Orientacja obrazów stereo Ikonos oraz automatyczny pomiar modeli wysokościowych

Praca miała na celu kompleksowe przebadane stereopary Ikonos dla celów automatycznej generacji modeli wysokościowych. Wykorzystano stereoparę przedstawiającą miasto Kraków i okolice; pracowano na oprogramowaniu Leica Photogrammetry Suit. Panchromatyczna stereopara o rozmiarze 11×22 kilometry posiadała terenowy wymiar piksela 0.80 m. Do orientacji stereopary wykorzystano dostarczone przez dystrybutora współczynniki RPC oraz naturalne fotopunkty pomierzone w technologii GPS. Analiza korekcji współczynników RPC wielomianami stopnia pierwszego, drugiego i trzeciego wykazała, że dla osiągnięcia dokładności subpikselowych wystarczający jest wielomian pierwszego stopnia. Osiągnięto następujące dokładność orientacji na 15 fotopunktach: Mx = 0.6 m; My = 0.4 m; Mz = 0.6 m; natomiast na 14 punktach kontrolnych: Mx = 0.6 m; My = 0.4 m; Mz = 0.8 m. Wykazano, że stosowanie większej ilości fotopunktów niż 9 nie prowadzi do znaczącej poprawy wyników orientacji a wykorzystanie wielomianów korygujących wyższych stopni może prowadzić do zniekształceń. W celu stworzenia NMPT wykonano automatyczną korelację (matching) w siatce 10 m. Analizę dokładności przeprowadzono na 46 punktach GPS i otrzymano średni błąd kwadratowy wysokości Mz = 1.6 m. Na potrzeby wygenerowania NMT przeprowadzono korelację w siatce 50 m, która pozwoliła na stworzenie NMT o dokładności Mz = 1.7 m. Na podstawie NMT przeprowadzono ortorektyfikację jednego z obrazów stereopary i stworzono ortofotomapę o pikselu 0.80 m. Dokładność sprawdzono na 24 fotopunktach GPS i otrzymano błędy: Mx = 0.93 m; My = 0.99 m. Eksperyment został przeprowadzony w Instytucie Fotogrametrii i Teledetekcji Politechniki Wiedeńskiej oraz w Instytucie Fotogrametrii i Kartografii Politechniki Warszawskiej.

The main goal of the study was to investigate the potential of height model generation from very high resolution satellite images in Leica Photogrammetry Suite. The work was conducted at the Institute of Photogrammetry and Remote Sensing of the Vienna University of Technology and at the Institute of Photogrammetry and Cartography of the Warsaw University of Technology. The experiment was based on an Ikonos panchromatic stereo image with a resolution of 0.80 m and the size of 11×22 km. Orientation was done with RPC coefficients delivered by the distributor and photopoints measured in GPS technology. An analysis of RPC’s systematic errors correction using first, second and third order polynomials showed that for subpixel quality, a first order polynomial is sufficient. The achieved orientation accuracy was: on 15 control points – RMSx = 0.6 m; RMSy = 0.4 m; RMSz = 0.6 m, on 14 check points – RMSx = 0.6 m; RMSy = 0.4 m; RMSz = 0.8 m. It was shown that during work on the Polish normal heights system, if a polynomial of at least 1 order is not used, the results could be slightly degraded compared to work on an ellipsoid height system. Using more than 9 control points brings only slightly improvement to the stereo image’s orientation accuracy. RPC correction with polynomials of higher orders than the first is not advised, especially if a dense grid of control points is not assured. In order to generate DSM, matching was done which resulted in over 900 000 points. Accuracy analyses was done on 46 GPS points and gave the result of RMSz = 1.6 m. Points were placed mainly on roads, so this kind of analysis is reliable only for ground objects. For DTM generation, matching was done on a 50 m grid and manual filtration in LPS was conducted, which resulted in an accuracy of 1.7 m. The generated DTM and one of the images was used in orthorectification. Accuracy assessment of the generated ortho was done on 24 GPS points and gave the following results: RMSx = 0.93 m; RMSy = 0.99 m. In the experiment, the use of SCOP++ software for matched points filtration was investigated.The study was based on a dense 3 m grid point cloud. Although designed for laser scanning data, a robust filtering algorithm gave good results, even in the highly urban areas of Cracow.