GN35_01

ovské novinky
č.35, červenec 2001
prostředí pro vizualizaci geografických dat umožňuje
současné zobrazení neomezeného počtu rastrových
snímků bez ohledu na rozlišení, velikost, hloubku (1,
8, 16, 32-bit) a typ (BW/RGB/PC). Další předností je
rychlá a efektivní manipulace s rastrovými i
vektorovými daty zahrnující rychlý zoom a roam
(hierarchical, tiled, cached scheme).
PRACOVNÍ VYBAVENÍ
GEOMATICA – nová řada programů
PCI Geomatics
G
eomatica Software Solutions představuje novou
řadu programů PCI Geomatics, která nahrazuje
dosavadní trochu roztříštěnou strukturu, zahrnující
programy ImageWorks, EASI/PACE, OrthoEngine,
FLY!, SPANS, PAMAP a ACE. Výsledkem více než
dvouletého úsilí je zcela nový program, zahrnující v
jediném uživatelském prostředí širokou řadu funkcí z
oblasti digitální fotogrammetrie, digitálního zpracování
obrazových dat, GIS, digitální kartografie a terénní
vizualizace. Přehledné schéma modulů programu
Geomatica uvádíme zde:
Všechny zpracovatelské algoritmy lze využívat
prostřednictvím grafického prostředí PCI Visual
Modeler. Tato aplikace umožňuje bez jakýchkoliv
nároků na znalost programování tvorbu vlastních
modelů pro nejrůznější pracovní postupy. Vytváření
takových modelů spočívá ve výběru ikon,
reprezentujících jednotlivé funkce, a v definici
vzájemných vazeb mezi nimi. Všechny kroky jsou
průběžně kontrolovány z hlediska logických vazeb a
uživatel může kdykoliv zobrazovat výsledky všech
operací.
Geomatica je založena na datovém modelu
GeoGateway, který poskytuje přímý přístup k více než
80 geografickým (rastrovým, vektorovým a
databázovým) datovým formátům. Zcela nové
Geomatica ve verzi 8.1 v sobě zahrnuje zejména
funkce z oblasti obrazové analýzy, digitální
fotogrammetrie a kartografie. Funkce z oblasti analýzy
GIS budou dostupné ve verzích následujících.
Podrobnější informace o programech řady Geomatica
najdete na našich webových stránkách.
Nová verze programu OrthoEngine
V
souvislosti s dokončením vývoje programu
Geomatica se OrthoEngine zařazuje do
modulární sestavy Geomatica Software Solutions.
Základem pro všechny nadstavbové moduly
OrthoEngine se stává program Geomatica
Fundamentals. Tato změna přináší podstatné rozšíření
možností programu OrthoEngine zejména v oblasti
vizualizace geografických dat, obrazové analýzy a
digitální kartografie. Kromě toho však verze 8.1.
programu OrthoEngine obsahuje celou řadu
významných vylepšení existujících a řadu nových
fotogrammetrických funkcí. Výrazný pokrok byl
učiněn zejména při automatizaci celého řešení
triangulace. K významným změnám patří:
• automatický výběr spojovacích bodů
• automatický výběr vlícovacích bodů na základě
existující databáze vlícovacích bodů
• automatická generace digitálního modelu terénu na
základě stereodvojice leteckých měřických snímků
• možnost uživatelské definice některých parametrů
při výpočtu blokového vyrovnání
• výběr filtračních algoritmů při výpočtu orthorektifikace
• zjednodušený výběr velkého množství souborů
• rotace snímků v dávkovém režimu
1
Program OrthoEngine tak v současné době
představuje ve své cenové kategorii jedinečný produkt
z oblasti digitální letecké a družicové fotogrammetrie,
který uživateli umožňuje automatizovat většinu časově
nejnáročnějších operací (automatický výběr rámových
značek, automatický výběr spojovacích a vlícovacích
bodů, automatická generace DMT, automatické
mozaikování, …).
jedné nebo více úrovních jsou vždy zachovány. V
rámci následné klasifikace lze definovat nejrůznější
klasifikační pravidla, založená např. na spektrální nebo
texturální charakteristice objektů, geometrickém tvaru
objektů, sousedství objektů v rámci jedné úrovně,
vzájemném vztahu objektů různých úrovní apod.
První zkušenosti s touto klasifikační metodou ukazují
velmi dobré výsledky při klasifikaci dat s vysokým
rozlišením ("metrová" družicová data, letecké snímky)
a radarových dat. Kvalita výsledků vyniká zejména při
porovnání s klasickou pravděpodobnostní klasifikaci
typu Maximum Likelihood nebo Isodata. Ale i při
klasifikaci družicových dat typu Landsat Thematic
Mapper nebo SPOT XS je možné s úspěchem použít
tuto metodu a uplatnit přístupy, které dosud nebyly
realizovatelné.
Vzhledem k faktu, že společnost Space Imaging uvedla
na trh svůj nový datový produkt – IKONOS Ortho
Kit, PCI Geomatics zařadila okamžitě podporu tohoto
nového datového formátu do programu OrthoEngine.
Nejedná se však o všeobecné uvolnění družicového
modelu IKONOS, neboť každá scéna ve formátu
IKONOS Ortho Kit obsahuje matematický popis
umožňující orthorektifikaci pouze této jedné scény.
Nakoupení dat ve formátu IKONOS Ortho Kit je
zároveň finančně náročnější než pořízení dat
v základním formátu Geo. PCI Geomatics tedy stále
jako jediný světový producent geomatického software
umožňuje orthorektifikaci dat IKONOS úrovně Geo
(díky vlastnímu obecnému družicovému modelu, který
je speciálně upraven pro družici IKONOS) a nabízí
tedy nejefektivnější nástroj pro využití těchto dat.
Podrobnější informace o programu eCognition (včetně
možnosti stažení demoverze) najdete na našich
webových stránkách.
PROJEKTY
Podrobnější informace o programu OrthoEngine
najdete na našich webových stránkách.
Využití družicových dat IKONOS pro
tvorbu vektorové databáze budov
eCognition - inteligentní
rozpoznávání obrazových dat
ačátkem letošního roku pracoval GISAT na
Z
projektu zahrnujícím vytvoření vektorové
databáze budov pro čínské město Dongguan, ležící
nedaleko od Hongkongu. Pro tento účel byla na
základě programovací žádosti pořízena družicová
scéna IKONOS. Družice IKONOS pořizuje černobílá
(panchromatická) data s prostorovým rozlišením 1 m a
barevná
(multispektrální)
data
s prostorovým
rozlišením 4 m.
P
rogram eCognition je určen pro objektově
orientovanou analýzu obrazových dat DPZ.
eCognition je vyvíjen německou společností
Definiens, která navázala spolupráci se společností
PCI Geomatics. Výsledkem jednání byla implementace
knihovny geografických formátů GeoGateway do
programu eCognition a současně dohoda o prodeji
této aplikace prostřednictvím distributorské sítě PCI
Geomatics.
Vzhledem k charakteru úlohy byla vybrána barevná
kombinace zahrnující spektrální pásmo pořízené
v oblasti infračerveného záření, které umožňuje
jednoznačné odlišení vegetačních a nevegetačních
povrchových prvků. Barevná data byla zkombinována
s panchromatickým pásmem
s cílem dosažení
maximálního prostorového a tématického rozlišení.
Tento produkt představoval základní obrazový
podklad pro následné zpracování.
Nový přístup k analýze obrazových dat je založen na
práci s obrazovými objekty namísto analýzy
jednotlivých obrazových pixelů. Výzkumný tým pod
vedením Prof. Dr. Gerda Binniga, nositele Nobelovy
ceny za fyziku z roku 1986, se již několik let zabývá
vývojem algoritmů a technologie pro inteligentní
rozpoznávání obrazových dat. Výsledkem tohoto úsilí
je jedna z prvních skutečně uživatelsky postavených
aplikací v této oblasti.
Vlastní vyhodnocení probíhalo formou vizuální
interpretace a manuální digitalizace na monitoru
počítače. Na základě analýzy vypovídací schopnosti
obrazového podkladu a charakteru zástavby byly
stanoveny následující třídy pro vyhodnocení:
Použitá metoda je založena na zpracování obrazových
dat ve dvou etapách:
• budovy (bloky budov) o ploše > 100 m2 a výšce
< 25 m
1) segmentace obrazových dat do několika úrovní
rozlišení na základě spektrálních a texturálních
parametrů,
• budovy (bloky budov) o ploše > 100 m2 a výšce
> 25 m
2) klasifikace obrazových objektů podle uživatelem
definovaného schématu.
• zastavěné plochy zahrnující budovy o ploše < 100
m2
Uvedený přístup nabízí uživateli nejrůznější varianty
klasifikačního postupu. Segmentace originálních dat
může být provedena do několika úrovní podle
požadované velikosti obrazových objektů (např.
koruny stromů, skupiny stromů, druhová skladba lesa,
lesní parcely, ...). Vzájemné vazby mezi objekty na
Největší problém při zpracování byl způsobem velmi
obtížnou interpretací v oblastech staré, zcela
nepravidelné zástavby v centru města. Na výstupu
celého zpracování byla vektorová databáze bloků
budov pro území o velikosti 11 x 11 km,
obsahující více než 26 000 polygonů.
2
Tento projekt je jedním z příkladů zcela nové oblasti
využití družicových dat, která byla až do současnosti
výhradní doménou letecké fotogrammetrie.
Historické mapování a identifikace
změn v krajinného pokryvu povodí
Odry
F
irma GISAT zpracovala vektorovou databázi pro
povodí řeky Odry odrážející stav krajinného
pokryvu v druhé polovině 18.století. Vzniklá datová
vrstva je založena na zásadách mapování v programu
CORINE Land Cover (CLC) a bude využita v rámci
projektu „Flood Risk Assessment“ řešeného v
evropském výzkumném středisku JRC/ARIS v italské
Ispře. Cílem celého projektu je vytvořit
a
implementovat hydrologické modely, postihující
nejrůznější vlivy na záplavy v přeshraničních
povodích. Prostorové informace o dlouhodobém
vývoji a změnách ve struktuře krajinného krytu jsou
přirozenou součástí projektu.
Historického mapování bylo na rozdíl od interpretace
družicových snímků v programu CLC založeno na
interpretaci existujících historických map. Jednalo se o
část pruského mapování v měřítku 1:50 000 –
Schulenburg/Schmettauovy mapy – z let 1767-1787.
Metodika mapování byla proto přizpůsobena
specifickým tematickým i geometrickým vlastnostem
velmi starého topografického podkladu. Přes řadu
komplikací, spíše typických pro použití takto starých
map (např. neexistence legendy, nezvyklá kartografická
schematizace, chybějící geodetické základy či
nekompletní literatura o pozadí celého mapování),
vytvořená databáze je srovnatelná s hlavními třídami
krajinného pokryvu definovanými v databázi CLC v
měřítku 1:100 000. Výsledná vektorová databáze pro
povodí řeky Odry tak odráží stav krajinného pokryvu
v druhé polovině 18. století a rozlišuje celkem 11 typů
krajinného pokryvu ve smyslu definice CLC tříd na 2.
úrovni – zástavbu, ornou půdu, trvalé kultury, louky a
pastviny, heterogenní zemědělské areály, lesní porosty,
areály křovin, areály s řídkou vegetací, mokřady a
vnitrozemské i mořské vodní plochy.
Data krajinného pokryvu lze využít všude tam, kde je
znalost stavu a prostorového rozložení vegetačního
pokryvu klíčová pro rozhodování v území. Významná
mohou být tato data především v aplikacích v oblasti
územního plánování, revitalizace krajiny i pro sociálněekonomické aplikace.
DRUŽICOVÁ DATA
Starty nových družic
1. ZÁŘÍ 2001: ORBVIEW-4 (ORBIMAGE, USA)
D
ružice
OrbView-4
bude
třetí
družicí
provozovanou soukromou společností na čistě
komerčních základech. Stejně jako předešlé Ikonos a
Eros bude pořizovat data s velmi vysokým
prostorovým rozlišením. Navíc má velkou šanci se stát
první družicí, která bude komerčně pořizovat
hyperspektrální data. To znamená data v řádově
stovkách úzkých spektrálních pásmech. Tato data
umožňují podrobnější rozlišení druhů a typů
základních kategorií objektů na zemském povrchu.
Najdou
využití
v
zemědělství,
lesnictví,
geologickém
průzkumu,
monitorování prostředí a v
bezpečnostních aplikacích.
Srovnatelnost databází umožňuje postihnout zajímavé
dlouhodobé trendy ve vývoji krajinného pokryvu
v povodí Odry včetně jejich prostorové distribuce a
regionálních odlišností. To se týká především změn v
celkové výměře a rozložení lesních porostů, křovin,
orné půdy, luk a mokřadů, jakož i charakteristik
o celkové fragmentaci či defragmentaci v celém
povodí Odry. Právě možnost prostorového umístění a
prostorového porovnání informací o změnách
krajinného pokryvu je největším přínosem celého
projektu. Na následujícím obrázku je ukázka vývoje
lesních porostů v oblasti horní Odry.
Elektronický
skener
družice OrbView-4 bude
pořizovat panchromatická
data s velikostí pixelu 1 m
a multispektrální data s
velikostí pixelu 4 m. Šířka
záběru bude 8 km.
Hyperspektrální data budou zaznamenávána s
rozlišením 8 m ve 200 spektrálních kanálech ve
viditelném a blízkém a středním infračerveném oboru
spektra se šířkou záběru (velikostí scény) 5 km.
Vzhledem ke značnému informačnímu potenciálu
V současné době jsou aktuální CLC data k dispozici
pro Albánii, Bosnu a Hercegovinu, Bulharsko, Českou
republiku, Estonsko, Litvu, Lotyšsko, Maďarsko,
Makedonii, Polsko, Rumunsko, Slovensko a Slovinsko.
Pro země Evropské unie jsme schopni zprostředkovat
odvozená data CLC v rastrovém formátu a to
v rozlišení 100 a 250 metrů.
3
hyperspektrálních dat budou v plném rozlišení
poskytována jen uživatelům schváleným americkou
vládou. Běžně budou k dispozici s prostorovým
rozlišením 20 m.
Rozlišení panchromatických dat se bude pohybovat v
rozmezí od 61 cm při měření v nadiru do 72 cm ve
směru pozorování 25 stupňů. V multispektrálním
módu budou data pořizována s rozlišením 2,8 m.
Velikost scény bude zhruba 16,5 km x 16,5 km.
Zorné pole skeneru se může vychylovat na každou
stranu od směru letu až o 45 stupňů, což umožní
zopakovat měření stejného místa již po 3 dnech.
Polohová přesnost základních dat bude 23 m CE
(kruhová chyba), 17 m LE (lineární chyba). S použitím
vlícovacích bodů bude možné dosáhnout přesnosti až
5 m CE a 3,7 m LE.
Předletová simulace spojených panchromatických a
multispektrálních dat s rozlišením 1 m je na obrázku.
Základní stereodvojice bude pořizována jak v
panchromatickém módu tak multispektrálním. Překryt
takovéto dvojice scén bude 90%.
Standardní produty budou radiometricky kalibrované a
transformované do kartografické projekce. Polohová
přesnost dat bude 14 m RMSE. Bude je možné
zakoupit pro libovolně definované území s minimální
plochou 64 km2.
Podobně jako u Ikonosu, bude možné získat i spojená
panchro a multispektrální data v produktu zvaném
"panchro zaostřené", tedy multispektrální data s
rozlišením 70 cm. Simulace těchto dat je na obrázku.
18. ŘÍJNA 2001: QUICKBIRD-2 (EARTHWATCH,
USA)
S
tart družice byl již mnohokrát odložen. Jen v
letošním roce to bylo již šestkrát. Nynější datum
startu je naplánováno na 1.9.2001 raketou Taurus ze
základny Vandenberg amerického vojenského letectva.
Společnost EarthWatch jako nenapravitelný optimista,
připravila ke startu svoji třetí družici, poté co její dva
předešlé pokusy v letech 1997 a 1999 skončily
nezdarem. Zatímco její první družice byla světovým
premiantem v kategorii soukromých družic s velmi
vysokým rozlišením, nyní je možné, že její QuickBird
bude v pořadí už čtvrtou družicí této kategorie.
Start družice QuickBird je plánován na 18. října 2001.
Tentokrát firma EarthWatch nesvěřila její vynesení na
dráhu ruské raketě, jak tomu bylo v předešlých dvou
případech, ale raketě Delta 2 americké firmy Boeing.
Přesto i tentokrát má její QuickBird některé přednosti.
Především to je rozlišovací schopnost, která s velikostí
pixelu 70 cm nastoluje rekord mezi civilními
družicemi. Za druhé to je unikátní manévrovácí
schopnost družice, která se celá může natáčet jak v
rovině letu tak i napříč dráhy o úhel až 25 stupňů. To
se projeví jednak 544 km širokým pásem na zemském
povrchu, v němž se může provádět měření a také
schopností pořizovat stereoskopické scény ve směru
letu.
Gisatovské novinky
V následujících číslech Gisatovských novinek vám
přineseme informace o jednotlivých družicích s údaji o
technických parametrech, poskytovaných formátech,
rozlišení družicových dat, atd.
Gisatovské novinky jsou firemním zpravodajem geoinformační firmy GISAT. Vychází nepravidelně. Neprodejné.
Uveřejněné materiály lze použít pouze s uvedením zdroje.
Adresa firmy je Charkovská 7, 10100 Praha 10, tel./fax 02-71741935-36, E-mail:info @gisat.cz, http://www.gisat.cz/
4