CC BY
192
НОВАЯ МОДЕЛЬ АЭРОСЪЁМОЧНЫХ СИСТЕМ ОТ VISIONMAP - A3 EDGE
Юрий Райзман
VisionMap Ltd., 5268102, Израиль, г. Рамат-Ган, Здание Гибор Спорт, ул. Менахем Бегин, 7, вице-президент, зам. директора по науке, тел. +972 3 6091042, e-mail: yuri@visionmap.com
Ади Гозес
VisionMap Ltd., 5268102, Израиль, г. Рамат-Ган, Здание Гибор Спорт, ул. Менахем Бегин, 7, менеджер контроля качества и дизайна продукции, тел.: +972-54-2600921,
e-mail: adi@visionmap.com
A3 EDGE, новая модель в семействе A3 камер, обеспечивает существенно лучшее качество изображения, еще более высокое наземное разрешение, чем предыдущие модели A3 и даже более высокую производительность. Камера A3 EDGE вместе с системой обработки A3 LightSpeed представляет собой полное и законченное фотограмметрическое решение для проведения широкомасштабного фотограмметрического картографирования и обладает наибольшей производительностью аэросъёмки и наземной обработки. Система наземной обработки LightSpeed в полностью автоматическом режиме выполняет аэротриангуляцию, строит ЦММ и производит ортофотопланы. Система LightSрeed позволяет одновременно обрабатывать в одном блоке до 250 000 плановых и перспективных снимков, что позволяет её использование для обработки больших региональных проектов. Площадь одного целиком обрабатываемого в одном блоке проекта может достигать 50 000 кв. км. Система A3 EDGE отвечает всем отраслевым стандартам. В течение прошлого года система A3 прошла сертификационный процесс в Штутгартском университете фотограмметрии IFP и получила высокую профессиональную оценку. IFP опубликовал полный отчёт этой проверки. Дальнейшее развитие LightSpeed лежит в области 3D моделирования. В последние годы использование воздушных методов фотограмметрии для создания 3D-моделей стало серьёзной тенденцией в геопространственной отрасли. Системы A3 идеально подходят для таких 3D-приложений, так как обеспечивают высокое наземное разрешение одновременно с высокой производительностью.
Статья рассмотрит вопросы использования данных A3 для производства ортофото, картографирования и 3D моделирования городов.
Ключевые слова: аэросъёмка, картографирование, ортофото, технологии, GPS, 3D моделирование.
A NEW AERIAL SURVEY MAPPING SYSTEM FROM VISIONMAP - A3 EDGE
Yuri Raizman
VisionMap Ltd., 7 Menachem Begin, Gibor Sport House. Ramat-Gan. 52681, Israel, VM EMEA and Chief Scientist, tel. +972 3 6091042, e-mail: yuri@visionmap.com
Adi Goze
VisionMap Ltd., 7 Menachem Begin, Gibor Sport House. Ramat-Gan. 52681, Israel, Product Manager, tel: +972-54-2600921, e-mail: adi@visionmap.com
A3 Edge, the new model in the A3 family, provides better image quality, an even higher GSD than other A3 models and even higher efficiency. The A3 Edge camera provides a complete solution together with the A3 LightSpeed Processing system. The latter, automatically performs aerial triangulation and produces orthophotos, stereo pairs and DSM from all A3 cameras. Due to A3's unique capture technology, A3 LightSpeed has to deal with an incredibly large amount of imagery, which only grows as VisionMap customers take on larger and larger projects. Even so, the complete A3 Digital Mapping System meets all industry standards. During the past year, the A3 Digital Mapping System has received the IFPs stamp of approval, as noted in IFP's report, “VisionMap’s A3 System obtained very satisfactory empirical accuracy results from this Vaihingen/Enz test.” The next steps for LightSpeed will be introducing 3D modeling capabilities. In the last couple of years the use of aerial photogrammetry techniques to generate 3D models has become a real trend in the geospatial industry. VisionMap's A3 family is ideal for such 3D applications, as it provides high resolution with wide field of view.
This paper will review the applicability of data captured by A3 Edge for wide coverage orthophoto generation, mapping and 3D modeling.
Key words: aerial survey, mapping, orthophoto, technologies, GPS, 3D Modeling.
1. Введение
Компания VisionMap является одной из ведущих мировых компаний на рынке аэросъёмочного оборудования и программного обеспечения в области фотограмметрии. Компания разработала, выпускает и успешно внедрила в аэрофотограмметрическое производство аэросъёмочную картографическую систему А3. Система аэросъёмки А3 вместе с системой наземной обработки LightSpeed нашли широкое применение по всему миру. За последние четыре года в фотограмметрические компании и картографические организации по всему миру было поставлено более 30 систем А3.
Начиная с середины 2013 года, начался выпуск новой модели камеры -A3 EDGE. Новая модель отличается существенным повышением качества изображения, дальнейшим увеличением производительности аэросъёмки и возможности выполнения одной оптической головкой цветной и инфракрасной съёмки.
Дополнительно к новой модели камеры, в содружестве с немецкой фирмой SOMAG, была разработана и выпущена гиростабилизирующая установка SOMAG VSM 500, обеспечивающая дополнительное повышение качества изображения и производительности аэросъёмки.
Постоянно ведётся работа по совершенствованию существующего ПО и разработке нового. В 2013 было выпущено 3 версии программы LightSpeed и основных сопутствующих программ. Дополнительно были разработаны две новые программы - программа FlightViewer, предназначенная для быстрого просмотра снимков во время или сразу после полёта без предварительной обработки, и программа TopoFlight, предназначенная для более эффективного и точного планирования аэросъёмочных полётов.
2.
A3 EDGE - новая модель камеры
Новая модель камеры, А3 EDGE, коротко характеризуется следующими параметрами:
• Наземное разрешение в 5 см можно получить с высоты полёты 2000 м. С высоты полёта 10 ООО м наземное разрешение будет 25 см.
• Геодезическая точность конечных продуктов без опорных точек и без наземных GPS станций варьируется в пределах 20 - 50 см в зависимости от наземного разрешения.
• Производительность аэросъёмки - до 11 000 кв.км в час в зависимости от высоты полёта и скорости самолёта.
• Производительность наземной обработки - до 9 000 кв.км ортофото в сутки в зависимости от наземного разрешения снимков.
• Автоматические процессы аэросъёмки и наземной обработки.
• Практически нет необходимости в полевых геодезических работах.
В следующей таблице приведены основные технические характеристики камеры А3 и камеры А3 EDGE.
Модель A3 A3 EDGE
Вес (кг) 38 42
Размеры (см) 50*60*60 50*60*60
Фокусное расстояние (мм) 300 300
Цвет * RGB RGB или RGB+NIR
Глубина цвета (бит) 12 12
Компенсация сдвига изображения Да Да
Макс. угол поля зрения (°) 106 111
Плановая съёмка Да Да
Перспективная съёмка Да Да
Размер пикселя (мкм) 9.0 7.4
Размер матрицы ПЗС (пикс.) 4 006 х 2 666 4 864 x 3 232
Макс. размер снимка (пикс.) 62 000 x 7 900 78 000 х 9 600
Макс. объём снимка (Мпикс.) 480 718
Время работы бортовой памяти при постоянном фотографировании 7 - 8 6 - 7
(час)
Температура (°С)
-15° - +55°
-15° - +55°
* в камере А3 для съёмки в режиме NIR надо было иметь дополнительную оптическую головку. Камера A3 EDGE позволяет перенастраивать оптическую головку на режим RGB или режим RGB+NIR.
Основные отличия и преимущества камеры А3 EDGE относительно модели АЗ можно выразить следующим образом:
•Новое поколение ПЗС обеспечивает значительно лучшее качество изображения
•Используется только электронный затвор ПЗС,
•Повышенное разрешение ПЗС позволяет повысить наземное разрешение с данной высоты или улучшить качество изображения,
•Увеличен максимально возможный угол поля зрения для высокого (3-5 см) наземного разрешения, что обеспечивает перспективные снимки с углом до 55° на низкой высоте и достаточно большой скорости,
•Улучшена стабилизация изображения во время вращения объективов, что повышает качество изображения.
Следующие примеры снимков показывают высокое качество изображения в разных областях спектра. Первый снимок - это обычное цветное изображение (RGB), второй снимок - это инфракрасное изображение (NIR, в серых тонах) и третий снимок - это цветное инфракрасное изображение (CIR). Первые два снимка представляют изображение одной и той же части земной поверхности и получены одновременно двумя объективами системы А3 в разных частях спектра. Третий снимок является композицией двух первых.
Пример 1 - RGB снимок.
Пример 3 - CIR снимок.
Камера A3 EDGE имеет большой угол поля зрения, достигающий 111 градусов. Это, с одной стороны, позволяет получать плановые и перспективные снимки в одном полёте одной камерой, и с другой стороны, обеспечивает очень широкое аэросъёмочное покрытие на земле, что существенно повышает производительность аэросъёмки, особенно при съёмки межселённой местности, где допустимый угол ортофото может доходить до 65-70 градусов. На следующем рисунке представлен пример покрытия аэросъёмки на земле из одного маршрута для камеры A3 EDGE и для других, так называемых, крупноформатных камер.
Отсюда видно, что при максимальном открытии угла поля зрения, производительность аэросъёмки A3 EDGE в несколько раз выше, чем у всех остальных аэросъёмочных камер.
В следующей таблице представлены параметры и производительность аэросъёмки при использовании камеры А3 EDGE и самолёта Ан-30.
Наземное разрешение ортофото (см) 5 10 15 20
Режим съёмки Наземное разрешение снимка (см) 4.17 8.33 12.50 16.67
RGB Высота (м) 1700 3300 5000 6700
Скорость (км/час) 320 430 430 430
Допустимый угол ортофото 2а (градус) 23 35 65 65
Расстояние между линиями полётов (м) 650 2000 6100 8200
Производительность аэросъёмки (кв.км/час) 210 870 2600 3500
RGB+NIR Высота (м) 1700 3300 5000 6700
Скорость (км/час) 130 160 180 230
Допустимый угол ортофото 2а (градус) 15 25 36 40
Расстояние между линиями полётов (м) 420 1400 3100 4600
Производительность аэросъёмки (кв.км/час) 100 420 1000 2000
Указанные параметры рассчитаны для приемлемой для Ан-30 высоты полёта 6700 м и круизной скорости 430 км/час. Для самолётов, способных подняться на большую высоту и способных лететь с большей скоростью, производительность аэросъёмки будет больше.
При расчёте производительности для наземного разрешения 15 и 20 см использован допустимый угол ортофото (эффективный угол аэросъёмки) равный 65°. Надо отметить, что такой угол соответствует 20% поперечного перекрытия при съёмке стандартной аналоговой камеры типа RC30/150.
Продольное перекрытие - 55%, поперечное перекрытие - > 55%. Производительность аэросъёмки рассчитана для А3 EDGE камеры с гиростабилизатором.
© Юрий Райзман, Ади Гозес, 2014
