Данные дистанционного зондирования земли из космоса

1.

Alos_avnir, ХМАО
ДАННЫЕ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
ИЗ КОСМОСА
5 октября 2011 г., г. Екатеринбург

2. О чем мы будем говорить

• Обзор рынка ДДЗ из космоса
• Обработка космических снимков
• Программное обеспечение для работы с
космическими снимками

3. Формирование сканерного космического изображения

S1, S2, Sj, Sn – положение центра проекции; l1, l2, lj, ln – строки изображения; L1, L2, Lj, Ln – строки сканирования на местности

4. Формирование сканерного космического изображения

Синхронный режим
Асинхронный режим

5. Классификация космических снимков

ПАССИВНЫЕ
АКТИВНЫЕ
Оптико-электронные
съемочные системы
Радиолокационные
съемочные системы
Низкое
разрешение
Среднее
разрешение
Оптикоэлектронные
Высокое
разрешение
съемочные
системы
Сверхвысокое
разрешение
Панхроматические
Мультиспектральные
Моно
Стерео

6. Космические снимки низкого разрешения

Тюменская область на снимке Modis
Оперативный космический мониторинг пожаров

7. Космические снимки среднего разрешения

Окрестности г. Асбест на снимке Landsat7
Масштаб карт
Космический
аппарат
Пространственное
разрешение,
м
Спектральный
диапазон
Ширина
снимка, км
Площадь снимка,
кв. км
Spot-2, 4
10
Pan, 4MS
60
3600
Alos_avnir
10
4MS
70
4900
Landsat-7
15
Pan, 7MS
180
32000
Монитор-М
60
6MS
450
200000
1:100 000
Pan - панхроматический, MS - мультиспектральный

8.

Космические снимки высокого разрешения
Масштаб карт
1:25 000
Космический аппарат
Пространственное
разрешение,
м
Спектральный
диапазон
Ширина
снимка, км
Площадь снимка,
кв. км
Ресурс-ДК1
1,0 – 2,0
Pan, 3MS
28 - 40
784 - 1600
Formosat-2
2,0
Pan, 4MS
24
576
Spot-5
2,5
Pan, 4MS
60
Alos_prism
2,5
Pan
35
Cartosat-1
2,5
Pan
30
900
RapidEye
6,5
5MS
77
5900
Pan - панхроматический, MS - мультиспектральный
3600
Снимок Alos_prism,
Ханты-Мансийский
АО
1225

9.

Космические снимки сверхвысокого разрешения
г. Екатеринбург на снимке QuickBird
Масштаб карт
1:2 000 – 1:5 000
Космический
аппарат
Пространственное
разрешение,
м
Спектральный
диапазон
Ширина
снимка, км
Площадь снимка,
кв. км
GeoEye-1
0,5
Pan, MS
15
225
WorldView-1
0,5
Pan
16
256
WorldView-2
0,5
Pan, MS
16
256
QuickBird
0,6
Pan, MS
16
256
Ikonos
1,0
Pan, MS
11
121
1:10 000
Pan - панхроматический, MS - мультиспектральный

10.

Сравнение аэро- и космических снимков
Аэроснимок RC-30
Космический снимок GeoEye-1

11.

Радиолокационные космические снимки
Снимок Palsar, пространственное разрешение 12 м, Свердловская обл.

12.

• Космическая съемка проводится в панхроматическом и
нескольких более узких диапазонах спектра (в том числе,
видимом, инфракрасном, тепловом)
• Разрешение космических снимков – от 0,5 м до нескольких
сот метров, что соответствует масштабам карт от 1:2 000 до
1:1 000 000 и мельче
• По космическим снимкам возможно построение цифровых
моделей рельефа с точностью 0,4 м, а анализ
вертикальных смещений объектов – с точностью несколько
сантиметров
• Накоплен большой архив космических снимков с 1970-х гг.

13.

Обновление цифровых топографических карт
фрагмент карты до
обновления
ортофотоплан
фрагмент карты после
обновления

14.

Изготовление фотокарт

15.

Мониторинг территорий
Новомосковский
тракт
Новомосковский тракт
Московский тракт
Московский тракт
Планирование строительства крупного торгового
комплекса
на юго-западной окраине г. Екатеринбурга
Фрагмент космического снимка Ikonos, 2002 год
Завершено строительство торгового комплекса
«Мега» и благоустройство прилегающей территории
Фрагмент космического снимка QuickBird (2007 г.)

16.

Сельское хозяйство
Космический снимок ALOS
(разрешение 2.5 м), Свердловская область
Космический снимок SPOT 5
(разрешение 2.5 м), Свердловская область

17. Трехмерное моделирование

Ортофотоплан
ЦМР
Сбор 3D-контуров
по стереомодели
Цифровые
фотографии объектов
Конвертирование
3D-контуров,
наложение текстур

18.

Публикация кадастровых карт

19.

Выбор космических снимков
• Размер пикселя (пространственное разрешение) зависит от
масштаба создаваемой карты
• Набор спектральных каналов
• Угол наклона снимков
• Моно или стерео
• Сезон и год съемки
• Облачность

20.

Поставка снимков
Тип продукта, уровень предварительной коррекции
R – радиометрическая коррекция
G – геокодирование по орбитальным данным
О – трансформирование в ортогональную проекцию
Название КА/сенсора
R
G
O
Spot
1А
2А
3
Alos
1В1
1В2
Ortho
RapidEye
1B
2A
3A
Cartosat-1
Basic
Standard
Orthokit
Ortho
QuickBird
Basic
Standard
OrthoReadyStandard
Ortho

21.

Работа с космическими снимками
Первичная обработка снимков
Тематическая обработка
Предварительная коррекция и
калибровка
Подбор спектральных каналов
Планово-высотная подготовка
Взаимное и внешнее
ориентирование снимков
Построение цифровой модели
рельефа
Изготовление ортофотопланов
Набор эталонов
Разработка правил и параметров
анализа изображений
Автоматизированная/
визуальная интерпретация
изображений
Интеграция с другими
информационными продуктами

22.

Предварительная коррекция: паншарпенинг

23. Предварительная коррекция: синтезирование

Цветное изображение в
инфракрасных оттенках
Черно-белое
изображение
Цветное изображение в
натуральных оттенках

24.

Планово-высотная подготовка снимков
• Проект планово-высотной подготовки (количество и
расположение опорных и контрольных точек)
• Выбор конкретных точек
• Точностные требования к опорным точкам
• Методы определения координат опорных точек
1 опорная точка
5 опорных точек
20 опорных точек

25.

Методы ориентирования космических снимков
• Строгие (параметрические, физические).
• Универсальные (непараметрические, математические).
• Апроксимационные (с помощью RPC).
• Количество опорных точек
• Точность ориентирования
• Роль связующих точек

26.

Построение цифровой модели рельефа
• Необходимость использования ЦМР
• Точностные требования к ЦМР
• Формы представления ЦМР, форматы
• Методы создания ЦМР (фотограмметрический,
картометрический, лазерное сканирование)

27.

Построение ортофотопланов
• Сшивка снимков
• Нарезка на трапеции
• Контроль качества

28.

Автоматическое выявление объектов
по космическим снимкам
Пример
автоматизированного
выделения зданий,
озелененных территорий
и гидрографии по
мультиспектральным
космическим снимкам
Ikonos г. Екатеринбурга,
в программном комплексе
ENVI

29.

Автоматизированное выявление изменений
по разновременным космическим снимкам
Космический снимок
Ikonos в
инфракрасном
диапазоне, 2002
Космический снимок
Ikonos в инфракрасном
диапазоне, 2006
Результат автоматизированной обработки.
Красным цветом
выделены изменения

30.

Выявление и фиксация полигонов твердых
бытовых отходов
Городские свалки ТБО и ТПО.
Панхроматический космический
снимок Spot
Городские свалки ТБО и ТПО.
Результат тематической обработки космического
снимка

31.

Программное обеспечение
Основными функциями программного обеспечения для
фотограмметрической
обработки
космических
снимков
являются:
• набор опорных, контрольных, связующих точек;
• ориентирование одиночных изображений и стереопар;
• блочное уравнивание моно- и стереоскопических снимков;
• построение/импорт цифровой модели рельефа;
• ортотрансформирование изображений с использованием
ЦМР или без нее;
• создание мозаики из нескольких изображений;
• нарезка на номенклатурные листы и оформление
фотопланов.

32.

Цифровая фотограмметрическая станция Photomod

33.

Geomatica

34.

ENVI

35.

Сеть приемных станций
Магадан
Москва
Мегион
Иркутск

36.

Полезные ссылки
космические снимки QuickBird, WorldView-1,2
космические снимки Ikonos, GeoEye-1, OrbView-3
космические снимки Spot2,4,5, Formosat-2, Kompsat-2
космические снимки RapidEye
космические снимки Alos
космические снимки Landsat
русскоязычный портал с метаданными архивных космических
снимков сверхвысокого разрешения, мозаиками на различные
территории России
www.racurs.ru
ПО Photomod, космические снимки компаний SpotImage, Geoeye,
Infoterra
www.sovzond.ru
общая информация о космических снимках, ПО ENVI, INPHO для
обработки космических снимков, поиск архивных снимков, статьи
www.scanex.ru
общая информация о космических снимках, ПО ScanEx для
обработки космических снимков, поиск архивных снимков, статьи
http://www.racurs.ru/?page=2 материалы
ежегодной
Международной
научно-практической
9
конференция «От снимка к карте: ифровые фотограмметрические
технологии»
http://sovzondconference.ru/? материалы ежегодной Международной конференции «Космическая
from=sz
съемка – на пике высоких технологий»
http://conference.transparentw материалы Международной конференции «Земля из космоса –
orld.ru/
наиболее эффективные решения»
www.isprs.org
Международное общество фотограмметрии и дистанционного
зондирования
www.digitalglobe.com
www.geoeye.com
www.spotimage.fr
www.rapideye.de
www.alos-restec.jp
www.usgs.gov
www.kosmosnimki.ru

37. ОБНОВЛЕНИЕ

ДЕШИФРИРОВАНИЕ
КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ
ОБНОВЛЕНИЕ

38.

Спасибо за внимание!