SPECIFIKATION FOR ORTOFOTOS

Transkript

1 SPECIFIKATION FOR ORTOFOTOS ORTO004 En arbejdsgruppe under Geoforum Danmark. udgave november 005

2 ORTOFOTOS November 005 Side af 6 INDHOLDSFORTEGNELSE 1. INDLEDNING...3 Læsevejledning...4. GENEREL BESKRIVELSE AF ORTOFOTO, FREMSTILLING OG ANVENDELSE Hvad er et ortofoto?...5. Hvad kan et ortofoto bruges til? Hvordan produceres det? Hvad er bestemmende for kvaliteten af ortofoto? Ikke behandlede emner BESKRIVELSE AF VIGTIGE PARAMETRE OG PROCESSER VED FREMSTILLINGEN AF ORTOFOTO Billede og Radiometri Højdemodel og Paspunktgrundlag Generering af ortofoto Mosaik og farvejustering Dataformater m.m BETYDNINGEN AF PARAMETRE OG PROCESSER FOR KVALITET OG ANVENDELSE AF DET FÆRDIGE ORTOFOTO Krav til fotografering, scanning og billedudvælgelse Ortofotoets plane nøjagtighed Pixelstørrelse Krav til billedbehandling, seamlines (sømlinier), efterbehandling mm Dataformater m.m ANVENDELSE AF ORTOFOTO Årstidernes betydning for billedindholdet i et ortofoto Cases Eksempelsamling LITTERATUR...61

3 ORTOFOTOS November 005 Side 3 af 6 1. Indledning Nærværende vejledning er udført som hjælp for brugere af ortofotos. Såvel de der anvender ortofotos, som de der producerer dem, har ikke haft nogle retningslinier for hvilken kvalitet der måtte forventes til et givet ortofoto produkt. Vejledningen knytter sig op ad Specifikationer for Tekniske Kort, TK99, idet der er et behov for at brugeren kan relatere fremtidige regler om ortofotos til de kendte specifikationer i TK standarden. Vejledningen er lavet i en arbejdsgruppe nedsat af Geoforum og har bestået af følgende medlemmer: Søren Buch, formand Keld Dueholm Svend Elgaard Andrew Flatman Claes Hviid Joachim Höhle Hans F. Jepsen Lars Tyge Jørgensen Vagn W. Laursen Peter Schack Madsen Jacob Møller Sørensen BlomInfo A/S DTU, IMM Vejdirektoratet Scankort A/S Amtsrådforeningen, Fyns Amt AAU, ISP GEUS KMS Geoforum Århus Kommune COWI Formålet med gruppens arbejde har været: At beskrive hvilke parametre der indgår i ortofotofremstilling, og hvilken betydning de har for ortofotos kvalitet og anvendelse. At udarbejde en vejledning om fremstilling og anvendelse af ortofotos til brug i Danmark. At undersøge eksisterende normer og vurdere deres anvendelsesmulighed. At undersøge mulighederne for integration af vejledningen med eksisterende standarder og produkter. Det er Geoforums håb, at denne vejledning vil gøre det nemmere at anskaffe det korrekte ortofoto til et givet formål, hvor det samtidig sikres at kvaliteten bliver som forventet. Arbejdsgruppen modtager gerne forslag til forbedringer. Hermed lægges der op til løbende forbedringer. Nærværende vejledning kan hentes på Internettet under Geoforums hjemmeside I forbindelse med etableringen af specifikationen FOT version 3 i november 005 er vejledningen blevet ophævet til en specifikation for ortofotos. De eneste ændringer i specifikationen for ortofotos findes i kapitel 4 og specielt i tabel 4.1. Ændringerne konkretiserer de krav, som FOT stiller til ortofotos.

4 ORTOFOTOS November 005 Side 4 af 6 Læsevejledning Den læser, der ikke kender så meget til teknikken bag fremstillingen af ortofoto og som ønsker en generel introduktion til ortofoto og disses anvendelse kan starte med at læse kapitel : Generel beskrivelse af ortofoto, fremstilling og anvendelse samt kapitel 5.3: Eksempelsamling.. For læsere, der ønsker information om baggrunden for anbefalingerne i kapitel 4: Betydningen af parametre og processer for kvalitet og anvendelse af det færdige ortofoto, anbefales det, at læse kapitel 3: Beskrivelse af vigtige parametre og processer ved fremstillingen af ortofoto. Bemærk, at der i kapitel 3.1 gennemgås en række fotogrammetriske begreber. I kapitel 4: Betydningen af parametre og processer for kvalitet og anvendelse af det færdige ortofoto gennemgås arbejdsgruppens anbefalinger af kravene til kvaliteten af forskellige typer ortofoto. Disse eksemplificeres i kapitlet 5.: Cases og 5.3: Eksempelsamling. Desuden gennemgås i kapitel 5.1: Årstidernes betydning for billedindholdet i et ortofoto de forskelle, der er i ortofoto fremstillet af billeder optaget på forskellige årstider. I eksempelsamlingen vises nogle af resultaterne af de processer fotomaterialet gennemgår ved ortofotofremstillingen samt de variationer, der er i foto, der optages under forskellige forhold eller gennemgår forskellig bearbejdning. I kapitel 6 gennemgås dels den anvendte faglige litteratur og dels undersøgte eksisterende normer.

5 ORTOFOTOS November 005 Side 5 af 6. Generel beskrivelse af ortofoto, fremstilling og anvendelse..1 Hvad er et ortofoto? For de fleste mennesker er det meget lettere at orientere sig på et luftfoto end på et kort over området. Det skyldes, at alle genstande i terrænet kan genkendes umiddelbart, og uden at man har viden om kortsignaturer, målforhold og farvekoder. Luftfotoet har dog den ulempe, at det ikke er målfast samt at hvert enkelt luftfoto er at betragte som en ø, der ikke umiddelbart kan sammensættes med nabofotos. Et ortofoto ser umiddelbart ud som fotoet, men ortofotoet har gennemgået en række matematiske processer, der gør at målforholdet er konstant (man kan 'måle' i det) at flere luftfotos kan sammensættes til et 'sømløst' ortofoto, at ortofotoet placeres i et koordinatsystem og kan vises sammen med øvrige kortprodukter som eksempelvis det tekniske kort eller matrikelkortet. En mere teoretisk beskrivelse af den afgørende forskel på et luftfoto og et ortofoto er, at et luftfoto er en centralprojektion, mens et ortofoto er en ortogonalprojektion. I en centralprojektion er alle objekterne i billedet strålet igennem ét centralt punkt linsen. Dette betyder at objekter i billedet på nær de, der er beliggende i billedmidten (nadir), mere eller mindre er taget fra siden. Endvidere giver en centralprojektion fortegninger i billedet (ved højdevariation) samt variationer af målforholdet i billedet I en ortogonalprojektion betragtes alle punkter i billedet taget lige oppe fra strålerne ligger parallelt. Dette sikrer et ensartet målforhold samt at variationer i højden i landskabet ikke giver fortegninger i billedet.

6 ORTOFOTOS November 005 Side 6 af 6. Hvad kan et ortofoto bruges til? Et ortofoto er i modsætning til et traditionelt stregkort et utolket produkt. Dvs. det viser virkeligheden (på fototidspunktet) og ikke en stereooperatørs opfattelse af kortindholdet i relation til eksempelvis TK-kortspecifikationerne. Det er altså op til brugeren at tolke indholdet. Og det åbner muligheder for helt andre anvendelser end et stregkort, eksempelvis arkæologi, geologi, vegetationskortlægning og retablering af dræn. Herudover er et ortofotoet et meget velegnet baggrundskort for anden kortinformation, idet det øger genkendeligheden. Eksempler på anvendelse: Visualisering af projektforslag Projekteringsgrundlag Analyse af arealanvendelse Genkendelse af objekter Baggrundsbilleder for andre kortinformationer som tekniske kort, matrikelkort, arealanvendelseskort Præsentationsmateriale og borgerinformation Digitalisering af særlige emner og temaer Måling af afstande og arealer Kontrol af andre kortprodukter Ændringsanalyser og historisk dokumentation 3D visualisering, drapering på højdemodel Der er med andre ord mange anvendelsesmuligheder for ortofotoet. Fordelene ved ortofotoet er blandt andet, at det giver et mere sikkert beslutningsgrundlag i den daglige administration og det kan i visse tilfælde erstatte inspektion i marken. Det gør ortofotoet til et godt supplement til traditionelle kortprodukter..3 Hvordan produceres det? Den normale arbejdsgang ved ortofotoproduktionen vil være: 1. Flyvefotografering.. Scanning af fotos. 3. Aerotriangulation. 4. Etablering af egnet digital højdemodel (genereres automatisk og redigeres manuelt, eller dannes ud fra eksisterende kortdata). Evt. forefindes der i forvejen en brugbar højdemodel. 5. Generering af ortofoto for de aktuelle fotos. 6. Sammensyning af ortofoto-stumperne fra alle fotos til et eller flere ortofotos (mosaik). 7. Farvejustering (farve- og kontrastudjævning og meget andet)

7 ORTOFOTOS November 005 Side 7 af 6.4 Hvad er bestemmende for kvaliteten af ortofotoet? Når man taler om ortofotoets kvalitet, må man gøre sig klart hvad der egentlig tales om. Er det geometrisk kvalitet (nøjagtighed), fuldstændighed eller visuel/kartografisk kvalitet man mener? Men helt grundlæggende kan siges, at hvis billedmaterialet ikke er i orden, bliver resultatet derefter. Geometrisk kvalitet: Bestemmende for den geometriske kvalitet/nøjagtighed er især fotograferingen og den bagvedliggende højdemodel. Ved fotograferingen er det vigtigt at der anvendes et velegnet kamera, at flyvehøjden er afpasset opgaven og at der er klart vejr, så billederne bliver skarpe og terrængenstandene derfor veldefinerede. Men også scanningen og den software, der anvendes til beregning af ortofoto og højdemodel, har stor betydning. Aktualitet og fuldstændighed: Aktualiteten og fuldstændigheden sikres især ved, at der anvendes nyt billedmateriale, samt at flyvehøjden er afpasset opgaven. Ønsker man eksempelvis at kunne se nedløbsriste i ortofotoet, er det nødvendigt med en lavere flyvehøjde end hvis dette er uden betydning. Men også gode vilkår under fotograferingen er vigtig, og herunder ikke mindst, at solhøjden ikke er for lav, idet en lav solhøjde eksempelvis giver store slagskygger ved bygninger og andre genstande, der rager op af terrænet. Visuel kvalitet: En forudsætning for en god visuel kvalitet er naturligvis, at billedmaterialet er i orden. Altså igen en flyvehøjde afpasset opgaven, klart vejr under fotograferingen og at solhøjden ikke er for lav. Men også selve scanningen af fotoet og den software der anvendes under produktionen af ortofotoet har stor betydning. Også fototidspunktet (årstiden) har stor betydning for den visuelle kvalitet. Ligeledes har den endelige pixelstørrelse i ortofotoet betydning. Ved byortofotos anvendes ofte pixelstørrelse på omkring 10 cm og ved landortofotos pixelstørrelser på omkring 0-40 cm. Men det er vigtigt at understrege, at en lille pixelstørrelse i sig selv ikke giver en høj kvalitet. Det gør det kun, hvis pixelstørrelsen er afpasset målforhold, scanning, højdemodel osv, osv. Et punkt, der for slutbrugeren har meget stor betydning, er kvalitet og omfang af automatiske, semiautomatiske og manuelle tilretnings-processer. Eksempelvis om der ved sammensætning af de enkelte ortofotos til ortofotomosaikker tages hensyn til, at sammensyningslinierne (seamlines) helst ikke skal gå gennem bygninger, og at der foretages en passende farve- og kontrastudjævning så hele mosaikken fremtræder ensartet. Disse tilretningsprocesser er ret tidskrævende, og er i høj grad med til at fordyre ortofotoet. Så afhængig af hvad ortofotoet skal bruges til, kan man vælge en mere eller mindre gennemgribende tilretning..5 Ikke behandlede emner Beskrivelserne ovenfor tager primært udgangspunkt i situationen i dag, altså at fotograferingen foregår fra et fly og at der primært anvendes et analogt kamera.

8 ORTOFOTOS November 005 Side 8 af 6 Men udviklingen går stærkt, de digitale kameraer bliver mere og mere attraktive og også ortofotos dannet ud fra registreringer fra satellitter vil formentlig komme til at spille en større rolle. Udviklingen inden for processerkraft og lagringsmuligheder gør, at ortofotos løbende gøres mere detaljerede, altså at bl.a. pixelstørrelsen formindskes. Der vil selvfølgelig være en nedre grænse for detaljeringsgraden, men hvor den ligger er et åbent spørgsmål. I den forbindelse kan nævnes, at en grænse måske i fremtiden ikke vil blive defineret ud fra hvad der er teknisk og praktisk muligt, men mere ud fra nogle etiske betragtninger omkring overvågning af det offentlige rum. Men alt det ligger uden for de emner, der behandles i denne vejledning.

9 ORTOFOTOS November 005 Side 9 af 6 3. Beskrivelse af vigtige parametre og processer ved fremstillingen af ortofoto 3.1 Billede og radiometri Fotografering Fototidspunkt Fototidspunktet er det tidspunkt, hvor det enkelte foto eksponeres. Informationsindholdet i et foto/ortofoto er i høj grad afhængig af hvilket tidspunkt på året fotograferingen udføres. Brugen af det færdige foto er den afgørende faktor for valg af optagetidspunkt. Før fotograferingen udføres bør den kommende bruger derfor stille spørgsmål som: Hvad skal det færdige foto/ortofoto bruges til? Hvad skal det være muligt at identificere i fotoet? Og endelig spørgsmålet: Hvilket fotograferingstidspunkt opfylder bedst disse behov? De største årstidsvariationer i indholdet af foto/ortofotoet skyldes vegetationens forandringer i løbet af vækstsæsonen; løvspring, udvikling af afgrøder og forandringer i jordens fugtighed. Sne og is har selvfølgelig også stor betydning for ortofotoets indhold. Den spektrale sammensætning af det indfaldne sollys samt terrænobjekters spektrale refleksion varierer med årstiden og tidspunktet på dagen. Samtidig har længden af skygger ofte en afgørende indflydelse på identifikationsmulighederne i ortofotoet. Jo højere solen står på himlen jo kortere skygger får man i billedet. For ikke at få for lange skygger, bør solvinklen være større end 30 grader. Solvinklen afhænger af tid på året og tidspunktet på dagen man fotograferer samt af breddegraden til det sted på jorden, hvor man befinder sig. I Danmark vil der fra medio marts være et par timer omkring middag, hvor solvinklen er større end 30 grader. Flyveplanlægning Planlægning af en fotomission har til formål at sikre at interesseområdet dækkes stereoskopisk med fotos, der er anvendelige til den forestående opgave. Det skal sikres, at der er tilstrækkelig længde- og sideoverlap og at de resulterende modeller operatørmæssigt og matematisk kan håndteres. Det er f.eks. uhensigtsmæssigt at en model består af 95% vandområde og kun 5% landområde. Flyvehøjde Flyets gennemsnitlige højde over terrænoverfladen. Denne afstand bestemmer, sammen med kamera-geometrien, det gennemsnitlige målforhold, de optagne fotos vil få. Målforhold Målforholdet af et billede er forholdet mellem en længde i terræn og længden af dennes billede i fotoet. Målforholdet afhænger dels af det kamera, der anvendes dels af flyvehøjden. Anvendes et vidvinkelkamera og flyves der i højden ca. 760 meter over terræn får billederne målforholdet 1: /M=c/H Hvor M er målestokstallet og H er flyvehøjden over terræn og c er kamerakonstanten.

10 ORTOFOTOS November 005 Side 10 af 6 Eksempler på sammenhænge er vist i Tabel 1. Målforhold Vidvinkelkamera c = 0,153 meter Normalvinkelkamera c = 0,303 meter 1/M Flyvehøjde i Meter Flyvehøjde i Meter 1: : : : : : Tabel Sammenhæng mellem kameratype og flyvehøjde Billedkilder Billeder kan optages på forskellige måder. De mest benyttede instrumenter til optagelse af fotos er analoge kameraer eller digitale kameraer. Andre måder at indsamle billeder på er ved anvendelse af mikrobølger, radar, laserskanning (lidar), IFSAR eller SONAR. Disse billedkilder vil ikke blive behandlet i dette skrift. Der findes hovedtyper af kameraer til kort- og ortofotoproduktion: analoge og digitale kameraer. Med et analogt kamera menes et kamera, hvor billedet skabes på en analog film, der efter eksponeringen fremkaldes. De digitale kameraer findes i flere forskellige konstruktioner. Den væsentlige forskel mellem analoge og digitale kameraer er, at billedet ved anvendelse af et digitalt kamera fra fødslen kun findes på digital form. Analoge kameraer Et analogt kamera kaldes også et foto-optisk kamera. Et analogt kamera er et almindeligt kamera, hvor billedet skabes på en film, der efter eksponeringen fremkaldes. Der optages et billede ad gangen dækkende et område. Billedformatet er 3cm x 3cm. Et sådant billede kan opfattes som én observation. Billedets geometri kan beskrives med en matematisk model af kameraet hvor der angives kamerakonstant (brændvidde), hovedpunktsbeliggenhed og fortegning. Kameraet er opbygget på en stiv ramme uden mulighed for fokusering, dvs. med en afstandsindstilling svarende til uendelig. Kameraets brændvidde kaldes for kamerakonstanten. Kameraer deles efter kamerakonstantens længde i 3 kategorier: normalvinkel, vidvinkel og i supervidvinkel kameraer med en kamerakonstant på henholdsvis 30 cm, 15 cm og 8,5 cm. Ved hjælp af et vakuumsystem holdes filmen plan under eksponeringen og et spolesystem sørger for, at det eksponerede billede vindes op på en spole, så kameraet er klart til næste eksponering. Der kompenseres for billedvandring ved brug af FMC. Når en fotomission er afsluttet, sendes filmen til fremkaldning. Filmtype Afhængig af formålet med fotomissionen anvendes der forskellige filmtyper. Almindeligst er nok en farvefilm enten negativ eller positiv. Tidligere anvendtes sort/hvid film meget. Sort/hvid film var mere finkornede og det var derfor muligt at se mindre detaljer end hvis man anvendte farvefilm. I de moderne farvefilm er kornstørrelsen gjort mindre, så forskellen ikke er så stor mere. En tredje mulighed er at anvende film der er følsomme overfor andre dele af lysets spektrum end det vi ser med vore øjne, f.eks. med følsomhed i den infrarøde del af spektrummet. Det

11 ORTOFOTOS November 005 Side 11 af 6 har den fordel, at vegetation fremtræder meget tydeligt i billederne. Digitale kameraer Et digitalt kamera kaldes også et elektro-optisk kamera. Kameraet består af et linsesystem og i dettes brændplan en eller anden form for lysfølsom sensor, der opsamler billedet. Den lysfølsomme sensor kan enten være et liniearray eller en fladechip. Begge sensorer er mere følsomme over for lyset end en analog film, så resultatet bliver væsentligt bedre radiometrisk end hvis man er henvist til at skanne en analog film for at få et digitalt billede. Problemet med de digitale kameraer er billedformatet, der langt fra matcher det analoge kameras 3cm x 3cm billedformat. Det må konstateres, at den fotogrammetriske industri ikke er stor nok til at bære omkostningerne ved at udvikle og producere en større chip. Indtil nu har løsningen på problemerne været, at sammensætte enten flere liniearrays/chips og/eller at anvende flere kameraer samtidig og så sætte billederne sammen bagefter. Kameraer med liniearrays I kameraer med liniearrays er det normalt at anvende tre arrays, de to i samme linie og det tredje overlapper de to andre og dækker den midterste tredjedel. Billedet bygges så op ved at kameraet bevæges hen over terrænet. Der eksisterer derfor ikke ET egentlig billede over et område men et pixeltæppe hvor den enkelte række pixler er deformeret efter flyets/kameraets hældninger og drejninger. For at kunne anvende sådant et billede må hver enkelt linie absolutorienteres og resamples over i en form for ortofoto. Tages en digital terrænmodel med i beregningerne fås et ortofoto, ellers bliver resultatet en form for digital opretning. For at kunne udføre disse beregninger, må kameraet være forsynet med både GPS og inertimåleinstrumenter for at kunne beregne den absolutte orientering af hver enkelt stribe. Billedvandring/FMC forekommer ikke, da arrayene er så lysfølsomme, dvs. eksponeringstiden så kort, at bevægelsen af arrayet er uden betydning. Det er klart, at der kræves en del efterprocessing af data inden et færdigt billede er klar til brug. Disse kameraer giver ikke umiddelbart mulighed for stereoskopisk dækning og for at kompensere for dette, forsynes kameraerne med flere sæt arrays fordelt over linsens billedfelt. Herved opnås mulighed for at opsamle 3 sæt billeder ad gangen, et der kikker lodret nedad, et der kikker fremad og et der kikker bagud. Der monteres normalt forskellige typer arrays, så der opsamles både et pankromatisk og et farvebillede på samme tid. Stereoskopisk effekt kan skabes ved anvendelse af to af de tre sæt billeder. Kameraer med fladechips To firmaer, Z/I Imaging og Vexcel har løst problemerne med det lille billedformat på hver sin måde. Z/I Imaging anbringer 4 kameraer med hver en stor fladechip i et cluster. De 4 kameraakser er kun næsten parallelle og derved opnår Z/I Imaging, at de fire billeder overlapper hinanden lidt og med information om de 4 kameraers indbyrdes placering og den information der findes i billedernes overlapszoner er det muligt at resample de 4 billeder til et stort billede med en kunstig geometri. Vexcel anvender mindre (og dermed billigere) fladechips. De anbringer 4 kameraer i en række og de udløses med en tidsforskel, der gør, at det enkelte kamera tager billeder på samme position som kameraet lige før. Dette gør den efterfølgende processering væsentlig lettere. Der anvendes i alt 9 chips, der placeres i de 4 billeder på en sådan måde, at de tilsammen dækker hele billedfladen. I begge tilfælde må der kompenseres for billedvandring og dette gøres i efterprocesseringen ved at flytte pixels frem i billedet. Kommet så langt kan fotogrammetriens almindelige principper, instrumenter og software anvendes på disse billeder.

12 ORTOFOTOS November 005 Side 1 af 6 Fotogrammetriske begreber Billedorientering Ved billedorientering forstås bestemmelse af de 6 parametre, der skal til for at beskrive kameraets og dermed billedets placering i et rumligt koordinatsystem. Projektionscenter Projektionscenteret er det punkt inden i kameraet, hvor alle stråler i centralprojektionen skærer hinanden. Dette punkt beskrives med koordinater i det ydre koordinatsystem. Z-koordinaten eller koten til projektionscentret bestemmes som koten til terrænpunktet lodret under kameraet plus flyvehøjden over terræn. For fuldstændigt at beskrive kameraets position i rummet kræves også en angivelse af kameraets drejninger omkring de tre koordinatakser. Hvis kameraets position i et normalt 3-akset koordinatsystem er (X, Y, Z) kaldes de 3 vinkler (omega, phi, kappa) eller med græske tegn: (ω,φ,κ). På grund af matematikken er rækkefølgen ikke ligegyldig. Anvendes koordinatsystemet UTM angives koordinaterne normalt (N, E, Z) og vinklerne (phi, omega, kappa). Billedoverlap For at kunne opnå stereoskopisk syn, dvs. den effekt, at man oplever at se en rumlig model af det afbildede terræn, skal hvert punkt på terrænet være afbildet i mindst billeder. Dette opnås ved at billederne tages i striber hvor hvert billede overlapper det foregående med ca. 60% (længdeoverlap). Hvis det ikke kan lade sig gøre at dække interesseområdet med 1 stribe, må man flyve flere. Sammenhængen mellem striber opnås ved at lade de enkelte striber overlappe med ca. 0% (sideoverlap). Flyveretning Flyveretning nord/syd vil kunne være en fordel ved ortofotofremstilling. Men ofte vil formen af det område, der skal fotograferes, være afgørende for flyveliniernes retning. Filtre Filtre er coatede glasplader, der monteres foran et kamera for at undgå at dele af lysspektret kommer frem til filmen/sensoren. Der anvendes normalt altid filtre ved flyvefotografering, og man skal være opmærksom på, at de anvendte filtre er en del af det samlede kamerasystem og derfor bør medtages til modelleringen af systemet. Hotspot (solplet) Solens genspejling i terrænet vil give anledning til de såkaldte hotspots: Et område i billedet der er væsentlig lysere end resten af billedet. Denne belysningsforskel i billedet kan fjernes enten i den analoge kopiering eller ved digital billedmanipulation af det skannede billede. På grund af forskellig afstand fra kameraet til henholdsvis for og bagkant af det område på jorden billedet dækker, vil der være forskellig belysning af billedet. Billedet vil være lysest ved den nærmeste kant og gradvist blive mørkere. Billedvandring (FMC) Ved billedvandring forstås det fænomen, at kameraet ikke som man er vant til står stille, mens billedet eksponeres. Selvom det ikke er langt kameraet bevæger sig, mens lukkeren er åben, giver det alligevel anledning til uskarpe billeder. Hvis flyet bevæger sig med en hastighed på 00

13 ORTOFOTOS November 005 Side 13 af 6 km/t og der anvendes et eksponeringstid på 1/00 sek. flytter kameraet sig 7 cm mens lukkeren er åben. Afhængigt at billedmålestok må der tages forholdsregler for at undgå uskarpe billeder. I det ovenfor anførte eksempel betyder det, at punkter på terrænet tværes ud over en strækning på 54 μm. Moderne analoge kameraer er udstyret med en anordning, der bevirker, at mens lukkeren er åben, flyttes filmen fremad i flyets bevægelsesretning, således at filmen står stille, mens den eksponeres. Dette kaldes forward motion compensation, FMC. Tilsvarende system er anvendt for digitale kameraer. Scanning Ved scanning forstås den proces at omsætte et analogt billede til digital form. Pixel En pixel er den mindste informationsbærende enhed i et digitalt billede. Ved et sort/hvidt billede bærer en pixel information om gråtoner, normalt angivet ved en værdi mellem 0 og 55. Er der tale om farvebilleder angives der for hver pixel 3 værdier enten for rød, grøn og blå eller for farvemætning, kontrast og lys. For med sikkerhed at kunne genkende et objekt er det erfaringen, at objektet minimum skal have en udstrækning af størrelsesordenen ca. 3 pixels. Sammenhæng mellem målestok af billede, pixelstørrelser i billede og i terræn fremgår af Tabel Resampling Resampling er en matematisk teknik der går ud på at danne nye pixels med nye værdier ud fra de eksisterende pixels efter forud fastsatte regler. Opløsning Opløsningen af et analogt billede gives af kornstørrelsen. Opløsningen af et digitalt billede kan beskrives ved den mindste pixelstørrelse, der stadig indeholder meningsfyldt information og ikke bare støj. Erfaringen siger, at grænsen for scanning af analoge billeder går ved en pixelstørrelse på ca. 7 µm. Opløsning kan angives på flere måder. Ved scanning anvendes pixel begrebet, mens opløsningen af en printer angives ved antal linier der kan skelnes pr. tomme. Anvendes europæiske enheder bruges linier pr. centimeter. Sammenhænge mellem de 3 systemer er givet i Tabel Omsætning mellem pixelstørrelser i et billede og i terræn gives ved følgende formel: px = µm / m /10000 (cm) hvor px er pixelstørrelsen i centimeter på jorden, µm opløsningen af skanningen i mikrometer og m er målforholdstallet.

14 ORTOFOTOS November 005 Side 14 af 6 Målforhold af billede Pixelstørrelse i billede 8 μm Pixelstørrelse i billede 1 μm Pixelstørrelse i billede 14 μm 1/m Pixelstørrelse i terræn i cm. Pixelstørrelse i terræn i cm. Pixelstørrelse i terræn i cm. 1: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Tabel 3.1. Eksempler på sammenhænge mellem målforhold og pixelstørrelse

15 ORTOFOTOS November 005 Side 15 af 6 Opløsning i linier/cm (dots per inch) Opløsning i dpi Opløsning i µm , Tabel Sammenhænge mellem forskellige måder at angive opløsning på 3. Højdemodel og Paspunktgrundlag: Orienterings- og opretningsgrundlag I produktionen af ortofoto er det nødvendigt at have et orienterings- og opretningsgrundlag, som består af billedorienteringen for hvert enkelt billede og terrænmodellen hvorfra der kan interpoleres en kote til et vilkårligt punkt. Nøjagtigheden af billedorienteringen og terrænmodellen er helt afgørende for den resulterende nøjagtighed af ortofotoet, og der skal være harmoni imellem dem for at få det optimale resultat. Billedorienteringen kommer normalt fra en aerotriangulation, men kan også være udført som tilbageskæring af det enkelte billedes position eller - i en ikke alt for fjern fremtid - direkte ved GPS/INS systemer i flyet. Terrænmodellen er normalt etableret ved fotogrammetrisk registrering eller laserscanning. Billedorientering Billedorienteringen beskriver hvert enkelt billedes placering i rummet eller rettere positionen af kameraets brændpunkt i optageøjeblikket. Billedorienteringen er beskrevet ved 6 orienteringsparametre for hvert enkelt billede, nemlig koordinaterne til kameraets brændpunkt (X;Y og Z) samt dets rotation om koordinatsystemets tre akser (ω,φ,κ). Orienteringsparametrene fås normalt fra en aerotriangulation over paspunkter på jorden suppleret med GPS/INS bestemmelse af projektionscenteret under fotograferingen. Denne aerotriangulation skal have en nøjagtighed der er tilstrækkelig høj, men som samtidig harmonerer med nøjagtigheden af den digitale højdemodel efter devisen at en kæde ikke er stærkere end det svageste led.

16 ORTOFOTOS November 005 Side 16 af 6 Digital højdemodel En digital højdemodel (DHM) beskriver højden til et vilkårligt punkt i højdemodellens dækningsområde. At højdemodellen er digital betyder at den er tilgængelig og håndteres på elektronisk form. DHM anvendes som en fællesbetegnelse for principielt forskellige typer højdemodeller nemlig digitale overflademodeller og digitale terrænmodeller. Den digitale overflade model forkortes til DSM, ud fra den engelske betegnelser Digitale Surface Model, og den er karakteriseret ved at beskrive højden til den synlige overflade, dvs. bl.a. højden på bygninger og bevoksning. Den digitale terræn model forkortes til DTM, og den er karakteriseret ved at beskrive højden til terrænet, renset for bygninger, bevoksning mv. Dataindsamling til såvel DTM som DSM til produktion af ortofoto i de gængse målforhold foretages oftest enten ved fotogrammetri (manuel måling eller korrelation) eller flybåren laserscanning. Ved den mest gængse form for ortofoto benytter man DTM som opretningsgrundlag, og det vil sige at man ikke opretter objekter, der hæver sig over terrænet som f.eks. bygninger, og det har den konsekvens, at bygninger ligger mere og mere ned jo længere man kommer væk fra midten af det billede hvorfra billedelementerne er taget. Ortofoto produceret med DSM som opretningsgrundlag betegnes som True Orthophotos, og der er ingen principielle vanskeligheder i at producere den type ortofotos, men der en lang række praktiske forhold, der gør at det er væsentligt mere kompliceret end at producere de gængse ortofoto ud fra en DTM. Dels er det nødvendigt med en meget nøjagtig og detaljeret højdemodel omkring de steder hvor der er højdespring i terrænet, og dels er det nødvendigt at kombinere billedelementer på en mere differentieret måde end ved alm. ortofotos for at få billedinformation i hele ortofotoet. En DHM er karakteriseret ved et datagrundlag og en metode til at danne en fladedækkende beskrivelse af overfladen baseret på datagrundlaget. Datagrundlaget består typisk af punkter fordelt over hele området (kotepunkter) evt. suppleret med liniestrenge hvor der er knæk i terrænet (brudlinier) og flader der afgrænser områder, hvor der ikke er muligt at bestemme højden (umålte områder). Metoden der anvendes til at danne overfladebeskrivelsen er næsten uden undtagelse et TIN (Triangulated Irregular Network), der på dansk kan oversættes til trekantsmetoden. Overfladebeskrivelsen i et TIN dannes ved at der genereres trekanter mellem alle målte punkter med den restriktion, at alle målte linier indgår som sider i dannede trekanter. Herefter kan man interpolere højden til et vilkårligt punkt ved først at bestemme hvilken trekant det ligger i, og dernæst interpolere højden til punktet i den fundne trekant.

17 ORTOFOTOS November 005 Side 17 af 6 Figur 3..1 TIN: trekanter dannet ud fra målte punkter Kotepunkterne vil normalt enten ligge i et kvadratnet med en fast maskevidde (grid) evt. suppleret med lokale højde- og dybdepunkter eller i en tilfældig fordeling som følge af en automatiseret dataindsamling (punktsky). Figur 3...Grid suppleret med brudlinjer Figur 3..3 Punksky udtyndet i homogene områder Gridstørrelsen (afstanden mellem punkterne) skal afpasses efter den nøjagtighed, man ønsker at DHM en skal have, da afstanden mellem de målte punkter har mindst lige så stor indflydelse på DHM ens nøjagtighed som målenøjagtigheden på det enkelte punkt. Gridstørrelsen, der skal vælges for at opnå en homogen nøjagtighed, hænger desuden sammen med terrænformen (fladt, kuperet, klipper osv.) samt i hvor høj grad man benytter sig af supplerende brudlinjer. Terrænformen er forholdsvis ensartet i Danmark og derfor er der over tid udviklet erfaringsmæssige gridstørrelser for fotogrammetrisk registrerede grid. Gridstørrelserne er afhængigt af billedmålforholdet, og de fremgår af tabel 3..1, hvor der også er angivet den forventede middelfejl på den resulterende højdemodel. Denne middelfejl vil normalt kun kunne opnås hvis det målte grid suppleres med et passende antal brudlinier.

18 ORTOFOTOS November 005 Side 18 af 6 Gridafstand (m) DHM-middelfejl (m) Billedmålforhold 10-1 m 0,10 0,0 m 1:4000 1: m 0,5 0,50 m 1:8000 1: m 1,00 1,50 m 1:0000 1:5000 Tabel 3..1 Normale gridstørrelser for fotogrammetrisk opsamlede grid i Danmark En terrænbeskrivelse ved en punktsky er som regel et resultat at en automatiseret indsamling af terrænpunkter typisk indsamlet ved flybåren laserscanning. Ved laserscanning er punkttætheden ofte så stor at man udtynder punkterne i flade og homogene områder, for at opnå en punktmængde der er mulig at arbejde med, uden at nøjagtigheden forringes mærkbart i den resulterende i DHM. Ved grid skal der med nævnte gridafstande suppleres med brudlinier hvor der er knæk i overfladen, for at opnå en homogen nøjagtighed, hvor der er et uroligt terræn. Eksempler på brudlinier er top og bund af skråninger og grøfter. Kriterierne for hvilke brudlinier der medtages, er at opnå samme nøjagtighed i DHM en omkring knækkene i overfladen samt at få en troværdig overfladebeskrivelse. Umålte områder registreres i en terrænmodel de steder, hvor det ikke er muligt at lave en højdebeskrivelse af overfladen. Typiske eksempler herpå i en DTM er vandhuller og nåleskove. For at håndtere højdespring i overfladen (f.eks. vejskæringer ude af niveau) benytter man ofte et kunstigt og lodret umålt areal. Nøjagtigheden af terrænmodellen er ikke en absolut nøjagtighed, men en middelfejl, og man vil normalt kunne forvente, at man til et vilkårligt punkt indenfor terrænmodellens dækningsområde kan interpolere en kote i overensstemmelse med den angivne middelfejl for terrænmodellen. Dette er dog ikke gældende for langt de fleste terrænmodeller, der har en ikke helt homogen fejlfordeling, hvor der i nogle områder er en god nøjagtighed, i andre en noget dårlige nøjagtighed og i nogle områder slet ingen dækning af terrænmodellen. Dette forhold skyldes, at det ikke med forskellige registreringsmetoder er muligt at bestemme koten til terrænet med den ønskede/krævede nøjagtighed i alle delområder af terrænmodellens dækningsområde. Eksempelvis er der typisk en dårligere nøjagtighed i skovområder, hvor det er vanskeligt at måle terrænhøjden. Ortofotoets nøjagtighed Ortofotoets nøjagtighed udtrykkes ved den punktmiddelfejl (punktspredning), man kan opnå, når den plane placering af veldefinerede terrænpunkter måles ved hjælp af ortofotoet. Sagt på en anden måde, er nøjagtigheden et udtryk for forskydningen mellem den enkelte pixels position omregnet til terræn og den sande position af det terrænpunkt, der afbildes i den pågældende pixel. Det digitalt ortofoto har ingen fast målestok. Papirkopier er afledede produkter. Man skal derfor ikke se nøjagtigheden i sammenhæng med en målestok. Nøjagtigheden af ortofotoet kan sættes i relation til det mindste billedelement, nemlig pixelstørrelsen. For at et objekt skal kunne genkendes i et digitalt billede, skal det have en udstrækning, der er større end ca. 3 pixel. Alligevel kan manuelle målinger af veldefinerede punkter udføres med en middelfejl (spredning) på 1/3 af pixelstørrelsen. Der er således teoretisk ræson i at kræve en nøjagtighed af ortofotoet i denne størrelsesorden. Dette er dog ikke hensigtsmæssigt i praksis. Mange brugere har behov for en stor opløsningsevne i billedet (lille pixelstørrelse) uden at kræve tilsvarende stor nøjagtighed af stedbestemmelsen.

19 ORTOFOTOS November 005 Side 19 af 6 Eksempel: Det landsdækkende ortofoto i Danmark, DDO Land 001 har en pixelstørrelse på 40 cm. Hvis nøjagtigheden af ortofotoet skulle være 1/3 pixel, måtte kravet til produktionen være en middelfejl på cm, hvilket ville fordyre produktet ganske væsentligt. Cowi A/S opgiver nøjagtigheden til m. Som hovedregel vil der således ikke være nogen direkte sammenhæng mellem pixelstørrelse og nøjagtighed i et ortofoto. Skal man måle i ortofotoet, må man sørge for at få oplyst med hvilken nøjagtighed, det er produceret. Ved produktionen er nøjagtigheden afhængig at tre forhold: a) kvaliteten af det grundlæggende billedmateriale b) orienteringen af billederne c) nøjagtigheden af højdemodellen ad a) Billederne skal optages med en kalibreret sensor, så der kan korrigeres for eventuelle billeddeformationer. Er grundlaget analoge luftfotografier af nyere dato, vil der ikke være nævneværdig påvirkning fra kameraets indre orientering (fortegning m.v.); men man skal være opmærksom på, at scanningen af billederne skal foretages med en præcisionsscanner og i en pixelstørrelse, der er mindre end eller lig med den pixelstørrelse, der ønskes i ortofotoproduktet. ad b) Nøjagtigheden af orienteringen angives som en punktmiddelfejl i billedet σ ob. Den resulterende punktmiddelfejl i terrænet σ findes ved at dividere med billedets målforhold 1/M: o σ = M σ o ob H σ ob = c Hvor σ ob er punktmiddelfejlen i billedet fra orienteringen, 1/M er billedets målforhold, c er kamerakonstanten og H er flyvehøjden Eksempel: Normalt opnås orienteringsnøjagtigheder ved aerotriangulation svarende til en punktmiddelfejl på 10 0 µm i billedet. For flybilleder i målforholdet 1:5.000 giver det en orienteringsnøjagtighed på 5 til 50 cm i terrænet ( µm µm). ad c) Højdemodellens bidrag til fejl i ortofotoet er afhængig af afbildningsvinklen. I nadirpunktet direkte under projektionscentrum er bidraget nul. Bidraget stiger lineært med afstanden fra nadirpunktet (se figuren nedenfor).

20 ORTOFOTOS November 005 Side 0 af 6 c r Δ dhm Δ dr Figur 3..4 Højdemodellens bidrag til fejl i ortofotoet. Den stiplede grønne linje angiver den fejlagtige højdemodel. Δ dr r = Δ c dhm Δ dr er fejlen i ortofotoet forårsaget af terrænmodellens fejl, Δ dhm, r angiver afstanden fra nadirpunktet målt i billedet, c er kamerakonstanten og H er flyvehøjden. Fejl i højdemodellen påvirker således nøjagtigheden af ortofotoet forskelligt afhængig af, hvor i flybillederne den aktuelle pixel er interpoleret. Fejlen stiger proportionalt med afstanden til nadirpunktet. Da fejl i højdemodellen ofte er den dominerende fejlkilde, må man derfor regne med, at ortofotoprodukter har en inhomogen nøjagtighed. Billede r max a b Figur 3..5 Effektive billedareal med sidelængderne a og b og den maximale afstand fra nadirpunktet r max Udnyttes billedoverlappet, så kun de mest centrale dele af billederne anvendes ved den differentielle opretning, kan fejlbidraget fra terrænmodellen reduceres. Det område der bruges kaldes det effektive billedareal. Hvis det effektive billedareal har sidelængderne a og b som vist på figuren ovenfor bliver den maksimale afstand fra nadirpunktet r max :

21 ORTOFOTOS November 005 Side 1 af 6 1 r max = a + Opgives fejlen i terrænmodellen som en højdemiddelfejl på σ dhm vil den maksimale virkning på ortofotoets nøjagtighed være: b a + b σ dr max = σ c Eksempel: Optages billederne med et vidvinkelkamera (c= 153 mm), 60% længdeoverlap og 0% sideoverlap bliver a= 184 mm (80% af 30 mm) og b= 9 mm (40% af 30 mm). Største effektive radius er: dhm 1 rmax = = 103mm Den maksimale virkning af terrænmodellens højdemiddelfejl bliver: σ dr max 103 σ 153 dhm = = 0, 67 σ dhm Punktmiddelfejlen i ortofotoet stammende fra terrænmodellens højdemiddelfejl vil således være mellem 0 og 67 % af σ. dhm Virkningen af højdemodellens fejl kan reduceres ved at anvende billeder optaget med et normalvinkelkamera (c=300 mm). Normalvinkelkameraet overholder dog ikke TK specifikationerne, hvis billederne også skal bruges til aerotriangulation, generering af højdemodel og/eller 3Ddataopsamling til GIS. Samme effekt som brug af normalvinkelkamera kan opnås ved at flyve med større overlap. Specielt vil et større sideoverlap reducere fejlen væsentligt. Hvis vi betragter fejlen fra orienteringen og højdemodellen for uafhængige, kan den samlede maksimale punktmiddelfejl i ortofotoet beregnes af formlen: 1. Maksimal punktmiddelfejl i ortofotoet: σ o max a + b H = σ dhm + σ ob c c c kamerakonstant H er flyvehøjden σ middelfejlen på koterne i højdemodellen, dhm σ punktmiddelfejlen i billedet fra orienteringen ob a b det effektive billedareal,

22 ORTOFOTOS November 005 Side af 6 a = (1 q /100) s b = (1 p /100) s s billedformat (f.eks. 30 mm for et standard flykamera q sideoverlap [%] p længdeoverlap [%] Eksempel: Et ortofoto produceres fra vidvinkel flybilleder i målforholdet 1:5.000 og en højdemodel med en højdemiddelfejl på m. Billederne er optaget med 60% længdeoverlap og 0% sideoverlap, hvilket giver et effektiv billedareal på 184 mm x 9 mm (se eksemplet ovenfor), hermed er a= 184 mm og b= 9 mm. Flyvehøjden er ca m, og σ ob sættes til 0 µm. Den maximale punktmiddelfejl i ortofotoet bliver således: 0,184 0, σ o max = + 0,0000 = 1, ,497 = 1, 43m 0,153 0,153 Den gennemsnitlige nøjagtighed: En gennemsnitlig punktfejl findes ved at integrere over det effektive billedareal og dividere med arealet (Orava 1994) 1. Udtrykkes fejlen i højdemodellen ved middelfejlen σ dhm, vil den gennemsnitlige virkning på ortofotoets nøjagtighed være: σ dg dhm = σ c a + b 3 Hvor det effektive billedareal er a. b. Kommentar: Orava integrerer variansen, dividerer med arealet, og uddrager kvadratroden. Hvis man i stedet integrerer middelfejlen og dividerer med arealet fås udtrykket nedenfor. Det er ikke så pænt; men nok mere korrekt. 1 + sin t1 1 + sin t a sin t ln cos t b sin t ln cos t 1 1 cost 1 cost + + σ dg = + 1 b cos t 1 a cos t t 1 b = arctan ; t a = arctan b a 1 Orava s udtryk giver lidt højere middelfejl og er derfor på den sikre side. 1 Orava, E., Digitaaliset ortokuvat. Technical University of Helsinki, Masters Thesis.

23 ORTOFOTOS November 005 Side 3 af 6 Billede Figur 3..6 Områder i billede med punktmiddelfejl i ortofoto større eller mindre end gennemsnit. Figuren 3..6 viser et standard luftfoto optaget med vidvinkel kamera, 60% længdeoverlap, 0% sideoverlap og det effektive areal på 9 mm. 184 mm. Ved interpolation af pixelværdier i området med den tynde skravering vil punktmiddelfejlen i ortofotoet være mindre end den gennemsnitlige værdi, medens punktmiddelfejlen vil være større end den gennemsnitlige værdi i det tæt skraverede område. Hvis vi igen betragter fejlen fra orienteringen og højdemodellen for uafhængige, kan den samlede gennemsnitlige punktmiddelfejl beregnes af formlen:. Gennemsnitlig punktmiddelfejl i ortofotoet 9 30 σ ogns a + b H = σ dhm + σ ob c 3 c c kamerakonstant H er flyvehøjden σ middelfejlen på koterne i højdemodellen, dhm σ ob punktmiddelfejlen i billedet fra orienteringen a b det effektive billedareal, a = (1 q /100) s b = (1 p /100) s s billdeformat (f.eks. 30 mm for et standard flykamera q sideoverlap [%] p længdeoverlap [%] Hvor σ dhm er middelfejlen på koterne i højdemodellen, a. b er effektive billedareal, c er kamera-

24 ORTOFOTOS November 005 Side 4 af 6 konstanten, H er flyvehøjden og σ ob er punktmiddelfejlen i billedet fra orienteringen. Eksempel: I det forrige eksempel bliver den gennemsnitlige punktmiddelfejl: σ 0,184 0, ogns = + 0,0000 = 0, ,497 = 0, 9m 0, ,153 Bygninger: Som tidligere nævnt bliver bygninger ikke oprettet, når opretningsgrundlaget er en terrænmodel (DTM). Der vil således forekomme forskydninger af bygninger afhængig af afstanden til nadirpunktet i billedet (bygningerne ligger ned ). I tillæg til fejlen fra billedernes orientering og terrænmodellens højdefejl vil et h m højt hus blive forskudt: Δ hus = r h c hvor r angiver afstanden fra nadirpunktet i billedet, h husets højde og c er kamerakonstanten. Eksempel: I et ortofoto produceret fra vidvinkel flybilleder med 60% længdeoverlap og 0% sideoverlap er største effektive radius 103 mm (se tidligere eksempel). Forskydning af taget på et 10 m højt hus beliggende i denne afstand fra nadirpunktet er: Δ 0, ,153 hus = = 6, 73m Planlægning Under planlægningen af en ortofotoproduktion fastlægger rekvirenten den ønskede pixelstørrelse og den ønskede nøjagtighed. Pixelstørrelsen fastlægges ud fra den ønskede opløsning i ortofotoet. Tidligere målte man opløsningen i antal linjer pr. mm, der netop kan skelnes fra hinanden i billedet. Hvis opløsningen var 50 linier pr. mm, sagde man, at fotografiet havde en opløsning på 0 µm. For at opnå samme opløsning i et digitalt billede, skal der scannes med en pixelstørrelse på ca. 1/3 af opløsningen. Man skal altså vælge en pixelstørrelse, der er ca. 3 gange mindre en den opløsning man ønsker i ortofotoet. Ønskes en opløsning på 30 cm i terræn skal pixelstørrelsen være ca. 10 cm målt i terræn. Ved fastlæggelse af ortofotoets nøjagtighed skal man overveje følgende. Når ortofotoet vises i pixelforholdet 1:1 på en computerskærm (1 pixel på skærmen lig med en pixel i ortofotoet) kan man måle med en middelfejl på omkring 1/3 pixel ved at pege med musen. Det kræver dog at objektet er veldefineret og symmetrisk. Vises ortofotoet i et mindre pixelforhold (1 pixel på skærmen lig med mange pixels i ortofotoet) reduceres målenøjagtigheden selvfølgelig. Ønskes et ortofoto med pixelstørrelsen P t målt i terræn og en nøjagtighed bedre end eller lig

25 ORTOFOTOS November 005 Side 5 af 6 med σ o max, kan der beregnes et bud på en hensigtsmæssig flyvehøjde, og et krav til nøjagtigheden af terrænmodellen. Hvis vi antager, at luftfotos scannes i en opløsning på p b, skal fotoets målforhold mindst være p b / P t, således at pixelstørrelsen i ortofotoet bliver større end eller lig med pixelstørrelsen i de scannede luftfotos. En øvre grænse for flyvehøjden findes nu som: H max = c Pt p b Højdemodellens nøjagtighed beregnes ved at omskrive formlen for beregning af σ o max og indsætte den valgte flyvehøjde H H max : σ dhm = ( c σ ) ( H σ ) o max a + b ob Eksempel: Der ønskes et ortofotokort over åbent land med en pixelstørrelse på 0 cm og en nøjagtighed bedre end eller lig med 60 cm. Flybillederne kan scannes i en opløsning på 1 µm og orienteringsnøjagtigheden σ sættes til 0 µm i billedet. ob Da der er tale om åbent land anvendes et vidvinkel kamera og billederne optages med 60% længdeoverlap og 0 % sideoverlap. Som beregnet i et af eksemplerne ovenfor bliver a= 184 mm og b= 9 mm. Den øvre grænse for flyvehøjden beregnes til: 0,153 0,0 H max = = 550 m. 0,00001 Vælges flyvehøjden til 50 m, bliver billedemålforholdet 1: og kravet til terrænmodellens højdemiddelfejl beregnes til: σ dhm = ( 0,153 0,60) ( 50 0,0000) 0, ,09 = ( 0.0 0,05) = 0.77m Eksempler: I tabellen nedenfor viser de to kolonner yderst til venstre rekvirentens krav til ortofotoets pixelstørrelse i terræn P t og nøjagtighed, angivet som den maximale punktmiddelfejl, der kan accepteres i ortofotoet σ o max. De følgende 4 kolonner viser producentens valg af kamerakonstant c, pixelstørrelse i billedet ved scanning p, orienteringsnøjagtigheden angivet som restfejlen i billedet σ, længdeoverlap b l og sideoverlap s, samt det valgte billedmålforholdstal M va lg. De næste tre kolonner viser den største afstand r max fra billedets nadirpunkt ved interpolation af ob

26 ORTOFOTOS November 005 Side 6 af 6 ortofotoet, størst mulige flyvehøjde H max ved den givne opløsning P t og den aktuelle flyvehøjde H beregnet ud fra det valgte billedmålestokstal. aktuel De følgende to kolonner viser det resulterende krav til højdemodellens nøjagtighed beregnet på grundlag af de valgte parametre σ dhm og punktmiddelfejlen i ortofotoet beregnet på grundlag det gennemsnitlige fejlbidrag fra højdemodellen σ ogns. P t σ omax c p b σ ob l s M valg r max H max H aktuel σ dhm σ ogns cm m mm µm µm % % mm m m m m 40 1, ,38 1, , ,79 1, , ,7 1, , ,54 1, , ,78 0, , ,34 0, , ,53 0, , ,65 0,76 0 0, ,86 0,40 0 0, ,65 0,40 0 0, ,70 0,40 0 0, ,8 0, , ,58 0,6 15 0, ,44 0,6 15 0, ,15 0,6 15 0, ,86 0,6 10 0, ,43 0,0 10 0, ,3 0,0 10 0, ,85 0,0 10 0, ,64 0,0 7,5 0, ,9 0,13 7,5 0, , 0,13 7,5 0, ,57 0,13 7,5 0, ,43 0,13 5 0, ,14 0,07 5 0, ,11 0,07 5 0, ,8 0,07 5 0, ,1 0,07 Tabel 3.. Eksempler på krav til højdemodellens nøjagtighed og punktmiddelfejl i ortofotos under forskellige forudsætninger. Skemaet er et regneark, der aktiveres ved at dobbeltklikke i det. Værdierne i de grønne og gule kolonner kan herefter ændres, og konsekvensen beregnes i de røde kolonner. Den maximale punktfejl i ortofotoet kan estimeres som ± 3 gange punktmiddelfejlen beregnet på grundlag af det maksimale fejlbidrag fra højdemodellen ( ± σ ). 3 o max

27 ORTOFOTOS November 005 Side 7 af Generering af digitale ortofoto. Generelt Fremstilling af digitale ortofotos er en transformation af et indgangsbillede til et udgangsbillede. Denne proces kan formuleres som: g'(x',y')=t{g(x,y)} g' gråtonefunktion af udgangsbillede (ortofoto) g gråtonefunktion af indgangsbillede Transformationen T rummer en geometrisk transformation og en radiometrisk transformation. Den geometriske transformation ændrer formen på billedet, men gråtonerne forbliver de samme: x'=f x (x,y) y'=f y (x,y) g'=g Billedelementer (pixler) i billedmatricen af udgangsbilledet bliver ordnet på en anden måde. Processen kaldes 'resampling'. Ortofotofremstilling er en 'resampling' af indgangsbilledet. I den fotogrammetriske terminologi betegnes den geometriske transformation som opretning. I den radiometriske transformation ændres gråtonerne (eller farveværdierne), men de geometriske egenskaber forbliver de samme. x'=x y'=y g'=f(g) Den radiometriske transformation rummer alle billedforbedringer (se afsnit 3.4). Den geometriske transformation Den geometriske transformation skal eliminere alle forvanskninger pga. optagesystemet (kamera eller skanner) og pga. forskellige højder i terrænet. Den anvendte transformationsfunktion er en vigtig parameter i fremstillingen af digitale ortofotos. Principielt løses det vha. to forskellige metoder: Parametermetoden Den indre og ydre orientering af et optagesystem er kendt, og terrænet er modelleret og står til rådighed som raster af koter. Den indre orientering indeholder kalibreringsdata af kamera (kamerakonstant, position af hovedpunkt, fortegning) og parameter af en affin transformation, som overfører pixelkoordinater til billedkoordinater. Den ydre orientering rummer den rumlige position af kameraets projektionscenter og hældningerne af optageaksen. Transformationsligninger er de såkaldte stråleligninger. For hver pixel i ortofotoet skal positionen i et geodætisk referencesystem bestemmes. Parametre i denne plane transformation er XY koordinater til origo og pixelstørrelse. Origo definition er ofte midten af den første pixel, men også andre definitioner anvendes (halv pixel uden for billedmatricen, øverste venstre hjørne af den første pixel eller nederste højre hjørne af den første pixel). Origo definitionen skal være den samme i skanning, beregning og den videre behandling af ortofotoet og er hyppig årsag til fejl.

28 ORTOFOTOS November 005 Side 8 af 6 ning og den videre behandling af ortofotoet og er hyppig årsag til fejl. Ved hjælp af de beregnede plane landskoordinater skal først en kote interpoleres vha. højder i den DTM, som er til rådighed. Interpolationsmetoderne kan være forskellige. De afhænger af, i hvilken form DTM foreligger (trekant eller gitter). Den bilineare interpolation er mest anvendt. Pixelens centrumkoordinater har nu XYZ koordinater i det valgte referencesystem, og vha. stråleligninger findes positionen i billedet (se figur 3.3.1). Denne fremgangsmåde pixel for pixel og anvendelsen af stråleligninger er meget beregningstung. Flere programmer muliggør anvendelsen af anchorpoints (støttepunkter) samt anvendelsen af en affin transformation mellem ortofoto og luftfoto. Afstanden mellem støttepunkterne angives som parameter i programmerne. Beregningstiden forkortes, men nøjagtigheden i ortofotoet forringes. Figur 3.3.1: Fremstilling af ortofoto. Til hver pixel i ortofotoet findes først højden i den digitale terrænmodel og vha. stråleligningerne positionen i billedet. Vha. interpolation mellem nabopixler findes gråtonen (eller intensiteter i tre grundfarver) til denne position og dermed også til pixlen i ortofotoet. O projektionscenter, x', y' billedkoordinater XYZ referencekoordinater [efter Albertz] Interpolationsmetoden Metoden modellerer ikke optagegeometrien og anvender ingen DTM med regelmæssigt fordelte koter. Ved hjælp af paspunkter bestemmes koefficienter i et polynomium, f.eks. 1 koefficienter i en anden grads polynomium: x' = a 0 + a 1 x + a y + a 3 x + a 4 y + a 5 xy y' = b 0 + b 1 x + b y + b 3 x + b 4 y + b 5 xy Metoden anvendes ved opretning af satellitbilleder, hvor optagevinklen er lille, og hvor terrænet er relativt fladt. Til luftfotos skal metoden ikke anvendes. Når transformationsligninger er kendte, udføres opretningen. Man anvender mest den inverse transformation og beregner gråtoneværdierne (intensiteter) for alle pixler i ortofotoet vha. interpolation mellem nabopixler i indgangsbilledet. Gråtoneværdierne findes vha. forskellige interpolationsmetoder: Albertz, J., Einführung in die Fernerkundung -Grundlagen der Interpretation von Luft- und Satellitenbildern,.udgave, s. 158

29 ORTOFOTOS November 005 Side 9 af 6 a. den nærmeste pixel (nearest neighbour) b. interpolation vha. 4 nabopixler vha. linear interpolation c. interpolation vha. 16 nabopixler vha. bikubisk interpolation. d. Lagrange interpolation. Den anvendte interpolationsmetode bestemmer billedkvaliteten og beregningstiden. Metode 'c' og 'd' producerer den bedste billedkvalitet, men kræver længere beregningstider. Beregningsprogrammer Til generering af digitale ortofotos fra luftfotos eksisterer forskellige professionelle beregningsprogrammer, som kræver input data (digitalt billede, orienteringsdata, DTM) og indtastning af forskellige parametre til beregning. Parametre i beregningsprogram -Indre orienteringsparametre af optagesystem (kamerakonstant, position af hovedpunkt, fortegningsværdier) -Parametre af transformation fra skanningssystem til billedsystem (affin transformationsparametre) -Pixelstørrelse af inputbillede -Ydre orienteringsparametre (koordinater af projektionscentre, hældninger af optageaksen) -Geodætisk referencesystem -Korrektion af jordkrumning og refraktion -Interpolationsmetode til bestemmelse af koter -Afstand mellem anchorpoints (støttepunkter) -Transformationsfunktion (stråleligning, polynomium, etc.) -Størrelse af ortofotoet -Pixelstørrelse i ortofotoet -Tile size (billedfeltstørrelse), se kap Radiometrisk opløsning i ortofotoet -Interpolationsmetode i resampling De nævnte parametre anvendes til fremstilling af sort/hvide ortofotos fra fotogrammetriske flybillleder. Specielle produkter er ortofotos i farve, sande ('true') ortofotos og ortofotos fra satellitbilleder. Der opstår nogle nye parametre i fremstillingsprocessen. Specielle produkter Farve-ortofotos I dag betragtes Ortofotos i farver som standardproduktet. Men teknisk set er det en afart af det S/H ortofoto, der beregnes vha. tre billedmatricer. Gråtoner eller intensiteter i billedmatricer for tre grundfarver (f.eks. rød, grøn og blå ) resamples med de samme orienteringsparametre. Infrarøde ortofotos Infrarøde farvefilm er velegnet til vegetationsanalyser og kan indgå i fremstilling af ortofotos i stedet for almindelige farvefilm.

30 ORTOFOTOS November 005 Side 30 af 6 True ortofotos True ortofotos til byområder fremstilles vha. overflademodeller. Forskydninger ved objekter over terræn (huse, træer, broer, etc.) undgås, og usynlige områder i den centralperspektive afbildning fyldes vha. billedinformation fra andre billeder i naboskabet. En forudsætning er højkvalificerede 3D modeller, flybilleder med stor sideoverlap (f.eks. 60%) og algoritmer, som genkender usynlige områder og supplerer med information fra nabobilleder. Ortofotos fra satellitbilleder Ortofotos fra satellitbilleder resamples vha. parametre af polynomier (se afsnittet "Interpolationsmetoden" i dette kapitel). Det er en tilnærmelse. Graden af polynomiet er en parameter i programmet. Den anvendes især ved multispektrale scannere. Vha. en infrarød, rød og grøn kanal kan også false colour (falsk-farve) ortofotos fremstilles. Ligesom ved farvebilleder resamples hver billedmatrice med de samme transformationsparametre. 3.4 Mosaik og farvejustering Kontrast tilpasning af enkeltbilleder Ved optagelse af luftfoto forekommer der optisk fænomener som vanskeliggør generering af flotte og homogene ortofotos. Heraf er der to som har væsentlig indflydelse og som kræver aktiv tilpasning. De to fænomener er begge resultat af solens altitude (hvor højt solen står på himlen) og hvordan solen herfra belyser jorden. Lav solvinkel: Det at solen altid belyser jorden fra én side, betyder at genstande på jorden vil se forskellige ud, alt efter om man ser objektet fra den belyste side eller den ikke belyste side. Dette fænomen bliver værre des lavere solen står på himlen. Faktorer der kan ændre virkningen af solens vinkel er partikler i luften, dis eller et højt, meget tyndt skydække. Disse faktorer vil give mere ambient lys og vil mindske effekten af den lave solvinkel, men også give et mindre kontrastfyldt billede. For at mindske effekten fra den lave solvinkel, bør solvinklen indgå som parameter i fotoplanlægningen. Høj solvinkel: Som modsætning til ovenstående problem kan der ved en meget høj solvinkel opstå en hotspot i luftfotoene. Hotspots kendetegnes ved at midten af billederne bliver meget lys og kanten meget mørk. Dette fænomen forekommer på grund Danmarks breddegrad ikke så hyppigt. Solvinklens negative indvirkning på ortofotoene kan minimeres med god fotoplanlægning, men aldrig helt undgås. Efterprocessering i form af kontrasttilpasning af billederne vil derfor som oftest være nødvendigt. Figur 3.4.1: Her ses hvordan et foto i princippet vil blive påvirket af en lavt stående sol Figur 3.4.: Her ses hvordan et foto i princippet vil blive påvirket at sol nær nadir Kontrasttilpasning (Image dodging og Hotspot removal) foretages på de enkelte luftfotos før fotomosaikdannelsen og ofte før ortofotodannelsen. Image dodging og Hotspot Removal er således tilpasninger på enkeltbilledniveau og derfor uafhængige af nabobilleder.

31 ORTOFOTOS November 005 Side 31 af 6 Ofte vil kontrasttilpasningen foretages af scannersoftwaren direkte under scanning af luftfotos. Mosaik Et enkelt ortofoto dannes typisk af et enkelt luftfoto (dog ikke tilfældet ved True-Ortho). For at danne et samlet ortofoto af et større område er det nødvendigt at sammensætte de enkelte ortofoto. Denne sammensætning af de enkelte ortofoto kaldes en mosaik. Farve og kontrast tilpasning af mosaik Under optagelserne til et ortofoto vil fotoforholdene ændres i takt med at solvinkel og atmosfæriske forhold ændres. Fra optagelse til optagelse vil denne effekt som regel ikke volde problemer, men imellem flyvelinier og især imellem lange flyvelinier kan der opstå endog store forskelle i lys, kontrast og farve på optagelserne. For at fjerne dette justeres alle billederne i fotomosaikken i forhold til hinanden. Fordelen ved dette er, at der opnås en homogenitet i det færdige ortofoto imens en ulempe kan være at flotte lokalområder trækkes ned på et fælles og mindre pænt niveau. Da denne proces arbejder på samlinger af ortofoto vil denne tilpasning give større og større arbejdstid og problemer i takt med at størrelsen af fotomosaikken vokser. Figur 3.4.3: Ortofotomosaik før kontrast og farvetilpasning Figur 3.4.4: Ortofotomosaik efter kontrast og farvetilpasning Seamlines (Sømlinier) For at sikre en sømløs overgang mellem to eller flere ortofoto skal en grænse fastlægges. Denne grænse lægges, hvor der er mindst forskel mellem nabobilleder. Denne grænse kaldes en seamline. Fastlæggelsen af seamlines kan foretages automatisk, manuelt eller semiautomatisk. Ved den automatiske løsning beregnes seamlines matematisk udfra hvor der er mindst forskel i overlappet mellem nabobillederne. Et problem ved den automatiske løsning er objekter som huse kan blive klippet over. Ved den manuelle løsning vil en operatør ud fra topografi eller ortofotoene selv fastlægge seamlines placering. Typisk vil seamlines her lægges i vejmidter, åer eller lignende objekter. Ved den semiautomatiske løsning vil en computer først beregne den bedste matematiske placering, hvorefter en operatør kontrollerer og justerer denne for at undgå uheldige klipninger. Nøjagtigheden i de ortofotos, der sættes sammen har også indflydelse på synligheden i overgangen. Således vil linier på tværs af grænsen få en forskydning, der kan blive meget synlig.

32 ORTOFOTOS November 005 Side 3 af 6 Figur 3.4.5: Nærbillede af overlapsområde af fire ortofotos uden fastlagte sømlinier. De røde linier viser afgrænsningen af de enkelte ortofotos Figur 3.4.6: Som figur men med sømlinier fastlagt (gule linier) Feathering (Overgangsudjævning) Ved sammenklipning af de enkelte ortofoto vil der, hvis der ikke foretages justeringer, dannes en skarp kant som kan være forstyrrende for helhedsindtrykket. For at undgå denne kant vil der oftest foretages en feathering. Ved feathering foretages der ved overgangen mellem billeder en sammensmeltning/overgangstoning som udjævner overgangen. Blødheden af denne overgang afhænger af hvor stor en afstand der skal tones over. Denne parameter hænger nøje sammen med terræntypen. Hvis der er tale om bymidter vil der kræves en meget lille afstand mens der ved marker, skove og lignende kræves større afstande. Luftfoto overlap Ortofoto overlap Enkelt Luftfoto Enkelt Ortofoto Seamline

33 ORTOFOTOS November 005 Side 33 af Dataformater m.m Formater Digitale ortofotos anvendes af forskellige brugere i forskellige brancher til mange forskellige formål. Hver branche har sin forkærlighed for bestemte typer af komprimering og filformater. Der findes pt. ikke et standard filformat, der opfylder alle krav, da nogle brugere er tilfredse med hårdt komprimerede data og andre brugere kræver ukomprimerede data. Det er derfor en bred palette af filformater og komprimeringstyper, der efterspørges. Farvedybde Billeder kan på de fleste scannere scannes med op til 1 bit/kanal farvedybde, men de gængse billedformater der benyttes i produktion og leverance er oftest 8 bit/kanal, som eksempelvis i JPEG filformatet. Dataformater: Dataformater til distribution af digitale ortofotos kan groft inddeles i tre kategorier: 1. Ukomprimerede data i 4 bit RGB farver eller 8 bit indekseret RGB (eksempelvis 56 farvers TIFF eller BMP) eller gråtonebilleder.. Data komprimeret med tabsfri kompression. 3. Data komprimeret med tabsgivende kompression. Der er fordele og ulemper ved alle tre hovedgrupper af data alt afhængig af slutbrugerens behov. Datastruktur: Data kan i de nævnte tre kategorier være struktureret på forskellige måder. der kan endvidere opstilles groft inddelte undergrupper: a. Tiled formater (formater med pixels opdelt i billedfelter). b. Ikke tiled formater. c. Pyramide formater. d. Både Tiled og Pyramide formater. Herefter kan vælges et specifikt billedformat alt efter hvilken kombination af dataformat og datastruktur der ønskes. I Tiled billedformater er data inddelt i en række Tiles (billedfelter) i modsætning til konventionelle filer, der indlæses billedlinie for billedlinie. Ved zoom til et billedudsnit i et tiled format indlæses kun de tiles af billedfilen, der overlapper det ønskede billedudsnit i stedet for som ved en traditionel lagring af data som i en standard TIFF fil, hvor data læses ind i hukommelsen fra en ende af. forskellen i hastighed kan være meget mærkbar. Pyramide formater har den egenskab, at udover selve 1:1 billedet indeholder billedfilen ligeledes 1:, 1:4, 1:8... 1:n. billedforholdene. Hvor mange zoomniveauer filen indeholder er afhængig af 1:1 billedets størrelse i pixels. Pyramidedannelsen har den fordel, at det er hurtigt at zoome ind og ud i billedet, da det ikke er nødvendigt at læse alle billeddata ind i hukommelsen og resample eksempelvis pixels x pixels for at vise et givet zoomniveau. Det er derfor kun nødvendigt at indlæse det nærmeste pyramidelag i en fil for at vise et givet zoomniveau.

34 ORTOFOTOS November 005 Side 34 af 6 Hvad der dikterer slutbrugerens valg af dataformat/datastruktur kan variere fra bruger til bruger, men det er en kendsgerning, at den kombination af dataformat og datastruktur der giver den højeste performance til kigge -brug, er kombinationen af en tabsgivende kompression i et tiled og pyramide format såsom MrSID eller ECW. Brugere, der er interesserede i at foretage arealklassifikationer eller andre analyser med Remote Sensing teknikker, vil derimod være interesserede i at modtage data i et ikke tabsgivende format for at få det bedste resultat ud af de automatiske processer. Man skal dog være opmærksom på, at alle ortofotos næsten altid har været komprimeret på et eller andet tidspunkt i produktionsprocessen. Komprimering Tabsfri Komprimering Data kan i komprimerede formater komprimeres på forskellig vis. Et eksempel, som også kendes fra andre former for datalagring er den tabsfrie RLE (Run-Length Encoding) komprimeringsform, der bl.a. benyttes i programmer som WinZip. Ved tabsfri komprimering er det samme pixelværdier som findes i originaldata der fremkommer efter udpakning af tabsfrit komprimerede data. Tabsgivende Komprimering. Ved komprimering af data med en tabsgivende komprimeringsrutine forstås data, der i udpakket tilstand IKKE har samme pixelværdier som originaldata (omend det måske visuelt ikke kan erkendes). Der er med andre ord radiometriske fejl i det udpakkede billede i forhold til udgangsbilledet. Ved tabsgivende komprimeringsformer kan data i sagens natur komprimeres hårdere end ved brug af tabsfri komprimeringsrutiner. Tabsgivende komprimeringsrutiner er også den mest udbredte kompressionsform ved større datamængder, da datamængden ofte kan reduceres med en faktor 10, uden det visuelt kan ses på skærmen i et zoomniveau på 100%. De radiometriske fejl, der tydeligst viser sig ved en tabsgivende kompression, er at hvid ikke er hvid, og sort ikke er sort. Dette ses eksempelvis ved grænser mellem områder med data og områder med no-data. Områder med no-data er oftest enten helt hvid eller helt sort. Ved en tabsgivende kompression vil eksempelvis sort kunne få en anden farve end 0,0,0 i R,G,B værdier og således vil det være uhensigtsmæssigt at bruge billeder med tabsgivende komprimering som overlay over andre kortprodukter, hvis man har til hensigt at lave en eksempelvis hvid eller sort kant gennemsigtig. Som det ses i tabel nedenfor, er de filformater, der benyttes til Online løsninger (internet, intranet. mm) filtyper, der både er komprimeret med tabsgivende komprimering, har pyramidedannelse og mulighed for intern georeference. Dette skyldes at båndbredden er den største begrænsende faktor i overførsel (og visning) via internet/intranet. De filformater der benyttes er kendetegnet ved en meget høj komprimering og en hurtig udpakning samt hurtig zoom på slutbrugerens computer /skærm. Tabel nedenfor viser egenskaberne for de mest udbredte filformater til udveksling af rasterdata:

35 ORTOFOTOS November 005 Side 35 af 6 Filtype Tiled Pyramidedannelse Komprimeringstype Anvendelse Bitdybde Intern georeference TIFF Option Option Option (JPEG / RLE) Produktion Off-line 48, 4 eller 8 Option JPEG NEJ NEJ JPEG Off-line Distribution, 4 Nej print MrSid Ja Ja Wavelet Online/ Offline 4 Option ECW Ja Ja Wavelet Online/ Offline 4 Option JPEG000 Ja Ja Wavelet Online/ Offline 4 Option BMP Nej Nej Ingen Off-line 4 eller 8 Nej Tabel 3.5.1: de mest udbredte filformater til udveksling af rasterdata Komprimeringsfaktorer: Ofte opnås en reduktion i datamængde på op til 80-90% ved tabsgivende komprimering uden at det kan erkendes med det blotte øje, mens det oftest ikke er muligt at reducere datamængden med mere end 10-0% ved en tabsfri kompression. Disse tal er naturligvis typiske, og det kan variere med større reduktion i datamængden for homogene områder, og mindre reduktion for mere heterogene områder. Dataopklipning: Mosaikerede digitale ortofotos leveres typisk som et område klippet op i enkeltfiler efter prædefinerede kortbladgrænser såsom System 34 kortblade, UTM kortblade eller i ortofotomosaikker dækkende større områder, som eksempelvis en hel kommune. Det kan være en fordel at vælge en rektangulær afgrænsning af et område med sider parallelle med koordinatsystemet, f.eks. en opdeling i standardkortblade. Ellers kan man få mange nul pixels i udfyldningen af et uregelmæssigt areal for at danne et rektangel (som er nødvendigt som leveringsformat). Ortooprettede billeder, der ikke er mosaikerede, kan typisk leveres som enkeltfiler. Datalevering: Data kan f.eks. leveres via WMS, FTP eller eller med den store mangfoldighed af fysiske medier som CD, DVD, bånd, harddiske m.v.

36 ORTOFOTOS November 005 Side 36 af 6 4. Betydning af parametre og processer for kvalitet og anvendelse af det færdige ortofoto. I dette afsnit beskrives arbejdsgruppens vurdering af valg af parametre og processer. Der er en kraftig sammenhæng mellem valg af en parameter og de heraf logiske valg af andre parametre. Nogle af disse sammenhænge er beskrevet i Tabel 4.1, hvor den fremhævede markering viser valg af parametre og processer, der berettiger til kvalitetsbetegnelserne henholdsvis ORTO1, ORTO og ORTO3. Med mindre kraftig fremhævelse er markeret specialudgaver af ortofotos, som også kan kategoriseres i de respektive klasser. Det skal af produktbeskrivelsen fremgå, hvorledes en specialudgave afviger fra den anbefalede udgave. I FOT version 3 henvises der til denne specifikation for ortofotos. Som følge heraf er denne. udgave suppleret med nogle præciseringer, som ønskes til ortofotos etableret i forbindelse med FOT. Disse præciseringer fremgår dels af nedenstående tekst og tabel Krav til fotografering, scanning og billedudvælgelse Tidspunkt for fotografering: Ortofotos uden vegetationsdækning: 15. marts løvspring (ca 5. maj, se kapitel 5.1). Denne periode anvendes ved FOT, da billederne også skal bruges til fotogrammetrisk kortlægning. Ortofotos til f.eks. vegetationsanalyser og som baggrundskort: Løvspring 31. juli. Kameralinse: Vidvinkel kan generelt anvendes i alle 3 klasser. Normalvinkel kan med fordel anvendes ved fremstilling af almindelige og true ortofotos i tæt by. Men man skal være opmærksom på, at såfremt billederne også skal anvendes til almindelig kortfremstilling, så kan man normalt ikke overholde TK specifikationernes krav til højdenøjagtighed. Optagelseskvalitet m.m.: TK99 specifikationens krav om bl.a minimum 30 o solhøjde. Desuden bør der være et krav om maksimal skyggedækning fra skyer på 3 %. Der må ikke være områder i ortofotoet, der er dækket af skyer. Normalt skal der anvendes luftfotos optaget i farver. Billedoverlap m.m.: Længdeoverlap og sideoverlap skal vælges til minimum 0 %. Men et overlap på 5 % eller 30 % vil dog oftest være en fordel ved fremstilling af ortofotos. Normalt vil længdeoverlappet være 60 % ved almindelig fotogrammetrisk arbejde. Selvom der er fotograferet med 60 % længdeoverlap, kan man nøjes med at anvende hvert andet billede ved selve ortofremstillingen. Dette svarer til anvendelsen af 80 % af billedet (der ses her bort fra andelen, der fragår ved sideoverlap). FOT kræver imidlertidigt anvendelse af alle billeder og dermed kun de centrale 40 % af billedet. Scanning: Billederne skal så vidt muligt være fri for hår og andet snavs. Der må ikke være striber og andre fejl fra scanningen. Den geometriske nøjagtighed fra scanningen skal være bedre end eller lig 5 μm. Scanning af billeder i farver til ortofotos skal helst udføres i en opløsning med en pixelstørrelse stør-

37 ORTOFOTOS November 005 Side 37 af 6 re end eller lig 1 μm. 4. Ortofotoets plane nøjagtighed. Ortofotoets nøjagtighed i planen kan måles i forhold til veldefinerede objekter i billedet. Fejlbidragene kommer primært fra billedorienteringen (10 μm - 0 μm ) og højdemodellen. Fejlbidraget fra højdemodellen varierer afhængig af den aktuelle pixels afstand fra nadirpunktet i det billede, hvor den er interpoleret. Ortofotoet har derfor en inhomogen plan nøjagtighed. I dette kapitel anvendes den maksimale punktmiddelfejl (se side 1). Den maksimale punktmiddelfejl ved brug af vidvinkelkamera varierer typisk mellem 70% og 100% af højdemodellens højdemiddelfejl afhængig af det valgte længde- og sideoverlap. Såfremt man fremstiller en højdemodel, der kun skal bruges til ortofotofremstilling, vil det være langt mere økonomisk, hvis man nøjes med at overholde den fulde nøjagtighed ved veldefinerede punkter og linier i ortofotoet frem for den fulde nøjagtighed i hele billedet. Eksempelvis vil det være helt unødvendigt med en god højdemodel for skovområder, hvor man i ortofotoet kun kan se trætoppe. Så hvis der er et krav om den fulde nøjagtighed i hele billedet skal det direkte fremgå ved bestillingen af et ortofoto. Ellers må man forvente, at højdemodellen overholder den foreskrevne nøjagtighed i TK99 ved alle de temaer, der er beskrevet for den enkelte standard for TK1 (ved ORTO1), TK (ved ORTO) og TK3 (ved ORTO3) og som skal registreres på jorden. Derved vil der altid være en stor overensstemmelse mellem et eventuelt teknisk kort og det tilsvarende ortofotoprodukt. I andre områder som f.eks. i det indre af skove, store homogene marker uden hegn, brugsgrænser eller markveje vil der kunne anvendes højdemodelsmålinger med den halve nøjagtighed af hvad vejledningen siger. Og dermed vil den plane nøjagtighed af ortofotoet kunne være halv så god. 4.3 Pixelstørrelse. Pixelstørrelsen skal ses i relation til kvaliteten, man kan forvente ved en normal scanning. Jo mindre pixelstørrelse jo mere støj i billedet. Man kan foretage følgende gruppering: Scannings opløsning 1: 7-1 μm Scannings opløsning : 1-18 μm Scannings opløsning 3: > 18 μm Den anbefalede mindste opløsning for S/H er 7 μm og for farve 1 μm. Scanning med en opløsning større end 18 μm vil ofte skyldes anvendelsen af luftfotos i et stort målforhold i forhold til opgaven, hvilket giver mange billeder og derfor kan være uøkonomisk. Ortofotoets pixelstørrelse skal altid være større end eller lig den scannede pixelstørrelse. Ortofoets pixelstørrelse skal være mindst 0.3 gange størrelsen af det mindste objekt, man ønsker at

38 ORTOFOTOS November 005 Side 38 af 6 kunne identificere. Ved mange anvendelser vil det være acceptabelt med en pixelstørrelse på en tredjedel af den plane nøjagtighed i ortofotoet. Man kan også sige, at den tilstrækkelige nøjagtighed for ortofotoet bør være 3 gange pixelstørrelsen. Men til visse formål kan det være ønskeligt med en stor plan nøjagtighed f.eks. svarende til pixelstørrelsen. Dette vil imidlertidig medføre en væsentlig prisforhøjelse p.gr.a kravene til en mere nøjagtig højdemodel. Eksempel jfr. Tabel 4.1: ORTO3, opløsning 10 cm, ortofotoets nøjagtighed 10 cm. Til andre formål vil det være mere vigtigt med en stor opløsning men uden krav til en stor nøjagtighed. Eksempel: ORTO, opløsning 10 cm, ortofotoets nøjagtighed 40 cm. 4.4 Krav til billedbehandling, seamlines (sømlinier), efterbehandling m.m. Krav til det færdige produkt: Den visuelle kvalitet skal være et klart og skarpt ortofoto. Der skal være jævn tone og kontrast over hele ortofotoet. Der skal være et minimalt tab af billedkvalitet i forhold til det originale billede. Enkeltbilledebehandling. Kontrastregulering og lys/farvejustering af enkeltbilleder foretages på de enkelte luftfotos før fotomosaikdannelsen og ofte før ortofotodannelsen. Ofte vil en del af billedbearbejdningen blive udført af scannersoftwaren under scanning af luftfotoene. Mosaik I en mosaik sammensættes flere billeder (ortofotos) til et billede. Sammensætningen sker efter en opskæring i en fælles grænse: Seamlines (sømlinier). I det sammensatte billede kan farve, lys og kontrast reguleres meget ved billedbehandlingen. Den ønskede kvalitet kan udvælges blandt en palette af eksempler fra eksempelsamlingen, hvor der er variationer for en række forskellige optagelsestidpunkter. I overgangen mellem billederne ved de anvendte seamlines kan der ved hjælp af feathering (overgangsudjævning) skabes forskellige kvaliteter i synligheden af overgangen: Feathering med manuel efterbearbejdning, hvor seamlines ikke går gennem bygninger. Usynlige seamlines Fuldautomatisk overgangsudjævning. Næsten usynlige, undtagen ved bebyggelse Ingen overgangsudjævning. Kun geometrisk tilpasning. Ved seamlines skal tværgående elementer som f.eks. kørebanekanter passe sammen indenfor 3 pixels. 4.5 Dataformater m.m. Dataleverancen skal være tilpasset brugerens anvendelse, således at data kan indgå i brugerens anvendte software og kan anvendes til det ønskede formål. Ønsket om en høj performance kan medføre en kombination af tabsgivende kompression i et tiled og pyramiseret format som MrSID eller ECW. Eller kravet til data i f.eks. arealklassifikationer kan

39 ORTOFOTOS November 005 Side 39 af 6 medføre levering af data i en tabsfri komprimering. Ved en tabsgivende kompression kan også indgå overvejelser om komprimeringsgrad, men ved en reduktion på op til % vil man ofte ikke kunne se fejl i komprimeringen med det blotte øje. Det kan være en fordel at vælge en rektangulær afgrænsning af et område med sider parallelle med koordinatsystemet, f.eks. en opdeling i standardkortblade, for at undgå at få nul pixels i udfyldningen af et uregelmæssigt areal for at danne et rektangel (som er nødvendigt som leveringsformat). Supplerende krav til True Ortofoto Længde/sideoverlap skal vælges i forhold til den dækning af døde vinkler, der ønskes fra nabofotos. Det vil ofte være en fordel med større længde- og sideoverlap end ved almindelige ortofotos. Tilsvarende kan der også være et valg mellem normalvinkel og vidvinkel, som har betydning for omfanget af døde vinkler. Der skal anvendes en DSM, der beskriver toppen af bygninger med de tilhørende tagdetaljer. Programmet der anvendes til true ortofoto skal dels beregne placeringen af tagkonstruktioner til deres rette placering med korrektion for tagdetaljerne, dels udfylde døde vinkler i maksimalt grad fra nabobilleder. Krav til ortofotofremstillingen. I nedenstående Tabel 4.1 er der opstillet nogle grundlæggende krav, for at man kan kalde et ortofoto ORTO3, ORTO eller ORTO1. Der opgives en anbefalet værdi på f.eks. en pixelstørrelse 10 cm for ORTO3, 0 cm for ORTO og 40 cm for ORTO1. Dertil angives mindstekravet til nøjagtigheden på højdemodellen på henholdsvis 5 cm, 60 cm og 175 cm, som er nøjagtighedskravet for en højdemodel for henholdsvis TK3, TK og TK1 i Specifikationer for Tekniske Kort, TK99. Mindstekravet på nøjagtigheden på højdemodellen er bindende, mens andre værdier kan variere. F.eks. kan det accepteres at fotografere med et andet overlap end 0 %, så længe det er markeret som en alternativ valgmulighed i tabellen, men det skal af produktbeskrivelsen fremgå, hvorledes specialudgaven afviger fra den anbefalede udgave. De alternative udgaver skal desuden overholde de øvrige krav i kapitel 4. Det kan således ikke accepteres, at et farvebillede i 1:5.000 der er scannet med 1 μm svarende til 6 cm, subsamples til 5 cm til ORTO3. Når der angives eksempler på alternative valgmuligheder, angives de ikke i intervaller, da det kan blive lidt uoverskueligt. Når der under ORTO3 angives billedmålforholdet 1:3.000 som alternativ værdi til de anbefalede værdier 1:5.000 og1:8.000, så kan hele skalaen fra 1: :4.999 være alternative værdier og hele skalaen fra 1: :8.000 være anbefalede værdier.

40 ORTOFOTOS November 005 Side 40 af 6 Tabel 4.1: Krav til Ortofotofremstilling Anbefalet værdi Alternative valgmuligheder indenfor ortofotoklassen FOT krav ORTO3 Opløsning (pixelstørrelse) i cm Ortofotoets nøjagtighed i cm Højdemodellens nøjagtighed i cm 5 Billedmålforhold 1: : :8 000 Scanningsopløsning i μm Fotograferingstidspunkt 15/3-løvspring Løvspring-31/7 Seamlines udjævningsmetode Manuel efterbehandling Fuldaut. farveudjævn. Ingen farveudjævn. Seamlines synlighed "Usynlig" Næsten usynlig Oftest synlig Geometrisk nøjagtighed ved Seamlines 1pixel pixels 3 pixels Sideoverlap i % (+/- 5%) Filmtype S/H Infrarød Farve Linsetype Normalvinkel Vidvinkel Anvendt andel af billedfelt 80% 40% ORTO Opløsning (pixelstørrelse) i cm Ortofotoets nøjagtighed i cm Højdemodellens nøjagtighed i cm 60 Billedmålforhold 1: : : Scanningsopløsning i μm Fotograferingstidspunkt 15/3-løvspring Løvspring-31/7 Seamlines udjævningsmetode Manuel efterbehandling Fuldaut. farveudjævn. Ingen farveudjævn. Seamlines synlighed "Usynlig" Næsten usynlig Oftest synlig Geometrisk nøjagtighed ved Seamlines 1pixel pixels 3 pixels Sideoverlap i % (+/- 5%) Filmtype S/H Infrarød Farve Linsetype Normalvinkel Vidvinkel Anvendt andel af billedfelt 80% 40% ORTO1 Opløsning (pixelstørrelse) i cm Ortofotoets nøjagtighed i cm Højdemodellens nøjagtighed i cm 175 Billedmålforhold 1: : : : Scanningsopløsning i μm Fotograferingstidspunkt 15/3-løvspring Løvspring-31/7 Seamlines udjævningsmetode Manuel efterbehandling Fuldaut. farveudjævn. Ingen farveudjævn. Seamlines synlighed "Usynlig" Næsten usynlig Oftest synlig Geometrisk nøjagtighed ved Seamlines 1pixel pixels 3 pixels Sideoverlap i % (+/- 5%) Filmtype S/H Infrarød Farve Linsetype Normalvinkel Vidvinkel Anvendt andel af billedfelt 80% 40% Dyrere ortofotos

41 ORTOFOTOS November 005 Side 41 af 6 5. Anvendelse af ortofotos 5.1 Årstidens betydning for billedindholdet i et ortofoto Informationsindholdet i et ortofoto er i høj grad afhængig af, hvilket tidspunkt på året fotograferingen udføres. Brugen af det færdige ortofoto er således den afgørende faktor for valg af optagetidspunkt. Før fotograferingen udføres, bør den kommende bruger derfor stille spørgsmål som: Hvad skal det færdige ortofoto bruges til? Hvad skal det være muligt at identificere i ortofotoet? Og endelig spørgsmålet hvilket fotograferingstidspunkt opfylder så bedst disse behov? De største årstidsvariationer i indholdet af ortofotoet skyldes vegetationens forandringer i løbet af vækstsæsonen og forandringer i jordens fugtighed. Sne og is har selvfølgelig også stor betydning for ortofotoets indhold. Den spektrale sammensætning af det indfaldne sollys samt terrænobjekters spektrale refleksion varierer med årstiden og tidspunktet på dagen. Samtidig har den relative skyggelængde ofte en afgørende indflydelse på identifikationsmulighederne i ortofotoet. 3 Fra et tolkningssynspunkt kan optagesæsonen opdeles i 6 karakteristiske tidsperioder: 1. Forår før løvspring. Løvspring 3. Sommer 4. Efterår før løvfald 5. Efterår efter løvfald 6. Vinter Overgangen mellem perioderne er glidende. Der er endvidere geografiske og egnsvise variationer. Ad. 1 Forår før løvspring I praksis begyndes fotosæsonen, når vinterens sne er smeltet og frosten er gået af jorden. Hvornår og hvor lang den periode, der kan tages forårsbilleder er, vil således variere afhængigt af vejret. I TK99 angives starten på fotosæsonen til d. 15. marts. Ifølge TK99 er løvspring d. 5. maj, men dette kan variere ca. én uge til hver side - afhængig af hvordan forårsvejret udvikler sig. Karakteristika for forårsbilleder: Der er et godt indsyn i forårsbilleder. Dette gør det nemmere at erkende objekter, hvilket igen giver en god præcision i registrering af ønskede objekter på jorden. Endvidere er luftens klarhed ofte god om foråret, idet der generelt ikke så megen dis i luften som senere på året. Farvemæssigt vil billederne fremstå brune/grå. Hvorfor den æstetiske fremtoning ofte vil opfat- 3 En gennemgående kilde i dette afsnit har været notatet Fotograferingstidspunkter, skrevet af Steen Davidsen og fremlagt på orienteringsmøde om luftfotografering d

42 ORTOFOTOS November 005 Side 4 af 6 tes som kedelig. Solhøjden om foråret er lavere end om sommeren, dette kan giver større skyggelængder i billederne. Inden for forårsperioden vil der være forskel på hvilke objekter, der kan erkendes på billederne og dermed billedernes anvendelighed, afhængigt af om billederne er optaget i marts, april eller maj. Det kan således være af betydning, om overfladevandet er trængt i jorden eller om der er temporære søer, om marker i omdrift er under behandling og i hvilken udstrækning den lave vegetation og vintersæd er kommet frem. Ligeledes er der forskel på de skyggevirkninger, der er i perioden. Disse karakteristika gør forårsbilleder specielt velegnede til teknisk og topografisk kortlægning, for studier af geologi, hydrologi mm. I tidlige forårsbilleder fremtræder fugtighedsvariationer som i sene efterårsbilleder meget tydelige. Da fugtighedsforskelle er en indirekte tolkningsindikator for jordarter, giver denne egenskab værdifulde informationer. På dyrkede marker fremtræder næringsrig eller anden speciel muldjord tydeligt gennem sin mørke egenfarve i tidlige forårsbilleder og sene efterårsbilleder, hvor jorden ofte er vegetationsfri og nybearbejdet. Disse billeder kan endvidere give værdifulde arkæologiske informationer. Normalt giver forårsbilleder ringe mulighed for at vurdere vegetation. Ad. Løvspring Hovedparten, næsten 90 %, af den danske løvskov udgøres af bøg, eg og asp. Man går normalt ud fra, at bøgen er sprunget ud i det meste af landet d. 10. maj. Planterne reagerer på en kombination af lys og temperaturer. Eg og asp springer ud ca. tre uger efter. Løvspringsperioden er således fra 5. til 31. maj, igen med ca. en uges variation til hver side afhængigt af vejret. Karakteristika for løvspringsbilleder: Indsynet i billederne er forringet i forhold til forårsbilleder. Indsynet forringes gradvist med løvspringet. Farvemæssigt vil billederne fremstå i lysegrønne og brune nuancer. Solhøjden betyder, at længdekyggerne i billederne ikke er så store som i forårsbillederne. Såfremt fotograferingen foretages inden nåletræernes skudsætning, vil det i disse billeder være let at skelne mellem nåletræer og løvtræer. Da løvspring sker på forskellige tidspunkter, kan forskellige løvtræsarter adskilles. Billeder taget under løvspring er glimrende som kulissekort, idet billederne ofte fremstår lyse og indbydende.

43 ORTOFOTOS November 005 Side 43 af 6 Ad. 3 Sommer Sommerperioden er juni, juli og august. Karakteristika for sommerbilleder: Af fordele ved sommerbilleder skal fremhæves den mindre relative skyggelængde samt den rige variation i vegetationen. Farvemæssigt er der forskel på sommerbilleder afhængigt af, hvornår på sommeren billederne er taget. Jo senere på sommeren billederne er taget, jo mørkere vil billederne fremstå. I forsommeren vil billederne fremstå grønne, efter midsommer vil billederne fremstå mere mørkegrønne, evt. med afsvedne gullige og brunlige nuancer hvis det er en tør sommer. I sensommeren vil billederne fremstå mørkegrønne og gullige gående over i de brune og røde nuancer efterhånden som sommeren går på hæld. Til vegetationsanalyse i ikke-skovbevoksede områder er sommerperioden den mest egnede periode f.eks. til kartering af dyrkede marker og vegetation i øvre vandlag. Til vegetationsanalyser bør anvendelse af infrarøde billeder overvejes. I sommerbilleder er der som regel dårligt indsyn i skovområder og ganske få muligheder for at tolke fugtighedsvariationer på markerne. Tæt vegetation umuliggør direkte studier af jordarter. Ad. 4 Efterår før løvfald Løvfald er som løvspring afhængig af vejret. De to vigtigste faktorer i forbindelse med tidspunktet for løvfald, er lyset og temperaturen. Det lysafhængige løvfald er forholdsvist forudsigeligt, mens det temperaturafhængige løvfald har en større variation, afhængigt af hvornår nattefrosten sætter ind. Andre faktorer, der i nævneværdig faktor kan påvirke løvfaldet, er nedbøren og blæsten, således kan tørke og kraftige vinde fremskynde løvfaldet. Hovedparten af løvfaldet sker i oktober, men det er først i begyndelsen af november, at træerne står nøgne. Perioden efterår før løvfald er september og oktober. Karakteristika for billeder taget om efteråret før løvfald: Indsynet i billederne er ligesom i sommerbilleder hæmmet i skovområder. Farvemæssigt vil billederne fremstå i brune, gule og røde nuancer. Der vil være en del farvevariation i billederne, afhængigt af hvornår i perioden billederne er taget. Solhøjden om efteråret er lavere end om sommeren, hvilket kan giver en relativt større skyggelængde i billederne. Efterårsbilleder taget før løvfald har sine største fordele ved differentiering mellem nåle- og løvtræer. Fugtighedsvariationer og fraværet af vegetation på en del af de kulturdyrkede marker gør

44 ORTOFOTOS November 005 Side 44 af 6 endvidere disse billeder til et alternativ til forårsbillederne til jordartskarteringsformål. Ad. 5 Efterår efter løvfald Perioden efterår efter løvfald begynder, når træerne står nøgne og indtil den første sne. Dette vil som regel være november og i mange tilfælde også hele eller dele af december. Karakteristika for billeder taget om efteråret efter løvfald: Ligesom ved forårsbilleder er der gode indsynsforhold ved efterårsbilleder efter løvfald. Dette gør disse billeder til et alternativ til forårsbilleder. På grund af lysforholdene er forårsbilleder dog ofte at fortrække. Den store relative skyggelængde er som regel ingen fordel, men kan dog i visse tilfælde afsløre små topografiske forskelle, hvilket bl.a. er blevet udnyttet til arkæologisk billedtolkning. Ad. 6 Vinter Vinterperioden indledes når den mere vedvarende frost sætter ind, hvilket som regel vil sige i løbet af december. Vinterperioden løber frem til omkring 15. marts, hvor forårssæsonen jvf. TK99 indledes. Karakteristika for vinterbilleder: I vinterperioden er indsynet helt afhængigt af vintervejret. Indsynet kan således være generet af sne og is. Farvemæssigt fremstår vinter billeder mørke i brune og grå nuancer. Meget lav solhøjde giver de største relative længdeskygger. Fotografering i denne periode sker kun til meget specielle billedtolkningsopgaver, f.eks. hvis man er interesseret i sne- og isforekomster, og man da vil udnytte de store relative skyggelængder som hjælp til identifikation. Til militære formål kan vinterbilleder i specielle tilfælde være aktuelle, f.eks. til vurdering af fremkommelighed og spærremuligheder i sne. Fotografering til kortlægningsformål i vinterperioden kan godt lade sig gøre, hvis der ikke er sne, men det vil være i en nødsituation ikke i en ønskesituation. Afrunding på afsnit om årstidens betydning for billedindholdet i et ortofoto Før man bestiller/producerer et ortofoto, er det vigtigt at gøre sig klart hvad ortofotoet skal bruges til. Hvad ønskes det, at ortofotoet skal vise? Et eksempel på det dilemma man kan stå i, når man skal vælge ét tidspunkt for fotografering fremgår af rapporten Flyfoto valg af generelt amtsfoto. Rapporten beskriver amternes konsensus omkring valg af luftfotos. Amternes brug af ortofotos og luftfotos er så mangesidige, at det er vanskeligt at fastlægge ét egnet fototidspunkt. På en ene side vil man gerne have afgrænsning af

45 ORTOFOTOS November 005 Side 45 af 6 objekter, og på den anden side vil man gerne have løv på træerne for at kunne artsbestemme. Der er altså ideelt set behov for flere sæt billeder taget på forskellige tidspunkter. 5. Cases Landområde, normal detaljeringsgrad Området er dækket af det tekniske kort TK1. Der er ingen krav til en speciel stor opløsning af ortofotoet eller speciel stor nøjagtighed. Ortofotoet skal bruges som baggrundskort til præsentationer. ORTO1 vælges med de anbefalede værdier: Opløsning 40 cm og nøjagtighed 160 cm Højdemodellens nøjagtighed σ dhm 175 cm Billeder fotograferet i farver i målforholdet 1:5.000 Scanning med 15 µ opløsning Fotograferingstidspunkt fra løvspring 31/7 Seamlines efterbehandles, så de bliver usynlige Den geometriske nøjagtighed ved sømlinerne skal være pixels Der ønskes et sideoverlap på 0 % Landområde, stor detaljeringsgrad Området er dækket af det TOP10DK. Der er et krav om, at relativt mange detaljer skal kunne ses, og der ønskes derfor en stor opløsning af ortofotoet. Derimod er der intet ønske om en speciel stor nøjagtighed eller krav til en flot præsentation. Ortofotoet skal bruges til aflæsning af detaljerede informationer. ORTO1 vælges med nogle alternative værdier: Opløsning 0 cm og nøjagtighed 160 cm Højdemodellens nøjagtighed σ dhm 175 cm Billeder fotograferet i farver i målforholdet 1: Scanning med 13 µ opløsning Fotograferingstidspunkt 15/3 løvspring Seamlines farveudjævnes fuldautomatisk uden efterbehandling Den geometriske nøjagtighed ved sømlinerne skal være 4 pixels Der ønskes et sideoverlap på 0 % Byområde, normal detaljeringsgrad Området er dækket af det tekniske kort TK3. Der er ingen krav til en speciel stor opløsning af ortofotoet eller speciel stor nøjagtighed. Ortofotoet skal bruges som baggrundskort til præsentationer. ORTO3 vælges med de anbefalede værdier: Opløsning 10 cm og nøjagtighed 30 cm Højdemodellens nøjagtighed σ dhm 5 cm Billeder fotograferet i farver i målforholdet 1:5.000 Scanning med 15 µ opløsning Fotograferingstidspunkt løvspring 31/7 Seamlines efterbehandles, så de bliver usynlige

46 ORTOFOTOS November 005 Side 46 af 6 Den geometriske nøjagtighed ved seamlines skal være 4 pixels Der ønskes et sideoverlap på 0 % Byområde, stor nøjagtighed Området er dækket af det tekniske kort TK3. Der er et krav om, at relativt mange detaljer skal kunne ses, og en stor nøjagtighed. Ortofotoet skal bruges til registrering af detaljerede informationer. ORTO3 vælges med nogle alternative værdier: Opløsning 7.5 cm og nøjagtighed 10 cm Højdemodellens nøjagtighed σ dhm må ifølge skemaet s. 6 være 10 cm på grund af valget af de alternative værdier. Billeder fotograferet i farver i målforholdet 1:5.000 Scanning med 15 µ opløsning Fotograferingstidspunkt 15/3 løvspring Sømlinier farveudjævnes fuldautomatisk uden efterbehandling Den geometriske nøjagtighed ved seamlines skal være pixels Der ønskes et sideoverlap på 0 %

47 ORTOFOTOS November 005 Side 47 af Eksempelsamling Ukomprimeret Ortofoto med 10 gange ECW komprimering

48 ORTOFOTOS November 005 Side 48 af 6 Ortofoto med 0 gange ECW komprimering Ortofoto med 40 gange ECW komprimering

49 ORTOFOTOS November 005 Side 49 af 6 Vidvinkelbillede Normalvinkelbillede fra samme plane position som vidvinkelbilledet True ortofoto

50 ORTOFOTOS November 005 Side 50 af 6 Luftfoto før dodging Efter dodging

51 ORTOFOTOS November 005 Side 51 af 6 Nærbillede af overlapsområde af fire ortofotos uden fastlagte seamlines. De røde linier viser afgrænsningen af de enkelte ortofotos. Som ovenfor, men med seamlines fastlagt (gule linier)

52 ORTOFOTOS November 005 Side 5 af 6 Nærbillede af overlapsområde med 4 ortofotos Som ovenfor, men med fastlagte seamlines (gule linier)

53 ORTOFOTOS November 005 Side 53 af 6 Fejl i automatisk genereret seamline Fejl i DHM

54 ORTOFOTOS November 005 Side 54 af 6 Ortofotomosaik før kontrast- og farvetilpasning Ortofotomosaik efter kontrast- og farvetilpasning

55 ORTOFOTOS November 005 Side 55 af 6 Forår Sommer

56 ORTOFOTOS Forår, 4. april 004. Forår, 10. maj 004 November 005 Side 56 af 6

57 ORTOFOTOS November 005 Side 57 af 6 Forårsbillede, nærinfrarød Forårsbillede, RGB

58 ORTOFOTOS November 005 Side 58 af 6 Sommerbillede, nærinfrarød Sommerbillede, RGB

59 ORTOFOTOS November 005 Side 59 af 6 Farvenuancernes betydning Farvenuancernes betydning

60 ORTOFOTOS November 005 Side 60 af 6 Farvenuancernes betydning Farvenuancernes betydning

61 ORTOFOTOS November 005 Side 61 af 6 6. Litteratur Albertz, J., Einführung in die Fernerkundung -Grundlagen der Interpretation von Luft- und Satellitenbildern,.udgave, s. 158 American National Standard for Information Technology Geographic Information Framework Data Content Standards For Digital Orthoimagery, Draft September 30, 003 DIN Photogrammetrische Produkte, Teil 3: Anforderungen an das Orthophoto, Oktober 003 Eija Honkavaara et all: Quality of FLPIS Orthophotos, Reports of the Finnish Geodetic Institute, Kirkkonummi Geographic Information/Geomatics ISO/TC11 N Text of Geographic information Quality principles, as sent to the ISO Central Secretariat for registration as FDIS. Geographic Information/Geomatics ISO/TC11 N Final text of ISO TR 1911, Geographic information Imagery and gridded data, as sent to ISO for publication. Geographic Information/Geomatics ISO/TC11 N CD Geographic information Schema for coverage geometry and functions. Geographic Information/Geomatics ISO/TC11 N WD 1919., Geographic information Imagery, gridded and coverage data framework. Geographic Information/Geomatics ISO/TC11 N WD , geographic information Sensor amd data model for imagery and gridded data. Geographic Information/Geomatics ISO/TC11 N Draft review summery from stage 0 of project 1914, Geographic information Imagery and gridded data components. Guidelines for Quality Checking og Ortho Imagery, ISPRA, 18//99 ;ARS REF:sk/104/m1517/99 LUFTFOTO En test af luftfoto med henblik på at vælge et generelt amtsfoto Amternes GISsamarbejde, Kortgruppen, januar Notatet Fotograferingstidspunkter, skrevet af Steen Davidsen og fremlagt på orienteringsmøde om luftfotografering d Orava, E., Digitaaliset ortokuvat. Technical University of Helsinki, Masters Thesis. Produktionspesifikation for ortofoto i Norge, Statens kartverk, November 003.

62 ORTOFOTOS November 005 Side 6 af 6 Specifikationer for Tekniske kort TK99, Skrevet af et udvalg under Kommunalteknisk chefforening, januar Specifikation för framställning av digitale ortofoton, Bilaga 3.6, , Lantmäteriet