорт и экспорт различных видов объектов.
PHOTOMOD ATМодуль сбора данных для уравнивания сетей блочной и маршрутной фототриангуляции, включая внутреннее ориентирование, измерение опорных и связующих точек. Измерение и перенос связующих и опорных точек могут выполняться в автоматическом режиме или вручную в стереорежиме. Содержит средства контроля точности по смежным моделям и остаточному поперечному параллаксу.
PHOTOMOD SolverМодуль уравнивания сети фототриангуляции. Инструменты контроля точности и средства представления и анализа ошибок обеспечивают реализацию проекта фототриангуляции, надежность и высокое качество выходных продуктов: ЦМР, ортофотопланов, цифровых карт. Средства обмена через формат PAT-B позволяют использовать ЦФС PHOTOMOD в связке с другими фотограмметрическими системами.
PHOTOMOD DTM
Модуль предназначен для построения ЦМР. Система поддерживает набор алгоритмов автоматического построения TIN'a, позволяет использовать различные алгоритмы внутри выбранных областей модели. Редактирование модели рельефа производится в стереорежиме и в специальном 3D-окне. Модуль содержит набор инструментов группового и одиночного редактирования вершин и треугольников TIN'a, автоматической фильтрации выбросов и контроля точности модели рельефа, редактирования структурных линий и горизонталей, конвертирования TIN-DEM и др.
PHOTOMOD StereoDrawМодуль предназначен для создания и редактирования 3D векторных объектов в стереорежиме (с использованием затворных или анаглифических очков), а также для проведения 3D-измерений. PHOTOMOD StereoDraw содержит такие удобные инструменты, как автоматическое перемещение курсора по рельефу, 2D- и 3D-снаппинг, векторизация сегментов линий под прямым углом, копирование векторных объектов, автоматическое проведение линии вдоль границы существующего объекта, построение буферных зон и многие др. К графическим объектам могут быть привязаны записи из таблицы кодов и атрибуты. Поддерживается обширный набор векторных форматов импорта/экспорта.
PHOTOMOD Mosaic
Модуль создания ортофотопланов по аэрофотоснимкам или спутниковым сканерным изображениям на основе  ЦМР, построенной в модуле PHOTOMOD DTM или импортированной из набора форматов. Модуль содержит удобный редактор проведения "порезов" для выделения фрагментов исходных изображений, включаемых в мозаику. Инструменты автоматического яркостного выравнивания и обработки порезов обеспечивают отсутствие швов на выходном изображении. Ортофотоплан создается с заданным размером элемента на местности и геопривязкой (предусмотрен прямой экспорт в MapInfo и ArcInfo, а также сохранение мозаики в формат GeoTIFF). Поддерживается нарезка на листы или трапеции заданного пользователем размера. Система осуществляет контроль точности построения ортофотоплана по опорным и контрольным точкам.
PHOTOMOD VectOrМодуль создания электронных карт. Построенные в модуле PHOTOMOD Mosaic ортоизображения могут быть загружены в PHOTOMOD VectOr для моновекторизации. Система включает мощный векторный редактор, возможности поиска и выделения объектов по запросу, библиотеку условных знаков, инструменты создания зарамочного оформления, сводки и нарезки номенклатурных листов, построения буферных зон и многие другие полезные функции. К средствам работы с моделью рельефа относятся построение горизонталей, профилей и моделей видимости. Важной функцией системы является контроль качества цифровой карты по набору параметров, включающему топологию, метрику, семантику и др.
PHOTOMOD StereoVectOrМодуль параллельной работы с картой формата VectOr в стерео (PHOTOMOD StereoDraw) и моно (PHOTOMOD VectOr) окнах. Моноокно используется для отображения и редактирования карты в условных знаках. При работе с модулем удобен двухмониторный режим. Предназначен главным образом для обновления существующих векторных карт.
Рассмотрим более подробно основные модули ЦФС PHOTOMOD.

PHOTOMOD СORE –
ОСНОВНАЯ УПРАВЛЯЮЩАЯ ОБОЛОЧКА СИСТЕМЫ
PHOTOMOD СORE является объединяющим модулем системы PHOTOMOD. Основной его функцией является создание и управление проектами, а также запуск всех остальных модулей системы. В соответствии с идеологией поэтапной обработки, на каждом этапе работы с проектом доступен тот или иной набор операций; переход между этапами осуществляется с помощью специального окна "Диспетчер проекта", что наряду с многофункциональной визуальной схемой, отражающей текущее состояние проекта, позволяет легко контролировать технологический процесс.
Кроме того, модуль имеет обширный набор вспомогательных функций для упрощения и оптимизации работы с проектами.
Основные возможности модуля включают:
Формирование проекта
Создание проекта PHOTOMOD
Задание системы координат
- выбор существующей системы координат из поставляемой базы данных;
- редактирование существующей системы координат;
- создание новой системы координат
Задание параметров камеры:
- ввод паспортных данных камеры;
- учет дисторсии, задаваемой в виде формулы или таблицы;
- ввод координат главной точки, координат координатных меток или расстояний между координатными метками;
- поддержка произвольного числа и расположения координатных меток
Ввод изображений
- преобразование растров во внутренний формат с "пирамидой" для быстрой работы с большими изображениями;
- опциональное сжатие изображений;
- преобразование позитив—негатив;
- визуализация создаваемого проекта с отображением растров;
- разворот и перемещение изображений и маршрутов в целом по принципу drag & drop;
- возможность использования изображений из других проектов без необходимости создания лишних копий файлов;
- пакетное преобразование набора растров;
- вывод запроса на выбор носителя при пакетном добавлении со сменных устройств (CD- или DVD-дисков и т. п.)
Импорт проекта из устаревших версий системы PHOTOMOD
Измерение сети
- Запуск модуля PHOTOMOD AT/
- Импорт измерений из формата PAT-B/
- Отображение схемы блока с учетом взаимного ориентирования (для проектов типа "блок изображений").
Уравнивание сети
- Выбор подблока для уравнивания и дальнейшей обработки.
- Запуск модуля PHOTOMOD Solver.
- Экспорт данных измерения в формат PAT-B.
- Импорт данных уравнивания из формата PAT-B.
- Отображение схемы блока с учетом результатов уравнивания.
- Отображение точек триангуляции на схеме блока.
Обработка сети
- Автоматическое и ручное построение и редактирование разметки — областей интереса для работы с отдельными стереопарами.
- Запуск модулей PHOTOMOD DTM, StereoDraw, StereoVectOr на выбранную стереопару.
- Запуск модулей VectOr, Mosaic.
- Построение TIN на блок (в пакетном режиме с помощью коррелятора по стереопарам или путем сшивки ЦМР, построенных в модуле DTM или импортированных из внешних данных).
- Построение матрицы высот (DEM) по имеющимся TIN, сшивка нескольких DEM в один.
- Построение горизонталей на блок изображений.
- Визуализация объектов различных типов (векторные объекты, ЦМР в виде TIN'а или DEM'a, горизонтали, изображения, точки триангуляции и др.).
- Импорт / экспорт объектов различных типов.
Управление проектами
- Переход между этапами обработки проекта и запуск соответствующих модулей системы с использованием "Диспетчера проекта".
- Копирование, удаление проектов.
- Создание резервных копий проектов и восстановление проектов из резервных копий.
- Управление размещением проектов.
Запуск вспомогательных модулей системы
- PHOTOMOD Explorer
- PHOTOMOD Control Panel
- PHOTOMOD Image Wizard
- PHOTOMOD Scheme Editor
PHOTOMOD AT –
МОДУЛЬ СБОРА ДАННЫХ ДЛЯ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИИ
Программный модуль PHOTOMOD AT (Aerial Triangulation) служит для сбора данных, необходимых для обработки одиночных снимков и построения маршрутных и блочных сетей пространственной фототриангуляции. Обработка исходных данных в модуле PHOTOMOD AT включает внутреннее ориентирование снимков, ввод координат и измерение опорных точек, измерение связующих точек в областях продольного и поперечного перекрытия. Собранные данные передаются далее в модуль PHOTOMOD Solver для выполнения уравнивания (расчета параметров внешнего ориентирования снимков).
В соответствии с общей идеологией поэтапной обработки в системе PHOTOMOD, работа в модуле AT организована как последовательность выполнения 4 этапов:
Внутреннее ориентирование (этап 1) – выполнение внутреннего ориентирования снимков маршрута. Внутреннее ориентирование выполняется с целью вычисления значений параметров, определяющих положение и ориентацию системы координат снимка относительно системы координат исходного цифрового изображения. Кроме того, при внутреннем ориентировании могут быть определены параметры, описывающие систематическую деформацию снимка. Значения параметров, определённых в результате выполнения внутреннего ориентирования, используются для преобразования результатов измерений из системы координат исходного цифрового изображения в систему координат снимка.
Процедура выполнения внутреннего ориентирования представляет собой измерение координатных меток камеры на снимках и может выполняться как в ручном режиме, так и в полуавтоматическом (производится ручное измерение меток на одном изображении, для остальных метки рассчитываются автоматически).
Измерение опорных точек (этап 2) – ввод, опознавание и измерение опорных точек на отдельных снимках маршрута. Помимо ручного ввода значений координат точек предусмотрен их импорт из текстового файла. После задания координат точек производится их измерение на снимках (на данном этапе достаточно точного измерения каждой точки на одном снимке). Измерение производится в монорежиме.
Межмаршрутные связи (этап 3) – измерения опорных и связующих точек на перекрывающихся снимках соседних маршрутов (в области поперечного перекрытия).
Измерение точек сети (этап 4) – измерения опорных и связующих точек на перекрывающихся снимках одного маршрута (в области продольного перекрытия).
В том случае, если конечной целью работ по построению и уравниванию сетей фототриангуляции является лишь определение значений элементов внешнего ориентирования снимков, нет необходимости в выборе связующих точек на изображениях четких контуров местности: в таком случае идентификация соответственных связующих точек на всех перекрывающихся снимках производится с помощью коррелятора.
Под измерением точек понимается их стереоскопическое измерение (аналог стереокомпаратора), т. е. измерение одновременно на двух снимках.
Стереоскопическое измерение может выполняться тремя способами:
ручным  позиционированием точки на каждом из изображений;
ручным позиционированием  точки на одном из изображений с переносом её на другое изображение с помощью коррелятора;
ручным позиционированием точки в трёхмерном пространстве в  стереорежиме.
Кроме того, как уже упоминалось, измерение связующих точек может выполняться полностью автоматически на обоих изображениях с помощью коррелятора.
Контроль точности измерений точек осуществляется в модуле PHOTOMOD AT двумя способами:
на стереопаре снимков  по величинам остаточных поперечных  параллаксов, вычисляемых при выполнении процесса взаимного ориентирования снимков;
при объединении смежных моделей  по величинам расхождений  координат связующих точек, вычисленных на двух соседних стереомоделях при наличии зоны тройного перекрытия снимков.
Точку, измеренную на этапах 3 и 4, можно просмотреть и отредактировать на всех снимках, где она отображается, в одном окне. При этом возможно редактирование положения точки как вручную, так и с помощью коррелятора.
Обработка одиночных изображений
В случае обработки одиночного фотоснимка или одиночного сканерного изображения требуется только ввести координаты опорных точек и измерить их (этап 2). Минимальное число опорных точек — 3 (или 2 опорные точки + центр проектирования). В случае работы со снимком центральной проекции Вы должны предварительно выполнить внутреннее ориентирование (этап 1).
Обработка сканерных стереопар
При обработке сканерных стереопар выполняются следующие операции:
ввод координат опорных точек (этап 2 — "Измерение опорных точек");
измерения опорных точек (этап 2 — "Измерение опорных точек");
взаимное ориентирование снимков (этап 4 — "Измерение точек сети").
Основные возможности модуля влючают:
Работа с растровыми изображениями
Быстрое масштабирование
Радиометрическая коррекция: яркость, контрастность, гамма-коррекция
Настройка формы, размера и цвета измерительной марки
Поддержка анаглифического, чересстрочного и покадрового стереорежимов при стереоизмерениях
Возможность вращения растров при стереоизмерениях как совместно, так и друг относительно друга
Внутреннее ориентирование
Ручное и полуавтоматическое внутреннее ориентирование
Варианты преобразования системы координат исходного цифрового изображения в систему координат снимка в соответствии с паспортными данными камеры: поворот, масштаб, сдвиг; аффинное и проективное преобразования
Ввод координат и измерение опорных точек
Ввод и импорт каталога опорных точек.  Ввод и импорт координат центров проекций (в том числе данных GPS) для использования в процессе уравнивания. Возможность использования опорных и контрольных точек.  Возможность использования планово-высотных, плановых и высотных точек. Возможность учета весов опорных точек.
Взаимное ориентирование и межмаршрутные связи
Автоматическое, полуавтоматическое и ручное измерение и перенос связующих и опорных точек.  Стереоизмерения связующих и опорных точек.  Возможность автоматического ввода связующих точек по зонам.  Настройка размера и положения зон. Ручная и автоматическая (по поперечному параллаксу) отбраковка точек. Контроль качества связующих точек методом сравнения соседних моделей.  Просмотр и сохранение схемы блока.
Экспорт измерений.  Экспорт измерений в формат PAT-B
PHOTOMOD SOLVER –
МОДУЛЬ УРАВНИВАНИЯ БЛОЧНЫХ СЕТЕЙ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИИ
Модуль PHOTOMOD Solver предназначен для уравнивания (построения единой модели и внешнего ориентирования) маршрутных и блочных сетей фототриангуляции. Кроме выполнения собственно процедуры уравнивания, модуль обладает мощным графическим интерфейсом для просмотра результатов и выявления ошибок в исходных данных.
Основные возможности модуля включают:
Два метода уравнивания: независимых маршрутов и независимых стереопар
 Метод независимых маршрутов используется в основном для выявления грубых ошибок, таких как неверно заданные координаты опорных точек, ошибки позиционирования связующих точек.
 Метод независимых стереопар используется для повышения точностей, достигнутых первым методом уравнивания.
Свободная модель
Построение свободной модели используется в случае отсутствия опорных точек на момент уравнивания блока. В этой ситуации в модуле PHOTOMOD AT производится только внутреннее ориентирование и измерение связующих точек по стереопарам и между маршрутами. Solver строит модель, рассчитывая только ошибки по связям. Затем производится перевод проекта на этап "Обработка сети". Вы можете строить модели рельефа в модуле DTM и создавать 3D-векторные объекты в модуле StereoDraw. Таким образом, на момент получения координат опорных точек основная работа с проектом может быть завершена. Затем необходимо перейти на этап "Измерение сети", измерить опорные точки, переуравнять блок в выбранной системе координат в модуле Solver и вернуться на этап "Обработка сети", в результате чего все вектора и ЦМР, созданные в свободной модели, будут трансформированы в выбранную геодезическую систему координат.
Для уравнивания блока в свободной модели необходимо выбрать опцию "Свободная модель" при настройке параметров уравнивания в модуле Solver, задав приблизительное значение базиса съёмки. Ошибки, рассчитанные по свободной модели, зависят значения базиса.
Следует помнить, что построение горизонталей и ортофотопланов в свободной модели невозможно.
Уточнение результатов измерений
 Изменение типа точки (опорная — контрольная).
 Возможность изменения координат опорных точек.
 Изменение положения точек всех типов на изображениях проекта.
Просмотр результатов уравнивания, создание подробного отчета
 Отображение результатов уравнивания в графическом окне с использованием векторов ошибок.  Подробный отчет об уравнивании в текстовом виде.  Отбор опорных, контрольных, связующих точек для отображения, исключения из процесса уравнивания или включения в отчёт по различным критериям, выбранным пользователем. Сохранение схемы блока в растровый (BMP) или векторный (WMF) форматы.
PHOTOMOD DTM –
МОДУЛЬ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА (ЦМР)
Модуль PHOTOMOD DTM предназначен для создания и редактирования (в том числе в стереорежиме) цифровых моделей рельефа (ЦМР). Возможность работы с ЦМР в различных видах (пикеты, структурные линии, TIN, DEM, горизонтали), редактирование как в монорежиме, так и в любом из трех поддерживаемых комплексом PHOTOMOD стереорежимов, а также в специальном 3D-окне и широкий набор вспомогательных функций для обработки ЦМР делают модуль PHOTOMOD DTM гибким и удобным инструментом для решения большинства задач, связанных с построением трехмерных моделей рельефа.
Основным представлением ЦМР в системе PHOTOMOD является нерегулярная триангуляционная сеть (TIN — triangulated irregular network), представляющая собой кусочно-линейную интерполяционную модель поверхности. При необходимости возможно преобразование TIN в регулярную матрицу высот (DEM — digital elevation model). 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.
Набор пикетов для ЦМР может производиться как вручную, так и в автоматическом режиме. Поддерживаются следующие стратегии автоматического расчета пикетов:
Построение регулярной модели с помощью коррелятора.
Пикеты размещаются в узлах регулярной сетки, положение и шаг которой задаются пользователем.
Построение адаптивной модели с помощью коррелятора.
Пикеты размещаются в ячейках регулярной сетки, в каждой ячейке подбирается оптимальная для работы коррелятора точка.
Построение гладкой модели.
Пикеты размещаются в узлах регулярной сетки на поверхности, представляющей собой гладкую интерполяционную модель заданного (обычно небольшого) набора точек, например точек триангуляции.
Также пикеты могут вводиться вручную в моно- или стереорежиме, или импортироваться из ряда форматов.
Структурные линии могут создаваться и редактироваться непосредственно в модуле DTM в моно- или стереорежиме, или импортироваться из внешних форматов.
Трехмерное позиционирование маркера при вводе или редактировании данных может осуществляться разными способами с помощью как мыши, так и клавиатуры. Для облегчения позиционирования имеется функция "автоматического следования маркера по рельефу", доступная при редактировании любых объектов.
Редактирование TIN может осуществляться следующими способами: ручное редактирование узлов TIN в моно- или стереорежиме; полуавтоматическая фильтрация выбросов; редактирование структурных линий, приводящее к автоматическому перестроению TIN с учетом произведенных изменений; редактирование узлов TIN в 3D-окне, позволяющем рассмотреть модель под любым углом.
Построенная ЦМР может быть экспортирована во внешние форматы или использована для построения ЦМР на блок, которое может производиться как в модуле Montage Desktop, так и непосредственно в модуле DTM.
Прочие возможности модуля DTM включают:
Управление маркером
Режимы работы с подвижным и неподвижным маркером. Настройка формы, цвета и размера маркера.  Режим "маркер = мышь". Режим автоматического следования маркера по рельефу.
Задание сетки для автоматического расчета пикетов
Настройка положения сетки (области интереса) путем рисования рамки непосредственно на стереопаре.  Настройка шага сетки в метрах или настройка числа ячеек сетки.
Построение и редактирование TIN
Настройка параметров коррелятора в зависимости от типа рельефа. Возможность включения в TIN точек сети фототриангуляции. Оптимизация TIN в соответствии с критерием Делоне. Перемещение, удаление, вставка вершин TIN в стереорежиме. Операции над группой вершин  – удаление, перемещение на заданную высоту или на заданный сдвиг по высоте. Переброска рёбер треугольников.
Создание и редактирование структурных линий
Вставка, удаление, перемещение вершин в стереорежиме. Операции над группой вершин — удаление, перемещение на заданную высоту или на заданный сдвиг по высоте. Операции над группой линий – удаление, перемещение, перемещение на заданную высоту или сдвиг по высоте. Операции с фрагментом линии (выделенным набором сегментов) — удаление, перемещение в плане и на заданную высоту. Возможности проведения одной линии вдоль другой. Использование 2D- и 3D-снаппинга в процессе создания и редактирования. Разрезание в произвольном месте. Подключение линии к линии с созданием общей вершины. Возможность использования в качестве структурных линий 3D-векторов, созданных в модуле PHOTOMOD StereoDraw.
Создание и редактирование горизонталей
Автоматическое построение горизонталей с заданной высотой сечения рельефа по TIN и матрице высот. Редактирование отдельных вершин – удаление, вставка. Фильтрация шумов и выбросов. Поиск пересечений. Сглаживание с помощью кривых Безье. Ручное сглаживание на выбранных вершинах.
Контроль точности построения ЦМР
Визуальный контроль в стереорежиме. Контроль расхождений между TIN и точками триангуляции. Контроль расхождений между TIN и матрицей высот.
Пользовательский интерфейс
Настройка параллакса стереоизображения для лучшего стереоэффекта.
3D-окно: отображение модели в любом ракурсе с окрашиванием в соответствии со значениями высоты или с использованием исходного растра в качестве текстуры.
Отмена (undo) на заданное количество действий.
PHOTOMOD STEREODRAW – МОДУЛЬ СТЕРЕОВЕКТОРИЗАЦИИ
Модуль PHOTOMOD StereoDraw предназначен для создания и редактирования трёхмерных векторных объектов в стереорежиме. Трёхмерные векторные объекты (3D-вектора) в дальнейшем могут использоваться для создания цифровых карт, а также как элементы модели рельефа при загрузке в модуль PHOTOMOD DTM. Помимо создания 3D-векторов непосредственно в модуле PHOTOMOD StereoDraw предусмотрен импорт векторных объектов из популярных форматов. PHOTOMOD StereoDraw предоставляет пользователю необходимый набор инструментов редактирования 3D-векторов, их топологического согласования, деления на тематические слои, привязки атрибутов и записей в таблице кодов. StereoDraw поддерживает покадровый, чересстрочный и анаглифический стереорежимы.
Основные возможности модуля включают:
Управление маркером
 Настройка формы, цвета и размера маркера. 3D-перемещение маркера с помощью мыши и клавиатуры  Режим "маркер=мышь". Режим автоматического следования маркера по рельефу. Режимы 2D- и 3D-снаппинга при векторизации вершин и линий
Создание векторных объектов
 Типы объектов: точка, полилиния и полигон. Создание объекта по коду, с использованием классификатора. Редактирование таблицы кодов. Создание таблиц атрибутов, связанных как с записью в таблице кодов, так и уникальных для отдельных объектов. Работа с набором тематических слоёв. Поддержка топологических связей при создании векторных объектов. Повороты под прямыми углами при создании полилиний и полигонов. Проведение линейных, площадных и угловых измерений.
Редактирование векторных объектов
Выбор единичных объектов, групп объектов, объектов данного слоя, объектов данного кода. Добавление, удаление, перемещение вершин и изменение нумерации. Редактирование топологических связей. Преобразование типов объектов. Проверка и исправление топологии (несовпадения соответствующих вершин объектов). Построение 2D- и 3D-буферных зон. Операции над группой вершин – удаление, перемещение, перемещение на заданную высоту или на заданный сдвиг по высоте. Операции над группой объектов – удаление, перемещение на заданную высоту или сдвиг по высоте.  Возможности проведения и замыкания одной линии вдоль другой.  Сглаживание линий и полигонов с помощью интерполяции.  Работа с фрагментом (группа сегментов) объекта: выбор, сглаживание, интерполирование, удаление, перемещение на заданную высоту. Режимы группового выделения – добавить, вычесть, инвертировать.  Размыкание и замыкание полилиний.  Разрезание в произвольном месте.  Подключение объекта к объекту с созданием общих вершин и сегментов.
Настройки и дополнительные интерфейсные возможности
 Настройка параллакса стереоизображения для лучшего стереоэффекта. Отмена (undo) на заданное количество действий. Настройка параметров коррелятора. Настройки параметров визуализации, загрузки и сохранения объектов.
Импорт/экспорт векторных объектов
 Список поддерживаемых форматов. Экспорт таблицы кодов и атрибутов в DBF файл, привязанный к файлу с векторными объектами.
PHOTOMOD MOSAIC –
МОДУЛЬ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ОРТОФОТОПЛАНОВ
Одним из основных продуктов, получаемых на выходе цифровых фотограмметрических систем (ЦФС) являются ортофотопланы. При их построении на исходных снимках корректируются геометрические искажения, связанные с параметрами камеры, наклоном оптической оси, рельефом местности и т. п. Результат ортотрансформирования в виде единого непрерывного растра или набора листов представляется в какой либо картографической проекции.
В ЦФС PHOTOMOD для построения ортофотопланов используется программа PHOTOMOD Mosaic. Рассмотрим некоторые особенности построения ортофотопланов при помощи этой программы.
Одной из главных задач при построении мозаичных ортофотопланов является выбор областей растров, берущихся с исходных снимков. В PHOTOMOD Mosaic исходные области (еще называемые областями трансформирования) жестко привязываются к исходным растрам и задается порядок нанесения этих областей на общий ортофотоплан. Чтобы не появлялись незаполненные участки, области трансформирования рисуются с некоторым перекрытием. Величина перекрытия задается пользователем эмпирически и зависит от перепадов высот на проекте. Чем значительнее перепады, тем больше должно быть взаимное перекрытие. У каждой области трансформирования можно выделить две составляющие:
Во-первых, это границы порезов между отдельными снимками, которые отрисовываются особенно тщательно в соответствии с "Инструкцией по фотограмметрическим работам при создании топографических карт и планов" [1].
Во-вторых, это часть областей трансформирования, которая находится под соседними снимкам. Она отрисовывается достаточно произвольно. Необходимо лишь обеспечить достаточный размер зоны перекрытия. В окнах PHOTOMOD Mosaic участки второго типа отображаются на фоне заштрихованных областей трансформирования с соседних снимков.
Очевидно, что подобный подход позволяет избежать смещения порезов при изменении параметров проекта PHOTOMOD. То есть основная часть работы по построению мозаики может вестись еще до получения окончательной модели рельефа, что способствует оптимизации производственного процесса.
Кроме областей трансформирование предусмотрена возможность задания "прозрачных" областей. Это удобно, когда часть снимка лежащего наверху испорчена, либо закрыта облачностью.
Также можно задавать области, заполняемые цветом фона, для скрытия на ортофотопланах нежелательных объектов, например, по соображениям секретности.
Кроме того, начиная с версии 3.5, появился 4-ый тип областей о которых хотелось бы рассказать подробнее. Это так называемые "области высокого разрешения". Необходимость их использования вызвана следующим обстоятельством. Достаточно часто на снимках присутствуют искусственные или естественные объекты небольших размеров выделяющиеся по высоте по сравнению с окружающим ландшафтом.
Примером объектов такого рода являются мосты. Очевидно, что для достижения высокой точности трансформирования на таких участках требуется матрица высот высокого разрешения, шаг которой сопоставим с размером пиксела результирующего ортофотоплана. Но это приводит к значительным затратам времени на построение ортофотоплана.
В таких случаях используется следующая технология. Упомянутые объекты на исходных снимках обводятся областями высокого разрешения. Строится матрица высот с малым шагом, достаточным для высокоточного трансформирования. В PHOTOMOD Mosaic матрица высот прореживается в несколько раз при помощи параметра "Размер интерполяционной ячейки". Построение ортофотоплана по прореженной матрице идет с высокой скоростью, а в областях высокого разрешения трансформирование выполняется по матрице высот с исходным шагом. В результате достигаются высокая скорость и точность построения ортофотопланов.
К сожалению и у этого подхода есть недостаток, заключающийся в необходимости построения и хранения высокоинформативной матрицы высот, что приводит к значительным затратам дисковой памяти.
В PHOTOMOD Mosaic существует технология свободная от этого недостатка. Ортофотоплан строится по матрице высот низкого разрешения. При этом в матрицу высот встраиваются трехмерные вектора описывающие искомые возвышающиеся объекты. Обработка в таких участках требует значительных вычислительных ресурсов, однако в связи с тем, что доля их по отношению к площади всего ортофотоплана невелика, общее время обработки увеличивается незначительно. В результате получаем высокоточную обработку за приемлемое время.
Окончательно можно сформулировать следующие рекомендации по качественному ортотрансформированию.
Если пользователь имеет доступ к трехмерным векторам, описывающим возвышающиеся объекты, то более предпочтительным является использование второй технологии, связанной со встраиванием этих объектов в матрицу высот низкого разрешения. Если же может быть использована матрица высот высокого разрешения, но нет векторной информации, то необходимо использовать области высокого разрешения. Наличие двух описанных подходов позволяет пользователю гибко решать поставленные перед ним задачи в зависимости от типа исходных данных.
Следующий вопрос – выравнивание цветов и яркостей на ортофотопланах.
В подавляющем большинстве случаев исходные снимки содержат фотометрические (яркостные и цветовые) искажения, вызываемые неидеальностью оптического тракта, изменениями освещенности земной поверхности и т. п. Также в качестве исходных данных могут использоваться снимки, полученные в разное время. В этом случае непредсказуемым образом меняется отражающая способность земной поверхности.
Фотометрические искажения приводят к появлению видимых различий между отдельными снимками на ортофотоплане. В результате значительно снижается потребительская ценность выходного продукта. Очевидно, что возникает задача взаимного выравнивания яркостей и цветов отдельных снимков с целью получения визуально непрерывного растрового поля.
Известным и широко описанным подходом к выравниванию яркостных и цветовых характеристик является анализ областей взаимного перекрытия снимков и построения на этой основе функции перекодировки яркостей.
Параметры преобразования при этом остаются неизменными внутри каждого снимка вне зависимости от геометрического положения корректируемого отсчета. Очевидно, что существенным недостатком данного метода является невозможность выравнивания локальных яркостных искажений в пределах одного снимка.
Такие неоднородности присутствуют на большей части исходных данных.
В связи с этим был разработан алгоритм локального яркостного выравнивания, основанный на построении статистической модели искажений каждого снимка. При этом в качестве исходной информации используются данные 3-х типов:
- статистика, набранная по областям перекрытия снимков, что позволяет уравнивать фотометрические характеристики на границах между отдельными снимками;
- статистика, набранная внутри снимков, позволяет сохранить исходные характеристики в середине областей трансформирования (слайд, появление желтых квадратиков);
- статистика, набранная на внешних границах ортофотоплана, также позволяет сохранить исходные цвета и яркости, но уже на границах.
Совместный учет статистики всех 3-х видов раздельно между снимками и между маршрутами позволило выполнить плавное выравнивание между снимков при сохранении цветовых и яркостных характеристик картинки (ортофото) в целом.
Апробация алгоритма локального выравнивания была выполнена на более чем 20 проектах с числом снимков варьируемом от 2 до 230. Исходные цветные снимки имели ярко выраженный радиальный яркостной тренд, связанный с зонной характеристикой съемочной оптики. На выходе были получены визуально непрерывные ортофотопланы. В более чем 70% случаев не требовалась дополнительная подстройка параметров выравнивания.
Добавление в мозаику снимков из другого проекта PHOTOMOD.
Это бывает необходимо если исходный блок был разбит на подблоки (например из-за большого числа снимков), а также при работе со сканерными проектами, в которых пока реализована только работа с одиночной стереопарой.
Пользователь может добавлять (удалять) в мозаику произвольное количество снимков из других проектов. При этом работа с ними ведется абсолютно аналогично, работе со снимками из текущего проекта. Добавляемые снимки помещаются в один фиктивный маршрут.
В будущем планируется ввести в PHOTOMOD Mosaic произвольное количество фиктивных маршрутов и возможность добавления (перемещения, удаления) снимков внутри и между маршрутами.

PHOTOMOD VECTOR –
МОДУЛЬ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КАРТ
PHOTOMOD VECTOR – это геоинформационная система, предназначенная для создания и редактирования электронных карт, решения типовых прикладных задач и разработки специализированных ГИС-приложений в среде Windows. Система позволяет создавать векторные, растровые и матричные карты, а также оперативно обновлять различную информацию о местности.
База данных электронных карт имеет иерархическую структуру. На нижнем уровне хранится информация об отдельных объектах карты. Объекты могут объединяться в группы, слои и листы карт. Совокупность листов карт одного масштаба и вида составляет район работ – отдельную базу данных электронных карт. Описание отдельного объекта состоит из метрических данных (координат на местности), семантических данных (свойств объекта), текстовых справочных данных, иллюстративных графических данных и других данных, включая уникальный номер объекта, через который осуществляется логическая связь с внешними реляционными БД.
Объем отдельной базы данных электронных карт может составлять несколько терабайт (Тб). Обновление базы выполняется в режиме выполнения транзакций, что обеспечивает восстановление при сбоях и откат на любое число шагов назад. Система управления поддерживает высокопроизводительный алгоритм индексации данных, что обеспечивает максимальную скорость поиска и отображения объектов на стандартных технических средствах. Основными функциями системы VECTOR являются:
• создание и использование иерархической структуры базы данных электронных карт, имеющей уровни: район работ, листы карты, слой объектов, отдельные объекты местности;
• редактирование содержимого базы данных электронных карт с использованием графического интерфейса пользователя: создание нового уровня, обновление, удаление, копирование и восстановление объектов карты;
• визуализация содержимого базы данных в условных знаках, принятых для топографических, обзорно-географических, кадастровых и других видов карт;
• поддержка систем классификации, кодирования объектов в соответствии с требованиями Роскартографии, Топографической Службы ВС РФ, др.федеральных служб;
• поддержка пользовательских условных знаков, объектов и их характеристик; для отображения условных знаков могут применяться графические примитивы, не поддерживаемые в GDI системы Windows (пунктирные линии различной длины и ширины, заполнение площадного объекта точечными усл. знаками размером больше 8х8);
• выполнение расчетных операций: определение площади, длины, периметра, построение зон отсечения, ведение статистики по характеристикам объектов;
• вывод на внешние устройства печати изображения электронной карты в принятых условных знаках; поддержка векторных и растровых устройств печати, цветных и черно-белых; изменение состава объектов и масштаба карты при печати;
• отображение выводимой информации в режиме WYSIWYG;
• поддержка программного интерфейса для различных сред программирования: C++, C, Pascal, Delphi, Visual Basic, Builder C++ и других.
Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD LitePHOTOMOD Lite является бесплатным программным продуктом для фотограмметрической обработки аэрокосмических фотоснимков. Программа предназначена для знакомства с возможностями системы PHOTOMOD, выполнения тестовых проектов с данными пользователя и не предполагает коммерческого использования. Lite-версия позволяет выполнять фотограмметрические проекты, связанные с созданием ортофотопланов, цифровых моделей рельефа и векторных карт.
Система РНОТОМОD Lite позволяет осуществлять полный фотограмметрический цикл обработки стереопарных изображений на персональном компьютере в операционной среде WINDOWS. Более того, цифровой фотограмметрический комплекс PHOTOMOD Lite показал себя исключительно производительным средством наглядной демонстрации всего процесса обработки аэрокосмических снимков и составления по ним топографических планов и цифровых моделей местности.
Основным отличием Lite-версии от полнофункционального программного комплекса являются следующие ограничения:
Ограничение на максимальное количество снимков в проекте: 40 – для съемки в центральной проекции, 2 – для космической сканерной съемки.
Максимальное количество изображений в PHOTOMOD Mosaic не более 40.
Ограничен объем выходного ортофотоплана – не более 50 MPix.
Возможна работа только с файлами и ресурсами, расположенными на локальном жестком диске; заблокировано использование каталога централизованного управления.
Заблокирована работа с проектами ADS40 и VisionMap SLF.
Возможна работа с векторными данными (векторы, пикеты, структурные линии, горизонтали и т.п.), содержащими не более 50000 точек и 500 линий.
Поддерживается создание и чтение матриц высот со стороной не более 800 ячеек.
Максимальное число задач в очереди распределенной обработки – 10, поддерживается распределение задач только на одном (локальном) компьютере.
Проект GeoMosaic может содержать не более 20 изображений по 20 MPix.
В программе ScanCorrect заблокировано трансформирование изображений.
Тем не менее, Lite-версия позволяет выполнять небольшие фотограмметрические проекты, связанные с созданием ортофотопланов, цифровых моделей рельефа и векторных карт.
ЦФС PHOTOMOD Lite хорошо зарекомендовала себя в учебном процессе при изучении цифровой фотограмметрии и выполнении практических и лабораторных работ.
ЦФС PHOTOMOD Lite – это отличное решение для подготовки инженеров-фотограмметристов, обучения студентов или выполнения научно-образовательных проектов.

Практическая часть2.1Лабораторная работа № 1 PHOTOMOD CorePHOTOMOD Core − является единой программной средой для выполнения любых этапов цифровой фотограмметрической обработки проекта и включает функциональные возможности набора приобретенных модулей, соответствующих определенным этапам. При этом отсутствуют переходы между этапами, т.е. все подключенные модули открыты для работы, и доступность их функций определяется только наличием необходимых входных данных для выполнения конкретного этапа.
Базовые возможности PHOTOMOD Core включают:
Создание проекта
Управление проектами
Формирование блока
Управление камерами
Базовые операции с проектом
Создание и управление проектом
Задание 1.1: Создайте профиль с помощью Control Panel и задайте к нему 2 виртуальных каталога «проект»-каталог, в котором будут храниться Ваши проектные файлы и «снимки»-каталог, содержащий изображения полученные посредством аэрофотосъемки.

Рисунок 1.1 – Рабочее окно Control Panel
Проекты — виртуальное название для каталога на серверном диске для хранения проектов;
Снимки — виртуальное название для группы хранилищ (физических каталогов, размещенных на разных серверах) для автоматического размещения изображений;
Профиль может быть локальным или сетевым. Локальный профиль доступен для работы на одной рабочей станции. Сетевой профиль может быть доступен на нескольких рабочих станциях для организации одновременной работы.

Рисунок 1.2 – Управление сетевыми профилями
Задание 1.2: Используя редактор камер ввести параметры съемочной аппаратуры из паспорта фотокамеры или выбор существующую камеру из списка.

Рисунок 1.3 – Настройки камеры
Задание 1.3: Подготовьте изображения для загрузки в проект. Для этого необходимо:
- устранение искажения на изображениях, полученных бытовым сканером (в модуле ScanCorrect); - провести радиометрическую коррекцию растров (обычно требуется в случае 16-битных растров); - преобразовать растры во внутренний формат; - опциональное сжатие изображений;

Рисунок 1.4 – Окно преобразования снимков в формат Photomod
Задание 1.4: Создайте маршруты, по которым следовал самолет во время аэрофотосъемки и загрузите в него полученные после обработки снимки. Рассмотрите возможные операции с маршрутом в окне «Редактор блока»

Рисунок 1.5 – Редактор блока
Задание 1.5: После сжатия снимков блок был сформирован, и снимки выстроились по маршруту. Следующим этапом будет задание параметров камеры, которой были получены данные снимки. В этом Вам поможет панель под названием «Триангуляция». Всю необходимую информацию можно найти в паспорте камеры.
Контрольные вопросы:
Назовите основные функции модуля Photomod Core?
В чем различие локального и сетевого профилей?
Какие основные возможности редактора блока?
В чем суть процесса преобразования растров во внутренний формат?
Чем цифровая камера отличается от аналоговой?
Что такое главная точка снимка?2.2Лабораторная работа № 2 PHOTOMOD ATPHOTOMOD AT − программный модуль, который служит для сбора данных, необходимых для обработки одиночных снимков и построения маршрутных и блочных сетей пространственной фототриангуляции.
Основные функции:
внутреннее ориентирование снимков;
ввод координат и измерение опорных точек;
измерение связующих точек в областях продольного и поперечного перекрытия.
Собранные данные передаются далее в модуль PHOTOMOD Solver для выполнения уравнивания (расчета параметров внешнего ориентирования снимков).
Ориентирование снимков
Задание 2.1: Выполните внутреннее ориентирование для цифровой камеры.
Элементы внутреннего ориентирования аэроснимка позволяют найти положение центра проектирования относительно аэроснимка и восстановить взаимное положение проектирующих лучей (связки лучей) в момент фотографирования.
К элементам внутреннего ориентирования относятся, в первую очередь, фокусное расстояние объектива (хотя может учитываться и характер искажений, вносимых при съёмке: например, дисторсия объектива, деформация фотоматериала и пр.) и двухмерные координаты главной точки.
Для ориентирования снимков в маршруте друг относительно друга, необходимо задать элементы внешнего ориентирования.
Задание 2.2: Выполните внешнее ориентирование снимков, используя файл *.ori
Элементы внешнего ориентирования аэроснимка определяют положение связки лучей в пространстве и совместно с элементами внутреннего ориентирования позволяют восстановить положение проектирующих лучей относительно системы координат местности в момент фотографирования.
К элементам внешнего ориентирования относятся трёхмерные координаты центра проекции, продольный и поперечный углы наклона снимка и угол поворота. Элементы внутреннего ориентирования определяют геометрические характеристики процесса съёмки.

Рисунок 2.1 – Ввод элементов внешнего ориентирования
Конечный вариант ориентации снимков представлен ниже.

Рисунок 2.2 – Расположение снимков с учетом элементов внешнего оринтирования
Измерение опорных точек
Процесс измерения опорных точек включает в себя ввод, опознавание и измерение опорных точек на отдельных снимках маршрута. Помимо ручного ввода значений координат точек предусмотрен их импорт из текстового файла. После задания координат точек производится их измерение на снимках (на данном этапе достаточно точного измерения каждой точки на одном снимке). Измерение производится в монорежиме.
Работа с опорными точками будет проходить в два этапа – ввод/импорт координат опорных точек и измерение опорных точек на изображениях.
Ввод опорных точек
Ввод опорных точек осуществляется на закладке Каталог опорных точек меню Ориентирование

Рисунок 2.3 – Каталог опорных точек
Координаты опорных точек содержатся в Таблице 2.1
Таблица 2.1 – Каталог опорных точек
Номер опорной точки X Y Z
оп-1. 1493053.90 500328.67 211.038
оп-2. 1492387.49 500148.41 234.00
оп-3. 1492617.87 499306.679 245.111
оп-4. 1493103.12 499218.23 220.937
В практическом материале данного лабораторного практикума имеются снимки, на которых изображены места расположения опорных точек.
Основные требования к расположению опорных точек:

Рисунок 2.4 – Требование к расположению опорных точек
1)Опознаки (или опорные точки) располагаются на поверхности земли по периметру населенного пункта.
2)Опознаки должны находиться на местах, которые можно однозначно идентифицировать (например, пересечение дорог, угол забора, угол дома, столб и др.)

Рисунок 2.5 – Требование к расположению опорных точек
3) В лучшем случае опознаки должны находиться в тройном перекрытии – треплете, как показано на рисунке.
В модуле PHOTOMOD AT предусмотрен текстовый формат файла опорных точек, состоящий из последовательности строк следующего вида:
name, X, Y, Z, Вес X, Вес Y, Вес Z, Комментарий,
где name– имя точки, X, Y, Z– значения координат, ВесX, ВесY, ВесZ– значения весов по каждой координате.
В качестве разделителей могут использоваться: пробел, табуляция, двоеточиеили запятая. В отсутствие значения какой-либо координаты в соответствующей позиции должен стоять символ *. Если имя точки содержит пробел, то в качестве разделителя следует использовать двоеточие.

Рисунок 2.6 – Окно импорта опорных точек
Задание 2.3: Выполните автоматическое измерение связующих точек, предварительно задав соответствующие Вашему проекту параметры.
Задание 2.4: Выполните импорт опорных точек их текстового файла.
Задание 2.5: Выполните измерение опорных точек на снимках. Для выполнения этого задания необходимо:
Выбрать в списке опорную точку для измерения,
Выбрать изображения, содержащую опорную точку в окне Измерение точек.
Выполнить измерение опорной точки
Измерение точек сети
Для построения сети пространственной фототриангуляции на стереопарах, помимо координат опорных точек, необходимо измерить связующие точки, служащие для построения моделей по стереопарам смежных снимков маршрута для объединения их в маршрутные и блочные сети.
Измерение новых связующих точек и точек сгущения может выполняться 3-мя способами:
добавление точек с помощью коррелятора;
добавление точек без коррелятора;
автоматическое измерение точек.
После измерения опорной точки в окне списка на закладке Все точки триангуляции появится информация об измерении выбранной точки.

Рисунок 2.7 – Каталог точек триангуляции
Задание 2.6: Выполните автоматическое измерение точек;
Задание 2.7: Выполните ручное добавление точек (с помощью коррелятора и без).
Автоматическое измерение точек
Автоматический режим предоставляет широкие возможности для выполнения взаимного ориентирования снимков блока, так как предусмотрено множество параметров для измерения, переноса и отбраковки связующих точек по различным критериям, и комбинации этих параметров могут дать хорошие результаты.
Однако оптимальным подходом для выполнения взаимного ориентирования является сочетание двух подходов – автоматический режим для накопления измерений связующих точек, ручной режим – для редактирования ошибок.
Необходимыми условиями для выполнения процедуры автоматического измерения связующих точек являются:
Внутреннее ориентирование всех снимков, для которых предполагается выполнение взаимного ориентирования;
Накидной монтаж – предварительная схема блока, т.е. автоматический поиск и измерение связующих точек происходит по накидному монтажу. Поэтому, чем больше параметров используется при построении накидного монтажа, тем точнее схема блока, и тем, соответственно, выше точность измерений связующих точек.

Рисунок 2.8 – Окно автоматического измерения связующих точек
Откройте окно «Параметры измерения связующих точек»

Рисунок 2.9 – Параметры измерения связующих точек
Параметр Количество точек на стереопару – позволяет задать количество точек, которое должно быть рассчитано на каждой паре снимков.
Значения по умолчанию 30 точек в продольном перекрытии (внутри маршрутов) и 10 в поперечном (между маршрутами). Минимально необходимое количество точек для контроля по остаточному поперечному параллаксу – 6.
При выборе опции Количество точек для добавления за один сеанс происходит добавление указанного количества точек, т.е. параметр определяет количество новых точек, которые добавятся к уже измеренным. При выборе опции Целевое количество точек на стереопаре, параметр определяет общее количество точек, т.е. добавление новых точек происходит только в случае, если на стереопаре измерено меньше указанного количества точек.
Добавление точек с помощью коррелятора
Откройте первую стереопару. Синим цветом изображена область перекрытия. В области перекрытия имеется 6 зон, в каждой из которых должно быть не менее 3 связующих точек.
Если точка не распознается хорошо на всех снимках. В этом случае измерьте точку на одном снимке с помощью кнопки Переместить точку в положение маркера в панели инструментов окна изображения. Определите это изображение как левое. Затем перенесите измеренную точку на левом изображение с помощью коррелятора на другие снимки с помощью кнопок или основной панели окна Измерение сети, контролируя коэффициент корреляции (рекомендуемый коэффициент 0.90 – 0.95).
Пиктограмма выделена окружностью красного цвета.

Рисунок 2.10 – Окно измерения опорных точек

Рисунок 2.11 – Окно измерения опорных точек(увеличенный масштаб)
Добавление точек без коррелятора
Добавление точек без коррелятора уместно, если точка находится на земле и хорошо распознается на всех снимках. Укажите маркером ее точное местоположение на снимках.
Нажмите кнопку Перенести или Добавить измерение в положение маркера на всех снимках в панели инструментов основного окна модуля Измерение точек.
Межмаршрутные связи
При построении блочной сети фототриангуляции межмаршрутные точки, служащие для объединения стереопар в блок, должны быть расположены в зонах поперечного перекрытия снимков.
Межмаршрутные и связующие точки должны быть перенесены в каждом маршруте хотя бы на один соседний снимок, иначе они не будут участвовать в процессе уравнивания.
Измерение координат межмаршрутных точек осуществляется на вкладке “Межмаршрутные связи”. Вкладка будет содержать изображения всех маршрутов. Для ввода связующих точек выбирают два снимка соседних маршрутов, указав сначала маршруты, которым они принадлежат, а затем – сами снимки. Для осуществления межмаршрутных связей необходимо минимум 3 связующих точки на каждом снимке. Также имеется возможность добавить межмаршрутные точки между маршрутами в автоматическом режиме.
30 %

Рисунок 2.12 – Межмаршрутные связи
Контрольные вопросы:
1) Назовите элементы внутреннего ориентирования. В чем суть каждого из них?
2) Назовите элементы внешнего ориентирования. Объясните, что означает каждый из них?
3) Что такое коэффициент корреляции? Какое его наиболее оптимальное значение? Почему?
4) Дайте определение следующим терминам:
Стереопара;
Поперечный параллакс;
Продольный параллакс;
Опорные точки;
Связующие точки;
Контрольные точки;
Триплет.
5) Какие требования к расположению опорных точек? Чем могут являться эти точки, если рассматривать их непосредственно на местности?2.3Лабораторная работа № 3 PHOTOMOD SolverPHOTOMOD Solver – модуль уравнивания блочных сетей фототриангуляции, предназначен для уравнивания (построения единой модели и внешнего ориентирования) маршрутных и блочных сетей фототриангуляции. Кроме выполнения собственно процедуры уравнивания, модуль обладает мощным графическим интерфейсом для просмотра результатов и выявления ошибок в исходных данных.
Задание 3.1: Запустите модуль Solver нажатием пиктограммы «Запуск модуля уравнивания» на панели «Триангуляция».
Задание 3.2: В среде модуля Solver в левом нижнем углу содержатся 3 закладки

Рисунок 3.1 – Расположение блоков фототриангуляции
Закладка Модели используется для отображения результатов уравнивания в графическом виде. Здесь отображаются ошибки на опорных точках и ошибки по связи между стереопарами.
Результаты уравнивания блока в графическом виде отображаются также на закладке Снимки основного окна PHOTOMOD Solver.
На этой закладке показываются ошибки на опорных и на связующих точках сети в системе координат снимка (в миллиметрах).
Задание 3.3: Следующим шагом будет настройка параметров уравнивания. Окно параметры уравнивания включает в себя 3 закладки.
Откройте закладку «Система координат». Если система координат не установлена. То задайте следующий тип СК «Декартова правая (Декартова правая локальная система координат)»
Откройте закладку «Уравнивание».
В модуле PHOTOMOD Solver реализованы 3 способа уравнивания блока изображений:
Метод независимых маршрутов используется в основном для выявления грубых ошибок, таких, как неверно заданные координаты опорных точек, ошибки позиционирования связующих точек и т.д. Точность уравнивания этим методом в случае длинных маршрутов (более 10 снимков) может быть в десятки раз хуже точности уравнивания двумя другими методами.
Метод независимых стереопар используется для повышения точностей, достигнутых первым методом уравнивания, для выявления более тонких ошибок и, возможно, для окончательного уравнивания.
Метод связок используется для окончательного уравнивания блока.
Построение свободной модели используется в случае отсутствия опорных точек на момент уравнивания блока. В этой ситуации предварительно производится только внутреннее ориентирование и измерение связующих точек по стереопарам и между маршрутами. PHOTOMOD Solver строит модель, рассчитывая только ошибки по связям.
Для уравнивания блока в свободной модели необходимо выбрать опцию Свободная модель в окне Параметры | Уравнивание и задать приблизительное значение базиса съёмки в единицах системы координат проекта (метрах, футах и т.д.) (Базис съемки). Ошибки, рассчитанные по свободной модели, выдаются в тех же единицах и зависят от точности выбора базиса.

Рисунок 3.2 – Окно ввода параметров уравнивания
Задание 3.4: Рассчитайте базис съемки, введите полученное число в соответствующее поле.
Задание 3.5: Откройте закладку «Отчет» - используется для выбора параметров отчета уравнивания и параметров отображения ошибок на схеме блока (допусков и способов расчета ошибок по связи).

Рисунок 3.3 – Окно ввода параметров для отчета
Задание 3.6: Рассчитайте масштаб съемки при высоте полета H=1400м.
Задание 3.7: Выполните уравнивание блока в режиме свободной модели методом связок. Предварительно рассчитайте базис съемки.
Задание 3.8: Выполните уравнивание методом связок.
Задание 3.9: Рассмотрите полученное изображение уравненного блока, полученное в результате работы модуля. С помощью условных обозначений разберитесь в том, где какие точки находятся
Задание 3.10: Откройте отчет, полученный в результате уравнивания.

Рисунок 3.4 – Файл отчета по уравниванию блока
В отчете ошибка σ0-общая оценка точности уравнивания. Её значение вычисляется только в методе связок по следующей по формуле:


Уравнивание методом связок в режиме свободной модели выявляет ошибки по связующим точкам (между стереопарами)

Рисунок 3.5 – Ошибки по связующим точкам(между стереопарами)
Данные ошибки высчитываются по следующим формулам:

Задание 3.11: Изучите ошибки и исправьте их. Исключение ошибок по Х и У можно проводить в моно режиме. Ошибки по Z – в стерео.
Задание 3.12: Выполните уравнивание блока методом связок при выключенном режиме свободной модели. В результате отчет об уравнивании будет содержать так же подробную информацию (при нажатой галочке «подробно» в параметрах) о связующих точках.

Рисунок 3.6 – Файл отчета по уравниванию блока
Задание 3.13: Исправьте ошибки, отмеченные «звездочкой» в отчете.
Для быстрого определения ошибок для экономия времени, предусмотрен краткий отчет уравнивания блоков фототриангуляции.
Окно Информация (открывается нажатием кнопки Атрибуты точки) отображает информацию об атрибутах выбранной точки: её типе, координатах и ошибках уравнивания на ней. В этом окне можно переводить опорные точки в контрольные и наоборот, и исключать точки из обработки. Кроме того, можно изменить координаты точки, нажав кнопку (Редактировать координаты) для опорных точек, и положение точки (кнопка (Редактирование связующей точки)).
Для редактирования связующей точки предусмотрена кнопка «Измерить».

Рисунок 3.8 – Окно измерения точек
Задание 3.14: Для наилучшего понимания, в каком направлении следует сдвигать точку на соответствующем снимке, воспользуйтесь окном ошибок.
Изображение точки может также включать вектора ошибок, длина которых пропорциональна величинам ошибок.
По опоре / контролю:
- плановые точки – вектор с началом в центре точки в направлении заданного положения точки, на конце маленькая окружность;
- высотные точки – вертикальный вектор, на конце маленькая горизонтальная перекладина.
Цвет указанных векторов зелёный, если ошибки лежат в пределах заданного допуска, или красный в случае превышения допуска.
По связи:
- плановые точки – косой крест с размерами, соответствующими величине ошибок по X иY;
- высотные точки – вертикальная линия, направленная симметрично вверх и вниз относительно точки; её размер соответствует величине ошибок по Z.
Цвет указанных векторов темно-зеленый, если ошибки лежат в пределах заданного допуска или тёмно-красный, в случае превышения допуска.
Рекомендации по контролю точности на этапе уравнивания сети
Средняя ошибка на опорных точках после внешнего ориентирования не должна превышать 0.2 мм в масштабе карты (плана) в плане и 0.15h по высоте, где h – высота сечения рельефа для масштаба создаваемой карты.
Контрольные точки
Средняя ошибка планового положения – 0.3 мм в масштабе карты (плана). Средняя ошибка на контрольных точках:
0.2h – при съемке с высотой сечения 1м, также при съемке 1:1000, 1:500 с высотой сечения 0.5м;
0.25h – при 2.5м и съемке 1:2000 и 1:500 с сечением 0.5м;
0.35h – с высотой сечения 5м и 10м.
Таблица 3.1 − Допуски на средние ошибки уравнивания на опорных и контрольных точках
Масштаб h Допуск
опорные контрольные
в плане по высоте в плане по высоте
1:2000 1 0.3 0.15 0.5 0.2
1:10000 2.5 2 0.38 3 0.625
1:25000 5 5 0.75 7.5 0.75
Опорные точки
Средняя ошибка в плане – 0.2мм в масштабе карты (плана).
Средняя ошибка по высоте – 1/3h
Контрольные точки
Средняя ошибка в плане – 0.3мм в масштабе карты (плана).
Средняя ошибка по высоте – 1/3h
Таблица 3.2 − Средние ошибки на опорных и контрольных точках после уравнивания для создания ортофотопланов по цифровым снимкам камеры UltraCamX
Масштаб Допуск
опорные контрольные
в плане по высоте в плане по высоте
1:2000 0.3 0.36 0.5 0.22
1:10000 2 1.8 3 1.35
1:25000 5 4.5 7/5 4.73
Для задания соответствующих допусков на ошибки по всем видам точек выберите:

Рисунок 3.9 – Ввод допустимых значений ошибок уравнивания по типам точек
Контрольные вопросы:
Какие виды уравнивания Вы знаете? В чем их различия?
Что такое свободная модель?
Что такое базис съемки?
Какова зависимость между масштабом плана и масштабом съемки?
Что такое фототриангуляция?
В чем назначение векторов ошибок?
Какова точность уравнивания
Опорных
Контрольных
Связующих точек?
От чего зависит точность уравнивания?
В чем назначение модуля Solver?

2.4Лабораторная работа № 4 PHOTOMOD DTMPHOTOMOD DTM – модуль построения цифровой модели рельефа (ЦМР), предназначен для создания и редактирования (в том числе в стереорежиме) цифровых моделей рельефа (ЦМР).
Возможности модуля:
Управление маркером
Задание сетки для автоматического расчета пикетов
Построение и редактирование TIN
Создание и редактирование структурных линий
Создание и редактирование горизонталей
Контроль точности построения ЦМР
Пользовательский интерфейс
Задание 4.1: Откройте стереопару, содержащую застроенную часть территории. (выбор-клавиша выбор - клавиша f4). Откройте окно маркера и рассмотрите его функции.
Задание 4.2: Создайте сетку и задайте ее шаг.

Рисунок 4.1 – Изображение сетки
В окне свойства Шаг по X и Шаг по Y – частота нанесения узлов соответственно по осям X и Y в метрах
Угол поворота – угол поворота сетки в градусах – означает угол поворота сети узлов, а не области (полигона), определяющей границы построения сетки. Параметр нужен при сильных наклонах снимков относительно геодезической системы координат
Уровень Z – уровень сетки над рельефом (в метрах) для правильного отображения сетки (при котором создаваемые пикеты не будут визуально “улетать” от узлов).
Задание 4.3: Выполните автоматический расчет пикетов для «сельской местности»
Для векторных объектов на данном этапе обработки предусмотрено несколько фильтров:
фильтр по Z-диапазону – фильтрация точек и вершин полилиний/полигонов, Z-координата которых выходит за пределы установленного диапазона.
медианный фильтр по Z – фильтрация точек и вершин полилиний/полигонов по маске заданного размера.
фильтр близлежащих точечных объектов – фильтрация близко расположенных точек (находящихся ближе заданного расстояния).
фильтр строений и растительности – фильтрация точек, попадающих на высотные объекты (дома, деревья) или в ямы для получения слоя точек, описывающих только рельеф местности.
Задание 4.4: После формирования и открытия базовых векторных слоев создайте TIN-модель.

Рисунок 4.2 – Изображение TIN-модели
Задание 4.5: Выполните фильтрацию TIN-модели.
Также для редактирования TIN имеются три фильтра:
прореживание
фильтр выбросов
фильтр по Z-диапазону
Задание 4.6: Выполните построение горизонталей с помощью получившейся TIN-модели

Рисунок 4.3 – Окно ввода параметров построения горизонталей по TIN-модели
Задание 4.7: Рассмотрите, правильно ли горизонтали аппроксимируют рельеф местности? (исключите «висящие»/«зарытые» узлы в стерео режиме)
Задание 4.8: Используя TIN-модель, постройте матрицу высот и выполните фильтрацию
строений и растительности;
медианный фильтр;
сглаживающий фильтр.
Контрольные вопросы:
1) Что называется TIN-моделью?
2) В чем отличие горизонталей и квазигоризонталей?
3) Что такое матрица высот?
4) Для чего необходима процедура фильтрации на каждом этапе?
5) Предположите, для решения каких задач необходимо создание TIN-модели?
2.5Лабораторная работа № 5 PHOTOMOD GeoMosaicPHOTOMOD GeoMosaic −модуль, предназначенный для построения непрерывных ортофотопланов из отдельных растровых изображений. В процессе построения корректируются геометрические и фотометрические искажения.
Основная задача изучения этого модуля – научиться создавать орфтофотопланы.
Задание 5.1: Запустите модуль PHOTOMOD GeoMosaic нажатием специальной пиктограммы.
Задание 5.2: Во вкладке «Параметры» задайте следующие данные для будущего ортофотоплана, а именно:
Способ учёта рельефа местности при построении ортофото, а также использовать структурные линии или площадные
Размер пиксела
Создание MS TIFF
Цвет фона
Яркостная интерполяцию
Создание файл геопривязки

Рисунок 5.1 – Окно ввода параметров построения ортофотоплана
Задание 5.3: Откройте закладку «Выравнивание яркости».
Глобальное выравнивание яркости предполагает преобразование, одинаково
применяемое ко всем пикселам каждого изображения.
Локальное выравнивание яркости означает преобразование, применяемое вдоль линий сшивки отдельных изображений (вдоль порезов), с постепенным его
ослаблением к центру снимка и границам мозаики. Т.е. обработка каждого пиксела при локальном выравнивании зависит от его координат.
Задайте в параметрах глобальное выравнивание «По средней яркости».

Рисунок 5.2 – Выравнивание яркости ортофотоплана
В случае необходимости Локального выравнивания, необходимо воспользоваться дополнительными настройками.

Рисунок 5.3 – Окно ввода параметров локального выравнивания
Задание 5.4: Откройте ту смежную пару аэрофотоснимков, по средствам которой Вы будете создавать ортофотоплан. Остальные 4 снимка удалите через вкладку "Проект/удалить изображения»
Для построения качественной мозаики при создании порезов следует руководствоваться следующими правилами:
Не допускаются пересечения порезов. Не допускаются самопересечения порезов.
Общие границы смежных порезов должны полностью топологически совпадать. Т.е. все выделенные с помощью порезов области исходных изображений представляют единую область без перекрытий и «дырок».
Не рекомендуется проведение порезов через высотные объекты
(например, через мост, здание, опору ЛЭП). В противном случае возможно «двоение» и «частичное исчезновение» объектов на мозаике.
Не рекомендуется проведение порезов вдоль границ протяженных объектов
(например, вдоль дороги, кромки леса), т. е. вдоль границ яркостного перехода на изображении. В противном случае при построении мозаики возможен эффект «смазывания» границы.
Рекомендуется либо пересекать протяженные объекты под углом близким к прямому, либо провести порез на достаточном расстоянии от границы протяженных объектов.
Для предотвращения появления аномальных яркостных областей при локальном
выравнивании желательно, чтобы в статистику попало достаточное количество
информации о каждом цветовом канале. Поэтому рекомендуется проводить
порез таким образом, чтобы цвет изображения чередовался, либо проводить
порез параллельно границе яркостного перехода.
Для создания ортофото в пошаговом режиме выполните такую последовательность:
1) Сориентируйте все снимки (стереопары), которые участвуют в мозаике.
2) Создайте или загрузите цифровую модель рельефа в любом виде (сетка, горизонтали, пикеты, контура). Она может быть общей или отдельной для каждого снимка.
3) Создайте чистый ортофотоплан на всю область мозаики, предварительно задав его масштаб и рамку. Он будет открыт во втором окне.
4) Откройте растровые снимки стереопары (в карте с ЦМР) и создайте область редактирования фрагмент мозаики с данного снимка (центральная зона). Обычно линии пореза проводят перпендикулярно линейным объектам(например дорогам) избегая построек и других значимых объектов на изображении для того, чтобы замаскировать линию пореза.
5) Пометьте собранный полигон и выполните его трансформирование в чистый ортофотоплан (открытый во втором окне).
6) После окончания трансформирования можно подстроить радиометрические параметры каждого фрагмента для лучшей сшивки.

Рисунок 5.4 – Создание области трансформирования
Задание 5.5: После создания области трансформирования запустите предварительный просмотр ортофотоплана нажатием соответствующей пиктограммы.

Рисунок 5.5 – Предварительный просмотр ортофотоплана
Все изображения вписаны в прямоугольный растр, цвет фона которого определяется выходными параметрами мозаики в окне Параметры мозаики
Задание 5.6: В полученном ортофотоплане внимательно рассмотрите области пореза. В нестыковки по линии пореза двух фрагментов фотоплана, проведите вновь области трансформирования, используя данный выше алгоритм.
Задание 5.7: По окончанию работы запустите «Контроль точности» нажатием специальной пиктограммы.

Рисунок 5.6 – Окно контроля точности ортофотоплана
PHOTOMOD Mosaic позволяет осуществить контроль фотоплана по опорным и контрольным точкам автоматически (кнопка Контроль точности). Ниже приведены допуски на ошибки в плановом положении опорных и контрольных точек в зависимости от масштаба ортофотоплана.
Допуски на не совмещение контуров по порезам составляют 0,7 мм и 1 мм в масштабе создаваемого фотоплана для равнинных и горных районов соответственно. Средние ошибки указаны в Таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Средние ошибки не совмещения контуров по порезам
Масштаб Средняя ошибка (м)
Равнинная местность Горная местность
1:2000 1 1,4
1:10000 5 7,7
1:25000 12,5 17,5

Рисунок 5.7 – Определение ошибок ортофотоплана
Задание 5.8: Импортируйте в среду Photomod файл MID/MIF под названием «сетка_чащино»;
Задание 5.9: Сохраните сетку как векторный слой;
Задание 5.10: Выполните автоматическое построение ортофотоплана и примените к ней нарезку на листы, подключив сохраненную ранее сетку_чащино (задается в параметрах модуля);
Далее...

Рисунок 5.8(а) – Параметры нарезки на листы ортофотоплана

Рисунок 5.8(б) – Параметры нарезки на листы ортофотоплана

Рисунок 5.9 – Автопостроение области трансформирования
Задание 5.11: По окончанию работы запустите «Контроль точности» нажатием специальной пиктограммы.
Задание 5.12: Исправьте все ошибки.
Задание 5.13: Выполните построение зарамочного оформления для одного из готовых фотопланов.

Рисунок 5.10 – Построение зарамочного оформления ортофотоплана

Рисунок 5.11 – Параметры зарамочного оформления ортофотоплана


Рисунок 5.12 – Параметры выходных файлов зарамочного оформления ортофотоплана
Задание 5.14: Откройте в ГИС MapInfo (любой версии) один из ортофотопланов, построенных с помощью GeoMosaic. Выполните импорт файлов с суффиксами _decor и _grid соответствующего фотоплана. Результат должен выглядеть следующим образом:

Рисунок 5.13 – Зарамочное оформление ортофотоплана в среде ГИС MapInfo
Контрольные вопросы:
1) Что такое ортофотоплан?
2) Что такое трансформирования? Каково ее назначение?
3) Какие основные правила создания линии пореза?
4) Какие модели рельефа предусмотрены для создания фотоплана?
5) Какие виды выравнивания яркости существуют? В каком случае применяется каждый из них?
6) Расскажите о назначении программы DustCorrect.
Лабораторная работа № 6 PHOTOMOD StereoDrawPHOTOMOD StereoDraw − модуль стереовекторизации, предназначен для создания и редактирования трёхмерных векторных объектов в стереорежиме.
Основные задачи:
Управление маркером
Создание векторных объектов
Редактирование векторных объектов
Настройки и дополнительные интерфейсные возможности
Импорт/экспорт векторных объектов
Управление маркером
Задание 6.1: Измените форму, цвет и размер маркера, затем верните настройки в начальное состояние;
Задание 6.2: Переместите маркер в стерео режиме с помощью мыши и клавиатуры. Обратите внимание, как меняются координаты маркера на нижней панели;
Задание 6.3: Рассмотрите прямой и обратный стереоэффекты. В чем их различие. Обратите внимание на то, как меняются координаты в обоих режимах;
Создание векторных объектов
Задание 6.4: Создайте слой с классификатором. Импортируйте классификатор «Stereo» в формате *.rsc.
Задание 6.5: Выполните частичную векторизацию объектов карты, используя три типа объектов: точка, полилиния и полигон, на основании данных классификатора ресурсов.

Рисунок 6.1 – Пример векторизации зданий
Все объекты, созданные Вами должны быть топологичны между собой.
Для этого используйте 3D, 2D снаппинг.
3D(к вершине)= клавиша V
3D(к линии)= клавиша N
2D(к вершине)= клавиша B
2D(к линии)= клавиша M
Выполните объединение полигонов;
Выполните объединение линий;
Выполните разрез линии;
Выполните удаление фрагмента линии;
Выполните поворот объектов, их перемещение и изменение размеров;
Задание 6.6: Создайте слой с классификатором и вместо импорта создайте свой классификатор - слои, атрибуты, код и метод отображения полигонов, линий и точек. Рассмотрите все виды отображения объектов и подписей.

Рисунок 6.2 – Окно классификатора ресурсов
Подумайте, какие объекты на карте будут являться площадными, какие линейными и какие можно отметить как точечными?
Площадные объекты, имеющие прямые углы лучше рисовать в Прямоугольном режиме, удерживая клавишу «А».
Редактирование векторных объектов
Задание 6.7: Выполните выбор единичных объектов, групп объектов, объектов данного слоя, объектов данного кода;
Задание 6.8: Выполните добавление, удаление, перемещение вершин и изменение нумерации;
Задание 6.9: Выполните преобразование типов объектов;
Задание 6.10: Выполните проверку и исправление топологии;
Задание 6.11: Выполните построение 2D- и 3D-буферных зон;
Задание 6.12: Выполните операции над группой объектов – удаление, перемещение на заданную высоту или сдвиг по высоте;
Задание 6.13: Выполните сглаживание линий и полигонов с помощью интерполяции;
Задание 6.14: Рассмотрите режимы группового выделения – добавить, вычесть, инвертировать;
Экспорт/импорт объектов
Задание 6.15: Выполните экспорт Вашего слоя с объектами в формат MID/MIF. Далее импортируйте его в ГИС MapInfo(любой версии). Проверьте объекты на топологичность.
Задание 6.16: В среде Photomod выполните импорт файла MID/MIF под названием «Чащино_горизонтали_ФОТОМОД». Высоты для объектов в данном случае указать в поле «имя атрибута», написав «ОТМЕТКА». В стерео режиме просмотрите результаты импортирования.
Контрольные вопросы:
1) Что такое 3d и 2d снаппинг? Как он осуществляется?
2) Что такое «красная линия»?
3) Как проявляется в среде MapInfo данные классификатора *.rsc?
4) Какие слои классификатора Вы знаете? Приведите примеры площадных, линейных и точечных объектов.
5) Что такое режим с фиксированным параллаксом?
Лабораторная работа № 7 PHOTOMOD VectOrPHOTOMOD VectOr – это модуль векторизации и создания цифровых карт. Система позволяет создавать векторные, растровые и матричные карты, а также 3D модели местности, оперативно обновлять различную информацию о местности на основе аэро- и космических снимков, результатов геодезических измерений, графических материалов.
Создание и редактирование цифровых карт
Полная поддержка номенклатур топографических, обзорно–географических и навигационных карт
Создание пользовательских карт с произвольными параметрами. Создание векторных объектов по координатам из файла, растровым подложкам, аэро- и космическим снимкам
Интерактивная векторизация
Геопривязка и трансформирование растровых изображений
Создание и редактирование матрицы высот
Нанесение надписей в соответствии с выбранными атрибутами
Работа с растровым изображением
Задание 7.1: Создайте электронную топографическую карту масштаба 1:10 000;
Задание 7.2: Подключите классификатор 50t09g.rsc;
Задание 7.3: Тип рамки установите «Трапецивидная без точек излома»;
Задание 7.4: Создайте лист карты, зарегистрировав его через номенклатуру (Номенклатуру используйте следующую O-38-139-3-2-2);
Задание 7.5: К созданной карте добавьте растр *.rsw через кнопку на верхней панели «Вывести список данных электронной карты»;
Задание 7.6: Выполните трансформирование растра по четырем угловым точкам для совмещения с картой;

Рисунок 7.1 – Изображение одного из четырех углов трансформирования растра
Задание 7.7: Измените яркость/контрастность растра;
Задание 7.8: В конечном итоге карта должна совместиться с растром. Результат представлен ниже.

Рисунок 7.2 – Трансформированный по четырем углам растр
Работа с классификатором ресурсов
Задание 7.9: Установите панель с макетами для подключения необходимых объектов классификатора.

Рисунок 7.3 – Добавление объектов в панель «Макеты»
Задание 7.10: В макеты добавьте 3 типа горизонталей:
Утолщенные(через 10 метров);
Основные(через 2 метра);
Дополнительные(нечетной высоты).
Бергштрихи (ставятся в соответствии с направлением цифрования).
Также добавьте следующие типы отметок высот:
Отметки высоты;
Отметки высоты у ориентира;
Урезы воды.
Задание 7.11: Выполните векторизацию данного растра, используя добавленные ранее объекты. В семантике укажите высоты горизонталей и отметок высот.
Задание 7.12: Установите подписи к горизонталям, не менее 10-12 подписей.
Задание 7.13: По окончанию работы выполните «Контроль абсолютных высот» и исключите все ошибки цифрования,

Рисунок 7.4 – Окно ввода параметров контроля абсолютных высот
Задание 7.14: Клавишами f4 и f5 подключите вспомогательные панели для выполнения последующих заданий.
Задание 7.15: Создайте матрицу высот по данным векторной карты.

Рисунок 7.5 – Изображение матрицы высот
Задание 7.16: Используя прежнюю панель инструментов, определите профиль рельефа данной местности.
Задание 7.17: Постройте трехмерную матрицу высот. Установите основной масштаб 1:50 000 для наглядности изображения и 1:10 000-масштаб по высоте.
Матрица высот – трёхмерная растровая модель местности. Матрица высот имеет регулярную структуру и содержит элементы, значениями которых являются высоты рельефа местности. Каждый элемент матрицы содержит одно значение высоты. Структура матрицы высот аналогична структуре цифровой модели рельефа DEM (DigitalElevationModel). Элемент матрицы соответствует квадратному участку местности, размер стороны которого называется точностью матрицы.
Задание 7.18: По полученной матрице высот и по данным векторной карты постройте TIN-модель рельефа.
TIN-модель (Triangulated Irregular Network) представляет собой многогранную поверхность - нерегулярную сеть треугольников, вершинами которых являются исходные опорные точки, а также точки метрики структурных линий и площадей заполнения. TIN-модель даёт возможность использовать переменную плотность исходных точек в зависимости от изменений рельефа, что позволяет создать эффективную и точную модель поверхности. В построении TIN-модели используются также и другие пространственные объекты, уточняющие структуру рельефа - хребты, линии водотока, водные поверхности с постоянной высотой.
Создание TIN-модели проходит в 2 основных этапа:
Построение Триангуляции Делоне
Обработка структурных линий
Триангуляции Делоне – треугольная полигональная сеть, образованная на множестве дискретно расположенных точек, соединенных между собой непересекающимися отрезками прямых линий таким образом, что описанная вокруг каждого треугольника окружность не содержит внутри себя точек исходного множества.

Рисунок 7.6 – Триангуляция Делоне
Задание 7.19: Рассчитайте расстояния с точностью до сотых метра:
От точки с координатами х1=6224397, у1=8512783 до точки с координатами х2=6225647, у2=8514617 с учетом рельефа и без учета;
От точки с координатами х1=6224223, у1=8515369 до точки с координатами х2=6225797, у2=8515165 с учетом рельефа и без учета;
От точки с координатами B=56°08`28.740", L=45°12`14.112"до точки с координатами B=56°08`34.574", L=45°12`24.741"с учетом рельефа и без учета;
От точки с координатами B=56°07`52.612", L=45°13`17.780"до точки с координатами B=56°08`33.423", L=45°11`36.668"с учетом рельефа и без учета;
Широта и долгота указаны в геодезической системе координат ПЗ-90.
Контрольные вопросы:
1) Как осуществляется привязка растрового изображения к карте(плану)?
2) В чем сущность процесса трансформирования растра?
3) Что такое матрица высот?
4) Что такое триангуляция Делоне?
5) Файлы какого формата можно импортировать в среду модуля VectOr?

Рекомендации по выполнению лабораторного практикума
Для закрепления практических знаний, полученных в результате выполнения всех заданий, рекомендуется выполнить все те же действия по изученному ранее алгоритму в проекте с минимальным числом маршрутов n=2.
Для выполнения лабораторного практикума по цифровой фотограмметрии на ЦФС PHOTOMOD Lite 5.21 необходимы следующие вспомогательные материалы:
Аэрофотоснимки в количестве 6-12 штук, в формате TIFF.
Изображения положения опорных точек в формате JPEG.
Каталог элементов внешнего ориентирования в формате *.ori.
Номенклатурная сетка (например, «сетка_чащино») в формате MapInfo MID/MIF.
Классификатор для среды Photomod StereoDraw «Stereo.rsc».
Классификатор для среды Photomod VectOr «50t09g.rsc».
Файл для импорта «Чащино_горизотали_ФОТОМОД». в формате MapInfo MID/MIF.
Растровое изображение *.rsw.
Для выполнения лабораторного практикума по цифровой фотограмметрии на ЦФС PHOTOMOD 5.21 необходим персональный компьютер с операционной системой Microsoft Windows 7 или компьютер, рекомендуемые требования к которому приведены ниже:
Компонент системы Рекомендуемая конфигурация
Процессор IntelCore 2 Quad с тактовой частотой 3 Ггц
Оперативная память 4 ГБ для Win64
Видеокарта На базе чипа NVIDIA Quadro FX 570
Монитор Стереомонитор StereoPixel LcReflex-20
Жесткий диск IDE/SATA 1000 ГБ
Операционная система Microsoft Windows 7 х 64

Список используемых источников и литературыНазаров А. С. Фотограмметрия: учебное пособие для студентов вузов. – Минск: «Тетра-Системс», 2006.
Обиралов А. И., Лимонов А. Н., Гаврилова Л. А. Фотограмметрия и дистанционное зондирование. – М.: «КолосС», 2006.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=465 Готфрид Конечны. Тенденции цифрового картографирования. – Германия, Ганноверский университет.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=463 Готфрид Конечны. Экономическая оценка фотограмметрического картографирования. – Германия, Ганноверский Университет.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=464 Григорий Гольдберг. Прошлое и настоящее цифровой фотограмметрии. – Латвия, Рига: «ООО Metrum».
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://gisa.ru/56578.html
Сечин А. Ю. Эпоха цифровой аэросъемки. – М.: «Ракурс».
(Журнал «Пространственные данные», № 3, 2009. – сс. 28-29).
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=630 Зинченко О. Н., Елизаров А. Б. Цифровые камеры для аэрофотосъемки. Обзор моделей (декабрь 2011). – М.: «Ракурс», 2010.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://cpmsugc.euro.ru/DPSReview.htm. Кадничанский С. А., Хмелевской С. И. Обзор цифровых фотограмметрических систем. – М.: «Центр ЛАРИС».
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=448 Сечин А. Ю. Некоторые аспекты использования современных цифровых фотограмметрических камер. – М.: «Ракурс», 2008.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=254 Сечин А. Ю. Современные цифровые камеры. Особенности фотограмметрической обработки.– М.: «Ракурс», 2008.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=383 Титаров П.С. Фотограмметрическая обработка снимков ADS 40 в системе PHOTOMOD. – М.: «Ракурс», 2007.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=336 М. Боруманд, M.Н. Дуст, NPR Co. Фотограмметрическая обработка данных цифровой камеры UltraCAMX в PHOTOMOD 4.1. – Иран. 2006.
Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. – М.: «Федеральная служба геодезии и картографии России», 2002.
Техническая документация и руководство пользователя к ЦФС Photomod 5.0. – М.: «Ракурс», 2011.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=633 О системе Photomod 5.0. – М.: «Ракурс».
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=113 Функциональные возможности модулей.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=371 Новоселов В. Г., Сапрыкина Г. В. PHOTOMOD GeoMosaic – эффективное средство совмещения растровых изображений». – Москва.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=452 PHOTOMOD Lite 5.21. – М.: «Ракурс».
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=146 Новоселов В. Г. Рекомендуемая технологическая схема построения высококачественного ортофотоплана – М.: «Ракурс».
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=469 Рекомендации по контролю точности на различных этапах фотограмметрической обработки в системе PHOTOMOD. – М.: «Ракурс», Отдел технической поддержки.

Приложенные файлы

  • docx 14719434
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий