Prática de Fotogrametria Digital: Geração de DTM, TIN, · 4EP = 1,2 mm ↔ Na escala 1/5000 : 6 m 8EP = 2,4 mm ↔ Na escala 1/5000 : 12 m ... como mostra a figura abaixo. Faça

UNESP – Departamento de Cartografia / Laboratório de Fotogrametria / Material de apoio didático (uso interno) / 2018 M. Galo

Prática de Fotogrametria Digital: Geração de DTM, TIN,

Ortoimagem e Mosaicagem de Imagens1

Eng. Cartográfica e de Agrimensura Disciplina: Fotogrametria III

Presidente Prudente

1 Preparado para o ERDAS IMAGINE / LPS 2015.


Etapas do Projeto Fotogramétrico (após aquisição das imagens)

■ Geração do fotoíndice Feito

■ Apoio de campo Feito

■ Importação das imagens e geração da pirâmide de imagens Feito

■ Orientação interior Feito

■ Fototriangulação / Controle de qualidade da fototriangulação Feito

■ Geração de DTM ou TIN ◄

■ Edição do TIN ◄

■ Geração de ortoimagens ◄

■ Geração do mosaico de ortoimagens ◄

■ Controle de qualidade dos produtos gerados


Etapas do Projeto Fotogramétrico (o que será feito em aula)

Parte 1

■ ...

■ ...

■ Fototriangulação / CQ Feito

■ Geração de DSM (sem edição) ◄


■ Geração de mosaico de ortoimagens2 ◄

2 Será gerado apenas para comparação com o produto gerado com o modelo editado (DSM).


Etapas do Projeto Fotogramétrico (o que será feito em aula)

Parte 2

■ ...

■ ...

■ Geração do TIN ◄

■ Edição do TIN e geração do DTM ◄


■ Geração de mosaico de ortoimagens ◄

■ Comparação deste produto com o gerado pelo

DSM sem edição ◄


Bloco com 8 imagens / Bloco original: WALDKIRCH

Faixa 1 >>>>> 1_0667 1_0669 1_0671 1_0673

2_0714 2_0712 2_0710 2_0708 <<<<< Faixa 2


Bloco com 8 imagens / Bloco original: WALDKIRCH

Imagens do bloco 8

Faixa 1) W-E 1_0667 1_0669 1_0671 1_0673

Faixa 2) E-W 2_0714 2_0712 2_0710 2_0708

Pontos de Apoio do Bloco

Ponto Imagens em que cada ponto aparece

1011 1_0667 1_0669

1080 2_0714 2_0712 1_0667 1_0669

1049 1_0671 1_0673

1070 2_0714 2_0712

1010 2_0708 2_0710


Distribuição dos Pontos de Apoio do Bloco

Pontos de Apoio do Bloco

Ponto Imagens em que cada ponto aparece

1011 1_0667 1_0669

1080 2_0714 2_0712 1_0667 1_0669

1049 1_0671 1_0673

1070 2_0714 2_0712

1010 2_0708 2_0710

1970

1010

1011 1949

1080


Ponto 1011

Imagens em que o ponto aparece: 1_0667 1_0669

Ponto 1080

Imagens em que o ponto aparece: 1_0667 1_0669 2_0712 2_0714

Ponto 1049



Ponto 1070


Ponto 1010



Dados Gerais do Projeto / Produto Final

Distância focal: 153,503 mm Escala das fotos: 1/9200 Altura de vôo média: 1400 m Altitude média da região: 600 m

Dimensão do pixel na imagem: 25 m Dimensão do pixel no terreno: 23 cm

Produto final: Ortoimagem Escala: 1/5000 Equidistância: 5 m


Dados Gerais do Projeto / Produto Final

Produto final: Ortoimagem Escala: 1/5000 Equidistância: 5 m Espaçamento do DTM: Critério 1: 3 mm ↔ (Na escala do produto 1/5000) : 15 m 4 mm ↔ (Na escala do produto 1/5000) : 20 m Critério 2*:

4 ~ 8X (tolerância posicional) EP=0,3 mm (Classe A) – 1,5 m na escala 1/5000 4*EP = 1,2 mm ↔ Na escala 1/5000 : 6 m 8*EP = 2,4 mm ↔ Na escala 1/5000 : 12 m

* http://www.mypurview.com/pdf/PurVIEW_Data_Specifications.pdf


Roteiro das atividades

■ A partir do Erdas Imagine (File / Preferences / User Interface & Session), mudar os diretórios onde estão os dados e o diretório de saída para: Dir Dir/saida Ativar Save e fechar;

■ Abrir o projeto bloco8_ointerior_tie_triangulado_sombra.blk; ■ Verificar o diretório onde estão as imagens e o diretório indicado pelo LPS.

Ativar a opção Show and Edit Frame Options e importar as imagens que estão no diretório Dir/img;

■ Gerar a pirâmide de imagens; ■ Ativar a opção Start Point Measurement Tool e verificar o resultado da

triangulação; ■ Visualizar e analisar os seguintes pontos, nas diferentes imagens que eles

aparecem: 1157, 1161, 1162, 1180 e 1187; ■ Eliminar estes pontos e triangular novamente o bloco. Aceitar e salvar a

triangulação.



■ Abrir a opção DTM Editing e visualizar o par de imagens 1_0667 e 1_0669; ■ Verificar a configuração do mouse (Ver roteiro a parte); ■ Verifique que no canto inferior esquerdo tem um conjunto de tanques,

como mostra a figura abaixo. Faça a leitura das coordenadas dos pontos indicados pelas setas e calcule a altura do tanque indicado.



■ Ainda no Terrain Editor, ativar a aba Image Adjustment e veja o efeito de ativar ou não a opção Epipolar Correction;

■ Fechar o Terrain Editor e voltar ao LPS; ■ Ativar a opção para a geração de DTM e gerar os DTMs separados, apenas

para a faixa mais ao norte; ■ Visualizar o DTM no Terrain Editor; ■ Abrir no Erdas Imagine o arquivo indicando a qualidade do DTM, bem como

o significado da sua legenda (Table / Show Atributes); ■ Abrir no Erdas Imagine o DTM (*.img) e as curvas de nível (no modo

vetorial, .shp) na mesma janela de visualização. Ativar Display Atribut Table (botão direito no nome do arquivo vetorial) de modo a ver a tabela com as cotas de cada curva de nível;

■ Na opção Terrain (aba principal de ERDAS) ativar o Image Drape e carregar um DTM. Ativar Dump Contents to Viewer (na opção utility) de modo que possam ser criados perfis e superfícies a partir do DTM carregado;

continua ...


... ■ Gerar ortoimagem a partir dos DTMs e das imagens do bloco triangulado; ■ Fazer o mosaico das ortoimagens geradas, conforme procedimento que

será visto em sala.



■ Uma vez feito todo o procedimento anterior, o único aspecto não trabalhado, até este ponto, se refere à edição do TIN. Ativar a opção DTM extraction e fazer a geração do TIN;

■ Após a geração dos TINs abrir o Terrain Editor (no LPS) e carregar um dos pares de imagem;

■ Ativar a opção Terrain Files and Display e carregar o TIN correspondente; ■ Ativar a aba Terrain Editing e realizar algumas operações de edição tais

como: - Excluir pontos isolados sobre construções, árvores, regiões de sombra; - Excluir pontos em áreas de mata densa usando a seleção por região; - Em pontos localizados no interior de espelhos d’água, usar a opção Set Constant Z.

Obs.: Observar nesta ferramenta a opção de importar linhas de quebra (breaklines): hidrografia, eixos de ruas, etc, a partir de arquivos .shp.

■ Após a edição dos TINs, fazer a geração das ortoimagens e a mosaicagem das ortoimagens geradas, como realizado anteriormente.


eATE Workflow (Organizado a partir do material de ajuda do ERDAS)

Na sequência são apresentados os roteiros para a geração de geração de DSM e DTM pelo ERDAS – LPS, a partir do módulo eATE.

O módulo eATE (enhanced Automatic Terrain Extraction) é destinado à geração

de Modelos de Superfície e Terreno, com alta densidade de pontos, a partir de imagens aéreas ou orbitais, bem como por diferentes tipos de sensores. Este módulo foi recentemente modificado e reformulado, de modo a incorporar novos algoritmos, possibilitando aos usuários a geração de uma nuvem densa de pontos, oferecendo ao operador inúmeras possibilidades de processamento.

Deste modo, são apresentados na sequência os roteiros simplificados para a

geração de DTM e DSM. Posteriormente é apresentado o procedimento completo, com as diversas etapas.

Reforço que estes procedimentos foram extraídos do manual do próprio ERDAS,

bem como do seu modo de ajuda, servindo apenas como um material introdutório.


Ao executar o módulo eATE é aberta uma janela onde algumas operações podem ser realizadas, como pode-se ver na imagem na sequência:

A opção permite ativar a visualização das imagens. Feita a seleção das imagens que serão usadas na geração dos modelos, o usuário deve definir os parâmetros e as estratégias que serão utilizadas no processamento.

Como pode ser observado nos roteiros que serão apresentados, são várias as opções disponíveis para os usuários, sendo estas opções definidas principalmente a partir dos comandos Edit e Process. Dentro de cada uma dessas opções os usuários deverão definir as preferências mais gerais, as opções de entrada e saída, as estratégias de processamento, etc., conforme segue.


Ideia geral das principais opções (Edit e Process) do módulo eATE

Gerenciador de Estratégias (métrica a ser usada no cálculo da correlação, dimensões das janelas de correlação, intervalo para coeficiente de correlação, processo de interpolação, limiares, opções de suavização, etc).

Configurações de saída (diretório de saída, dimensão do grid, área de interesse, arquivos de pontos – LAS, saída no formato raster, divisão dos arquivos em sub-regiões, etc).

Configurações do processamento (nível máximo da pirâmide, densidade de pontos, formato do arquivo, opção de tratamento radiométrico a ser aplicado, etc).

Preferências (tipo de relatório, processamento local ou distribuído, número de raios, cores do ambiente de visualização, etc).

Ferramentas para a definição de AOI (Areas Of Interest).

Geração de elementos de processamento. Esta opção permite definir os elementos de processamento, de acordo com as opções feitas nas configurações de saída ( ).

Permite ao usuário selecionar as opções para o processamento, incluindo o processamento em batch.


Geração do DTM a partir do módulo eATE

Na sequência serão apresentados, de forma sintética, e sem detalhar cada uma

das opções, o procedimento para a geração de DTM (Bare Earth Model), com base nas sugestões de parâmetros sugeridos no manual do ERDAS – LPS.

Serão apresentadas as principais telas com os parâmetros sugeridos, para cada

uma das opções mostradas na tela anterior e resumidas abaixo.

Gerenciador de Estratégias

Configurações de saída

Configurações do módulo processamento

Preferências

Definição de AOI (Areas Of Interest).

Geração de elementos de processamento.

Iniciar o processamento.


Geração do DTM a partir do módulo eATE (1)

Inicialmente deve-se ativar o módulo de geração de DTM (ícone mostrado abaixo), selecionando a opção eATE.

Módulo de geração de DTM Uma vez aberto o módulo eATE as opções deste módulo são apresentadas.

Na parte inferior da tela são apresentadas as imagens do bloco, sendo posssível selecionar aquelas que pretende utilizar. Ative a opção “visible” do lado das imagens que pretende utilizar e posteriormente ative o comando para tornar as imagens visíveis (ícone abaixo).



Como a ideia é fazer a geração do DTM, ou seja, dos pontos que se localizam sobre o terreno, é possível utilizar como pontos sementes tanto os pontos pertencentes a um modelo global (disponíveis a partir do SRTM por exemplo), quanto os próprios pontos do projeto (apoio e tie). Com o botão direto do mouse sobre a opção Seed Source, selecione a opção Mass points from Block File e selecione o próprio arquivo “blk” do projeto. Obs.: Caso disponha de arquivos shapefile com linhas de corte, insira estes arquivos com a opção BreakLine.



Ative a opção Strategy Manager, a partir da aba Edit. Opcionalmente pode-se ativar diretamente o ícone

Defina um nome para a estratégia que será utilizada. No exemplo: “geração_DTM”. Defina os parâmetros como indicado ao lado, lembrando que estes parâmetros são os sugeridos no manual ERDAS – IMAGINE para a geração de DTM. Todos aqueles indicados por setas, na cor amarela, são os recomendados pelo manual (os demais são default). Definidos os parâmetros ative Save to Project e feche o gerenciador de estratégia.



Ative a opção Output Settings, na aba Edit - Opcionalmente: ícone

Nesta primeira aba (General) pode-se manter as opções default. O diretório onde serão salvos os arquivos é mostrado. O diretório mostrado é o diretório indicado na opção “Preference”, no Erdas Imagine. Opcionalmente é possível definir os limites da área de interesse ao ativar “Bounding Box”.



Ative a aba Output files na opção Output Settings -

Nesta aba ative as opções de criação de arquivos de saida. - Os arquivos LAS. - Arquivo no formato raster (img – que pode

ser aberto e processado no Erdas Imagine). A dimensão da célula (ou GSD) é a mesma das imagens utilizadas.

- Arquivo no formato não regular (TIN) que

pode ser editado no móduto Terrain Editor.



Ative a aba Split na opção Output Settings -

Nesta aba podem ser utilizadas as opções default. Como a geração do DTM é feita de modo a otimizar o tempo de processamento não é feita a sugestão de divisão de arquivos.



Ative a aba Thin na opção Output Settings -

Esta opção pode ser usada para eliminar pontos redundantes. A redução de pontos redundandes é feita em regiões com grande densidade de pontos. Como a geração do DTM é feita de modo a otimizar o tempo de processamento recomenda-se usar as opções default, ou seja, não ativar a opção de Thinning.



Ative a aba Classification na opção Output Settings -

Nesta aba pode ser feita a opção por classificar ou não os pontos criados. Observe que podem ser criadas as seguintes classes: terreno, edificação e vegetação (baixa, média e alta). Diversos parâmetros podem ser modificados e como o propósito é criar o DTM, ative Classify the Output e selecione apenas a classe Ground.



Ative a opção Process Engine Settings, na aba Edit - Opcionalmente: ícone

Nesta primeira aba (General) sugere-se: - Selecione a estratégia criada na opção

Strategy Manager. Neste caso a estratégia criada foi denominada “geração_DTM”.

- Defina a taxa de amostragem em “Point

Sampling Density” de acordo com o que foi definido no planejamento do projeto.

- O número de “Threads” pode ser modificado,

de acordo com o número de núcleos do processador. Isso permite aumentar o desempenho do processamento. Se não dispõe desta informação deixe o valor default.

O nível zero (0) indica que todos os níveis da pirâmide serão utilizados.



Ative a aba Format na opção Process Engine Settings -

Nesta aba podem ser utilizadas as opções default. É possível escolher o formato do arquivo que será usado para a geração do DTM (LAS ou ASCII). A opção “RGB Encoding” atribui os valores de R, G e B a cada ponto criado.



Ative a aba Radiometry na opção Process Engine Settings -

As opções usadas nesta aba controlam o processamento aplicado às imagens, antes de ser realizada a determinação da correspondência por correlação. - Gradient Theshold – Valor default (2.5%).

Use valores menores que 2.5 para imagens com baixo contraste e maiores que 2.5 para imagens com bom contraste.

- Em função da maior energia presente na

banda verde (2) esta banda é sugerida.



Ative a opção Set Preferences, na aba Edit - Opcionalmente: use o ícone

Nesta primeira aba (General) podem ser utilizadas as opções default. Obs: - Formatos permitidos do relatório: XML ou ASCII. - Ao ativar “Graphical” será criado relatório em

formato html. - As opções presentes em “Distribution” permitem

que o processamento seja distribuído. No caso do processamento distribuido é necessário usar o aplicativo Condor.



Ative a aba Format na opção Set Preferences -

Para a geração de DTM, conforme sugerido no manual do Erdas Imagine, considerando a otimização do tempo, o numero máximo de raios sugerido é 2. A opção default para o número máximo de raios é 3, o que corresponde a usar 3 raios (3 imagens - Tripleto) na geração do DTM. Caso não exista restrição de tempo de processamento utilize a opção 3.



Ative a aba Graphics na opção Set Preferences -

Nesta aba é possivel definir as cores usadas na visualização. Recomenda-se usar as opções default.



Ative a opção Generate Processing Elements, na aba Process - Opcionalmente: ícone

O Erdas Imagine irá criar as unidades de processamento, como mostrado na imagem abaixo.

Ao selecionar as opções criadas (indicadas pelas setas) é possível excluir uma eventual área que não seja de interesse.



Ative a opção Batch Run eATE, na aba Process - Opcionalmente: ícone

Ao selecionar esta opção é aberta uma janea onde a opção Run Now pode ser ativada. Uma tela mostrando o progresso na geração do DTM é mostrada (figura ao lado).



Após o término do processamento ative o seguinte ícone , que corresponde à opção Merge Terrain Files, na aba Process.

Após o término deste processamento verifique no diretório de saída a presença dos arquivos criados. Dependendo das opções consideradas poderão ser encontrados os arquivos LAS, IMG, LTFX, dentre outros.


Triangulação gerada considerando diferentes espaçamentos (módulo eATE)

Rede de pontos gerada considerando o espaçamento de 64 pixels.


Triangulação gerada considerando diferentes espaçamentos (módulo eATE)

Rede de pontos gerada considerando o espaçamento de 32 pixels.


Síntese de algumas opções – Geração de linhas de corte

■ Linha de corte ponderada (a) ■ Linha de corte mais próxima do nadir (b) ■ Baseada na geometria (Geometry-based) (c) ■ Baseada na sobreposição (Overlay-based) (d)

(a) (b) (c) (d)


Linha de corte (seamline) - sem edição e após edição

(a) (b)

Linha de corte sem edição (a) e após edição (b).


Princípio da operação de feathering

O feathering consiste no procedimento de combinação de imagens com sobreposição, delimitadas por uma linha de corte (seamline), na qual cada pixel da imagem resultante, numa dada vizinhança, é gerado pela combinação dos valores de ND das imagens originais, de acordo com um peso, de modo que a transição seja suave.

a) b)

Trecho de um mosaico sem o uso da operação de feathering (a) e com o uso da opção feathering no

módulo MosaicPro do ERDAS (b).



a) b)

Trecho de um mosaico sem o uso da operação de feathering (a) e com o uso da opção feathering no

módulo MosaicPro do ERDAS (b).



Imagem I

Linha de corte

Imagem II

Mosaico após feathering

w

Nesta região ocorre

uma combinação linear

dos valores de ND das

imagens I e II.


Imagem I

Linha de corte

Imagem II

Mosaico após feathering

w

Nesta região ocorre

uma combinação linear

dos valores de ND das

imagens I e II.

)j,i(NDw

t)j,i(ND

w

t1)j,i(ND IIIM

com t=0, ...., w

onde:

NDI – Nível Digital na imagem I; NDII – Nível Digital na imagem II; NDM – Nível Digital na imagem após mosaicagem.


Exemplos da mosaicagem de ortoimagens (com diferentes opções)

Mosaico ‘bruto’, após edição da linha de corte.



Mosaico após feathering (10 m).









Mosaico após feathering (10 m) seguido do balanço de cores por dodging.



Mosaico após feathering (40 m) seguido do balanço de cores automático.



(a) (b) (c)

(d) (d) (e)

Mosaico ‘bruto’ (a); considerando feathering de 10 m (b), de 20 m (c), de 40 m (c); feathering de 10 m e

balanço de cores usando dodging (d); e feathering de 40 m com balanço de cores automático (e).


Exemplos de mosaicagem de ortoimagens, utilizando o mesmo valor de feathering e diferentes opções para a compensação de cores

(a) (b)

Mosaico mostrando as linhas de corte editadas (a) e após o uso do feathering de 20 m (b).


a) b)

c) d)

Mosaico obtidos após Equalização (a), dodging (b), matching de histograma (c) e balanço automático de

cores (d). Em todos estes casos foi considerando o feathering de 20 m.


eATE Workflow

(Organizado a partir do material de ajuda do ERDAS)












(continua)


(continua)





Extração do DTM – Conforme sugestão presente no manual do ERDAS



Extração do DSM – Conforme sugestão presente no manual do ERDAS





Tela da área de trabalho mostrando a evolução dos processamentos.

Documents

Prática de Fotogrametria Digital: Geração de DTM, TIN, · 4*EP = 1,2 mm ↔ Na escala 1/5000 : 6 m 8*EP = 2,4 mm ↔ Na escala 1/5000 : 12 m ... como mostra a figura abaixo. Faça

Prática de Fotogrametria Digital: Geração de DTM, TIN, · 4EP = 1,2 mm ↔ Na escala 1/5000 : 6 m 8EP = 2,4 mm ↔ Na escala 1/5000 : 12 m ... como mostra a figura abaixo. Faça