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Presentacion Fotorealista de I.S
BrowseInterestsBiography & MemoirBusiness & LeadershipFiction & LiteraturePolitics & EconomyHealth & WellnessSociety & CultureHappiness & Self-HelpMystery, Thriller & CrimeHistoryYoung AdultBrowse byBooksAudiobooksArticlesSheet MusicBrowse allUploadSign inJoinXIV Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica Santander, España – 5-7 junio de 2002REPRESENTACIÓN FOTORREALISTA DE IMÁGENES DE SATÉLITE MEDIANTE TÉCNICAS DE SUPERPOSICIÓN DE MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES Y ORTOIMÁGENES.
Aurora Cuartero Sáez, Josefa García León
Escuela Politécnica de Cáceres, Departamento de Expresión Gráfica acuartero@unex.es jleón@unex.es
Los modelos digitales de elevaciones (MDE) son modelos de la superficie topográfica análogos a los mapas topográficos convencionales. La posibilidad de manejo informático permite utilizarlos para aplicaciones diversas de análisis, simulación y visualización. Una de ellas es la superposición de una imagen digital de la superficie terrestre sobre un MDE para generar una simulación visual realista del terreno. Normalmente estas superposiciones se realizan con imágenes y MDE procedentes de fuentes diferentes por lo que la correcta georreferenciación de la imagen es un factor crítico en la calidad de la misma. En esta comunicación se presenta un método de generación de estas imágenes donde el MDE procede del proceso fotogramétrico de las propias imágenes que van a ser superpuestas, en nuestro caso un par estereoscópico HRV-SPOT con 10 m de tamaño de píxel. El MDE se construye por técnicas automáticas de estereocorrelación adaptativa en una estación fotogramétrica digital y la ortoimagen es generada por técnicas de rectificación diferencial realizadas a partir del propio MDE. Palabras clave : visualización fotorrealista, HRV-SPOT, fotogrametría digital, modelo digital de elevaciones, ortoimagen
The digital elevation models (DEMs) are topographical surface models similar to conventional topographic maps. The computer management possibility allows to use in different applications of analysis, simulation and visualization. One of them, is overlap a digital image in DEM to simulate a ground realist view. Normally, this overlaps are generated from dates, images and DEM, of different source, therefore the correct georeferenciation of images is a critical factor in the accuracy itself. The present work shows the method by which theses views are generated and where the DEM had been made stem from digital photogrammetry with stereo images SPOT of 10 m the spatial resolution, the same images superimpose. The DEM is generated by adaptative automatic stereomatching tecnology in a digital photogrammetric system and the ortoimage is generated by differential rectification tecnology from the own DEM. Key words: Photorealisti view, HRV-SPOT, digital photogrammetric, digital elevation model, ortoimage.
000. en la realización de productos cartográficos desde imágenes de satélites surge claramente un acercamiento entre estas dos ciencias. 2000). 2001). la información espectral y radiométrica que la imagen espacial posibilita (Slama.
El principal objetivo de esta comunicación es presentar una metodología de composición fotorrealista de un par de imágenes pancromáticas SPOT como única fuente de datos mediante la superposición del MDE y la ortoimagen realizada por el método de rectificación diferencial. 1988). 1996). la Sociedad Americana de Fotogrametría y Teledetección.000 han sido realizadas en falso color a partir de las imágenes captadas por el sensor Thematic Mapper (canales 1. 1996). la estereoscopía lateral es la opción de la primera generación de satélites SPOT (incluyendo SPOT 4) y finalmente la estereoscopía longitudinal es empleada en los datos procedentes de JERS. desde un punto de vista fotogramétrico. generadas a partir de imágenes del satélite SPOT-1. ASTER (Toutin and Cheng.
. Por tanto. Además de las posibilidades de generación de mapas topográficos y de análisis en SIG medioambientales de los datos procedentes de sensores remotos (Albertz. España – 5-7 junio de 2002
En Cartografía se considera a los Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) y a las ortoimágenes productos cartográficos cuyo principal objetivo es representar el terreno con una exactitud determinada. MOMS (Lanzl et al.. 2001). ASPRS. IKONOS (Li et al. Un ejemplo de aplicación de la fotogrametría digital desde imágenes de satélite es la serie ‘Ortofotomapa de Cataluña’ a escala 1:50. están en constante evolución y desarrollo. La primera es la empleada en fotogrametría aérea. desde la toma de datos hasta la propia orto_rectificación.. 1995). La obtención de imágenes estereoscópicas puede ser de diferentes formas: cenital o vertical. Las ortoimágenes de Cataluña 1:100. MOMS y SPOT 5. 2000. aunque divergen nuevamente si analizamos sus aplicaciones. necesitan del 15% del coste del proceso de producción completa (Romeu. del Instituto Cartográfico de Cataluña. 1980). La Teledetección es considerada como la ciencia encargada del tratamiento y explotación de los datos obtenidos desde sensores remotos. incluye en la definición de la Fotogrametría como datos iniciales. Toutin. Los procesos digitales de rectificación en ortoimágenes necesitan sólo un 4% del coste completo. la vistosidad de las ortoimágenes espaciales plantea su uso para composiciones perspectivas fotorrealistas dejando a otro nivel la rigurosidad métrica y dando prioridad a otras variables de visualización empleadas en artes gráficas. AVNIR (Hashimoto. En 1980. Otros procesos de menor significación. La posibilidad de generación de MDE desde imágenes estereoscópicas de satélites como SPOT (Priebbenow. 4 y 5) del satélite Landsat-5 (ICC.2002). estos productos son cada vez más empleados en análisis espacial en los Sistemas de Información Geográfica (SIG). lateral y longitudinal. además de las tradicionales imágenes fotográficas (aéreas y terrestre).XIV Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica Santander. Además. La realización de ortoimágenes comprende una línea compleja de producción cartográfica y la mayoría de sus fases. sirve de nexo de dos áreas como son la Teledetección y la Fotogrametría Digital.
La generación de la ortoimagen consta principalmente de la obtención de las imágenes. El control de calidad de las ortoimágenes empleado por la Unidad de Agricultura y Sistema de Información Regional de la Comisión Europea es un test de control de la exactitud posicional en donde se emplea un mínimo de 20 puntos de control (European Commission. 3.1. a otra bastante más abruptas al Sur.2001). Descripción de los datos La zona representada se localiza al Sur de la provincia de Granada. 1994). Auto Terrain Extraction.1. simula que el punto de observación es cenital y situado a una distancia infinita. y) . Por tanto. El modulo ATE. un MDE puede describirse genéricamente como MDE= ( D. España. Ortoimagen Una ortoimagen es una imagen donde la distorsión debida a la oblicuidad de la cámara. ζ ). La topografía del terreno es diversa ya que contiene una zona llana a moderada al Norte.2. D. 4. generación de la ortoimagen.1999). empleados en la orientación de las imágenes.2. con una dimensión aproximada de 23 x 38 kilómetros. identificándolos en las imágenes y en la cartografía base existente. PA. Las altitudes del terreno están comprendidas entre los 300 y los 2800 metros sobre el nivel del mar. realización del mosaico y ajuste radiométrico. Los puntos de apoyo empleados son 13 y cumplen la condición de ser claramente identificables tanto en el terreno como en ambas imágenes. Dichos puntos fueron seleccionados previamente a las campañas de toma de datos en campo. obtención del MDE. realiza MDE con distintas estrategias de estereocorrelación automática (Bae Systems. donde z representa la altitud del terreno en el punto de coordenadas (x. orientación y triangulación de éstas. MDE Un modelo digital de elevaciones es una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de la altitud de la superficie del terreno. (Felicísimo. y) y ζ es una función que relaciona la variable con su localización geográfica. 1998).
. siendo la altitud media de unos 1060 m. Equipos de trabajo En la generación del MDE y de la ortoimagen a partir de las imágenes estereoscópicas SPOT se ha empleado estaciones fotogramétricas digitales de LH Systems con el programa Socet_Set. (Weidner.3
MDE y ortoimagen
Previamente a desarrollar la metodología de realización de la composición fotorrealista vamos a recordar brevemente los conceptos de MDE y ortoimagen. Los aspectos prácticos sobre la producción de ortofotos digitales han sido investigados por un grupo de trabajo de la Organización Europea de Investigación Experimental de Fotogrametría (OEEPE). En un modelo digital de elevaciones la función anterior se aplica sobre un dominio espacial concreto. Los datos de partida para realizar la fotocomposición son un par de imágenes estereoscópicas capturadas por el sensor HRV de SPOT en modo pancromático y una serie de puntos de apoyo. a la perspectiva cónica y al relieve ha sido corregida. Un terreno real puede describirse de forma genérica como una función bivariable continua z = ζ(x. 3.
4. Las imágenes corresponden a los días 02-11-1991 y 02-01-1992 y tienen una resolución espacial de 10 m. En consecuencia.
La generación del modelo se realiza en el módulo ATE. Los datos que caracterizan la geometría de la adquisición de las imágenes vienen dados en los ficheros de cabecera. finalmente. y de puntos de apoyo con coordenadas terreno conocidas. La estructura matricial no requiere el almacenamiento de la posición. Posteriormente se procede a la importación de los datos y se genera la pirámide de imágenes con lo que la visualización puede realizarse a distintas resoluciones y la correlación entre imágenes se realizará más rápidamente La orientación de las imágenes SPOT equivale a los procesos clásicos fotogramétricos de orientación relativa (OR) y absoluta (OA).1. La orientación interna con las imágenes SPOT no tiene sentido ya que la relación entre la unidad mínima de la imagen. Para realizar la orto_rectificación se deben tener en cuenta factores propios del sistema de adquisición (orientación y errores sistemáticos asociados al sensor). 5. La Figura 1 muestra un esquema del flujo de trabajo donde se resume las principales fases. antes del proceso de orto_rectificación. La identificación de puntos homólogos. La escala de la imagen original. no es constante y por tanto no se pueden realizar mediciones de distancias. y con las dimensiones prefijadas. Las efemérides y los datos SPOT están referidos a un sistema geocéntrico. y Z correspondientes a una determinada estructura .2. El MDE es empleado para considerar el error por desplazamiento debido al relieve. Generación del MDE Las primeras operaciones a realizar en la estación fotogramétrica digital son básicamente de gestión de los ficheros que contienen las imágenes SPOT y sus datos de cabecera y es donde se configura el sistema de coordenadas de trabajo. al ser implícita en la posición relativa de la celda (fila y columna). el método de estereocorrelación y el tamaño de malla que marcará la estructura del modelo. Los parámetros de entrada para generar el modelo son: las imágenes orientadas. El modelo resultado es un conjunto de puntos X. adaptativo. por este motivo el datum geodésico elegido ha sido el WGS84. El cálculo de las elevaciones se basa en los paralajes en X de cada uno de los puntos que formarán el modelo. Y.
. Generación de la ortoimagen La orto_rectificación es el proceso de transformación de la imagen a una proyección ortogonal.5
A continuación se presenta la metodología empleada en la realización de la composición fotorrealista a partir de imágenes de satélite. El MDE se puede generar de estructura matricial (GRID) o de Red de Triángulos Irregulares (TIN). variaciones de la órbita y el relieve topográfico. OA. el píxel. empleando distintos algoritmos en función del tipo de terreno. ya que debe también ser geocéntrico. los limites geográficos del modelo. TIN o GRID. Auto Terrain Extraction. realización de la ortoimagen y. 5. OR. también llamados puntos de paso. define la estrategia de correlación entre las imágenes. entre las dos imágenes se realiza mediante correlación automática de puntos por el método de matching basado en área. referencia vertical y unidades de trabajo. Existen tres partes muy diferenciadas: generación del MDE. la superposición de ambos productos para obtener la composición. en el módulo MST (Multi Sensor Triangulation). y la lente del sensor es constante y conocida. El método de cálculo seleccionado. Estas orientaciones se realiza mediante medidas de identificación de puntos homólogos de ambas imágenes.
En el proceso de generación de la ortoimagen se emplean técnicas automáticas en los diferentes pasos del procesado: aerotriangulación. Los parámetros a configurar en la importación son el modo de visualización (triángulos) y la escala vertical (1. GIF. 5. es decir. En la generación de la ortofoto se seleccionan las imágenes a corregir y el MDE correspondiente a la zona. Por tanto la gestión de datos es propia de este programa. iluminación flash del 50% en blanco y una iluminación solar simulando la posición del sol en fecha de la toma de una de las imágenes (02-11-1991). Se debe tener en cuenta que el MDE y la ortoimagen se han realizado en coordenadas UTM. El primer paso a realizar es la importación del MDE de estructura TIN en el módulo PRODTM. Este valor esta limitado por la resolución de las imágenes. Para la visualización en pantalla del MDE se emplean las herramientas correspondientes de perspectiva. el tamaño del píxel en unidades terreno. Un parámetro a definir es la resolución espacial de la ortofoto. Definir la iluminación es otro paso fundamental para que la composición tenga el brillo y contraste deseables.5). generación del MDE por correlación y automatización del mosaico. y se activa la nueva textura sobre dicho modelo. ambos generados a partir del mismo par de imágenes estereoscópicas pancromáticas SPOT. 1. JPG. El proceso de fotocomposición se realiza en un módulo PRO600..5 y 2 de los cuales se ha elegido el valor 1. Representación fotorrealista Para la generación de la fotocomposición propuesta en esta comunicación se emplean los dos productos generados anteriormente.. Se realizaron distintas pruebas de escala vertical con los parámetros 1. el cual está conectado con MicroStation. de Socet_Set. En nuestro caso el material seleccionado es la propia ortoimagen coincidente con el MDE. Existen distintos tipos de iluminación: ambiente.5 como compromiso. flash y solar. en función de la aplicación a la que va estar destinado el resultado. Tras diversas pruebas se optó por una iluminación ambiente de 100% en blanco. Posteriormente se define el material o textura a superponer al MDE importado. el MDE de estructura TIN y la ortoimagen. a partir del cual se puede degradar lo que se estime oportuno..3.).
. La composición final puede se almacenada como una imagen en cualquier tipo de formato estándar (TIFF. Este último parámetro nos permite realzar el relieve de la zona y poder manipular el efecto visual que deseemos dar a la composición.
Flujo de trabajo en la generación de la composición fotorrealista
.Imagen SPOT1 (02-11-1991)
Imagen SPOT2 (02-01-1992)
ORIENTACIONES Y PROCESADO DE LAS IMÁGENES
7 Mb. Una posibilidad en este tipo de composiciones sería el uso de imágenes en falso color para dotar de color a la composición. puede tener valiosas aplicaciones.6
El resultado final de la composición (figura 2) es un fichero de imagen almacenado en formato TIFF y de 10.M. escala vertical del MDE y la iluminación. aunque no tiene carácter métrico. Este tipo de visualización fotorrealista. Felicísimo por su ayuda y sugerencias en los muchos aspectos. A A. La resolución espacial y radiométrica son los parámetros más variables con respecto a la salida gráfica.
. resolución radiométrica. desde simular el impacto ambiental que produciría una obra civil hasta realizar mapas de rutas turísticas.
Agradecer a Pedro Llorens y Francisco Fernández de la empresa LH Systems por la ayuda y servicio prestado en el manejo de las estaciones fotogramétricas digitales. Estos parámetros deben ser configurados dependiendo del tipo de salida gráfica que vaya a ser utilizada (pantalla o papel). Para la realización de la composición se han considerado varios parámetros como son resolución espacial.
Composición fotorrealista de un par SPOT
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