Афк Visionmap а3 - от идеи до реализации Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 528.71 Ю.Г. Райзман Visionmap, Тель-Авив

АФК VISIONMAP A3 - ОТ ИДЕИ ДО РЕАЛИЗАЦИИ

Y. Raizman Visionmap Ltd,

13 Mozes St., Tel-Aviv 67442, Israel

VISIONMAP A3 DIGITAL MAPPING SYSTEM: FROM IDEA TO ITS REALIZATION

"3

Visionmap A is a fully automatic Aerial survey Photogrammetric System intended for various kinds of photogrammetric works - from aerial survey to automatic orthophoto generation. A3, developed by Visionmap Ltd., has passed successfully multiple tests and practical examinations. It is currently fielded by several mapping companies.

The system is comprised of a digital aerial camera, on-board GPS and computer, ground computer and program system. Main differentiating features of the Visionmap A are: a total technological workflow - from aerial survey to automatic orthophoto production, greatest aerial survey productivity between other aerial survey systems, high productivity of all calculation processes, vertical and oblique images are acquired in one flight by one camera, ability to high altitude aerial survey with high GSD maintenance, super-large frames (480 Mpix) for stereo compilation, full automation of all processes, ability to execute most calculation processes in an autonomous mode. The paper presents main results of several projects that were executed by Visionmap company and by users of the system during last year.

The results of the projects confirm, that the Visionmap A use in photogrammetric production increases its effectiveness:

- Special aerial camera construction and automatic aerial survey methods significantly increase the aerial survey productivity;

- An ability to fly at high altitudes with high resolution decreases limitations on flights in urban area;

- High aerial survey productivity ensures a maximal use of good weather;

- A3 provides vertical and oblique images in one flight by one camera;

- A3 provides am automatic execution of the production process - from measurements to orthophoto production, and provide quasi-panoramic super large frames for stereo compilation;

- Modern algorithms and aerial survey methods enable to decrease significantly or to exclude totally an expensive field works for control points measurements;

- Special aerial camera design and aerial survey methods, and modern processing algorithms ensure a high accuracy of photogrammetric products;

- Fully automatic and high effective data processing significantly increases the productivity of the photogrammetric production.

АФК Visionmap A - это полностью автоматизированный аэросъёмочный фотограмметрический комплекс для производства основных видов фотограмметрических работ - от аэросъёмки до автоматического

-5

производства ортофотопланов. АФК A разработан компанией Visionmap Ltd., успешно прошел многократные тестовые и практические испытания и в настоящее время находится в использовании ряда компаний для производства аэросъёмочных и фотограмметрических работ.

Комплекс состоит из цифровой аэрокамеры, бортовых GPS и компьютера, наземной компьютерной системы и программного обеспечения. Теория и история развития комплекса описаны в [1], конструктивные особенности комплекса описаны в [2], способы и преимущества аэросъёмки - в [3], данные по производительности комплекса по результатам выполнения нескольких производственных проектов приведены в [4].

Основными отличительными свойствами АФК VisionMap A являются: полный технологический процесс - от аэросъёмки до автоматического производства ортофотопланов, наибольшая между аэросъёмочными системами производительность аэросъёмки, высокая производительность камерального производства, получение горизонтальных и перспективных снимков в одном полёте одной камерой, возможность выполнения аэросъёмки с больших высот фотографирования при сохранении высокого разрешения на местности, квази-снимки большого формата (480 Мпиксела) для стереорисовки (КСС), полная автоматизация всех процессов, способность выполнения большинства вычислительных процессов в автономном режиме.

В статье представлены основные результаты нескольких проектов выполненных компанией Visionmap в последнее время. Два первых проекта выполнены на территории тестового полигона компании в декабре 2008 года. Аэросъёмка проведена с двух высот - 3 600 и 8 500 м. Площадь полигона 264 кв. км (22*12 км). Для проверки влияния поперечного перекрытия на точность, полёты выполнены вдоль короткой стороны полигона. В районе полигона находятся 27 опорных точек, равномерно покрывающих всю площадь полигона и измеренных с точностью ±5 см. Район полигона представляет равнинную частично застроенную местность с превышениями от 0 до 70 м.

л

В феврале 2009 года компания Офек, приобретшая АФК A , выполнила аэросъёмку на высоте 4 400 м для нескольких проектов общей площадью 11 000 кв. км. Конечная задача всех проектов - создание ортофотопланов. В проектах компании Офек все ортофотопланы создаются без использования опорных точек.

-5

Аэросъёмки выполнена камерой VisionMap A : вес - 15 кг; размер -50*50*40 см; бортовой компьютер: вес - 10 кг; размер - 25*40*40 см; Напряжение на борту - 28V номинальное; Стабильность - 22-32V; Потребляемая мощность - 200W; Аэросъёмочный самолёт - Piper Cheyenne PA-31T.

Для наземной обработки использована стандартная компьютерная система следующей конфигурации: 1 x HP DL380G5 server, 1 x HP MSA 2000 Storage Array, 4 x HP Dual Quad-Core Intel Xeon Server. Для обработки задействовано 7 процессоров из 8-ми каждого сервера. Обработка данных GPS выполнена методом РРР без использования наземных станций GPS.

В следующей таблице приведены основные данные и расчёт производительности аэросъёмки.

Проект V1 V2 V2 OA OB OC OM

Высота полёта, (м) 3600 8500 8500 4400 4400 4400 4400

Площадь аэросъёмки, (кв. км) 195 247 247 700 900 2100 3100

Разрешение на местности, (см) 11 26 26 14 14 14 14

Объем всех цифровых снимков, (ГБ) 31 23 13 80 96 235 361

Количество маршрутов 8 7 4 8 6 15 22

Поперечное перекрытие, (%) 57 84 66 70 70 70 70

Скорость самолёта, (км/час) 340 410 410 351 334 335 319

Время полёта брутто, (час) 0,67 0,50 0,28 1,02 0,95 2,68 4.35

Время полёта нетто, (час) 0,27 0,20 0,11 0,72 0,82 2,15 3.28

Производительность аэросъёмки брутто, (кв. км/час) 291 494 882 686 947 783 712

Производительность аэросъёмки нетто, (кв. км/час) 722 1235 2245 972 1097 977 945

Расчётная производительность нетто, (кв. км/час) 701 1228 2552 970 939 944 887

При выполнении проектов проведён хронометраж вычислений. Вычисления включают следующие процессы: GPS обработка, корреляция, уравнивание, построение ортофотоплана, мозаика и радиометрическая коррекция. Все процессы выполняются полностью автоматически без вмешательства оператора. Дополнительно, для проверки производительности и точности системы в зависимости от поперечного перекрытия между маршрутами, для полёта на высоте 8 500 м, снятого семью маршрутами со средним поперечным перекрытием 82 %, проведено построение блока, состоящего из 1, 3, 5, 7 маршрутов с перекрытием 6 % и покрывающих ту же

Проект V1 V2 V2 OA OC

Высота полёта, (м) 3600 8500 8500 4400 4400

Площадь ортофотоплана (кв.км) 195 247 247 700 2100

Разрешение ортофотоплана на местности, (см) 12 30 30 15 15

Количество маршрутов 8 7 4 8 15

Среднее поперечное перекрытие (%) 57 84 66 70 70

Максимально допустимый угол для ортофото 35° 22° 44° 39° 39°

Время раздельной обработки каждого проекта, (час) 9h 15m 7h 55m 4h 01m 31h 15m 133h

Время совместной обработки двух проектов, (час) 11h31m - - -

Производительность вычислений при раздельной обработке, (кв.км/час) 21.08 31.19 61.75 22.40 15.79

Производительность вычислений при раздельной обработке, (кв.км/сутки) 506 749 1482 538 379

Производительность вычислений при совместной обработке, (кв.км/час) 47.22 - - -

Производительность вычислений при совместной обработке, (кв.км/сутки) 1133 - - -

Объем цифрового ортофотоплана при экспорте в TIF формат (Гб) 67.52 19.92 19.92

Оценка точности фотограмметрических построений выполнена по контрольным точкам. Проверено множество вариантов, из них здесь представлены два - оценка точности при построение блоков без опорных точек и при построении с 11 опорными точками. Всего измерено 27 контрольных/опорных точек._

Высота полёта, (м) 3600 8500 (7 маршрутов) 8500 (4 маршрута)

СКО х/у^ на 27 контрольных точках при построении блока без опорных точек, (м) 0.26/0.19/0.63 0.52/0.45/0.58 0.57/0.58/0.83

СКО х/у^ на 16 контрольных точках при построении блока с 11 опорными точками, (м) 0.19/0.11/0.22 0.21/0.35/0.44 0.29/0.30/0.56

Результаты выполнения проектов свидетельствуют, что использование АФК А3 в фотограмметрическом производстве значительно повышает его эффективность.

- Особенная конструкция аэрокамеры и автоматические методы аэросъёмки значительно повышают производительность аэросъёмочных работ

- Возможность летать на больших высотах с высоким разрешением и точностью снижают ограничения на аэросъёмку в городской местности.

- Высокая производительность аэросъёмки обеспечивает максимальное использование хорошей погоды.

-5

- АФК A обеспечивает получение горизонтальных и перспективных снимков в одном полёте одной камерой.

-5

- АФК A обеспечивает автоматическое выполнение всего производственного процесса - от измерений до ортофотоплана, и предоставляет квази-снимки (КСС) большого формата для стереорисовки.

- Современные алгоритмы и методы съёмки позволяют значительно сократить или совсем исключить дорогостоящие полевые геодезические работы по привязке аэроснимков.

Особый дизайн аэрокамеры, специальные методы аэросъёмки и современные методы обработки данных обеспечивают высокую точность фотограмметрических продуктов.

- Полностью автоматические и высокоэффективные процессы обработки данных значительно повышают производительность фотограмметрического производства.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

"3

1. Pechatnikov, M., Shor, E., Raizman, Y., «Visionmap A - Super Wide Angle Mapping System. Basic principles and workflow», 21th ISPRS Congress, Beijing, Oral Technical Session SS-8(2), 2008 (English).

2. Печатников, М., Райзман, Ю. «Общее назначение и технические характеристики АФК Visionmap A3», Геопрофи, №3, 2008, Москва.

3. Печатников, М., Райзман, Ю. «Аэросъёмка с АФК Visionmap A », Геопрофи, № 1, 2009, Москва.

4. Райзман, Ю. «Опыт использования АФК Visionmap A », сборник материалов конференции GeoForm+ 2009. Издательство Геопрофи, 2009, Москва.

© Ю.Г. Райзман, 2009