LISA® Version 5.3 02.05.2015 LISA Geo-Software GmbH Ludwig-Erhard-Ring 30 D 54296 Trier http://www.lisa-geosoftware.de Amtsgericht Wittlich, HRB 40926 Geschäftsführerin Elke Giese-Linder -2- Allgemeines Bitte vor Inbetriebnahme des Programms lesen Unsere Programme wurden mit großer Sorgfalt entwickelt und ausgiebig getestet. Bei der Komplexität derartiger Software ist es aber dennoch nie völlig auszuschließen, dass Fehler bei der Programmierung unerkannt geblieben sind. Solche Fehler können unter Umständen bei nur sehr selten gewählten Kombinationen bzw. Abfolgen von Befehlen auftreten oder von Eingangsdaten verursacht werden, die in ihrem Aufbau unüblich sind oder eine extreme Größe aufweisen. Um Sie als Anwender vor Folgeschäden zu bewahren, empfehlen wir dringend, alle mit unseren Programmen gewonnenen Ergebnisse vor der weiteren Verwendung auf Plausibilität zu überprüfen! Sollten Fehler auftreten, bitten wir Sie darüber hinaus, uns diese zu melden, am besten zusammen mit dem jeweiligen Datensatz. Wir werden dann umgehend versuchen, den oder die Fehler zu beheben, und Ihnen eine fehlerbereinigte Programmversion kostenlos zukommen lassen. Darstellungen in dieser Programmbeschreibung Zur besseren Lesbarkeit werden einige Inhalte anders als der normale Text dargestellt: Optionen und Menüpfade als Kapitälchen, z.B. EINGABEDATEI, DATEI > SPEICHERN UNTER Verzeichnisse und Dateinamen in der Schriftart Courier, z.B. …\LISA\TEST, SIGNATUR.DAT Beispiele für Dateien sind grau hinterlegt. Querverweise erreichen Sie bei Klick auf z.B. Installation. Voraussetzungen Hardware: Standard-PC, Grafikauflösung mindestens 1024 x 768 Pixel, Maus mit 3 Tasten oder zentralem Rad. Betriebssystem: MS Windows XP, Vista oder 7. Installation Bitte starten Sie den Rechner mit vollen Rechten (als Administrator), andernfalls wird die Installation nicht funktionieren. Starten Sie dann das Programm SETUP. PROGRAM DIRECTORY: Normalerweise sollte LISA im Windows-Programmverzeichnis installiert werden (z.B. C:\PROGRAM FILES (X86)\LISA). SETUP erzeugt dort das Verzeichnis LISA sowie einige Unterverzeichnisse und kopiert verschiedene Dateien dorthin. Es werden keine Veränderungen an der Windows-Registrierungs-Datenbank vorgenommen. CREATE START MENU ENTRIES: Erzeugt dort die entsprechenden Einträge, falls aktiviert. CREATE SHORTCUTS: Sie können auswählen, ob die Programmicons direkt auf dem Hauptbildschirm (DESKTOP ICONS) oder in einem eigenen Ordner (DESKTOP FOLDER) eingerichtet werden sollen. Sofern Sie keine Programmicons wünschen, wählen Sie NONE. ACTION: Wählen Sie hier INSTALL. De-Installation Das SETUP-Programm kann auch verwendet werden für eine komplette De-Installation aller LISAProgramme. Wählen Sie dazu ggf. das entsprechende Programmverzeichnis aus sowie bei ACTION die Option UNINSTALL. Achtung: Alle Dateien im Programmverzeichnis und in allen Unterverzeichnissen werden gelöscht! ALLGEMEINES -3- Verzeichnisstruktur Bei der Installation werden auf Ihrem Rechner folgende Verzeichnisse und Dateien erzeugt: C:\PROGRAM FILES (X86)\LISA Programmdateien (Endung .exe) Zeichendateien (Endung .fnt) Laufzeit-Bibliotheken (Endung .dll) C:\PROGRAM FILES (X86)\LISA\TEXT diese Programmbeschreibung, PDF-Format C:\USERS\PUBLIC\LISA\PAL C:\USERS\PUBLIC\LISA\SIG C:\USERS\PUBLIC\LISA\FLT C:\USERS\PUBLIC\LISA\CMR Verzeichnis für Paletten Verzeichnis für Flächensignaturen Verzeichnis für Filter Verzeichnis für Kameradateien Allgemeines, Konventionen LISA ist projektorientiert. Ein Projekt besteht aus Arbeitsverzeichnis, Koordinatenbereich, Pixelgröße sowie ggf. Bilddatenbank (siehe Option DATEI > PROJEKTDEFINITION). Mit Ausnahme von Paletten, Flächensignaturen, Filtern und Kameradateien werden alle erzeugten Dateien im Arbeitsverzeichnis abgelegt und alle Eingabedateien hier gesucht, es sei denn, dass der Dateiname mit explizitem Pfad angegeben wird. Dateinamen können inklusive Pfad eine Länge von maximal 120 Zeichen haben. Die Dateiendungen (= Dateitypen) sind fest definiert und können nicht geändert werden, nämlich u.a.: .DAT .DBF .IMA .PAL .PRJ .SIG .TXT Vektordaten Sachdaten (Format DBASE IV) Rasterbild (LISA-Format) Farbpalette Projektdefinition Rastersignatur Textdatei Die Schaltfläche ... öffnet ein Dateiauswahlfenster. Himmelsrichtungen zählen rechtsdrehend ab Nord = 0 Grad, also Ost = 90 Grad, Süd = 180 Grad usw. Numerische Werte sind mit Dezimalpunkt statt -komma einzugeben (z.B. 3.14 statt 3,14). Anstelle der in jedem Eingabefenster angebotenen Schaltfläche OK kann auch die Eingabetaste, anstelle von ABBRECHEN bzw. ZURÜCK auch die Esc-Taste verwendet werden. Die häufig benötigten Optionen zur Anzeige von Daten können entweder über die Schaltflächen rechts im Hauptfenster oder über ein sogenanntes Pop-Up-Menü aufgerufen werden: Klicken Sie irgendwo im Bereich des Hauptfensters mit der rechten Maustaste, so wird dort ein Menü angezeigt, womit die Anzeige von Rasterbildern, Vektorgrafiken, Texten oder Sachdaten gestartet werden kann. Fehlermeldungen „Fehler beim Lesen der Eingabedatei“: Die Datei ist unvollständig oder defekt oder das Format ist fehlerhaft. „Fehler beim Schreiben der Ausgabedatei“: Möglicherweise ist zu wenig Speicherplatz vorhanden oder der Datenträger ist schreibgeschützt (z.B. eine CD-ROM). „Dateien passen nicht zusammen“: Diese Meldung kann sich auf einen oder mehrere der folgenden Parameter beziehen: Anzahl der Bildzeilen und -spalten, Bildtiefe [Bit], Koordinaten der Bildecken, Pixelgröße, Höhenbereich beim DGM. -4- Hilfefunktion Hierzu muss ein Programm zur Anzeige von PDF-Dateien installiert sein. Bei Klick auf die Schaltfläche HILFE oder Betätigen der F1-Taste wird das entsprechende Programm gestartet und die LISA-Programmbeschreibung (= diese Datei) geladen. Bei Problemen kontrollieren Sie zunächst, ob sich die entsprechende Datei im Unterverzeichnis TEXT befindet. Erläuterungen zu häufig benutzten Stichworten Auflösung: Man unterscheidet zwischen geometrischer und radiometrischer Auflösung. Die geometrische A. kann z.B. bei Luft- oder Satellitenbildern die Kantenlänge eines Pixels im Gelände bezeichnen (Bodenauflösung). Die Anzahl der unterschiedlichen Farb- oder Grauwerte eines Bildes ist ein Maß für die radiometrische A. Binärbild: Enthält nur zwei Farbwerte, nämlich z.B. 0 (schwarz) und 255 (weiß). Wird auch als Schwarz-Weiß-Bild oder Maske bezeichnet und in LISA als 8-Bit-Bild gespeichert. Farbwert: Jedes Pixel eines 8-Bit-Bildes wird durch eine Zahl aus dem Intervall 0 … 255 repräsentiert. Welcher Farbe dies entspricht, wird in der Palette festgelegt. 24-Bit-Bilder haben 3 Farbwerte pro Pixel (für Rot, Grün und Blau), jedoch keine Palette. Geocodiert: Der Begriff wird in LISA verwendet für Rasterbilder, die in Bezug auf ein Landeskoordinatensystem nordorientiert sind und für die sowohl die Eckpunktkoordinaten als auch die Pixelgröße (geometrische Auflösung) bekannt sind. Synonym: Entzerrt. Grauwert: Jedes Pixel eines 16-Bit-DGMs wird durch eine Zahl aus dem Intervall 0 … 32767 repräsentiert. Dieser Wert korrespondiert mit der Geländehöhe. Orientiert: Der Begriff wird in LISA verwendet für Rasterbilder (bzw. Karten auf einem Tablett), die durch die Parameter eines Gleichungssystems auf ein Landeskoordinatensystem bezogen sind, ohne geocodiert zu sein. Synonym: Georeferenziert. Rasterbild: Seit Jahrhunderten bekannt als Teppich oder Gobelin: Ein aus einzelnen Punkten (Knoten) fester Größe und bestimmter Farbe zusammengesetztes Bild. Die kleinste Einheit ist der Bildpunkt (Pixel). Die Größe des Bildes wird über die Anzahl der Punkte in Zeilen- und Spaltenrichtung bestimmt. Im digitalen Rasterbild ist jeder Bildpunkt durch einen Eintrag, der seine Farbe angibt, repräsentiert. Dabei folgen alle Bildpunkte zeilenweise hintereinander weg („bytemap“). Ausbaustufen LISA wird in unterschiedlicher Ausstattung angeboten. Je nach Ausstattung variieren die mitgelieferten Programme, die verfügbaren Funktionen sowie die maximale Anzahl der Bilder, die simultan als Block in BLUH verarbeitet werden können: Version Anz. Bilder Programme max. Bildgröße ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Test Vollversion Vollversion ... oder ≤ 30 --≤ 200 ≤ 500 BASIS (*), FOTO, BLUH_30 BASIS, FOTO (*) BASIS, FOTO, BLUH_200 BASIS, FOTO, BLUH_500 BASIS (*) ohne Tablettanbindung, ohne Bilddatenbank FOTO (*) ohne ATM 10 MB 500 MB 500 MB 500 MB LISA BASIS Datei Beim Start von LISA ist ein Projekt anzugeben. Hiermit werden Arbeitsverzeichnis, ggf. Bilddatenbank, Koordinatenrahmen (Minima und Maxima für x, y und z) sowie die Pixelgröße definiert. Im Arbeitsverzeichnis werden alle Eingabedateien gesucht und alle Ausgabedateien abgelegt. Die Projektdefinitionsdateien haben die Endung PRJ und befinden sich im Programmverzeichnis. Datei > Projektauswahl Entspricht dem Neustart des Programms. Wahlweise kann das zuletzt benutzte Projekt übernommen, aus vorhandenen Projekten eines ausgewählt oder ein neues Projekt definiert werden: Datei > Projektdefinition Folgende Parameter sind anzugeben: Name des Projektes. Hieraus wird die Definitionsdatei (Endung PRJ) generiert. Arbeitsverzeichnis (Ordner). Bilddatenbank (optional; vgl. Programmteil Datenbank). Koordinatenbereich in x und y sowie die Pixelgröße (geometrische Auflösung im Objektraum). Die Schaltfläche RESET setzt den Koordinatenbereich auf den maximal möglichen zurück. In einem solchen Fall ist dieser dann ohne Bedeutung. Koordinatenbereich in z. Die Schaltfläche RESET setzt diesen auf 0 ... 5000 m. Ein einheitlicher Wertebereich für z ist vor allem für das Generieren und Zusammenfügen von DGMs wichtig! Längeneinheit (µm, mm, m oder km). Die Pixelgröße und der z-Bereich gelten für alle Daten im Projekt! Diese Parameter sind deshalb unbedingt auf sinnvolle Werte zu setzen! Die Koordinatengrenzen können auch aus einem bestehenden Projekt, einem geocodierten Rasterbild bzw. einer Vektordatei übernommen werden (Schaltflächen ÜBERNEHMEN, REFERENZ RASTER bzw. REFERENZ VEKTOR). Beispiel für eine Projektdefinitionsdatei: C:\STEREO\CAICE\ 1135300.0000 968200.0000 5.0000 1000.0000 Fritz Müller 18.03.2013 3 1141800.0000 974300.0000 1700.0000 Arbeitsverzeichnis Koordinatenbereich in x ... in y Geometrische Auflösung (Pixelgröße) ggf. Bilddatenbank Koordinatenbereich in z Bearbeiter Start des Projekts Längeneinheit Datei > Projekt bearbeiten Die Parameter des aktuellen Projekts mit Ausnahme des Projektnamens und des Arbeitsverzeichnisses können hier verändert werden. -6- Datei > Import Vektorgrafik Eingabeformate: AutoCad DXF, ASCII-Dateien beliebiger Sequenz (z.B. CSV), Dbase DBF, ArcInfo E00 ASCII, MapInfo MIF/MID, KML. AUTOCAD DXF (ab Version 11): Alle Zeilen bis zum Eintrag ENTITIES werden übersprungen. Koordinaten, die auf die Einträge POLYLINE (und dann mehrfach VERTEX, bis SEQEND) bzw. LINE folgen, werden als Punkte auf einer Linie gewertet. Koordinaten nach VERTEX ohne vorheriges POLYLINE bzw. nach POINT werden als Einzelpunkte gewertet. Alle sonstigen Einträge werden ignoriert. Normalerweise wird der z-Wert direkt aus der Datei übernommen, jedoch kann optional dazu auch die Nummer des Layers verwendet werden. Ebenso kann die Nummer des Layers als Code übernommen werden. ASCII BELIEBIGE SEQUENZ: Universal-Importfilter für Dateien, welche die benötigten Einträge x, y sowie ggf. Nummer und / oder z für jeden Punkt innerhalb einer Zeile, jedoch in unüblicher Reihenfolge oder eingestreut zwischen anderen Informationen enthalten. Beispiel: In jeder Zeile sind die Einträge Nummer Code_1 z Code_2 x y Bearbeiter gespeichert. Für die Verarbeitung in LISA müssen die Daten jedoch in der Reihenfolge Nummer x y z vorliegen. Demzufolge ist die Position der Nummer auf 1, die des x-Wertes auf 5, die des y-Wertes auf 6 und die des z-Wertes auf 3 zu setzen. Vorgegeben werden kann ferner das Trennzeichen zwischen den Einträgen, z.B. Leerstelle oder Semikolon. Beispielsweise können so CSV-Dateien eingelesen werden. Für max. 15 numerische Einträge je Zeile bei einer maximalen Zeilenlänge von 200 Zeichen. DBASE DBF: Die Eingabedatei muss je ein Feld mit den x- bzw. y-Koordinaten enthalten. Aus den verbleibenden Feldern ist ein numerisches auszuwählen, dessen Inhalt als z-Wert herausgeschrieben wird. Nicht lesbare Werte für x, y bzw. z werden auf -999999 gesetzt. ARCINFO E00 ASCII: Übernommen werden die Einträge für Linien (Abschnitt ARC) und Einzelpunkte (Abschnitte CNT bzw. LAB). Linien erhalten als Code die sog. Coverage-ID (falls kleiner 5000, um 5000 erhöht), Einzelpunkte den Code 1 und die sog. Centroid-Nummer der Eingabedatei. MAPINFO MIF/MID: Übernommen werden Einträge der Typen POINT, LINE, PLINE, PLINE MULTIPLE und REGION. Ein numerisches Feld der MID-Datei kann für die z-Werte übernommen werden, andernfalls wird der z-Wert auf jeweils -999999 gesetzt. KML: Zur Übernahme von Positionsdaten (Einzelpunkte bzw. Linien, Polygone) aus GoogleEarth, ArcGIS Explorer und ähnlichen Programmen. Die x- und y-Werte werden zumeist in geografischen Koordinaten (Länge und Breite in Dezimalgrad) gespeichert – diese können nach dem Import nach Gauß-Krüger oder UTM konvertiert werden (vgl. VEKTORDATEN > PROJEKTIONEN). Datei > Import Rasterbild Eingabeformate: BMP, JPG, TIF, ArcInfo ASCII 16 Bit, GTOPO30 16 Bit (DGM), SRTM 16 Bit (DGM). GTOPO30 DGM: Außer der eigentlichen Bilddatei (Endung DEM) muss eine Datei gleichen Namens der Endung HDR (Zusatzinformationen) vorliegen. Optional kann der innerhalb des Projektbereichs liegende Teil des DGM in eine der Projektionen Gauß-Krüger bzw. UTM umgerechnet werden. SRTM DGM: Optional kann der innerhalb des Projektbereichs liegende Teil des DGM in eine der Projektionen Gauß-Krüger bzw. UTM umgerechnet werden. Bitte beachten: Die Dateiendungen für LISA lauten JPG (nicht JPEG) und TIF (nicht TIFF). LISA BASIS -7- Datei > Export Vektorgrafik Ausgabeformate: AutoCad DXF, Standard-ASCII, CSV, Dbase DBF, ArcInfo E00 ASCII (nur Linien), MapInfo MIF/MID, HP-GL. Hinweis: In der Vektordatenanzeige kann ein Export in die Rasterbildformate BMP bzw. JPG erfolgen, ebenso das Kopieren in die Zwischenablage (SONSTIGES > KOPIEREN) zur Übergabe in andere Programme. STANDARD-ASCII: Die Inhalte der Eingabedatei werden ohne Punktnummern und ohne Codes ausgegeben. Option CSV: Trennzeichen Komma, Dezimalzeichen Punkt, Dateiendung CSV. DBASE DBF: Erzeugt wird eine DBF-Datei mit drei numerischen Feldern, jeweils 12-stellig mit drei Dezimalstellen, und den Bezeichnungen X-Wert, Y-Wert und Z-Wert, letztere auch veränderbar. Diese Datei kann zum Aufbau einer Attributdatei genutzt werden, indem z.B. das Feld Z-Wert durch ein anderes ersetzt und / oder weitere Felder hinzugefügt werden (siehe ANZEIGE SACHDATEN, dort die Option BEARBEITEN). HP-GL: Zur Ausgabe auf Plotter. Die Datei kann in der Grafikanzeige von BLUH betrachtet werden. Datei > Export Rasterbild Ausgabeformate: BMP, JPG, TIF (auch 16 Bit / DGM), ArcInfo ASCII 16 Bit, DAT / Vektor. Hinweis: Der Export nach BMP, JPG und TIF ist auch in der Bildanzeige verfügbar (DATEI > SPEICHERN UNTER), ebenso das Kopieren in die Zwischenablage (SONSTIGES > KOPIEREN) zur Übergabe in andere Programme. BMP, JPG, TIF: Beim Export eines geocodierten LISA-Rasterbildes wird zusätzlich eine Datei gleichen Namens, jedoch der Endung BPW, JGW oder TFW („world file“) ausgegeben. Diese Datei enthält die geometrischen Informationen (Eckkoordinaten, Pixelgröße) des Bildes. DAT / VEKTOR: Das Eingabebild muss geocodiert sein. Ausgabe: Nr., x, y, z als Vektordatei, wobei der z-Wert aus dem Bild abgeleitet wird. Insbesondere bei Gitterdaten kann die Ausgabedatei u.U. sehr groß werden! Einzelpunkt- bzw. Profildaten: Die x-y-Werte sind über eine Vektordatei einzugeben. Bei Ausgabe von Profildaten ist darüber hinaus die Intervallgröße (= der Punktabstand) festzulegen. Gitterdaten: Die Gitterweite ist anzugeben. Optional (ALLE PUNKTE) wird für alle Pixel des Eingabebildes ein Punkt ausgegeben. Punkte, an denen das Rasterbild keine Information aufweist (Farbwert = 0), werden normalerweise mit dem minimalen z-Wert (vgl. Projektdefinition) ausgegeben. Im Falle von Einzelpunkt- bzw. Gitterdaten kann die Ausgabe solcher Punkte auch unterdrückt werden. -8- Tablett Allgemeines Dieser Programmteil dient der Datenaufnahme mittels Digitalisiertablett. Hierfür wird die Vorlage über Passpunkte auf das Objektkoordinatensystem bezogen (orientiert). Des Weiteren können Flächeninhalte, Hangwinkel und Entfernungen bestimmt werden. Hinweis: Die nachstehend beschriebenen Möglichkeiten stehen auch für die Bildschirmdigitalisierung zur Verfügung, vgl. ANZEIGE RASTERBILD. Einrichten des Digitalisiertabletts Der vom Tabletthersteller mitgelieferte WinTab-Treiber muss installiert sein. Ferner sollte das Tablett unbedingt vor dem Start des Rechners eingeschaltet und die Fadenkreuzlupe auf die aktive Fläche gelegt werden, damit beim Hochfahren des Betriebssystems der Treiber erkannt und eingebunden wird. Grundsätzliches zur Arbeitsweise Bevor irgendwelche Messungen erfolgen können, muss die Vorlage (z.B. eine Karte) normalerweise orientiert werden. Dazu sind eine Datei mit Passpunkten anzulegen, die Karte auf dem Tablett zu befestigen und schließlich die Passpunkte zu digitalisieren. Alternativ dazu kann auch ohne Orientierung gearbeitet werden; es werden dann Gerätekoordinaten des Tabletts registriert. Die Orientierungsparameter werden in einer separaten Datei (z.B. ORIENT.DAT) abgespeichert, so dass sie bei einer unverändert auf dem Tablett befestigten Karte von dort übernommen werden können. Tablett > Orientierung Die Orientierung (Referenzierung) der Vorlage kann auf verschiedenen Wegen erfolgen: (1) Die Vorlage wurde neu aufgelegt oder zwischenzeitlich verschoben: Die Orientierung muss komplett neu durchgeführt werden. Es ist dann die Passpunktdatei anzugeben. Anschließend werden die Passpunkte digitalisiert (angeklickt). (2) Die Vorlage wurde nicht abgenommen, so dass die Parameter der letzten Orientierung übernommen werden können: Dann direkt nach ORIENTIERUNG gehen und Option PARAMETER DER LETZTEN ORIENTIERUNG wählen. Für die Orientierung wird ein Gleichungssystem aufgestellt, anhand dessen eine Zuordnung zwischen Objekt- und Tablettkoordinaten möglich wird. Konkret: Mit Hilfe der Passpunkt-Objektkoordinaten sowie der korrespondierenden Tablettkoordinaten werden die Koeffizienten ai und bi der Gleichungssysteme bzw. bzw. x' = a0+a1x-b1y y' = b0+b1x+a1y (ebene Ähnlichkeitstransf.) x' = a0+a1x+a2y y' = b0+b1x+b2y (ebene Affintransformation) x' = a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2 y' = b0+b1x+b2y+b3xy+b4x2+b5y2 (Polynom 2. Grades) ermittelt. Für die letzten beiden erfolgt bei Überbestimmung eine Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate. Im ersten Fall benötigt man zwei, im zweiten Fall mindestens 3 und im dritten mindestens 6 Punkte. Die Wahl des Verfahrens richtet sich nach der zur Verfügung stehenden Passpunktanzahl sowie der geometrischen Beschaffenheit der Vorlage. Für eine topographische Karte reicht üblicherweise die ebene Affintransformation aus. Die Passpunkte sind in der angegebenen Reihenfolge (wie in der Datei vorhanden bzw. in der Statuszeile angezeigt) zu messen, wobei nicht messbare Punkte mit einer Fadenkreuztaste größer 1 LISA BASIS -9- übersprungen werden können. Nach der letzten Messung werden ggf. die Residuen in jedem Punkt (Restfehler in x und y im Geländemaß) sowie deren Standardabweichung angezeigt. Weicht bei genügender Überbestimmung (6 ... 900 Passpunkte) ein einzelner Wert stark vom Mittel ab, sollte die Transformation ohne diesen Punkt durchgeführt werden. Dazu dient die Option PUNKT (DE)AKTIVIEREN: Markieren des entsprechenden Punktes in der Tabelle, dann Schaltfläche NEU BERECHNEN anklicken. Die Residuen dieses Punktes werden für x und y auf jeweils -999.999 gesetzt. Durch nochmaliges Markieren dieses Punktes und Neuberechnung kann der Punkt wieder aktiviert werden. Tablett > Registrieren Zur Aufnahme von Koordinaten im Geländesystem, für maximal 2000000 Punkte. An dieser Stelle sollte die Vorlage normalerweise orientiert sein. Es ist der Name der Ausgabedatei anzugeben. Falls diese bereits existiert, kann sie überschrieben bzw. neue Daten können angehängt werden. Zuerst sind die linke untere sowie die rechte obere Ecke der Vorlage (oder des zu bearbeitenden Ausschnittes) zu digitalisieren. Aufgenommen werden können sodann Koordinaten von Einzelpunkten oder zu einer Linie gehörenden Punkten. Zu Beginn jedes Messzyklus (Einzelpunkte, Linie) sind Punktnummer, z-Wert, Code usw. anzugeben. Dazu folgendes: Die Eingabe eines z-Wertes ist z.B. für das Digitalisieren von Höhenlinien interessant. Ist der z-Wert unbekannt oder unerheblich, kann hierfür 0 eingeben werden. Codes zwischen 1 und 5000 stehen für Einzelpunkte, 5001 bis 9999 für Linien. Codes zwischen 3501 und 3600 können Einzelpunktsignaturen zugewiesen werden (vgl. VEKTORDATEN > SYMBOLE DEFINIEREN > PUNKTE bzw. BILDVERARBEITUNG > FLÄCHENSIGNATUREN > SIGNATUREN ERSTELLEN). Das Registrieren geschieht Punkt für Punkt durch Betätigen der Taste 1 der Fadenkreuzlupe. Die weiteren Tasten haben folgende Bedeutung: 2: Knoten: Hierzu werden die Koordinaten eines bereits digitalisierten Punktes (z.B. auf einer Linie) übernommen. Anschließend normal weiter, z.B. mit Taste 1 zum Registrieren oder 4 für Ende. 3: Schließen: Beendet die Messung einer Linie mit Registrierung der aktuellen sowie der Anfangspunktkoordinaten (schließt einen Linienzug; Code 5001 ... 9999). 4: Ende der Messung und zurück zum Eingabefenster (dann Start mit neuem Zyklus oder Ende). 5: Linie unterbrechen und sofort zur nächsten Linie gehen (die gewählten Parameter werden beibehalten). Weiter mit Taste 1 oder 2. 6: Löschen des letzten Punktes. Diese Option kann nacheinander für alle Punkte des aktuellen Messzyklus verwendet werden. 7: Abbruch, d.h. Verlassen des Messzyklus ohne Abspeichern. Registriert wird im Format Nr., x, y, z im Objektkoordinatensystem. Hinweis: Falls Sie Daten für digitale Geländemodelle aufnehmen wollen, beachten Sie bitte, dass hierbei die Codes besondere Bedeutung haben. Höhenlinien sollten z.B. mit dem Code 9009 (weiche Bruchkante) digitalisiert werden. Tablett > Messen Hinweis: Für die nachstehend beschriebenen Optionen braucht die Vorlage nicht orientiert zu sein. Für die Optionen FLÄCHE / UMFANG, HANGWINKEL / ENTFERNUNG sowie STRECKENZUG muss dann zunächst der Kartenmaßstab definiert werden (s.u.). FLÄCHE / UMFANG: Zunächst sind die linke untere sowie rechte obere Ecke der Vorlage zu digitalisieren. Anschließend können beliebig geformte Flächen umfahren werden (Eckpunkte jeweils mit Taste 1 auf- - 10 - nehmen); nach Betätigen von Taste 2 werden Flächeninhalt und Umfang angezeigt. Für jede Fläche sind mindestens 3 Punkte zu messen. Zusätzlich angezeigt wird der Parameter Kompaktheit (Quadrat des Umfangs geteilt durch Fläche). Das Ergebnis wird im Geländemaß in zweckmäßiger Einheit (m², ha oder km² bzw. m oder km) ausgegeben. Ergebnisse weiterer Flächenbestimmungen können addiert oder subtrahiert werden. HANGWINKEL / ENTFERNUNG: Es sind zwei Punkte zu digitalisieren und jeweils ihre Höhe anzugeben. Das Programm berechnet aus den gemessenen Koordinaten und den Höhenwerten den Hangwinkel in Grad und % sowie die horizontale und räumliche Entfernung zwischen beiden Punkten im Geländemaß (Meter). STRECKENZUG: Alle Punkte eines Streckenzuges werden der Reihe nach digitalisiert, der letzte mit Taste 2 angeklickt. Ausgegeben wird die Gesamtlänge im Geländemaß (Meter). MASZSTAB DEFINIEREN: Für die Optionen FLÄCHE / UMFANG, HANGWINKEL / ENTFERNUNG sowie STRECKENZUG muss der Kartenmaßstab definiert werden, sofern er nicht bereits durch eine Orientierung oder die nachstehend beschriebene Option bekannt ist. MASZSTAB AUS STRECKE: Es sind Anfangs- und Endpunkt der Referenzstrecke (z.B. Maßstabsleiste) zu digitalisieren und deren Soll-(Gelände-)abstand in Metern einzugeben. Berechnet wird hieraus der Kartenmaßstab. LISA BASIS - 11 - Vektordaten Vektordaten > Passpunkte Zum Erstellen bzw. Bearbeiten einer Passpunktdatei. Die Anzahl der benötigten Passpunkte hängt vom Transformationsverfahren ab, maximal können 900 Punkte verarbeitet werden. Die Koordinaten sind in einem kartesischen System (z.B. Gauß-Krüger oder UTM) anzugeben und sollten gut über die Fläche verteilt sein. Geografische Koordinaten (Länge, Breite) müssen zunächst nach Gauß-Krüger oder UTM transformiert werden (siehe VEKTORDATEN > PROJEKTIONEN). Vektordaten > Symbole definieren > Punkte Einzelpunkten der Codes 3501 ... 3600 können Vektorsymbole zugewiesen werden. Es gibt 10 Standardsymbole (Kreis, Kreuz usw.), die in ihrer Größe und Farbe verändert werden können. Erzeugt wird eine Datei namens VEC_SYMB.DAT im aktuellen Arbeitsverzeichnis. Die Farbe wird später über den Farbwert und den entsprechenden Eintrag in der Palette geregelt. Vektordaten > Symbole definieren > Linien In ähnlicher Form wie vorstehend beschrieben können auch Linien der Codes 8501 ... 8600 gestaltet werden. Es gibt die Typen durchgezogen, lang gestrichelt, kurz gestrichelt, gepunktet und strichpunktiert. Die Farbe wird wie oben über den Farbwert sowie die Palette geregelt. Vektordaten > Projektionen Diese Option dient der Umrechnung von Vektordaten zwischen einigen gebräuchlichen Projektionen. Insbesondere können nicht-kartesische geographische Koordinaten (Längen- und Breitenwerte) auf die kartesischen Systeme Gauß-Krüger oder UTM transformiert werden. Projektionen: Geografisch Gauß-Krüger Gauß-Krüger Geografisch Geografisch UTM UTM Geografisch Grad / Minute / Sekunde Dezimalgrad Dezimalgrad Grad / Minute / Sekunde Geografische Koordinaten sind in der Reihenfolge x = Länge, y = Breite einzugeben, und zwar entweder in der Einheit Dezimalgrad oder in Grad / Minute / Sekunde als eine Zahl (Beispiel: 7 Grad 2 Minuten 24 Sekunden wird eingegeben als 70224). Außerdem: Östliche Länge positive Werte, westliche Länge negative Werte. Nordhalbkugel positive Breiten, Südhalbkugel negative Breiten oder Option SÜDHALBKUGEL. Zur Angabe der Zone: Diese kann explizit vorgeben werden, wenn beispielsweise Koordinaten einer anderen als der eigentlich von der Lage her in Frage kommenden berechnet werden sollen. Ansonsten wird die Zone automatisch aus dem Längenwert abgeleitet. Gauß-Krüger- und UTM-Koordinaten sind in der Reihenfolge x = Rechts, y = Hoch bzw. x = Ost, y = Nord einzugeben, und zwar in der Einheit Meter. Für UTM Geografisch ist ferner die Zone zu definieren. Zur Eingabe von UTM-Nordwerten auf der Südhalbkugel: Der Definition entsprechend mit einem Zuschlagwert von 10000 km und Option SÜDHALBKUGEL oder als negative Zahlen. Falls ein Gebiet sich nördlich und südlich des Äquators erstreckt, sind entweder alle Nordwerte mit dem Zuschlag 10000 km zu versehen und die Option SÜDHALBKUGEL zu wählen oder südlich des Äquators gelegene Werte ohne Zuschlag, also als negative Zahlen, einzugeben (Beispiel Ecuador). Für Spezialfälle können die Lage des Nullpunktes in Grad sowie die zugehörenden Koordinatenwerte in Meter explizit eingegeben werden. - 12 - Vektordaten > Entzerren Über eine spezielle Passpunktdatei, die in der Vektorgrafikanzeige via BEARBEITEN > MESSEN > ENTZERRUNG VORBEREITEN erzeugt werden kann und je Punkt die Einträge Nummer, x_neu, y_neu, x_alt, y_alt enthält, lässt sich die Eingabedatei nach den bekannten Verfahren (vgl. TABLETT > ORIENTIERUNG) entzerren. Vektordaten > Vektor Raster Koordinatenbereich und Pixelgröße werden aus der Projektdefinition übernommen. LAGEÜBERSICHT: Der Farbwert (z.B. 1 = schwarz) ist wählbar. Einzelpunkte können als Quadratmarken dargestellt sowie wahlweise mit ihrer Punktnummer oder ihrem Höhenwert versehen werden. FLÄCHENFÜLLUNG NACH SACHDATEN: Voraussetzung ist neben der Vektordatei, welche die Geometrie in Form eines oder mehrerer Polygone (geschlossene Polylinien, Code 5001 ... 9999) enthalten muss, eine Attributdatei (DBF) mit Ankerpunkten (je Polygon ein Punkt). Aus diesen Sachdaten ist ein numerisches Feld auszuwählen. Der ermittelte Wertebereich kann dann über eine der folgenden Optionen zu Klassen (Intervallen) zusammengefasst werden: Gleiche Abstände, Anzahl der Klassen vorgegeben Gleiche Abstände, Breite der Klassen vorgegeben Gleichverteilt, Anzahl der Klassen vorgegeben Nach natürlichen Brüchen. Die Größe des als Bruch zu interpretierenden wertefreien Intervalls kann über den Parameter Klassenbreite gesteuert werden. Benutzerdefiniert über eine Grenzwertdatei, die je Zeile die Angaben „von“, „bis“ und den Farbwert enthält. Beispiel für eine Grenzwertdatei: 12.8 20.7 20.7 28.4 6 7 Die Werte zwischen 12.8 und 20.7 werden auf den Wert 6, die zwischen 20.7 und 28.4 auf den Wert 7 gesetzt. Der Parameter „bis“ ist inklusiv, d.h., dass im obigen Beispiel der Wert 20.7 in die erste Klasse (6) fällt. Das Programm füllt nun die Polygone mit dem angegebenen Farbwert aus. Der Parameter „bis“ kann in der Datei entfallen; dann wird er gleich „von“ gesetzt. Beispiel: 20. 21. 6 7 bedeutet: Der Wert 20 wird auf 6 und der Wert 21 auf 7 gesetzt. Für den Sonderfall, dass alle z-Werte ganzzahlig sind und im Bereich zwischen 0 und 255 liegen, kann auf eine Klassenbildung verzichtet werden (Option KLASSE = Z-WERT). Hinweis: Es ist wichtig, dass die einzelnen Flächen von geschlossenen Linienzügen begrenzt werden. Insbesondere müssen diese nicht nur optisch, sondern auch mathematisch geschlossen sein (Koordinaten von Anfangs- und Endpunkt sind identisch)! Zur Erfüllung dieser Voraussetzung nutzt man z.B. die ANZEIGE VEKTORGRAFIK und dort BEARBEITEN > SCHIEBEN oder beim Digitalisieren die Schaltfläche SCHLIESSEN. Für die Flächenfüllung werden Farbwerte zwischen 2 und 254 verwendet; die Werte 0 (transparent), 1 (schwarz) und 255 (weiß) können hier nicht genutzt werden. AUSSPARUNGSFLÄCHEN: Sofern die Eingabedatei aus einem oder mehreren geschlossenen Polygonen (Code 9008) und einem oder mehreren Löschstartpunkten (Code 4007) besteht, werden nur die nicht zum Aussparen markierten Flächen des Eingabebildes in das Ausgabebild übernommen (Maskierungsfunktion). Hinweis: Die Option ANZEIGE VEKTORGRAFIK bietet weitere Möglichkeiten der Bearbeitung (siehe dort). LISA BASIS - 13 - Bildverarbeitung Bildverarbeitung > Zweidim. Histogramm Gibt eine Vorstellung vom Maß der Korrelation zweier gleich großer Bilder (jeweils 8 Bit). Die Helligkeit der Grautöne entspricht ihrer Häufigkeit. Die größten Häufigkeiten werden sich meistens im Bereich der Hauptdiagonalen befinden. Je stärker und schärfer sie hier angeordnet sind, desto stärker sind beide Kanäle korreliert. Einen weiteren Hinweis liefert der im unteren Teil des Histogramms angegebene Korrelationskoeffizient. Bildverarbeitung > Entzerren Bei der Berechnung des entzerrten Bildes gibt es verschiedene Methoden der Neuzuordnung der Farbwerte („resampling“), LISA bietet die zwei wichtigsten: NÄCHSTER NACHBAR: Schnell, erhält die Originalfarbwerte bei, wirkt aber insbesondere bei Vergrößerung etwas grob. BILINEAR: Etwas langsamer, glättet die Farbwertübergänge ähnlich einem Mittelwertfilter durch Berücksichtigung einer 4-Pixel-Umgebung, liefert daher schönere Ergebnisse, erzeugt jedoch Zwischenfarbwerte (Mischpixel). Demzufolge wählt man z.B. immer dann, wenn die Originalfarbwerte für geplante weitere Operationen von Bedeutung sind, die erste Variante, wenn dagegen der optische Eindruck im Vordergrund steht, das bilineare Resampling. Hinweis: Weitere Optionen zur Bildgeometrie finden Sie in der Bildanzeige. Bildverarbeitung > Entzerren > Anpassen Nur für geocodierte Bilder bzw. DGMs. Das ausgewählte Bild wird auf die Geometrie des aktuellen Projekts angepasst (vgl. DATEI > PROJEKTDEFINITION): Der Bildinhalt wird auf den Koordinatenrahmen des Projekts begrenzt, die geometrische Auflösung (Pixelgröße) auf die des Projekts umgerechnet und im Falle eines DGMs die Höhenauflösung angepasst. Bildverarbeitung > Entzerren > Numerisch Zum Entzerren eines Rasterbildes wird eine spezielle Passpunktdatei benötigt, die für jeden Punkt die Einträge in der Reihenfolge Punktnr., x, y, Spalte, Zeile beinhaltet. Eine solche Datei (Standardname GEOCOD_R.DAT) wird beim Messen der Passpunkte am Bildschirm (Bildanzeige, Optionen MESSEN > ENTZERRUNG VORBEREITEN) erzeugt. Beispiel: 1 32489700.000 6071025.000 2 32498100.000 6052275.000 3 32504700.000 6037275.000 4 32528100.000 6072225.000 ... 32422730.209 32544204.406 6000748.517 6163394.639 702.000 829.000 902.000 1143.000 969.000 1171.000 1328.000 990.000 Koordinatenrahmen in x Koordinatenrahmen in y Es kann unter folgenden Verfahren gewählt werden: Ebene Ähnlichkeitstransformation (2 Punkte, keine Ausgleichung), ebene Affintransformation (3 ... 900 Punkte, bei Überbestimmung mit Ausgleichung), Polynom zweiten Grades (6 ... 900 Punkte, bei Überbestimmung mit Ausgleichung), projektive Transformation (4 Punkte, keine Ausgleichung), Lokal / Gummihaut (4 ... 900 Punkte, keine Ausgleichung). Vgl. zu diesem Punkt auch die Erläuterungen zur Option ORIENTIERUNG bei der Datenaufnahme mit Digitalisiertablett. - 14 - Zur Wahl des Transformationsverfahrens: Sind nur zwei Passpunkte auffindbar, muss die ebene Ähnlichkeitstransformation gewählt werden. Ansonsten sollte eine ausreichende Überbestimmung (ca. 10 Passpunkte) bei guter räumlicher Verteilung angestrebt werden. Für Vorlagen mit unregelmäßigen Verzerrungen (z.B. historische Karten) eignet sich das lokale Verfahren ("rubber sheet stretching" / Gummihaut). Festzulegen ist der Koordinatenrahmen für das Ausgabebild – die Option PROJEKTGRENZEN übernimmt diese Werte aus der Projektdefinition. Im Falle einer Überbestimmung werden die Restfehler an den Passpunkten ermittelt und ausgegeben. Punkte mit zu großen Fehlerbeträgen können deaktiviert werden (vgl. auch hierzu die Option TABLETT > ORIENTIERUNG). Hinweis: Alle hier beschriebenen Transformationsansätze entsprechen mathematisch gesehen der Transformation einer Ebene auf eine andere zu ihr parallele. Für die Qualität der Entzerrung ist neben dieser Ausgangssituation Voraussetzung, dass das Eingabebild im Wesentlichen einheitliche Verzerrungen aufweist. Zur Entzerrung von Luftbildern wird besser die Option ORTHOBILD in LISA FOTO verwendet. Bildverarbeitung > Entzerren > Bild auf Bild Liegt ein geocodiertes Bild vor, kann ein anderes hierauf entzerrt werden mittels direkter Messung von Vergleichspunkten. Mittlere Maustaste: Simultanes Bewegen beider Bilder. Rechte Maustaste: Bewegen nur des rechten Bildes. Linke Maustaste: Registrieren des Punktes. Vorgehensweise: Mit gedrückter mittlerer Maustaste bzw. gedrücktem Mausrad die Bilder so verschieben, dass im linken Bild der gewünschte Punkt „unter“ der Messmarke (rotes Kreuz) liegt. Dann mit der rechten Maustaste das rechte Bild entsprechend verschieben, bis der korrespondierende Punkt ebenfalls „unter“ der Messmarke liegt, anschließend zur Speicherung des Punktes die linke Maustaste drücken. Nach Klick auf die FERTIG-Schaltfläche wird die Entzerrung gestartet (s.o.). Bildverarbeitung > Mosaik Nur für entzerrte (geocodierte) Bilder oder DGMs, wobei gleichzeitig entweder bis zu 5 Bilder oder DGMs verarbeitet werden können. Es erfolgt eine Dimensionskontrolle sowie die Angabe von Zeilen und Spalten des Ergebnisbildes, falls dieses noch nicht existiert - andernfalls werden die angegeben Bilddateien dort hineinmontiert. In Überlappungsbereichen zweier oder mehrerer Bilder können dabei die Farbwerte überschrieben oder gemittelt werden. Es besteht die Möglichkeit, im ersten Eingabefeld (Bild 1) mit Platzhaltern zu arbeiten. So werden z.B. bei Bild 1 = TEST*.IMA die Dateien TEST1.IMA, TEST2.IMA usw. in das Mosaik übernommen. Diese Option ist auf maximal 100 Bilder begrenzt. Für große, aus sehr vielen Bildern bestehenden Mosaiken ist es günstiger, mit einer Bilddatenbank zu arbeiten (siehe dort). LISA BASIS - 15 - Bildverarbeitung > Klassifizierung (8 Bit) Eine Klassifizierung kann sowohl in einem einzelnen Bild als auch parallel in mehreren zueinander gehörenden Kanälen erfolgen. Die benötigten Parameter können einerseits mittels unüberwachter Klassifizierung (Clusteranalyse), andererseits mittels überwachter Klassifizierung (Analyse von Trainingsgebieten) ermittelt werden. Angeboten werden das Quaderverfahren („box“, „Parallelepiped“) sowie das Minimalabstandsverfahren („minimum distance“). Unterschieden wird zwischen den Kanälen (= Bilder unterschiedlicher Spektralbereiche, z.B. sichtbares Licht, nahes / mittleres / thermales Infrarot, oder Farbauszüge rot / blau / grün eines Farbbildes) sowie den Klassen (= Landnutzung, z.B. Wald, Ackerland, Wiese / Weide, Bebauung, Verkehrswege, Wasser). Die Kanäle liegen dem Nutzer vor, die Klassen dagegen sind zunächst im Falle einer überwachten Klassifizierung anhand von Trainingsgebieten zu definieren. Hierbei handelt es sich um kleinere Gebiete homogener und bekannter Nutzung, deren spektrale Eigenschaften dann auf das gesamte Bild übertragen werden. Es können maximal fünf Kanäle parallel klassifiziert („multispektrale“ Klassifizierung) sowie maximal 50 Klassen unterschieden werden. Clusteranalyse (Unüberwachte Klassifizierung) Einzugeben sind die maximale radiometrische Entfernung im Cluster, die minimale Häufigkeit jeder Klasse in Prozent, die Anzahl der Iterationen (0 ... 3) sowie die Namen der einzelnen Kanäle (Rasterbilder à 8 Bit). Das Programm sucht dann nach lokalen Häufungen von Grauwerten (bei nur einem Kanal) bzw. Grauwertkombinationen (bei mehreren Kanälen), den sogenannten Clustern (engl. für Traube, hier Punktwolken). Die Ergebnisse werden in der Datei ANALYSIS.DAT abgelegt. Hinweis: Als Wert für die maximale radiometrische Entfernung im Cluster wird normalerweise etwa 10 ... 20 genommen, als Wert für die minimale Häufigkeit jeder Klasse etwa 1 ... 2%. Weiter bei „Verfahren wählen, Klassifizierung starten“, s.u. Ablauf einer überwachten Klassifizierung 1. Definition der Trainingsgebiete Laden Sie einen der Kanäle in die Bildanzeige. Wählen Sie die Optionen MESSEN > REGISTRIEREN und wählen Sie im entsprechenden Eingabefenster LINIE ALLGEMEIN (Code 5001). Digitalisieren Sie nun den Grenzverlauf des ersten Trainingsgebietes. Bedenken Sie hierbei folgendes: Innerhalb des Gebietes sollten die Grauwerte möglichst homogen und für die jeweilige Nutzungsart typisch sein, die Größe sollte mindestens 200 ... 300 Pixel betragen. Beenden Sie die Messung durch Anklicken der Schaltfläche SCHLIEßEN. Digitalisieren Sie in entsprechender Weise die Grenzlinien der übrigen Trainingsgebiete. 2. Analyse der Trainingsgebiete Laden Sie nacheinander jeden der in Frage kommenden Kanäle in die Bildanzeige. In jedem Kanal führen Sie nun folgende Schritte durch: Optionen MESSEN > ANALYSE, Dateiname zur Vektorüberlagerung wie oben. Die Randpolygone der Trainingsgebiete sind jetzt eingeblendet. Klicken Sie nacheinander für alle Trainingsgebiete jeweils etwa in die Flächenmitte und geben Sie anschließend die Klassennummer ein. Merken Sie sich unbedingt die Nummerierung der Klassen bzw. Gebiete, da diese in allen Kanälen gleich sein muss! Nach Abschluss klicken Sie auf die rechte Maustaste; die Ergebnisse werden in der Datei ANALYSIS.DAT abgelegt und angezeigt. Nun die Bildanzeige beenden und ggf. genauso weiter mit dem nächsten Kanal. Verfahren wählen, Klassifizierung starten Wählen Sie die Optionen BILDVERARBEITUNG > KLASSIFIZIERUNG > VERFAHREN, dann das Verfahren (QUADER oder MINIMALABSTAND). Die vorgeschlagenen Namen der Eingabekanäle (Rasterbilder) werden aus der Datei ANALYSIS.DAT übernommen. Die zur Klassifizierung benutzten Parameter aus dieser Datei sind abhängig vom Verfahren: QUADER: Je Klasse und Kanal die Grenzwerte von ... bis des Grauwertbereiches (= Kantenlängen des n-dimensionalen Quaders). - 16 - MINIMALABSTAND: Mittlerer Grauwert je Klasse und Kanal sowie größter zulässiger Abstand vom Zentrum (= Mittelpunktsvektor und Radius der n-dimensionalen Kugel), ferner zur Gewichtung je Klasse und Kanal die Standardabweichung der Grauwerte. Ggf. sollte das Ergebnis noch mit einem Modalfilter (siehe ANZEIGE RASTERBILD > RADIOMETRIE > FILTER 1) überarbeitet werden. Hierdurch wird ein homogeneres Aussehen erreicht. Beispiel für die Datei ANALYSIS.DAT: Analyse von c:\lisa_d\test\dues3.ima, Klasse 1 * Grauwerte von 19 bis 21 bei 205 Pixeln, * GW > 1 % von 19 bis 21 [Quader], * Mittlerer GW 20 Abstand 2 [Min.Abst.] * Standardabw. 0.67 Analyse von c:\lisa_d\test\dues3.ima, Klasse 2 * Grauwerte von 20 bis 27 bei 321 Pixeln, * GW > 1 % von 20 bis 27 [Quader], * Mittlerer GW 23 Abstand 8 [Min.Abst.] * Standardabw. 1.53 ... Hinweis: Eine Klassifizierung wird üblicherweise auf Basis der Originaldaten durchgeführt! Radiometrische Vorverarbeitungen (z.B. Kontraststreckung) bringen keinen Informationsgewinn, sondern ebenso wie geometrische Vorverarbeitungen u.U. sogar einen Verlust (Mischpixelwerte bei Mittelwertfilterung oder Bildentzerrung mit bilinearem Resampling). LISA BASIS - 17 - Bildverarbeitung > Verschneidung Im Gegensatz zur Kombination von Bildern als Mosaik (s.o.) werden bei einer Verschneidung die Bilder überlagert und aus den korrespondierenden Pixeln die Farbwerte des Ausgabebildes nach einem zu wählenden Verfahren, z.B. der Addition, berechnet. Hierfür müssen die Bilder gleiche Dimensionen (Anzahl von Zeilen und Spalten) haben. Das gewählte Verfahren wird nacheinander für alle Pixel durchgeführt, am Beispiel der Addition also wie folgt: Farbwert Ausgabebild = Farbwert Bild 1 + Farbwert Bild 2. Hinweis 1: Die Angabe eines dritten Bildes ist nur für einige Optionen nötig (s.u.). Hinweis 2: Für umfangreichere Verschneidungen (z.B. mit mehr als zwei Eingabebildern bzw. mit frei definierbaren Formeln) sei auf die Optionen ANALYSE > FORMELRECHNUNG verwiesen. Die Möglichkeiten im Einzelnen: Addition Abschneiden bei weiß: Summenfarbwerte werden auf den Wert 255 (weiß) begrenzt. Summe skaliert: Die Ergebnisfarbwerte werden linear auf den Bereich 0 ... 255 transformiert. Alternativen: Entweder wird der tatsächliche Wertebereich zwischen Minimum und Maximum oder der theoretisch mögliche Wertebereich (0 ... 510) transformiert. Letzteres entspricht dem arithmetischen Mittel. Gewichtete Addition: „Doppelbelichtung“. Für Bild 1 ist das Gewicht anzugeben (zwischen 1 und 99%). Das zweite Bild wird mit der Differenz dieses Wertes zu 100% gewichtet. Siehe auch SONSTIGE > 2 X 8 BIT 24 BIT. Auf Lücke (Bild1 = 0): Nur an den Stellen, wo im ersten Bild keine Informationen vorhanden sind (Farbwert = 0), werden die Farbwerte aus dem zweiten Bild übernommen, andernfalls diejenigen aus dem ersten Bild beibehalten. Subtraktion, Masken Vorbemerkung: Als Maske bezeichnet man ein Binärbild. Dieses kann zum gezielten Ausschneiden von Inhalten aus anderen Bildern genutzt werden (siehe die beiden letzten Optionen unten). Abschneiden bei schwarz: Differenzfarbwerte werden auf den Wert 0 (schwarz) begrenzt. Differenz skaliert: Die Ergebnisfarbwerte werden linear auf den Bereich 0 ... 255 transformiert. Alternativen wie bei der Addition. Absolutbetrag von Bild 1 – Bild 2. Bild 2 als Maske, Rest bleibt: Überall dort, wo im Bild 2 ein Farbwert größer 0 vorhanden ist, wird im Ausgabebild der Punkt ausgespart (auf 0 gesetzt). Ansonsten wird der Farbwert aus Bild 1 übernommen. Bild 2 als Maske, Rest weg: Genau umgekehrt. Division, Ratio Arcustangens von Bild 1 / Bild 2, auf mittleren Farbwert angehoben. Quotient skaliert: Die Ergebnisfarbwerte der Division Bild 1 / Bild 2 werden linear auf den Bereich 0 ... 255 transformiert. Der Quotient kann auf einen Maximalwert begrenzt werden. Vegetation / NDVI: Verschneidet die Spektralkanäle sichtbares Rot und nahes Infrarot (für LandSat-TM die Kanäle 3 und 4) miteinander nach der Formel (Bild 2 – Bild 1) / (Bild 2 + Bild 1), wobei Bild 1 das sichtbare Rot und Bild 2 das nahe Infrarot repräsentieren. Schnee / NDSI: Wie vor, jedoch Bild 1 sichtbares Grün, Bild 2 mittleres IR. Feuchte / NDMI: Wie vor, jedoch Bild 1 nahes IR, Bild 2 mittleres IR. - 18 - Sonstige Minimum, Maximum: Aus den Farbwerten der beiden Eingabebilder wird pixelweise das Minimum oder Maximum als Ausgabe-Farbwert übernommen. Hinweis: Das arithmetische Mittel kann über die Addition (siehe oben, Summe skaliert) gewonnen werden. Richtungskosinus: Wird berechnet als Quotient der Farbwerte eines Kanals zur radiometrischen Entfernung des jeweiligen Punktes vom Nullpunkt (Farbwert = 0). Anzugeben sind die einzelnen Kanäle sowie der Auswahlkanal. Farbkomposite: Aus drei Kanälen (Rasterbilder à 8 Bit) wird ein 24-Bit-Farbbild erzeugt. Zum Erzielen eines guten optischen Eindrucks ist es u.U. zweckmäßig, die einzelnen Eingabekanäle zuvor auf maximalen Kontrast zu bringen (in der Bildanzeige, dort RADIOMETRIE > HISTOGRAMM > EBNEN). Echtfarbbild LandSat TM: Wie vor, jedoch speziell für die Kanäle 1, 2 und 3 von Bilddaten des LandSat-TM-Satelliten. Durch eine spezielle Histogrammanpassung wird im Allgemeinen ein guter optischer Eindruck erzeugt. 2 x 8 Bit 24 Bit: „Doppelbelichtung“ wie oben, jedoch speziell für 8-Bit-Farbbilder (z.B. farbige Höhendarstellung plus Schummerung, DGM). Das Ergebnis wird als 24-Bit-Bild gespeichert. 2 x 8 Bit Anaglyphenbild: Wie vor, jedoch wird ein „3D-Bild“ erstellt, welches durch eine RotGrün-Brille betrachtet werden kann. Voraussetzung sind zwei Bilder desselben Objekts, die aus etwas unterschiedlichen Positionen (mehr von links / mehr von rechts) aufgenommen wurden. Bildverarbeitung > Flächensignaturen Zum Erstellen von Flächenmustern. Anzugeben ist die Signaturgröße (Anzahl der Zeilen bzw. Spalten) und der gewünschte Farbwert, ferner kann eine bereits existierende Signatur als Vorlage geladen werden. Auf dem Bildschirm erscheint links ein Orientierungsraster, rechts ein Testbild. Mit der linken Maustaste können nun je nach gewähltem Werkzeug Punkte gesetzt oder gelöscht werden. Man beachte, dass sich bei fortgesetzter Aneinanderreihung der Signaturen ein sinnvolles Muster ergeben muss – dieses kann mit Hilfe des Testbildes überprüft werden. Die fertige Signatur wird mit einer Nummer zwischen 101 und 200 sowie der Endung SIG abgespeichert. In der Bildanzeige können die Signaturen mittels PALETTE > FLÄCHENMUSTER genutzt werden. Außer zur Flächenfüllung können die Signaturen auch bei der Vektor-Raster-Wandlung Einzelpunkten der entsprechenden Codes zugewiesen werden (z.B. Code 3001: die Signaturdatei 101.SIG wird als kleine Grafik in das Rasterbild eingefügt). Hinweis 1: Ein Bild, bei dem die Farbwerte durch Flächenraster ersetzt wurden, kann mit einem gleich großen Farbbild im Sinne einer Raster-Überlagerung verschnitten werden, wobei dann die Farbtöne durch das Flächenraster hindurch scheinen (vgl. oben, VERSCHNEIDUNG > ADDITION > ABSCHNEIDEN BEI WEIß oder VERSCHNEIDUNG > SUBTRAKTION > ABSCHNEIDEN BEI SCHWARZ). Hinweis 2: Die Option RADIOMETRIE > FILTER 2 / BINÄR > FLOYD-STEINBERG in der Bildanzeige bietet eine interessante Alternative. Hinweis 3: Signaturen (z.B. 101.SIG) werden nicht im Arbeitsverzeichnis, sondern im gemeinsamen Verzeichnis C:\USERS\PUBLIC\LISA\SIG abgespeichert. LISA BASIS - 19 - Geländemodelle Dieser Programmteil dient der Interpolation und Auswertung digitaler Geländemodelle, nachstehend als DGM bezeichnet. Die grafische Auswertung (Profile, Höhenlinien usw.) ist in der Bildanzeige verfügbar. Eingabedaten Verarbeitet wird fast jede Art von dreidimensionalen Koordinaten. In der Regel wird man ein Höhenmodell erzeugen und verarbeiten wollen, wozu eine möglichst dicht und gleichmäßig über das Untersuchungsgebiet verteilte Menge von Punkten nötig ist, deren Koordinaten in x, y und z (= Höhe) bekannt sind. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Qualität eines Geländemodells, also das Maß der Übereinstimmung mit dem realen Gelände, in erster Linie von der Dichte und Verteilung der Eingabedaten (Stützpunkte) abhängt. Deshalb ist bei der Datenaufnahme unbedingt die Geländetopographie zu berücksichtigen. Allgemein gilt: Je bewegter das Relief, desto höher die Punktdichte. Formelemente wie Kanten von Steilwänden, Gebirgsgrate oder der Sohlenverlauf von V-Tälern sollten dabei separat aufgenommen und als Bruchkanten definiert werden. Lokale Maxima und Minima (Einzelpunkte, die höher oder tiefer als ihre Umgebung sind) sollten ebenfalls erfasst werden. Anstelle der Höhen kann man als dritte Dimension auch andere numerische, lagebezogene Werte verwenden, zum Beispiel Umweltdaten wie Staub- oder CO2-Belastung, Höhendifferenzen als Folge von Bodenabtrag oder Deponieauffüllung und ähnliches. Unter Umständen ist dann bei Profilen oder Blockbilddarstellungen ein extremer Überhöhungsfaktor zu wählen; dieser wird vom Programm vorgeschlagen. Die Daten müssen als Vektordatei vorliegen, die Anzahl der Stützpunkte ist programmseitig nicht begrenzt. Über den Parameter Code werden bestimmte Funktionen gesteuert (siehe Anhang, Vektordaten). Beispiel für ein Umringpolygon: 9008 1 2 3 4 -99 -999999. 1000. 1200. 1050. 1000. -99. -999999. 1000. 1200. 1600. 1000. -99. 1. 10. 10. 10. 10. -99. -999999. 1900. 1. 10. Dazu dann ein Löschstartpunkt: 4007 1 -999999. 1900. ... dieser liegt außerhalb des Polygons, also wird außerhalb gelöscht. Wichtig: Umringpolygone müssen entweder geschlossen sein, oder Anfangs- und Endpunkt müssen jeweils außerhalb der DGM-Fläche liegen! Ansonsten wird sich der Löschalgorithmus durch vorhandene Lücken „hindurchmogeln“ und auch andere Gebiete löschen. Im Extremfall wird das gesamte DGM gelöscht. Dies zeigt sich dadurch, das am Ende die Fehlermeldung „Alle Grauwerte gleich!“ (nämlich Null) erscheint. Weder die Anzahl der Eingabepunkte, die Anzahl der Linienpunkte oder die Anzahl der Linien selbst sind begrenzt. Innerhalb einer Linie müssen allerdings die Punkte in logischer (geometrisch korrekter) Reihenfolge stehen, da sie entsprechend ihrer Reihenfolge in der Datei miteinander verbunden werden. Jede Linie endet mit der Zeile –99 –99 –99 -99. - 20 - Geländemodelle > Interpolation Erstellt aus den Eingabepunkten ein digitales Geländemodell in Form eines Rasterbildes, skaliert auf den Bereich 1 ... 32767 („16“ Bit, tatsächlich aus technischen Gründen 15 Bit). GLEITENDER MITTELWERT: Universelles, schnelles Verfahren. Beste Ergebnisse bei einigermaßen gleichmäßig verteilten, dicht liegenden Stützpunkten. Eignet sich besonders zur schnellen Visualisierung für Überblick und Auffinden grober Fehler bei den Stützpunktdaten. Insbesondere in der Nähe von linienhaften Elementen (Bruchkanten) neigt das Verfahren zur Plateaubildung. GLEITENDE FLÄCHEN: Universelles Verfahren mit oft ruhigerem Höhenlinienverlauf in flachen Gebieten. Meist höhere Genauigkeit, geringere Neigung zur Plateaubildung, aber auch etwas langsamer. Automatisches Umschalten zwischen den Flächenansätzen Polynom 2. Grades, Schrägebene, Horizontalebene. Für Sonderfälle kann anstelle automatischer Umschaltung durchgängig mit dem Ansatz Schrägebene gearbeitet werden. DREIECKSVERMASCHUNG: Anwendbar bei einigermaßen gleichmäßig verteilten, aber relativ weit auseinander liegenden Stützpunkten. Setzt die Geländeoberfläche aus Dreiecken zusammen und neigt daher zu etwas „kantigem“ Höhenlinienverlauf, der aber durch Filter geglättet werden kann. TRENDFLÄCHE: Liegt die Anzahl der Stützpunkte zwischen 5 und 900, kann durch alle diese Punkte eine Trendfläche gelegt werden. Es handelt sich dabei entweder um ein Polynom 2. Grades oder optional um eine Schrägebene. Parameter: Die maximale Entfernung, in der ausgehend vom Neupunkt nach Stützpunkten gesucht wird (Suchfenstergröße), ist im Geländemaß (Meter) anzugeben. Für die ersten beiden Verfahren kann die Anzahl der Stützpunkte, die je Segment für die Interpolation gesucht werden, zwischen 1 und 10 eingestellt werden. Über Mittelwert- oder Gaußfilter variabler Fenstergröße (Standard = 5x5) kann eine Rundung / Glättung der DGM-Oberfläche erreicht werden, nützlich z.B. zur Generalisierung von Isolinien. Markante Einzelpunkte (Code 4006) sowie „harte“ Bruchkanten (Code 9010) bleiben davon unberührt. Über die Codes in der Eingabedatei können Bruchkanten und Aussparungsflächen (Polylinien) definiert werden. Wichtig für Aussparungsflächen: Die Umringpolygone müssen geschlossen sein und vollständig innerhalb des DGM-Rasterbildes liegen! Zur Sicherheit werden die Polygone automatisch geschlossen. Für den Sonderfall, dass sich ein Umringpolygon aus mehreren Teilstücken zusammensetzt, innerhalb derer kein einheitlicher Umlaufsinn vorliegt („Spaghettis“), kann das automatische Schließen abgeschaltet werden. Geländemodelle > Filterung LOKALE MINIMA AUFFÜLLEN: Innerhalb einer wählbaren Fenstergröße werden Pixel, deren Grauwert niedriger ist als der kleinste Grauwert der Randpixel des Fensters, auf diesen gesetzt (Auffüllen abflussloser Hohlformen). PEAKS ENTFERNEN: Das DGM wird in Kacheln wählbarer Größe eingeteilt. In jeder Kachel bleibt nur das Pixel mit dem niedrigsten Grauwert stehen, aus diesen Punkten wird dann per Interpolation mit gleitender Schrägebene ein neues DGM berechnet. Alle Punkte des Original-DGM, die um mehr als den angegeben Schwellwert über die Höhen des neuen DGM herausragen, werden dann aus dem Original-DGM entfernt (z.B. Bäume, Gebäude) und die entstehenden Lücken per Interpolation geschlossen. FILTERN: Auch nachträglich kann ein DGM gefiltert werden, wahlweise über Mittelwert, Gauß oder selbstdefinierter Filtermatrix (vgl. ANZEIGE RASTERBILD, dort RADIOMETRIE > FILTER 1) und mit variabler Fenstergröße. LISA BASIS - 21 - Geländemodelle > Höhenlinien Vektor Die Höhenlinien werden als Vektordatei (Nr., x, y, z) ausgegeben. Es erfolgt eine Glättung über Subpixelinterpolation, deren Effekt durch eine anschließende Datenreduktion gesteuert werden kann: Je geringer der Toleranzwert, desto geringer ist die Glättung und desto höher die Anzahl der Ausgabepunkte (vgl. hierzu auch ANZEIGE VEKTORGRAFIK > BEARBEITEN > AUSDÜNNEN). Die Linien haben den Code 5001, Zähllinien den Code 5002. Geländemodelle > Numerische Auswertung Allgemein: Alle Berechnungen beziehen sich auf das tatsächliche DGM-Gebiet. Eventuell bei der Interpolation frei gebliebene Aussparungsflächen (Grauwert = 0) werden nicht gewertet. FLÄCHENINHALT GESAMT: Berechnet Grundfläche und reale Oberfläche des gesamten DGM. Dabei bedeutet „Grundfläche“ die Parallelprojektion auf die x-y-Ebene, „Oberfläche“ die tatsächliche dreidimensionale Fläche. SCHNITTFLÄCHE: Berechnet die Gesamtfläche aller Gebiete, die auf oder über einer vorgegebenen Höhe liegen. VOLUMEN: Berechnet das Volumen zwischen der Oberfläche des Geländemodells und einer Bezugsebene konstanter Höhe. Die Ausgabe erfolgt getrennt nach Volumen oberhalb bzw. unterhalb der Bezugsebene. Letzteres entspricht dem Füllvolumen. VOLUMENDIFFERENZEN: Berechnet aus einem Differenz-DGM (s.u.). Die Ausgabe erfolgt getrennt nach Volumenzunahme bzw. -abnahme. STATISTIKEN: Flächen relativ [%] und absolut für Höhen, Hangwinkel und Expositionen. Für Höhen und Hangwinkel sind Intervallgrößen anzugeben. Bedenken Sie bei allen Berechnungen die Auflösung! Die Werte für x, y und z in der Stützpunktdatei, aus der das DGM interpoliert wurde, müssen außerdem in den gleichen Einheiten vorliegen! Sind beispielsweise die Werte für x und y in Kilometer, diejenigen für z dagegen in Meter eingetragen, so ist das Ergebnis einer Volumenberechnung mit Sicherheit falsch! Hinweis: Die Option VOLUMEN ist nur für „wirkliche“ DGMs, die Option VOLUMENDIFFERENZEN nur für Differenz-DGMs vorgesehen. Für den jeweils anderen Fall werden falsche Ergebnisse geliefert! Geländemodelle > Verschneidung > Addition Addiert zwei DGMs gleicher Position und Größe. Geländemodelle > Verschneidung > Differenz-DGM Wichtig: Das Differenz-DGM liefert nur dann aussagekräftige Ergebnisse z.B. bei der Volumenänderungsberechnung, wenn folgende Punkte erfüllt sind: Bilddimension und -position stimmen für beide DGM überein, d.h. die Werte für die Pixelgröße, den Höhenbereich sowie die Koordinaten der Ecken sind gleich. Die effektive Bildgröße, festgelegt aus obigen Daten abzüglich eventueller Aussparungsflächen, stimmt überein; das gilt insbesondere für Anzahl und Lage der Aussparungsflächen. Geländemodelle > Verschneidung > Maskierung Anhand eines Binärbildes (Maske), welches die gleichen Dimensionen wie das DGM haben muss, werden die im Binärbild mit Grauwerten > 0 gesetzten Pixel im DGM erhalten, alle übrigen dort auf 0 gesetzt. - 22 - Analyse Analyse > Formelrechnung Ein bis fünf Eingabebilder (8 Bit) bzw. DGMs (16 Bit) gleicher Dimension (auch Bilder und DGMs gemischt) lassen sich flexibel nach frei zu definierenden Formeln kombinieren bzw. umrechnen („Map Algebra“). Es können Klammern (auch geschachtelt) verwendet werden. Folgende Syntax ist bei der Eingabe der Formel unbedingt zu beachten: Operation Symbol Syntax Erläuterungen Addition Subtraktion Multiplikation Division Quadratwurzel Absolutbetrag Exponent Sinus Cosinus + * / W A E S C B1+B2 B1-B2 B1*B2 B1/B2 W(B1) A(B1) (B1)E2 S(B1) C(B1) addiert pixelweise Bild1 und Bild2 Division, falls Bild2 größer Null Wurzel aus Absolutbetrag von Bild 1 quadriert pixelweise Bild1 Die Bildvariablen haben die Form Bi, also z.B. B1 für das erste und B2 für das zweite Bild. Die Formel darf maximal 120 Zeichen lang sein. Das Argument für Wurzel, Absolutbetrag, Exponent, Sinus und Cosinus muss in Klammern stehen, siehe Beispiele oben. Im Übrigen gilt die Regel Punktrechnung vor Strichrechnung sowie die allgemeinen Regeln für das Abarbeiten von Klammern. Beispiel 1: B_neu = (B1 - B2) / (B1 + B2) ... ergibt für B1 = Kanal 4 und B2 = Kanal 3 einer LandSat-TM-Szene den Vegetationsindex (NDVI). Beispiel 2: B_neu = .7*B1 + .3*B2 ... ergibt eine „Doppelbelichtung“ mit stärkerer Betonung des ersten Bildes (70%) gegenüber dem zweiten (30%). Hinweis: Um algorithmische Probleme zu vermeiden, wird als Argument einer Wurzel stets der Absolutbetrag verwendet. Bei Division durch Null wird als Ergebnis Null ausgegeben. Letzteres passiert beispielsweise dann, wenn Teilbereiche eines Eingabebildes ohne Information sind (Farbwert = 0, bei der Bildanzeige scheint dann der Hintergrund durch). Analyse > Logische Verknüpfung (8 Bit) Über logische Verknüpfung zweier Bilder wird eine Maske erzeugt. Optionen: Bild 1 > 0 UND Bild 2 > 0 (sowohl als auch, AND) Bild 1 > 0 UND/ODER Bild 2 > 0 (OR) Bild 1 > 0 ODER Bild 2 > 0 (entweder oder, XOR) Bild 1 > 0 UND Bild 2 = 0 Bild 1 = 0 UND Bild 2 = 0 Beispiel für die erste Option: Liegt sowohl in Bild 1 als auch in Bild 2 ein Farbwert größer 0 vor, so enthält das Ausgabebild (= Maske) an dieser Stelle den Farbwert 1, sonst den Farbwert 0. Mit Hilfe dieser Maske kann dann aus einem Bild gleicher Dimension z.B. über die Optionen BILDVERARBEITUNG > VERSCHNEIDUNG > SUBTRAKTION / MASKEN ein gezielter Ausschnitt hergestellt („herausgestanzt“) werden. Analyse > Statistik 8 Bit Nur für 8-Bit-Bilder; für 16-Bit-DGMs gibt es eine separate Statistikoption (siehe dort). LISA BASIS - 23 - FARBWERTSTATISTIK: Erstellt wird eine Datei, die folgende Angaben bezüglich der Farbwerte des anzugebenden Bildes enthält: Minimum, Maximum, Mittelwert, Standardabweichung, Minimum > 0, Mittelwert > 0, Standardabweichung > 0 (d.h. ohne Berücksichtigung des Hintergrundes), Anzahl der Pixel gesamt, davon Hintergrundpixel (Farbwert = 0). Außerdem für jedes Farbwertintervall (bzw. für jeden Farbwert bei Intervallgröße = 1): Fläche absolut (sofern das Bild geocodiert war, sonst gleich Anzahl der Pixel), Fläche prozentual, Fläche prozentual als Summe sowie eine Histogrammdarstellung der Häufigkeit für alle mit mindestens 2% Häufigkeit vorkommenden Farbwerte. Durch Eingrenzung des Farbwertbereichs (von ... bis) lässt sich die Bezugsgröße (Summe aller Farbwerte, die dann gleich 100 % gesetzt werden) verändern. Beispiel: Der Wertebereich 1 ... 255 spart die Hintergrundpixel (Farbwert 0) aus der Statistik aus. STATISTISCHE VERSCHNEIDUNG: Anzugeben ist neben dem zu analysierenden Eingabebild ein Muster(Referenz-)bild. Das Musterbild enthält üblicherweise farbcodierte Flächen, z.B. aus einer Klassifikation, Nächster-Nachbar-Zuordnung (s.u.) oder einer Flächenfüllung (Option in der Vektor-RasterWandlung). Es wird für jede Farbe des Musterbildes eine Statistik erstellt, welche die Häufigkeit der lagemäßig entsprechenden Farbwerte im Eingabebild auflistet. KREUZTABELLE: Ausgehend von einem Muster-(Referenz-)bild wie vor werden für jeden darin vorkommenden Farbton die lagemäßig entsprechenden Farbwerte des Eingabebildes analysiert und von ihnen folgende Kenngrößen berechnet: Minimum, Maximum, Mittelwert und Häufigster (= Dominanz). Hinweis: Die in der ersten Spalte aufgelisteten Farbwerte können mit Hilfe einer Textreferenz durch den jeweils entsprechenden Text (max. 20-stellig) ersetzt werden, Beispiel: Farbwert 1 (Klasse 1 einer Landnutzungsdarstellung) durch „Wald“ usw. Analyse > Umgebungsanalyse (8 Bit) Vorzugeben ist ein Suchmusterbild. Dieses enthält Punkt- und / oder Linieninformationen (Ziele). Eventuelle Barrieren bzw. Umringpolygone sind mit dem Farbwert 254 einzutragen. Möglich wird dies z.B. über eine Vektor-Raster-Wandlung als Binärbild für die Ziele und eine Vektor-Überlagerung der Barrieren mit Farbwert 254 in der Bildanzeige (dann speichern). Enthaltene Punkte mit einem Farbwert zwischen 1 und 253 können mit Hilfe der Option FARBE WIE SUCHMUSTER zur Flächenfüllung genutzt werden. Die Entfernung vom Suchobjekt kann über drei verschiedene Funktionen berechnet werden: Linear (Normalfall), Quadratisch oder Wurzel, wobei die Steigung der Funktion über einen Faktor geregelt werden kann. Für die Berechnung der tatsächlichen (euklidischen) Entfernung wählt man die Option LINEAR und den Faktor 1. Die anderen beiden Optionen hängen von der Fragestellung ab. Beispiel: Die Suchobjekte sind Lärmquellen. Die Lärmintensität bei zunehmender Entfernung von der Quelle kann über die Wurzelfunktion angenähert werden. Vorschlagwerte für den Faktor: Linear 1, Quadratisch 0.1, Wurzel 10. ENTFERNUNGSBILD: Die Entfernungen zu den Suchobjekten werden als Farbwerte codiert dargestellt: je dunkler, desto geringer ist die Entfernung. Dabei können Entfernungsstufen vorgegeben werden. Setzt man den Parameter Stufenbreite auf 1, so ergibt sich eine stufenlose Darstellung. Die maximal zu berücksichtigende Entfernung kann ebenfalls eingestellt werden. PUFFERZONEN: Wie vor, jedoch wird nur die erste Entfernungsstufe ausgegeben. Als Ergebnis erhält man ein Binärbild (Maske). THIESSEN-POLYGONE: Bild der Linien maximaler Entfernung zwischen den einzelnen Suchobjekten (nur Punkte, keine Linien!). Die einzelnen Polygonstücke entsprechen den Mittelsenkrechten zwischen je zwei Punkten. Das Ergebnis ist ein Binärbild, die Polygone haben den Farbwert 1. NACHBARSCHAFTEN: Auch hierzu darf das Eingabebild nur Punkte enthalten, keine Linien. Das Ausgabebild setzt sich dann aus Flächen einheitlichen Farbwertes (beginnend mit 1) zusammen, die jeweils die Nachbarschaft eines Punktes repräsentieren. Es sind dies die eingefärbten Flächen der Thiessen-Polygone. - 24 - Datenbank Allgemeines Mit LISA erzeugte geocodierte Rasterbilder sowie DGMs können, inhaltlich sortiert in verschiedenen Ebenen und nur begrenzt vom Platz der Festplatte, in einer Bilddatenbank abgelegt werden, wo sie automatisch und blattschnittfrei an der durch ihre Koordinaten bestimmten Stelle eingefügt werden (Mosaikfunktion). Ebenso lassen sich beliebige innerhalb der Datenbank gelegene Bereiche wieder als Rasterbilder ausgeben. Mit den hier beschriebenen Optionen kann gearbeitet werden, wenn in umfangreicheren Projekten große Datenmengen jederzeit bereitstehen müssen, eine durchgehende inhaltliche Ordnung in Ebenen (Layern) gefordert ist, eine (gebietsweise) Aktualisierung und Fortführung möglich sein muss. Zentraler Begriff ist die Bilddatenbank (Bildarchiv). Hierunter ist zunächst ein Verzeichnis auf einem Datenträger zu verstehen (z.B. F:\TEST_ARC.LDB), welches in ein oder mehrere Ebenen (Unterverzeichnisse) gegliedert ist. Eine solche Bilddatenbank könnte also von ihrer Verzeichnisstruktur her folgendes Aussehen haben: F:\TEST_ARC.LDB \DGM \LUFTBILD \LANDSAT \TK50_DIG Allen Ebenen gemeinsam ist die einheitliche Pixelgröße (in der Projektdefinition festgelegt). Jede Ebene (= Layer, Unterverzeichnis) wird nun intern weiter unterteilt in Speicherblöcke, die sogenannten Kacheln. Dieses sind Rasterbilder quadratischer Größe und einheitlicher Dimension (z.B. 2000 Zeilen x 2000 Spalten), die automatisch beim Eintrag von Daten erzeugt und benannt werden. Auf diese Weise wird auch bei sehr großen Gebieten bzw. Datenmengen ein relativ schneller Zugriff allein über den Koordinatenbereich und ohne Kenntnis von Dateinamen usw. ermöglicht. Für jede Ebene separat müssen der Name (wird dann zum Namen des Unterverzeichnisses) sowie die Tiefe in Bit (radiometrische Auflösung) angegeben werden. Hardware-Aspekte Idealer Weise sollten alle in Frage kommenden Daten zentral auf einem einzigen Rechner (Fileserver) vorhanden sein, um sie konsistent zu halten. Die aufbereiteten Daten werden dann in geeigneten Zeitabständen gesichert; hierzu können Wechselplatten oder DVD-Schreibgeräte dienen. Letztere haben zudem den Vorteil, dass wegen des recht schnellen Lesezugriffs auf das Speichermedium komplette Datenbanken jeweils auf eine DVD gebracht und direkt von hier aus weiterverarbeitet werden können. Datenbank > Neu Nachstehende Parameter sind anzugeben: LAUFWERK. Der Name der Datenbank setzt sich zusammen aus Laufwerk, Projektnamen sowie der Endung _ARC.LDB (z.B. F:\TEST_ARC.LDB). ANZAHL DER EBENEN: Minimal 1, maximal 20. Die Anzahl der Ebenen kann auch nachträglich verändert werden, s.u. KACHELGRÖßE IM GELÄNDEMAß. Die Kachelgröße ist das 2000- bis 10000-fache der Pixelgröße (mit anderen Worten: Jede Kachel ist ein quadratisches Rasterbild mit einer Kantenlänge zwischen 2000 und 10000 Pixeln). LISA BASIS - 25 - Für jede Ebene: Name (max. 20-stellig, z.B. LUFTBILD) und Tiefe in Bit (8, 16 oder 24). Das Programm testet zunächst, ob das angegebene Laufwerk angesprochen werden kann und das Verzeichnis noch nicht existiert. Dieses sowie die vorgegebenen Unterverzeichnisse (Ebenen) werden dann angelegt. Die für die komplette Bilddatenbank geltenden Angaben werden in der Datei CATALOG.DAT im obersten Datenbankverzeichnis, die für die einzelnen Ebenen geltenden Parameter in der jeweiligen Ebene in einer Datei namens LAYER.DAT gespeichert. Datenbank > Ebene Zur Verwaltung der Ebenen gibt es folgende Optionen: HINZUFÜGEN: Angaben wie oben (Name, Tiefe [Bit]). LEEREN: Alle Daten im Unterverzeichnis werden gelöscht. ENTFERNEN: Zusätzlich wird das Unterverzeichnis selbst gelöscht. Nach jeder Änderung wird die Datei CATALOG.DAT aktualisiert. Datenbank > Bildimport/-export IN DB SCHREIBEN: Anzugeben sind die Zielebene sowie das zu importierende Bild. Zunächst wird getestet, ob das ausgewählte Bild den Datenbank- und Ebenenvorgaben entspricht: Es muss geocodiert sein, Pixelgröße und Bittiefe müssen stimmen. Anzugeben ist ferner, ob im Falle bereits vorhandener Daten diese erhalten bleiben (= nur Auffüllen von Lücken), von den neuen überschrieben (Aktualisierung) oder alte und neue Daten pixelweise gemittelt werden sollen. Die Aufteilung der Rasterdaten auf die Kacheln sowie die Vergabe der Kachelnamen erfolgt automatisch (Beispiel für einen Kachelnamen: 50005000.IMA). Hinweis: Der Name der Eingabedatei darf Platzhalter beinhalten. Beispielsweise werden dann bei GITT*.IMA alle Dateien wie GITT_11.IMA, GITT_12.IMA usw. nacheinander in die Datenbank übernommen (für max. 1000 Bilder). AUS DB LESEN: Aus der Datenbank wird für jede Ebene ein Rasterbild (Format IMA) innerhalb des in der Projektdefinition angegebenen Koordinatenrahmens erzeugt und im aktuellen Arbeitsverzeichnis abgelegt. Der Dateiname setzt sich aus „LDB_“ sowie dem Namen der Ebene zusammen (Beispiel: LDB_LUFTBILD.IMA). Datenbank > Übersicht Der aktuelle Datenbestand der Bilddatenbank kann tabellarisch (für die ganze Datenbank) oder grafisch (als Übersichtsbild, jeweils für eine Ebene) abgefragt werden. - 26 - Anzeige Anzeige Rasterbild Eingabe: 8- oder 24-Bit-Rasterbild (Format IMA, BMP, JPG oder TIF). 16-Bit-DGMs werden zuvor intern auf 8 Bit umgerechnet. Zur Koordinatenanzeige unten links in der Statuszeile: Falls das Bild geocodiert ist, werden der x- und der y-Wert angezeigt, sonst Spalte und Zeile. An dritter Stelle folgt der Farbwert sowie, falls dieser eine numerische Bedeutung (z.B. Geländehöhe) hat, an vierter Stelle der entsprechende z-Wert. Bei 24-Bit-Bildern werden an dritter bis fünfter Stelle die Farbintensitäten (Rot, Grün, Blau) angezeigt. Existiert zum Eingabebild eine gleichnamige Textreferenz, wird anstelle des z-Wertes der jeweils dem Farbwert entsprechende Text ausgegeben (z.B. Landnutzung). Datei ÖFFNEN, SPEICHERN, SPEICHERN UNTER, DRUCKEN. Palette NORMAL, NEGATIV, FARBE 1, FARBE 2, ÖFFNEN, INDIVIDUELL, FLÄCHENMUSTER, HELLIGKEIT / KONTRAST, FLUTEN. ÖFFNEN: Zum Laden einer existierenden Palette. INDIVIDUELL: Die Farbe jedes Pixelwertes (0 … 255, Kästchen anklicken) kann durch Mischung der Primärfarben rot, grün und blau (additive Farbmischung) individuell eingestellt werden. Die Option STUFENLOS (Symbol ) berechnet alle Werte zwischen den anzugebenden Farben (von ... bis). Die Option SYSTEM startet für den aktuellen Farbwert die Windows-Farbmischoption. FLÄCHENMUSTER: Farbwerte können durch Flächensignaturen ersetzt werden. Anzugeben ist jeweils der Farbwertbereich sowie der Abstand zwischen den Linien bzw. Punkten in der Einheit Pixel. Anstelle von Flächensignaturen können Rasterbilder (z.B. eingescannte Muster) hinterlegt werden. FLUTEN: Insbesondere für DGMs gedacht – der Bereich unterhalb des eingestellten Grauwertes wird in blau wiedergegeben. Die ursprüngliche Palette kann über die Schaltfläche RESET wiederhergestellt werden. Ansicht Verkleinern / Vergrößern: Mit Mausrad oder durch Einstellen des Prozentwertes. Verschieben: Mit gedrückter mittlerer Maustaste bzw. gedrücktem Mausrad. Ferner kann der im Übersichtsbild (s.u., SONSTIGES) markierte Ausschnitt dort mit der linken Maustaste verschoben werden, wodurch sich das Bild simultan verschieben lässt. Drehen um 90, 180 oder 270 Grad, spiegeln links-rechts oder oben-unten mit den Schaltflächen rechts. OPTIMAL: Maximaler Zoomfaktor, um das Bild vollständig wiederzugeben FENSTER: Definition eines Bildausschnitts durch ein mit der Maus aufzuziehendes Fenster. NEU ZEICHNEN bzw. Schaltfläche RESET: Wie beim Start der Bildanzeige PROFIL: Der Profilverlauf wird durch 2 … 100 Punkte in einer anzugebenden Vektordatei bestimmt. Erzeugt ein Höhenprofil (bei einem DGM) oder ein Farbwertprofil (bei sonstigen Bildern). Alternative im Falle DGM: In jedem Punkt der Vektordatei wird ein Querprofil erzeugt. 3D-ANSICHT: Verfügbar, falls das Bild geocodiert ist und ein DGM mit gleicher Bodenauflösung existiert. Blickrichtung, Neigung und Überhöhung sind wählbar, das Ergebnis kann anschließend als neues Bild gespeichert werden. DGM Falls es sich beim Eingabebild um ein 16-Bit-DGM handelt, können Folgeprodukte wie z.B. Höhenlinien erzeugt werden. Details siehe weiter unten (Hinweise zur Option DGM). LISA BASIS - 27 - Messen Optionen ORIENTIERUNG und REGISTRIEREN wie bei der Datenaufnahme mit Tablett – Details siehe dort. Anstelle der Fadenkreuztaste 1 ist hier die linke, anstelle Taste 2 die rechte Maustaste oder die F2Taste zu verwenden. Welche Art von Koordinaten registriert wird, ergibt sich aus der Art des geladenen Bildes: Das Bild ist geocodiert: Die Option ORIENTIERUNG ist (logischerweise) nicht verfügbar; ausgegeben werden Objektkoordinaten. Das Bild ist nicht geocodiert, es wurde keine Orientierung durchgeführt: Ausgegeben werden Spalten- bzw. Zeilenpositionen (Pixelkoordinaten). Das Bild ist nicht geocodiert, jedoch wurde zuvor eine Orientierung durchgeführt: Ausgegeben werden die durch die Transformation berechneten Objektkoordinaten. ENTZERRUNG VORBEREITEN: Hierzu ist eine Passpunktdatei anzugeben. Wie bei der Orientierung des Bildes sind dann die Passpunkte zu messen. Es wird eine Ausgabedatei (GEOCOD_R.DAT) erzeugt, welche die kombinierten Daten in der Form Punktnummer, x, y, Spalte, Zeile enthält und für die Entzerrung des Bildes verwendet werden kann (direkt im Anschluss oder über die Optionen BILDVERARBEITUNG > ENTZERREN > NUMERISCH). FLÄCHE / UMFANG, HANGWINKEL / ENTFERNUNG, STRECKENZUG (zu diesen Optionen vgl. ebenfalls den Programmteil Tablett) ANALYSE der Grauwerte innerhalb eines Polygons (vgl. Option KLASSIFIZIERUNG; 8 Bit) Überlagern VEKTORGRAFIK: Der Farbwert der Überlagerung ist wählbar. Einzelpunkte können optional mit Nummer oder Höhe sowie Punktmarke (kleines Quadrat) ausgegeben werden. SACHDATEN, FOTOS / TEXTE: Nur für geocodierte Bilder! Die Positionen, an denen Informationen vorliegen, werden durch kleine Quadrate markiert. Nach Anklicken eines solchen Quadrates wird entweder der zugehörende Datensatz oder das entsprechende Foto bzw. der Film eingeblendet. Vor dem Start weiterer Aktionen oder dem Schließen der Bildanzeige ist zunächst die rechte Maustaste zu betätigen. Radiometrie Histogramm strecken bzw. ebnen, Filtergruppe 1 (Farben / Grauwerte), Filtergruppe 2 (Binär), Filtergruppe 3 (Gradienten), Stufen / Bereiche, Auflösung, Rauschen, Ausblenden. Details siehe weiter unten (Hinweise zur Option Radiometrie). Geometrie Bild drehen um 90, 180 oder 270 Grad, Bild spiegeln links-rechts oder oben-unten, Bildausschnitt, Bildgröße verändern, Eckkoordinaten. Details siehe weiter unten (Hinweise zur Option Geometrie). Sonstiges Anzeige von Übersichtsbild, Histogramm, Legende (für 8-Bit-Bilder oder DGMs). Im Übersichtsbild wird die Lage des angezeigten Bildausschnittes dargestellt. GITTER: Für geocodierte Bilder. Gitterkreuze oder -linien können in wählbarem Abstand in das Bild montiert und an den Bildrändern mit den Koordinatenwerten beschriftet werden. KOPIEREN: Speichern des Bildes in die Zwischenablage zur Übernahme in andere Grafikprogramme. EINFÜGEN: Übernahme eines Bildes aus der Zwischenablage. INFO BILD: Eine vorhandene Geocodierung kann mit Hilfe der Schaltfläche AUFHEBEN gelöscht werden. Die Schaltfläche FORMAL erzeugt eine „formale Geocodierung“. - 28 - Hinweise zur Option DGM HÖHENSTUFEN: Die in 32767 Stufen vorliegenden Höhendaten werden zu Gruppen entsprechend der anzugebenden Äquidistanz (Abstand in z-Richtung) zusammengefasst, wobei die Ausgabe auf einen bestimmten Höhenbereich begrenzt werden kann. HÖHENLINIEN: Es ist die gewünschte Äquidistanz anzugeben. Zähllinien können erzeugt werden (z.B. jede fünfte); diese werden in Rot dargestellt. Die Ausgabe kann ebenfalls auf einen bestimmten Höhenbereich begrenzt werden, die Linien können farbcodiert dargestellt werden. Wird nur ein Teil der Höhenlinien ausgegeben, so kann der unterhalb der tiefsten Linie gelegene Bereich schraffiert werden („geflutet“). SCHUMMERUNG: Es wird eine Beleuchtung mit parallel einfallenden Lichtstrahlen simuliert. Anzugeben sind der Richtungswinkel (Norden = 0 Grad, rechtsdrehend bis 360 Grad, stufenlos) sowie der Neigungswinkel (10 Grad = flach bis 80 Grad = steil). EXPOSITIONEN: Die Expositionen N, NO, O, SO, S, SW, W, NW und „nicht geneigt“ werden farblich unterschieden ausgegeben. SICHTBARKEIT: Benötigt wird eine Vektordatei mit Zielpunkten, die sich innerhalb der DGM-Fläche und oberhalb des Geländes befinden müssen. Hierbei kann es sich z.B. um Sendeantennen handeln, bei denen untersucht werden soll, ob und wo durch das Gelände Abschattungen stattfinden. Ferner ist ein Radius anzugeben (z.B. maximale Reichweite des Senders). Das Programm erstellt ein Bild, in dem die Gebiete mit freier Sicht zu den Zielen gerastert und nach Entfernung farbcodiert dargestellt werden. Mit der Option ANSICHT > 3D-ANSICHT kann das Bild perspektivisch dargestellt werden. Als Alternative kann aus dem DGM eine Drahtgitterdarstellung berechnet werden. Hinweise zur Option Radiometrie HISTOGRAMM STRECKEN: Verbessert den Kontrast durch lineare Streckung. HISTOGRAMM EBNEN: Verbessert den Kontrast durch Erzeugen einer Normalverteilung der Farbwerte. Filter 1 (Farben) MITTELWERT (Weichzeichner, ein Tiefpassfilter): Bildung des arithmetischen Mittels. Der Filter wirkt glättend bzw. homogenisierend, das Ausgabebild sieht unscharf aus ähnlich einer mit Weichzeichnerfilter aufgenommenen Fotografie. KANTENERHALTENDES GLÄTTEN: Wirkt wie ein Mittelwertfilter, sofern der Kontrast (Differenz zwischen maximalem und minimalem Farbwert im Fenster) den zu setzenden Schwellwert nicht überschreitet. Das Ausgabebild wirkt daher weniger unscharf als beim einfachen Mittelwertfilter. MEDIAN: Zum Entfernen gestörter Pixel (Ausreißer). Weist dem Zentralpixel den mittleren der in aufsteigender Reihenfolge sortierten Farbwerte der Nachbarn zu. MODAL (Majority): Wenn innerhalb der Nachbarn der am häufigsten vorkommende Farbwert die vorgegebene Mindesthäufigkeit erreicht, erhält auch das Zentralpixel diesen Wert. Beispielsweise zur optischen Verbesserung von Klassifizierungsergebnissen geeignet. GAUSS: Tiefpassfilter ähnlich dem Mittelwertfilter. Die Farbwerte im Fenster werden jedoch nach der Gaußschen Dichtefunktion (Normalverteilung) gewichtet. KANTEN VERSTÄRKEN: Die Wirkung dieses Filters kann über den Parameter SCHÄRFE geregelt werden (0.1 … 0.9). LOKALER KONTRAST: Innerhalb der gewählten Fenstergröße wird der Kontrast verstärkt. Die Wirkung kann über den Parameter SCHÄRFE in der Stärke geregelt werden (0.1 … 0.9). LISA BASIS - 29 - SELBSTDEFINIERT: Anzugeben sind die Werte der Filtermatrix in einer Textdatei mit der Endung FLT. Letztere besteht beispielsweise aus 9 Werten (3 je Zeile), den Gewichten für ein 3x3-Fenster (reellwertig, d.h. Dezimalstellen möglich). Beispiel: -1 -1 -1 -1 16 -1 -1 -1 -1 (ein Hochpassfilter) Die 8 Nachbarn werden jeweils mit -1 gewichtet (multipliziert), das Zentralpixel mit 16, das Ergebnis anschließend durch die Summe der Gewichte (hier 8) geteilt (normiert). Sofern es sich um ein „Nullsummenfilter“ handelt (Summe der Gewichte = 0), erfolgt an Stelle der Normierung eine Anhebung um den mittleren Farbwert 127. NEGATIVBILD: Umkehrung des Farbwertbereichs 0 ... 255 in 255 ... 0. Filter 2 (Binär) ÄQUIDENSITEN 2. ORDNUNG (Kanten): Berechnet die Farbwertdifferenz zwischen dem aktuellen und den rechts und unterhalb gelegenen Pixeln. Liegt diese unterhalb des zu wählenden Schwellwertes, wird als neuer Farbwert 1, andernfalls 0 gesetzt. Je nach Bildkontrast und Schwellwert werden Kanten herausgearbeitet. SCHWELLWERT-BINARISIERUNG: Farbwerte oberhalb des zu setzenden Schwellwertes werden auf 1, unterhalb gelegene auf 0 gesetzt. FLOYD-STEINBERG: Das Bild wird gerastert. EROSION, DILATATION: Ausgehend von einem Binärbild werden die darin enthaltenen Objekte (Punkte oder Linien) so verändert, dass entweder ihr Rand um ein Pixel verringert (Erosion) oder verbreitert (Dilatation) wird. ÖFFNEN: Erosion gefolgt von Dilatation. SCHLIESSEN: Dilatation gefolgt von Erosion. NEGATIV VOM BINÄRBILD: Vertauscht die Werte 0 und 1. Filter 3 (Gradient) ERSTE ABLEITUNG (Gradient): Bildet die Differenz zwischen den Farbwerten des aktuellen Bildpunktes und eines seiner 8-Nachbarn, der durch die vorzugebende „Himmelsrichtung“ bestimmt wird. Es entsteht ein Pseudorelief. LAPLACE, UNSCHARFE MASKE: Hochpassfilter mit starker Betonung des Zentralpixels (Laplace: vierfach gegenüber 4-Nachbarn, Unscharfe Maske: achtfach gegenüber 8-Nachbarn). Dient u.a. zur Vorbereitung einer Bildsegmentierung. SOBEL in x (Spalten) oder y (Zeilen): Über Differenzbildung der an die aktuelle Zeile (Spalte) angrenzenden Zeilen (Spalten) werden lineare Strukturen in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung herausgearbeitet. MONOTONIE: Für jeden der 8-Nachbarn wird ermittelt, ob die Differenz zwischen seinem Farbwert und dem des Zentralpixels einen zu wählenden Schwellwert nicht überschreitet. Die Anzahl dieser Nachbarn bestimmt den neuen Farbwert, der einen Aufschluss über Kontrast bzw. Homogenität im 3x3Fenster liefert. VARIANZ: Der neue Farbwert berechnet sich als Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Farbwert im 3x3-Fenster. DYNAMIK: Die Anzahl der gegenüberliegenden Nachbarn, die den gewählten Schwellwert überschreiten, bestimmt den neuen Farbwert. CANNY EDGE DETECTOR: Mit diesem Verfahren können Bildkanten (Linien entlang starker Farbwertsprünge) hervorgehoben werden. - 30 - Stufen / Bereiche STUFEN (Äquidensiten 1. Ordnung): Fasst die Farbwerte zu Gruppen zusammen. Anzugeben ist die Stufenweite in Farbwerten, z.B. 10: Die Farbwerte von 0 - 9, 10 - 19 usw. werden zusammengefasst. AUSWAHL (von ... bis): Setzt die außerhalb des Intervalls liegenden Farbwerte auf den Wert 0. Sofern die Farbwerte numerische Bedeutung haben, kann das Intervall auch über die entsprechenden zWerte definiert werden. Beispiel Farbwerte von 50 bis 150: Alle Farbwerte unter 50 bzw. über 150 werden auf den Wert 0 gesetzt. Sollen dagegen z.B. nur die Werte unterhalb 20 und oberhalb 200 beibehalten und diejenigen von 21 bis 199 auf Null gesetzt werden, sind die Parameter „von“ auf 200 und „bis“ auf 20 zu setzen. FAKTOR, SUMMAND: Die Farbwerte des neuen Bildes berechnen sich aus denen des alten nach der Formel FW_neu = Faktor x FW_alt + Summand. Außerhalb liegende Werte werden abgeschnitten (auf die Extremwerte 0 oder 255 gesetzt). Sonstiges AUFLÖSUNG: 24 8 Bit Farbe (Floyd-Steinberg), 24 8 Bit Graustufen, Farbauszüge 3x8 Bit, 8 16 Bit („DGM“), 8 24 Bit. Farbauszüge: Die Dateinamen entsprechen dem der Eingabedatei, jedoch erweitert um _R, _G und _B. RAUSCHEN: Diese Option erzeugt ein zufallsgesteuertes Rauschen, welches auf das Eingabebild addiert wird. Die Amplitude des Rauschens kann zwischen 1 und 255 betragen. AUSBLENDEN: Die Bildränder (Breite in Pixel wählbar) werden stufenlos auf den anzugebenden Farbwert ausgeblendet. Hinweise zur Option Geometrie BILDAUSSCHNITT: Bei einem geocodierten Bild durch Angabe der Koordinaten der linken unteren und rechten oberen Ecke des Ausschnittes, bei einem nicht-geocodierten Bild durch Angabe der ersten und letzten Zeile sowie der ersten und letzten Spalte. Die Pixelgröße bleibt unverändert. BILDGRÖSSE VERÄNDERN: Anzugeben ist wahlweise ein Prozentwert oder die gewünschte Größe des Bildes in Pixel. Das Ausgabebild wird dann zeilen- und spaltenweise gegenüber dem Eingabebild gestreckt. Man beachte, dass sich die Bildgröße um das Quadrat des Faktors ändert. Zu den Resamplingverfahren NÄCHSTER NACHBAR bzw. BILINEAR vgl. BILDVERARBEITUNG > BILDGEOMETRIE. ECKKOORDINATEN: Nach Eingabe wird das Bild entzerrt, vgl. BILDVERARBEITUNG > ENTZERREN > NUMERISCH. LISA BASIS - 31 - Anzeige Vektorgrafik Anwendbar für Vektor-Dateien mit bis zu 2000000 Punkten. Zu den Punkten können die Nummern und / oder z-Werte angezeigt werden. Punkte und Linien können entsprechend ihres Codes oder ihres z-Wertes eingefärbt werden. Dabei gilt für die Farbzuweisung: Bei Einzelpunkten (Code 1 ... 5000) ist Farbe = Code, bei Linien (Code ab 5001) ist Farbe = Code – 5000. In der Statuszeile unten links werden die der Mauszeigerposition entsprechenden Objektkoordinaten angezeigt. Datei ÖFFNEN, SPEICHERN, SPEICHERN UNTER, DRUCKEN. Beim Export in die Rasterbildformate BMP oder JPG wird der aktuell auf dem Bildschirm gezeigte Ausschnitt gespeichert. Palette NORMAL, NEGATIV, FARBE 1, FARBE 2, ÖFFNEN. Ansicht Verkleinern / Vergrößern: Durch Einstellen des Prozentwertes. Verschieben mit gedrückter mittlerer Maustaste bzw. gedrücktem Mausrad. FENSTER: Mit gedrückter linker Maustaste Fenster aufziehen und so den gewünschten Ausschnitt bestimmen. NEU ZEICHNEN bzw. Schaltfläche RESET: Anzeige wie beim Start; Zoomfaktor und Position sind auf die Anfangswerte zurückgesetzt. 3D-ANSICHT: Blickrichtung, Neigung und Überhöhung sind wählbar. Bearbeiten AUSSCHNITTE, UMRECHNEN: Die außerhalb der Grenzen liegenden Daten können unverändert in die Ausgabedatei übernommen werden. Es erfolgt eine logische UND-Verknüpfung (wenn x-Wert im angegebenen Bereich UND y-Wert im angegebenen Bereich usw.) sowie eine Umrechnung der Form Ausgabewert = Eingabewert x Faktor + Summand. KOORDINATEN: Nach Anklicken eines Punktes mit der Maus können je nach Art des Punktes verschiedene Parameter bearbeitet werden, nämlich Einzelpunkt: Nummer, x-, y-, z-Wert und Code. Punkt auf einer Linie: Wahlweise x, y und z für diesen einen Punkt (Option PUNKT) oder Nummer, Code und Höhe pauschal für die ganze Linie (Option LINIE). Die Originallinie kann beibehalten oder überschrieben werden. Die rechte Maustaste beendet den Bearbeiten-Modus. Hinweis: Nach Anklicken der OK-Schaltfläche wird normalerweise das Eingabefenster geschlossen. Erscheint es ein weiteres Mal, bedeutet das, dass sich an gleicher Position ein weiterer Punkt befindet. PUNKTE LINIEN: Code (Bereich 5001 - 9999) angeben, dann Punkt für Punkt mit linker, letzten Punkt mit rechter Maustaste anklicken. Die Originalpunkte können beibehalten oder überschrieben, die Linie geschlossen werden. SCHIEBEN: Punkt mit linker Maustaste bis zur gewünschten Position verschieben, dann Maustaste loslassen. Es werden dann exakt die Koordinaten des Zielpunktes übernommen – ideal zum sicheren Schließen von Polylinien, z.B. für eine anschließende Flächenfüllung. Verschiebemodus beenden mit rechter Maustaste. Hinweis: Bleibt trotz Verschieben eines Punktes an der ursprünglichen Position ebenfalls ein Punkt erhalten, so bedeutet dies, dass sich dort zwei oder mehrere Punkte befanden. LÖSCHEN: Es können wahlweise Einzelpunkte oder ganze Linien gelöscht werden. Punkt(e) mit linker Maustaste anklicken, Ende des Löschmodus mit rechter Maustaste. Wenn Sie einen Punkt (eine Linie) ein zweites Mal anklicken, wird er (sie) wieder restauriert. Ferner können Polylinien in einem markierten Punkt aufgespaltet (getrennt) werden; auch dieses kann durch nochmaliges Anklicken des Punk- - 32 - tes im Löschmodus rückgängig gemacht werden. Mit der Option FENSTER kann außerdem ein Bereich markiert werden, innerhalb dessen sämtlich Punkte gelöscht werden. Zum Löschen freigegebene Punkte werden farbig markiert und beim Speichern nicht in die Ausgabedatei übernommen. AUSDÜNNEN: Zum gezielten Ausdünnen von Polylinien, z.B. digitalisierten Höhenlinien, nach der Toleranzschlauchmethode („tunneling“). Anzugeben ist ein Toleranzwert. Je zwei aufeinander folgende Punkte bestimmen eine Gerade. Alle nachfolgenden Punkte, die um weniger als der Toleranzwert hiervon abweichen, werden nicht in die Ausgabedatei übernommen. MESSEN > REGISTRIEREN: Nach Eingabe von z-Wert und Code kann kontinuierlich mit der linken Maustaste digitalisiert werden. Die Werte für x und y werden dabei aus den Mauszeigerkoordinaten auf das Geländesystem umgerechnet; Codewerte ab 5001 erzeugen Polylinien. Schließen einer Polylinie bzw. Ende der Messung durch Klick auf die entsprechende Schaltfläche. Die registrierten Daten können der Eingabedatei hinzugefügt oder in eine separate Datei geschrieben werden. MESSEN > ENTZERRUNG VORBEREITEN: Hiermit können bis zu 900 Punkte aus einer existierenden Passpunktdatei angeklickt und ihnen so neue x-y-Koordinaten zugewiesen werden. Anhand dieser Vergleichspunkte (Datei GEOCOD_V.DAT, vgl. auch BILDVERARBEITUNG > ENTZERREN > NUMERISCH) kann dann direkt im Anschluss oder über VEKTORDATEN > ENTZERREN die Vektordatei auf ein neues Koordinatensystem transformiert werden. Sonstiges SUCHEN: Nach Angabe einer Punktnummer wird der entsprechende Punkt, falls gefunden, durch einen violetten Kreis markiert. Falls in der Eingabedatei mehr als ein Punkt mit der gesuchten Nummer existiert, wird der zuerst gefundene markiert. GITTER: Gitterkreuze oder -linien können in wählbarem Abstand in die Grafik montiert und an den Bildrändern mit den Koordinatenwerten beschriftet werden. KOPIEREN: Speichern der Grafik in die Zwischenablage zur Übernahme in andere Grafikprogramme. INFO GRAFIK: Angezeigt werden die Anzahl der Punkte in der Eingabedatei sowie die Koordinatengrenzen in x, y und z. LISA BASIS - 33 - Anzeige Text Dient zum Erzeugen, Anzeigen, Bearbeiten bzw. Ausdrucken einer ASCII-Datei (z.B. Passpunkte, statistische Ergebnisse, Textdatei, LISA-Vektordatei). Die Textanzeige wird z.T. auch aus LISA heraus automatisch gestartet, beispielsweise nach der Berechnung statistischer Daten eines Geländemodells. Anzeige Sachdaten Dient zum Anzeigen, Bearbeiten bzw. Ausdrucken einer DBF-Datei (Tabelle). Diese muss für jeden Datensatz in Feld 1 einen x- und in Feld 2 einen y-Wert (Referenz- oder Ankerpunkt) enthalten und kann z.B. über die Optionen DATEI > EXPORT VEKTORGRAFIK > DBASE DBF aus einer Vektordatei generiert werden. Begrenzungen: Maximal 50000 Datensätze mit maximal 25 Feldern. FELD UMBENENNEN: Nur der Name wird verändert, die Datenstruktur (Typ, Länge) bleibt. FELD HINZUFÜGEN: Anzugeben sind die Feldparameter (Name, Typ, Länge). Das neue Feld wird an das letzte vorhandene angefügt. FELD LÖSCHEN: Alle Daten werden entfernt. DATEN AUS VEKTORDATEI: Die z-Werte einer anzugebenden Vektordatei werden entsprechend der x-yWerte in ein gewähltes numerisches Feld der DBF-Datei eingetragen. Optional kann eine Zuordnung zwischen (ganzzahligen) z-Werten und zugeordneten Texten einer Textreferenz zum Eintrag nichtnumerischer Daten gewählt werden. Hierzu Textfeld wählen, Vektordatei der Form Nr., x, y, z, Textreferenz der Form z, Text. Beispiel: Textfeld „Landnutzung“ gewählt, dann ergibt sich aus Vektordatei und Textreferenz durch Ersetzen des z-Wertes die Ausgabedatei wie folgt: Vektor-Datei Textreferenz 1 1100.00 1800.00 10.00 2 1240.00 1417.00 11.00 3 1800.00 1510.00 10.00 10 11 Wiese Ackerland Ausgabedatei (DBF) 1100.00 1800.00 1240.00 1417.00 1800.00 1510.00 Wiese Ackerland Wiese DATEN AUS RASTERBILD: Auf Basis der x-y-Werte in der DBF-Datei werden die entsprechenden z-Werte aus einem geocodierten Rasterbild entnommen und in ein zu wählendes numerisches Feld eingetragen. FLÄCHEN: Benötigt werden: Ein Rasterbild (8 Bit), in dem jede zu bestimmende Fläche von einem Umringpolygone mit dem Farbwert 255 (weiß) begrenzt wird. Eine Attributdatei (DBF), die für jede dieser Flächen einen Ankerpunkt (x-Wert, y-Wert als erstes und zweites Feld) sowie ein numerisches Feld der Länge 12 mit 3 Dezimalstellen enthält, in welches die Ergebnisse geschrieben werden sollen. Die Flächengrößen werden ermittelt und in die Datei eingetragen. DATEN AUSWÄHLEN: Datensätze, die bezüglich der Werte zweier auszuwählender Felder jeweils innerhalb der anzugebenden Intervallgrenzen liegen und die Vorgaben der Verknüpfung erfüllen, werden in eine Ausgabedatei geschrieben. Beispiel: Wenn die Werte aus Feld 3 zwischen 100 und 200 liegen UND/ODER die Werte aus Feld 4 zwischen 35 und 70, wird der Datensatz übernommen, sonst nicht. Soll nur mit einem Kriterium gearbeitet werden, wählt man die Verknüpfung UND und setzt für das zweite Feld die Intervallgrenzen entsprechend weit (z.B. –999999 bis 999999). Verknüpfungsmöglichkeiten: UND (sowohl als auch), ODER (ausschließlich, entweder oder), UND/ODER, UND NICHT. LISA FOTO Allgemeines Grundsätzliches zur Funktionsweise Im Gegensatz zu manchen anderen Stereo-Arbeitsstationen arbeitet LISA FOTO nicht „von oben nach unten“ (Bildraum Objektraum), sondern umgekehrt (Objektraum Bildraum). Auch die Orientierung des Stereomodells verläuft in FOTO etwas anders als gewöhnlich. Anstelle der klassischen Dreiteilung innere – relative – absolute Orientierung werden die einzelnen Bilder unabhängig voneinander orientiert. Deswegen gibt es keine relative Orientierung – nach der inneren und äußeren (absoluten) Orientierung jedes einzelnen Bildes wird je Bildpaar lediglich eine Modelldefinition durchgeführt. base P‘ photos f f projection centres C P‘‘ C f = focal length P = object point P‘ = representation of P in the left photo P‘‘ = representation of P in the right photo C = projection centre epipolar plane Pxyz z terrain surface = object space y x object (terrain) co-ordinate system Strahlengang und Steuerung der Bildbewegung in LISA FOTO (hier dargestellt der Luftbildfall): Durch Verändern der Position bzw. der Höhe im Geländekoordinatensystem (Objektraum) verschieben sich die korrespondierenden Bildausschnitte. In allen Programmteilen, in denen im Einzelbild bzw. Stereomodell gemessen wird, gilt das Prinzip „feste Messmarke(n), bewegliche(s) Bild(er)“. Grenzen Luftbilder: Je Block (Bildverband) können in der größten Ausbaustufe maximal 500 Bilder in bis zu 20 parallelen Streifen simultan verarbeitet werden. Bildkoordinatenmessung: Maximal 900 Punkte je Modell, max. 2000000 Punkte insgesamt. LISA FOTO - 35 - Scannen analoger Luftbilder Nachstehende Hinweise beziehen sich nur auf analoges Bildmaterial (Film oder Papier). Bilder von Digitalkameras sollten lediglich in das LISA-Format (IMA) importiert werden. Verarbeitet werden können Standard-Luftbilder einer Reihenmesskamera, die heutzutage üblicherweise das Format 23 x 23 cm haben. Diese sind vollständig, also inklusive der Rahmenmarken, einzuscannen. Die (geometrische) Scanauflösung hat Auswirkungen auf die erreichbaren Genauigkeiten und sollte 300 dpi nicht unter-, 1200 dpi nicht überschreiten. Die Umrechnung von dpi auf Pixelgröße geschieht nach folgender Formel: Pixelgröße in [µm] = 25400 / Auflösung in [dpi]. Die nachstehende Tabelle zeigt den Zusammenhang zwischen Scanauflösung in [dpi] bzw. [µm], Bildgröße in MB (Graustufen / 8 Bit), Maßstab und daraus resultierender Pixelgröße im Geländemaß bei einem Bildformat von 23 x 23 cm: Auflösung [dpi] Auflösung [µm] Bildgröße ca. [MB] 150 169,33 2 300 84,67 8 600 42,33 32 1200 21,17 128 (Graustufen, 8 Bit) Bildmaßstab _____________________________________________________________________________________ 1: 5000 1:10000 1:15000 1:20000 1:25000 1:30000 1:40000 1:50000 0,847 m 1,693 m 2,540 m 3,386 m 4,233 m 5,080 m 6,772 m 8,466 m 0,423 m 0,847 m 1,270 m 1,693 m 2,117 m 2,540 m 3,386 m 4,234 m 0,212 m 0,423 m 0,635 m 0,846 m 1,058 m 1,270 m 1,693 m 2,116 m 0,106 m 0,212 m 0,317 m 0,424 m 0,529 m 0,634 m 0,846 m 1,059 m Pixelgröße im Geländemaß = Bodenauflösung Hier noch einige Hinweise: Geeignete Dateiformate zum Import nach LISA FOTO sind BMP, JPG oder TIF (vgl. Option DATEI > IMPORT RASTERBILDER). Sofern möglich, sollte das Original-Filmmaterial gescannt werden. Falls der Umweg über Papierabzüge unumgänglich ist, sollten diese auf glattem (strukturlosem) Papier angefertigt werden. Bei Verwendung einfacher DTP-Scanner ist zu bedenken, dass deren geometrische Genauigkeit in der Größenordnung von 30 ... 50 µm liegt. Es ist dann nicht unbedingt sinnvoll, mit mehr als 600 dpi (ca. 42 µm) zu arbeiten! Bezüglich des zu scannenden Bereiches eines Luftbildes ist unbedingt zu beachten, dass die Rahmenmarken mit erfasst werden müssen. Der eigentliche Bildrand (meist schwarz; enthält die Randleiste, Bildzählwerk usw.) sollte dagegen fortgelassen werden! Zur Namensgebung der Bilddateien: Als Name muss grundsätzlich die Bildnummer (maximal 6stellig) genommen werden, keine anderen oder weiteren Angaben! Beispiel: Bild Nr. 137 wird je nach Format unter dem Namen 137.JPG, 137.TIF o.ä. abgespeichert, nicht als LINKES.JPG, BILD_137.TIF oder ähnlich. Und ein paar allgemeine Dinge zum Scannen: Scanner einschalten ohne Bild auf der Glasplatte! Gerät ca. 5 Minuten warmlaufen lassen. Erst dann Bild auflegen und die nicht vom Bild bedeckte Fläche der Glasplatte mit schwarzer Pappe abdecken. Damit wird die radiometrische Selbstkalibrierung des Gerätes (Weißabgleich usw.) unterstützt. - 36 - Programmbedienung Die Bedienung des Programms ist im wesentlichen identisch mit der von LISA BASIS. Einige häufig benötigte, in LISA BASIS vorhandenen Unterprogramme wie die Datenverwaltung über Projekte sind der Einfachheit halber auch in LISA FOTO verfügbar. An den Stellen, wo ein Bild bzw. ein Modell angezeigt wird (z.B. Orientierung, Stereomessung), kann die Bildbewegung mit Hilfe der gedrückten mittleren Maustaste, den Pfeiltasten oder durch Verschieben der Markierung im Übersichtsbild erfolgen. Schaltflächen in den Grafikfenstern Darstellung der Bildausschnitte im Stereomodell: Nebeneinander links - rechts Überlagert nach dem Anaglyphenverfahren (rot-cyan) Zeilenversetzt für Shutterbrillen im Interlaced-Modus Größe der Darstellung: Verkleinern Normalgröße, 1 Bildpunkt = 1 Bildschirmpixel Vergrößern Zentrieren Form der Messmarke(n): Punkt Kreuz Kreuz diagonal Kreis mit Zentralpunkt Form, Farbe und Größe der Messmarken können verändert und gespeichert werden. Messen, Registrieren: Skizze erstellen Distanz Winkel Kreismittelpunkt und -radius Streckenzug Position anfahren Korrelationskoeffizient Sonstiges: Fertig Abbruch LISA FOTO - 37 - Datei Projektauswahl, Projektdefinition, Projekt bearbeiten Siehe entsprechende Optionen in LISA BASIS. Datei > Import Rasterbilder Die Eingabebilder müssen als 8- oder 24-Bit-Dateien in einem der Formate BMP, JPG oder TIF vorliegen und sollten dann nach LISA (Format IMA) importiert werden. Dabei werden automatisch alle im Arbeitsverzeichnis gefundenen Bilder (max. 1000) oder alle ausgewählten (im Dateimanager die StrgTaste gedrückt halten) nach IMA umgewandelt. Die Dateinamen sind numerisch; z.B. wird das Bild TEST137A.JPG umgesetzt nach 137.IMA. Optionen: DREHEN um 90, 180 oder 270 Grad. Falls die Bilder von unterschiedlichen Kameras stammen, können sie der jeweiligen Kamera zugeordnet werden. Die Bildnummern sind dann 6-stellig, z.B. 100137.IMA (Kamera 1) oder 200137.IMA (Kamera 2). Diese Option wird nur für Bildsequenzen benötigt. Hinweise: Es ist möglich, in LISA direkt mit den Formaten BMP, JPG oder TIF zu arbeiten. Wir empfehlen allerdings, die Bilder mit der hier beschriebenen Option nach IMA zu konvertieren. Für die fotogrammetrische Verarbeitung müssen die Bilddateien numerische Namen haben (maximal 6-stellig)! Diese entsprechen üblicherweise der jeweiligen Bildnummer. Namen wie IMG_1022.JPG sind unzulässig, die Datei sollte umbenannt werden in 1022.JPG. Beim Import geschieht dies automatisch, siehe oben. Vor der weiteren Verarbeitung sollten nach Möglichkeit die Kalibrierparameter ermittelt werden, vgl. hierzu die Option VORPROGRAMME > ORIENTIERUNG MESSEN, dann MESSEN > KALIBRIERMUSTER. Bitte beachten: Die Dateiendungen für LISA lauten JPG (nicht JPEG) und TIF (nicht TIFF). - 38 - Vorprogramme Vorprogramme > Kameradefinition > Analog Vorbemerkung: Die hier beschriebene Option ist für analoge (Luftbild-)Kameras zu verwenden, falls also die Originalbilder als Papier- oder Filmmaterial vorliegen und gescannt wurden. Im Anschluss an die Kameradefinition ist dann für jedes Bild die innere Orientierung durchzuführen. Sind die Bilder dagegen mit einer Digitalkamera aufgenommen worden, ist die nächstfolgende Option zu verwenden; die Messung der inneren Orientierung entfällt dann. Für die innere Orientierung sind mindestens vier Rahmenmarken sowie die Brennweite erforderlich. Einzugeben sind die Sollkoordinaten der Rahmenmarken und die Brennweite, alle in der Einheit Millimeter – siehe das Kalibrierungszertifikat der Kamera, oder verwenden Sie Standardwerte für Zeiss-RMK- oder Wild-RC-Kameras. Die Schaltfläche KALIBRIERDATEN öffnet ein weiteres Fenster, in dem Möglichkeiten für die Berücksichtigung der radial-symmetrischen Verzeichnung des Objektivs und des Bildhauptpunktes (PPS) geboten werden: Nach der Formel R * (K1 * R2 + K2 * R4 + K3 * R6) (vgl. Ansatz von BROWN) Nach der Formel K1 + K2 * R + K3 * R2 + K4 * R3 (LISA intern) Berücksichtigung von Verzeichnungswerten aus BLUH (Datei SYSIM1.DAT) Daten aus einer Tabelle Beispiel für eine Tabelle der Verzeichnungswerte: 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 0.000 0.007 0.013 0.020 0.026 je Zeile: Radius [mm], Verzeichnung [mm] (usw.) Mit der Schaltfläche OK werden die gewählten Parameter übernommen. Soll keine Verzeichnungskorrektur erfolgen, ist die Schaltfläche RESET anzuklicken. Die Kameraparameter werden in einer Datei mit der Endung CMR in C:\USERS\PUBLIC\LISA\CMR abgelegt. Beispiel: 1 113.000 0.000 2 0.000 -113.000 3 -113.000 0.000 4 0.000 113.000 153.000 DP -0.9999990000E+00 0.0000000000E+00 DP 0.0000000000E+00 0.0000000000E+00 PP 0.0000000000E+00 0.0000000000E+00 CS 10.000 10.000 160 Rahmenmarke 1, Sollwert x, y in [mm] Rahmenmarke 2, ... ... ... Brennweite [mm] Verzeichnungsparameter Bildhauptpunkt Pixelgröße, Diagonale Sofern Kalibrierdaten berücksichtigt wurden, wird zusätzlich die Abbildung CALIB_1.IMA erzeugt, die den Verlauf der Verzeichnungsfunktion darstellt. Vorprogramme > Kameradefinition > Digital Nachstehende Parameter sind anzugeben: Anzahl der Pixel des Sensors in x und y (Querformat, also der größere Wert für x!), Pixelgröße in [µm] sowie die Brennweite in [mm]. Falls die Pixelgröße nicht bekannt ist, kann sie aus der Chipgröße in Zoll (z.B. 1/2.7") oder mm (z.B. 36 x 24) berechnet werden. Oder verwenden Sie eine Suchmaschine und geben Sie den Namen Ihrer Kamera sowie das Stichwort „pixel pitch“ ein. LISA FOTO - 39 - Erzeugt werden zwei Dateien, zum einen die Kameradefinitionsdatei wie vorstehend beschrieben (Endung CMR), ferner eine für alle Bilder gültige Datei mit den Parametern der inneren Orientierung. Letztere hat den gleichen Namen wie die Kameradefinitionsdatei, jedoch die Endung INN. Die weiter unten beschriebene Messung der inneren Orientierung jedes einzelnen Bildes entfällt. Zur Verzeichnungskorrektur siehe VORPROGRAMME > KAMERADEFINITION > ANALOG. Hinweise zu den Bildern: Verwenden Sie für LISA immer die Original-Bilddateien, wie sie von der Kamera kommen. Falls Sie die Bilder drehen möchten, tun Sie dies nur in LISA, nicht vorab mit einem anderen Programm! Dies ist wichtig, damit u.a. die Kalibrierparameter richtig mitgedreht werden. Vorprogramme > Passpunkte Zum Erstellen bzw. Überarbeiten einer Passpunktdatei. Format: Nr., x, y, z. Eine solche Datei ist z.B. nötig, wenn die äußere Orientierung durch Messen von mindestens vier Punkten je Bild hergestellt werden soll (räumlicher Rückwärtsschnitt). Auch für die Aerotriangulation wird eine Passpunktdatei benötigt, die ebenfalls z.B. hier erstellt werden kann. Für maximal 900 Punkte. Hinweis: Im Gegensatz zu den zweidimensional verlaufenden Orientierungen bzw. Bildentzerrungen in LISA BASIS wird in der Fotogrammetrie dreidimensional gearbeitet. Deshalb werden hier dreidimensionale Koordinaten (also mit z-Wert) benötigt! Existiert die angegebene Datei bereits, wird ihr Inhalt angezeigt. Einzelne Einträge können überarbeitet, Punkte hinzugefügt oder gelöscht werden. Vorprogramme > Streifendefinition Viele Optionen wie z.B. die automatische Punktmessung für die Aerotriangulation (AATM) benötigen Informationen über die Streifen im Block. Anzugeben sind jeweils die Nummern des ersten und letzten Bildes im Streifen; die Bildnummern dürfen zwischen 1 und 6 Dezimalstellen haben. Die Anzahl der hier zu definierenden Bildstreifen ist auf maximal 20 begrenzt. Beispiel für die Ausgabedatei STRIP.DAT: 0 0 0 134 0 155 0 170 0 140 161 164 1 1 1 0.0000 0.0000 0.0000 (Das Format dieser Datei ist kompatibel zum Programm BLOR). - 40 - Vorprogramme > Orientierung > Messen > Innere Orientierung Diese Option ist nur notwendig für gescannte Analogbilder! Wichtig: Man vergewissere sich zunächst über die Lage der Rahmenmarken untereinander bzw. relativ zur Bildrandleiste. Beispiel: Liegt die Rahmenmarke 1 laut Kalibrierungszertifikat z.B. auf der Mitte des linken Bildrandes, so bezieht sich das auf das Originalbild. Je nachdem, wie dieses Bild auf den Scanner gelegt wurde, kann die Rahmenmarke 1 im digitalen Bild allerdings z.B. auf der Mitte des oberen Bildrandes liegen – das digitale Bild ist also um 90 Grad nach rechts gedreht. Dies ist bei der Kameradefinition (s.o.) zu beachten! Für jedes zu verarbeitende Bild muss zunächst die innere Orientierung durchgeführt werden. Nach Angabe der Kamera werden die dort definierten Rahmenmarken automatisch nacheinander genähert angefahren - mit gedrückter mittlerer Maustaste (bzw. Strg-Taste oder auch den Pfeiltasten) wird das Zentrum der jeweiligen Rahmenmarke mit der Messmarke in Deckung gebracht und dann die linke Maustaste gedrückt. Hinweis: Falls die Rahmenmarken (i.d.R. kleine weiße Punkte) schlecht zu erkennen sind, kann es hilfreich sein, mit dem Helligkeits- bzw. dem Kontrastregler die Wiedergabe des Bildes zu verändern. Nicht messbare Punkte können mit der rechten Maustaste übersprungen werden. Bei aktivierter Option ZENTRIEREN erfolgt eine automatische Zentrierung. Es genügt also, die Marke „einigermaßen genau“ zu treffen. Dieses Verfahren kann allerdings nur bei punktförmigen weißen Marken angewendet werden! Ebenfalls möglich: Vorab eine starke Vergrößerung wählen und ohne die Option ZENTRIEREN die Rahmenmarken manuell genau messen. Ab der dritten Rahmenmarke erfolgen eine Ausgleichung nach kleinsten Quadraten sowie eine Anzeige der Restfehler in [mm]. Hier können dann Ausreißer markiert und aus der Ausgleichung entfernt bzw. Rahmenmarken neu gemessen werden. Sind Sie mit dem Ergebnis zufrieden, klicken Sie abschließend auf die FERTIG-Schaltfläche, womit die ermittelten Parameter abgespeichert werden. Zur Kontrolle wird die berechnete Scanauflösung in [dpi] bzw. [µm] angezeigt. Sollte dieser Wert stärker vom wirklichen (beim Scannen gewählten) abweichen, dürften die Rahmenmarken-Sollkoordinaten falsch sein. Die Angaben werden in einer Datei im Arbeitsverzeichnis abgelegt, deren Namen gleich dem der Bilddatei ist und die Endung INN hat. Beispiel: 0.1404250000E+04 -0.9734513274E-01 0.1399000000E+04 0.1175221239E+02 1 2740.000 2 1415.000 3 69.000 4 1393.000 RMK_1523.CMR 153.000 0.1181858407E+02 0.0000000000E+00 0.9734513274E-01 0.0000000000E+00 1410.000 71.000 1388.000 2727.000 Transformationsparameter ... ... ... Rahmenmarke 1, Pixelkoordinaten Rahmenmarke 2, ... ... ... Kamera-Definitionsdatei Brennweite [mm] Die Transformationsparameter beziehen sich auf den Übergang von Pixel- zu Bildkoordinaten. Hinweis: Form und Größe der Messmarke sollte denen der Rahmenmarken angepasst werden! Vorprogramme > Orientierung > Messen > Äußere Orientierung Falls die Ergebnisse einer Blockausgleichung mit BLUH vorliegen, braucht keine äußere Orientierung explizit durchgeführt zu werden – die Orientierungsparameter werden aus der entsprechenden Datei (i.d.R. DAPOR.DAT) übernommen. Sind die Parameter der äußeren Orientierung anderweitig oder als Näherungen bekannt, können sie eingegeben werden. LISA FOTO - 41 - Nach dem Anlegen einer Passpunktdatei (falls noch nicht vorhanden; vgl. Option VORPROGRAMME > PASSPUNKTE) sind nun für jeden Passpunkt folgende Schritte erforderlich: Zu messenden Punkt unten in der Liste auswählen (markieren). Einstellen des Punktes durch Verschieben des Bildausschnittes mit der mittleren Maustaste (bzw. Strg oder den Pfeiltasten), bis Punkt und Messmarke deckungsgleich sind. Digitalisieren (anklicken) mit der linken Maustaste. Der Punkt wird mit seiner Nummer im Bild eingetragen und unten in der Koordinatenliste mit „M“ markiert. Hinweis: Es ist günstig, wenn zunächst drei bis vier möglichst weit auseinander liegende, nicht-kollineare Punkte gemessen werden, wodurch die Berechnung der Orientierungsparameter schnell und sicher konvergieren kann. Falls bereits die Ergebnisse einer äußeren Orientierung des aktuellen Bildes aus einer früheren Messung vorliegen, können diese übernommen werden (sonst Schaltfläche RESET anklicken). Alle schon gemessenen Punkte werden dann im Bild eingetragen. Zum leichteren Auffinden von Punkten besteht die Möglichkeit, einen Ausschnitt von 121 x 121 Pixel um den jeweiligen Punkt herum abzuspeichern. Hierzu wird der Bildausschnitt als kleine Bilddatei, einer sogenannten Punktskizze (quicklook), abgelegt. Der Dateiname hat die Form <Punktnummer>.QLK. Existiert zum gewählten Punkt bereits eine Skizze, wird diese während der Punktmessung angezeigt. Bei mehr als vier Passpunkten liegt eine Überbestimmung vor. Wie schon oben bei der inneren Orientierung beschrieben, erfolgt dann eine Ausgleichung nach kleinsten Quadraten und die Anzeige der Restfehler mit der Option, Ausreißer zu markieren und aus der Berechnung herauszunehmen (Schaltfläche (DE-)AKTIVIEREN). Wie üblich sollte hierbei der Grundsatz beachtet werden, sowenig Punkte wie nötig zu entfernen und insgesamt eine möglichst gute, gleichmäßige Verteilung der Punkte im Bild zu haben. Ab vier gemessenen Passpunkten wird zudem jeder weitere genähert angefahren. Sind Sie mit dem Ergebnis zufrieden, klicken Sie abschließend auf die FERTIG-Schaltfläche, womit die ermittelten Parameter abgespeichert werden. Die Brennweite sowie die Orientierungsparameter (Projektionszentrum X0, Y0, Z0, Rotationswinkel , und ) werden in einer Datei im Arbeitsverzeichnis abgelegt, deren Namen gleich dem der Bilddatei ist und die Endung ABS hat. Beispiel: 153.000 .008 1136701.547 120011 120072 120122 ... ... ... CONTROL.DAT 0.003 .006 970322.348 -108.016 -96.000 -69.805 1.587 5289.731 70.005 2548514.900 -8.455 2548720.500 -66.654 2549108.300 Brennweite [mm] Phi, Omega, Kappa [Bogenmaß] X0, Y0, Z0 [m] 5689958.100 38.200 5688872.700 41.600 5688075.100 31.200 (... Bild- und Objektkoordinaten aller gemessenen Passpunkte) 0.003 (Passpunktdatei) (Restfehler in x und y [mm]) Hinweise zur Qualitätskontrolle: Im Falle von Luftbildern / Vertikalaufnahmen liegen die Werte für und i.a. vom Betrag her unter 1. zeigt die Flugrichtung, wobei Osten den Wert 0 hat und der Winkel linksdrehend angegeben wird, also Norden ca. 1.57, Westen ca. 3.14, Süden ca. 4.71. Die Höhe des Projektionszentrums (Z0) ist die Summe aus Gelände- und Flughöhe. Die Standardabweichung der Restfehler an den Passpunkten sollte nicht größer als ein Pixel sein. Die Pixelgröße resultiert bei analogen Bildern aus Bildmaßstab und Scanauflösung (vgl. Tabelle im Kapitel Scannen analoger Luftbilder) bzw. wird bei der Kameradefinition (digital) als Pixelgröße des Sensors angegeben. - 42 - Vorprogramme > Orientierung > Messen > Kalibriermuster Option zur Ermittlung von Verzeichnung und Hauptpunkt. Verwenden Sie hierzu unser Kalibriermuster: Zeigen Sie das Kalibriermuster auf einem genügend großen Flachbildschirm in Vollbilddarstellung an, z.B. mit der Windows-Bildanzeige. Fotografieren Sie nun das Kalibriermuster so, dass dieses möglichst formatfüllend abgebildet wird (Querformat!). Beachten Sie, dass alle Zielmarken abgebildet werden müssen. Sorgen Sie für eine verwacklungsfreie Aufnahme und speichern Sie das Bild unter einem numerischen Namen ab (z.B. 1000.JPG). Starten Sie nun VORPROGRAMME > ORIENTIERUNG MESSEN, wählen Sie das erzeugte Bild aus und gehen Sie dann zu MESSEN > KALIBRIERMUSTER. Die Anzahl der Zielmarken ist 11 in x und 8 in y. Das Programm positioniert sich in der Nähe der linken unteren Bildecke. Messen Sie nun die ersten vier Zielmarken von Hand (links unten, rechts unten, rechts oben, links oben). Messen Sie die erste Zielmarke besonders sorgfältig, da von dieser Position ein Ausschnitt abgespeichert und als Referenz für die folgenden Marken verwendet wird! Die weiteren Marken werden automatisch gemessen. Am Ende der Messung erfolgt die Berechnung der radial-symmetrischen Objektivverzeichnung und des Hauptpunktes. Das Ergebnis wird in einer Grafik namens CALIB_2.IMA verdeutlicht. Das Ergebnis der Messung wird in einer Datei mit dem Namen der Kamera und der Endung CAL ausgegeben. Gehen Sie nun erneut zur Option VORPROGRAMME > KAMERADEFINITION > DIGITAL und aktivieren Sie die Option KALIBRIERDATEN. Im nächsten Fenster klicken Sie einfach auf OK. Vorprogramme > Parameter der äußeren Orientierung Falls die Parameter der äußeren Orientierung anderweitig bereits bekannt sind, können sie importiert werden. Dabei ist die Reihenfolge der Winkel , , bei ihrer Berechnung zu beachten – die Werte dieser Winkel hängen von der Reihenfolge ihrer Berechnung ab! In LISA und BLUH gilt die Reihenfolge , , . Falls die Winkel in der Reihenfolge , , berechnet wurden, ist die entsprechende Option zu wählen. LISA FOTO - 43 - Eingabedaten: Rotationswinkel in Gon (Vollkreis = 400 gon), Grad (Vollkreis = 360°), Bogenmaß (Vollkreis = 2π) oder Strich (Vollkreis = 6400—), Koordinaten des Projektionszentrums in Meter. Option ROLL-PITCH-YAW: Falls Daten der äußeren Orientierung beim Flug erfasst wurden (direkte Sensororientierung mittels GPS/IMU), müssen die Winkel in das fotogrammetrische System , , umgerechnet werden. Eingabeformat: Bildnummer, Rotationswinkel (roll, pitch, yaw) in Dezimalgrad mit Nord = 0 für yaw, Projektionszentrum (X0, Y0, Z0) in geografischen Koordinaten (Reihenfolge Länge, Breite in Dezimalgrad, Höhe in Meter). Beispiel: 4 5 6 8.981 7.252 3.805 1.498 173.291 -0.152 169.779 1.387 166.667 9.874096 9.873602 9.873115 53.378387 53.378589 53.378815 235.880 242.190 247.240 Vorprogramme > Modellauswahl Falls bereits mehrere Modelle definiert wurden (vgl. nächste Option), kann hier eines ausgewählt werden. Ansonsten wird automatisch das zuletzt benutzte Modell verwendet. Das jeweils aktuelle Modell wird in der Statuszeile angezeigt und in der Datei STEREO__.PRD gespeichert. Vorprogramme > Modelldefinition Eingabeparameter: Nummer des linken und rechten Bildes, Verfahren für die äußere Orientierung: Parameter aus BLUH, dann dazu die entsprechende Datei mit den Orientierungsparametern angeben (meist DAPOR.DAT). In diesem Fall kann bei OBJEKTKOORDINATEN die Datei mit den ausgeglichenen Punktkoordinaten (meist DAXYZ.DAT) verwendet werden. Parameter aus ABS-Dateien, siehe Option VORPROGRAMME > PARAMETER DER ÄUSSEREN ORIENTIERUNG oder ORIENTIERUNG > MESSEN > ÄUSSERE ORIENTIERUNG. Optional können alle Modelle des Blocks wie in der Streifendefinition (s.o.) angegeben nacheinander abgearbeitet werden (Stapelbetrieb). Die Bildnummern eines existierenden Modells können über die Schaltflächen < bzw. > einfach weiter geschaltet werden. Im Stereomodell gibt es zwei Arten von Parallaxen. Die x-Parallaxen sind Folge des reliefbedingten Lageversatzes eines Objektes und für die Höhenbestimmung notwendig. Im orientierten Modell gibt es keine y-Parallaxen – soweit die Theorie. In der Praxis können durch Ungenauigkeiten beim Scannen, fehlende Kalibrierung, Ungenauigkeiten bei der Messung der Orientierung usw. allerdings auch in yRichtung Parallaxen in der Größenordnung von einigen Pixeln auftreten, die für eine automatische DGM-Generierung hinderlich sind. Das Programm kann die Restparallaxen minimieren. Das Programm berechnet den Koordinatenbereich des Modells in x und y. Wichtig (!): Innerhalb des Modellbereichs muss sich mindestens ein bekannter Punkt (aus der Objektkoordinatendatei) befinden! Sollte noch keine Objektpunktdatei vorliegen, kann der entsprechende Eintrag im Eingabefenster leer bleiben. Da aber für alle weiteren Schritte zwingend wenigstens ein Punkt im Modellbereich vorliegen muss, geht man in einem solchen Fall anschließend direkt zur Stereomessung und misst einige gut verteilte Punkte. Anschließend ist die Modelldefinition mit diesen Punkten zu wiederholen. Zu Informationszwecken werden weitere Parameter ausgegeben: Die ungefähre Pixelgröße der Eingabebilder im Objektraum (Bodenauflösung): Dieser Wert kann als Anhaltspunkt für die zu wählende Pixelgröße im Projekt dienen. Das Verhältnis Entfernung/Basis: Je größer dieser Wert ist, desto geringer wird die Bestimmungsgenauigkeit der z-Werte. Die aus beiden Parametern resultierende maximale Genauigkeit in z. Der mittlere Bildmaßstab. - 44 - Die Angaben zum Modell werden in einer Datei im Arbeitsverzeichnis abgelegt, deren Namen sich aus linker und rechter Bildnummer zusammensetzt und die Endung MOD hat. Beispiel: 135 136 DAPOR.DAT DAXYZ.DAT 1135300.000 1138000.000 969300.000 971482.000 0.0045 1 Bildnummern Datei mit den Orientierungsparametern (*) Datei mit den Objektkoordinaten Modellbereich, x [m] Modellbereich, y [m] Relativwinkel Parallaxenkorrektur (*) Falls die Orientierungen aus ABS-Dateien stammen, bleibt diese Zeile frei. LISA FOTO - 45 - Aerotriangulationsmessung (ATM) Einige Vorbemerkungen zu den Bild- und Punktnummern: Bildnummern: Alle Bilder im Block müssen eine eindeutige Nummer haben! Werden Bilder verschiedener Jahrgänge benutzt, könnten einzelne Bildnummern doppelt vorkommen. In diesem Fall sind die Bilder der betroffenen Streifen zu ändern, z.B. von 712 ... 722 auf 1712 ... 1722. Bildnummern dürfen maximal sechsstellig sein. Punktnummern: Alle Objektpunkte im Block müssen ebenfalls eine eindeutige Nummer haben! Die automatische Nummerierung bei der manuellen bzw. automatischen Messung (s.u.) berücksichtigt Bildnummer und fortlaufenden Index – so haben Punkte im Bild 712 die Nummern 712001, 712002, 712003 usw. Bei der manuellen Messung der Verknüpfungspunkte (s.u.) werden Nummern der Art 777770001, 777770002 usw. erzeugt. Diese Hinweise sind bei der Vergabe der Nummern der Passpunkte zu berücksichtigen! Haben also z.B. alle Bilder des Blockes eine mindestens dreistellige Nummer, so könnten die Passpunkte mit 1001, 1002, 1003 usw. bezeichnet werden, ohne sich mit anderen Objektpunktnummern zu überschneiden. ATM > Manuelle Messung Mit diesem Modul können Bildkoordinaten für die Aerotriangulation mit BLUH gemessen werden. Dazu ist die Kameradefinition erforderlich, ferner muss für alle Bilder die innere Orientierung vorliegen. Hinweis: Bei gutem Bildmaterial lohnt sich oft die automatische Messung (s.u.). Die hier beschriebene Option wird allerdings auch dann benötigt, um nämlich die Passpunkte sowie eventuell zusätzliche Verknüpfungspunkte zu messen. Pro Modell können maximal 900 Punkte gemessen werden. Anzugeben sind die beiden Bildnummern, ferner die ungefähre Längsüberlappung im Modell (meist zwischen 60% und 80%) und der Name der Ausgabedatei. Die Bildnummern des letzten Modells können über die Schaltflächen < bzw. > einfach weiter geschaltet werden. Die Parameter werden in der Datei BIKO____.PRD gespeichert. Wie weiter oben bei der äußeren Orientierung schon beschrieben, besteht auch hier die Möglichkeit, Umgebungen gemessener Punkte als Punktskizzen abzuspeichern, um die exakte Position bei späteren Messungen leichter wiederzufinden. Falls je eine Datei mit den Orientierungsparametern und den Geländekoordinaten der Passpunkte vorliegt, können beide angegeben werden. Damit werden die Positionen der Passpunkte im linken und rechten Bild automatisch angefahren. Aus technischen Gründen sollten die Modelle eines Streifens grundsätzlich von links nach rechts abgearbeitet werden. Das bedeutet, dass als erstes Modell das linke sowie das rechts anschließende Bild des Streifens genommen wird, dann im nächsten Modell das bisher rechte zum linken Bild wird usw. Darstellung der beiden Bilder Das linke und rechte Bild des Stereomodells können auf drei Arten am Bildschirm dargestellt werden: Nebeneinander links – rechts Farblich codiert überlagert nach der Anaglyphenmethode Zeilenversetzt für Shutterbrillen, die im Interlaced-Modus arbeiten Geübte Auswerter sind in der Lage, die erste Form dreidimensional zu sehen. Weniger Geübten sei die zweite Variante unter Verwendung einer Rot-Cyan-Brille (Rotfilter links) empfohlen. Die Messmarken, unter denen sich die Bildausschnitte bewegen, können in ihrer Form und Farbe über die entsprechenden Schaltflächen verändert werden. Ein Übersichtsbild mit Markierung der aktuellen Position erleichtert die Orientierung im Modell. Die Darstellung kann in unterschiedlichen Größen (Zoom) erfolgen, die Helligkeit separat für den linken bzw. rechten Bildausschnitt geregelt werden. - 46 - Bewegen im Modell Die Bewegung in x-y-Richtung erfolgt mit der Maus, wobei die mittlere Maustaste gedrückt zu halten ist. Sollte es hierbei Schwierigkeiten geben, kann die Strg-Taste verwendet werden. Zur Feinpositionierung stehen neben der Maus auch die Pfeiltasten zur Verfügung, zur Schnellpositionierung können Sie den im Übersichtsbild markierten Ausschnitt bewegen. Linkes und rechtes Bild sind normalerweise gekoppelt. Zum Wegstellen der x- und y-Parallaxen ist die rechte Maustaste gedrückt zu halten; es wird dann nur das rechte Bild bewegt. Ist letzteres einmal gegenüber dem linken Bild eingepasst (Parallaxen weggestellt), kann das Programm mit Hilfe der Option KORRELATION oder der Funktionstaste F2 versuchen, durch permanente Korrelation bei der Bildbewegung die korrekte Kopplung beizubehalten. Punktmessung Für die Messung von Bildkoordinaten existieren vier Messmodi: Aus Vormodell Gruber-Punkte Individuell Streifenverknüpfung Das Registrieren der Bildkoordinaten geschieht, nachdem der Punkt im linken und rechten Bildausschnitt korrekt eingestellt wurde, mit der linken Maustaste. Zu den Optionen: AUS VORMODELL: Zwei Fälle sind zu unterscheiden: (A) Punkte, die bereits im vorliegenden Modell gemessen wurden, werden im Übersichtsbild in blau dargestellt und können nicht neu gemessen werden. Soll das dennoch geschehen, ist der entsprechende Punkt zunächst mit Hilfe des Editors für ATMPunkte in diesem Modell zu löschen. (B) Bei Punkten, die im (jetzt) linken Bild des aktuellen Modells bereits gemessen wurden, schätzt das Programm mit Hilfe der Längsüberlappung ab, ob sie vermutlich auch im rechten Bild liegen. Ist das der Fall, werden sie im Übersichtsbild in grün dargestellt und automatisch im linken Bild angefahren; ihre Position ist hier nicht mehr veränderbar. Es ist also nur noch die entsprechende Position im rechten Bild einzustellen (automatische Punktübertragung). Diese Option kann und sollte ab dem zweiten Modell im Streifen genutzt werden. Falls ein Punkt nicht messbar ist, kann die Schaltfläche ÜBERSPRINGEN bzw. die F3-Taste genutzt werden. GRUBER-PUNKTE: Zur Verknüpfung der beiden Bilder sind mindestens 6 gut verteilte Punkte im Modell zu messen, wobei üblicherweise die linken drei schon im vorigen Modell gemessen wurden und deshalb im aktuellen Modell zu übernehmen sind. Die Verteilung entspricht normalerweise der "WürfelSechs", also je zwei Punkte oben, mittig und unten im Modell. Das Programm fährt diese Positionen automatisch an – diese können verändert werden – und vergibt auch selbständig die Punktnummern, die sich aus der Nummer des linken Bildes sowie einem fortlaufenden Index ergeben. Beispiel: Bildnummer links 747, rechts 748, dann werden die Punktnummern 747001, 747002 usw. bis 747006 verwendet. Falls ein Punkt nicht messbar ist, kann auch hier die Schaltfläche ÜBERSPRINGEN bzw. die F3-Taste genutzt werden. INDIVIDUELL: Nach Eingabe seiner Nummer wird nachgesehen, ob der Punkt bereits im linken Bild gemessen wurde. Falls ja, erfolgt eine Vorpositionierung im linken Bild wie oben (AUS VORMODELL) beschrieben. Ansonsten ist der Punkt in beiden Bildausschnitten frei einzustellen. Stellt sich, nachdem die Nummer bereits eingegeben wurde, heraus, dass der Punkt nicht messbar ist, kann wieder die Schaltfläche ÜBERSPRINGEN oder die F3-Taste genutzt werden. STREIFENVERKNÜPFUNG: Wenn Sie mit der Option ATM > VERKNÜPFUNG MESSEN (s.u.) bereits Verknüpfungspunkte bestimmt und Punktskizzen erstellt haben, werden diese genähert vorpositioniert und deren Vorschaubilder unten links angezeigt. LISA FOTO - 47 - Hinweise für alle Messmodi: Die Schaltfläche FERTIG beendet den jeweiligen Modus. Mit Hilfe der Option MESSEN kann fortgefahren werden. Über MESSEN > ENDE bzw. die Esc-Taste werden die Messungen abgespeichert und das Modul verlassen. Punkt und Nummer werden in beide Bildausschnitte eingetragen, die Position zusätzlich im Übersichtsbild rot markiert. Abgespeichert werden Pixelkoordinaten, wobei die Zeilenposition gespiegelt ist – der Ursprung liegt also links unten. Die erste Zeile jedes Modells beinhaltet die Bildnummern, die Brennweite, den Kameranamen sowie den Drehwinkel der Bilder. Die nächsten Zeilen enthalten die Rahmenmarken (Koordinaten aus der inneren Orientierung), es folgen dann für jeden registrierten Punkt die Werte Punktnummer, x links, y links, x rechts, y rechts. Das Ende eines Modells wird mit -99 gekennzeichnet. Für die Weiterverarbeitung in BLUH ist nach Abschluss aller Messungen die Datei mit Hilfe der Option ATM > EXPORT BLUH in das entsprechende Format zu exportieren. Beispiel für die Ausgabedatei: 135000136 153.000 CAMERA_1.CMR 1 2735.016 1389.988 2739.972 2 1406.985 54.021 1414.941 3 64.970 1376.988 68.940 4 1392.022 2713.022 1393.045 135001 1426.000 2551.000 585.000 135002 1426.000 1417.000 540.000 135003 1426.000 284.000 587.000 135004 2500.000 2543.000 1765.000 135005 2598.000 1402.000 1856.000 135006 2620.000 284.000 1842.000 -99 1 1410.063 71.033 1388.030 2726.955 2552.000 1417.000 272.000 2560.000 1402.000 252.000 (Drehwinkel, 1 = 90°) (Rahmenmarken) (Verknüpfungspunkte) ATM > Editor ATM-Punkte Nach Auswahl der Pixelkoordinatendatei werden alle bisher gemessenen Punkte in aufsteigender Reihenfolge sortiert angezeigt. Nach Markieren (Anklicken) eines Punktes im Übersichtsfenster kann dessen Nummer verändert werden. Der einzelne Punkt oder alle Punkte mit gleicher Nummer können über die entsprechenden Schaltflächen gelöscht werden. Dabei wird die Nummer zunächst auf ihren negativen Wert gesetzt; das Löschen kann also durch ein weiteres Mal markieren und Löschen rückgängig gemacht werden (die Punktnummer wird damit wieder auf den ursprünglichen Wert gesetzt). Des Weiteren kann an dieser Stelle eine zum Punkt gehörende Skizze gelöscht werden. Durch Klicken auf die FERTIG-Schaltfläche wird die Datei geändert abgespeichert, wobei alle Punkte mit negativer Nummer nicht übernommen werden. ATM > Streifenbilder berechnen Diese Option ist Voraussetzung für das Messen von Verknüpfungspunkten, wie im nächsten Absatz beschrieben, und daher insbesondere dann notwendig, wenn der Block aus mehr als einem Streifen besteht. Die Definition der Streifen (s.o.) muss vorliegen. Für jeden Streifen des Blocks wird ein Bild berechnet, welches die einzelnen Bilder in der Größe von je 800 x 800 Pixeln nebeneinander montiert enthält. Der Name der Ausgabedatei wird von der Nummer des ersten und letzten Bildes abgeleitet. Beispiel: Erstes Bild 134, letztes Bild 140 die Ausgabedatei heißt ST_134140.IMA. Für maximal 20 Streifen und maximal 50 Bilder je Streifen. - 48 - ATM > Verknüpfung messen Hiermit können Verknüpfungspunkte zwischen benachbarten Bildern und Streifen gemessen werden, die dann als Startwerte für die manuelle oder automatische Messung (AATM, s.u.) dienen. Falls Sie die Verknüpfungspunkte für die manuelle Bildkoordinatenmessung verwenden möchten, muss die Option PUNKTSKIZZEN ERSTELLEN aktiviert sein! Laden Sie einen Streifen in den oberen Teil des Fensters, in den unteren Teil den nächsten, der sich mit dem oberen überlappt. Die Streifen können nun unabhängig voneinander jeweils mit der Maus, mittlere Taste gedrückt, verschoben sowie mit den Schaltflächen | bzw. | auf den Anfang oder das Ende gesetzt werden. Klicken Sie nun auf MESSEN und geben Sie einen Dateinamen an, Standard ist TIEPOINT.DAT. Digitalisieren Sie jetzt den ersten Verknüpfungspunkt durch Anklicken mit der linken Maustaste in allen Bildern, in denen er vorkommt, und drücken Sie danach die rechte Maustaste (wichtig zum Weiterschalten der Punktnummer!). Beginnen Sie dabei immer im oberen Streifen! Der Punkt wird übernommen, in allen Bildern mit einem kleinen roten Quadrat markiert und mit einer fortlaufenden Nummer versehen. Digitalisieren Sie, ggf. nach Verschieben der Streifen, den nächsten Punkt in allen Bildern, dann rechte Maustaste, usw. Gemessene Punkte können mittels der Punktnummernliste (de-)aktiviert werden. Nach Klick auf die entsprechende Schaltfläche wird die Punktnummer auf ihren negativen Wert gesetzt. Ein weiterer Klick setzt die Nummer auf den Ausgangswert zurück. Punkte mit negativer Nummer (deaktiviert) werden nicht in der Ausgabedatei gespeichert. Beenden Sie die Messung mit der FERTIG-Schaltfläche. Hier noch ein paar allgemeine Hinweise: Die für die Aerotriangulation benötigten Passpunkte sind selbstverständlich in den Originalbildern, also in höchster Auflösung, zu messen (ATM > MANUELLE MESSUNG, s.o.). Dagegen dienen die Verknüpfungspunkte, gemessen wie vorstehend beschrieben, nur als Startwerte. Für den Fall, dass durch eine große Zahl gut verteilter Passpunkte bereits eine hinreichende Verknüpfung der Streifen vorliegt, kann auf eine separate Messung von Verknüpfungspunkten verzichtet werden. Ebenso ist es möglich, nur dort noch einige Verknüpfungspunkte zu messen, wo nicht genügend Passpunkte vorliegen. Besteht der Block aus nur einem einzigen Streifen, wobei die Bilder aber von schlechter Qualität bzw. geringem Kontrast sind, kann man auch dann durch die manuelle Messung von Verknüpfungspunkten meist bessere Ergebnisse bei der automatischen Messung erhalten. Je mehr Verknüpfungspunkte im Block vorhanden sind, desto stabiler wird die Streifenverknüpfung sein! Als Grundregel sollte jedes Modell mit jedem benachbarten Streifen mindestens einen Verknüpfungspunkt gemeinsam haben. Und selbstverständlich können nur solche Punkte für die Verknüpfung genutzt werden, die je Streifen in mindestens zwei benachbarten Bildern (Modell) gemessen wurden. Beispiel für die erzeugte Ausgabedatei: 777770001 777770001 777770001 777770001 777770001 777770001 777770002 777770002 777770002 777770002 777770002 ... 532.000 276.000 38.000 531.000 288.000 16.000 578.000 349.000 86.000 616.000 344.000 697.000 705.000 709.000 182.000 162.000 186.000 688.000 694.000 707.000 158.000 185.000 134 135 136 155 156 157 135 136 137 156 157 LISA FOTO - 49 - Erste Spalte interne Punktnummer, zweite Spalte x-Wert, dritte Spalte y-Wert (jeweils Pixelkoordinaten, bezogen auf die 800 x 800 Pixel großen Bilder), vierte Spalte Bildnummer. ATM > AATM (Automatische Messung) Für die Verarbeitung von Luftbildern; falls die Bilder in mehreren Streifen angeordnet sind, sollten diese möglichst parallel zueinander verlaufen. Folgende Schritte müssen bereits erfolgt sein: Kameradefinition, innere Orientierung aller Bilder, optional Messung der Verknüpfungspunkte wie vorstehend beschrieben sowie die Messung der Passpunkte. Anzugeben sind der Schwellwert für den Korrelationskoeffizienten, die Größe des Korrelationsfensters sowie die Anzahl der Iterationen, ferner die Dateien mit den Bild- und Objektkoordinaten der Passpunkte, den Verknüpfungspunkten (optional) sowie die Ausgabedatei. In möglichst regelmäßiger Anordnung werden nun Verknüpfungspunkte gesucht und ggf. ins Anschlussmodell übertragen. Dabei wird mit Bildpyramiden gearbeitet, um ausgehend von einer ersten Näherung stufenweise zu immer genaueren Koordinaten zu kommen. Gesucht wird je Bild in einem regelmäßigen Gitter von 30 x 30 Planquadraten. Daraus folgt, dass die maximale Anzahl der Punkte von der Längsüberdeckung in % abhängt - beispielsweise bei 60% Überdeckung also maximal 60% von 900 = 540 Punkte. Zunächst werden innerhalb der Planquadrate Gebiete mit maximalem Kontrast gesucht, dann wird über Korrelation der jeweils homologe Punkt im zweiten Bild ermittelt. Anschließend erfolgt eine Plausibilitätskontrolle über die ermittelten x- und yParallaxen sowie die Entfernung von offensichtlichen Ausreißern, dann ein zweiter Durchgang mit den verbesserten Näherungen, danach geht es zum nächsten Modell. Die Ausgabedatei (Standardname AATM.DAT) hat das gleiche Format wie oben bei der manuellen Messung beschrieben und enthält die Pixelkoordinaten aller ermittelten Punkte. Diese Datei wird anschließend in das BLUH-Format konvertiert. Führen Sie nun die Blockausgleichung mit BLUH durch. Verwenden Sie für die Ausgabedateien die vorgeschlagenen Namen DAPOR.DAT (Orientierungen) und DAXYZ.DAT (Objektkoordinaten)! In der Regel kann man das Ergebnis noch deutlich verbessern: Die Streifenverknüpfung erfolgte bislang nur über die manuell gemessenen Verknüpfungspunkte sowie ggf. die Passpunkte, sofern diese in mehr als einem Streifen liegen. Üblicherweise kommen aber sehr viel mehr Punkte in Betracht. Deshalb starten Sie die Option ATM > AATM erneut und wählen Sie jetzt die Option DATEN AUS BLUH. Das Programm ermittelt nun für jeden Objektpunkt, in welchen Bildern er vermutlich vorkommt, und erreicht damit eine erheblich bessere Verknüpfung der Bildstreifen, was zu einem insgesamt stabileren Block führt (siehe auch die nachstehende Abbildung). Anschließend führen Sie erneut BLUH aus. Hinweis: Falls nachträglich noch ergänzende Verknüpfungspunkte in Gebieten mit geringem Kontrast gemessen werden sollen (siehe oben, ATM > MANUELLE MESSUNG), sollte dort als Ausgabedatei die vorstehend beschriebene (Standardname AATM.DAT) verwendet und bei der Warnmeldung "Datei existiert bereits" die Option ANHÄNGEN gewählt werden. In diesem Fall ist der Export nach BLUH anschließend separat zu starten. - 50 - Verbesserte Verknüpfung der Bilder (innerhalb jedes Streifens: grüne Punkte, zwischen benachbarten Streifen: rote Punkte). Als nächsten Schritt starten Sie VORPROGRAMME > MODELLDEFINITION und aktivieren dort die Option ALLE. ATM > Export BLUH Eingabe: Datei mit den manuell gemessenen oder automatisch ermittelten Pixelkoordinaten. Die Pixelkoordinaten werden auf die Rahmenmarken-Sollkoordinaten der Kameradefinition transformiert und so zu Bildkoordinaten. Beispiel für die Ausgabedatei: 135000136 153.000 13502 2.778 99.217 13503 2.238 2.836 13504 1.698 -93.460 13505 93.678 98.093 13506 101.429 1.076 13507 102.759 -93.954 -99 -68.507 -73.106 -69.928 31.333 38.225 36.238 98.679 2.136 -95.321 98.531 -0.064 -97.904 Hinweis: Diese Option wird am Ende der AATM automatisch durchgeführt und braucht dort deshalb nicht separat gestartet zu werden. ATM > BLUH Grafik Mit Hilfe des Moduls BLAN aus dem Programmsystem BLUH können verschiedene Grafiken erstellt werden, u.a. zur Lage der Bilder und Passpunkte. Diese Grafiken werden im Format HP-GL erzeugt und können in LISA nicht weiterverwendet werden. Deshalb gibt es die hier beschriebene Alternative. Erzeugt wird ein Rasterbild. Dieser kann je nach Wahl folgendes enthalten: Lage und Nummer der Passpunkte, Fehlervektoren Lage der Verknüpfungspunkte Bildzentren, -nummern und -grenzen Wie üblich wird die Pixelgröße aus der Projektdefinition übernommen. Da diese für ein einfaches Übersichtsbild oft zu unnötiger Dateigröße führt, kann die Pixelgröße heraufgesetzt werden. Des weiteren kann das Bild auf den in der Projektdefinition festgelegten Koordinatenrahmen begrenzt werden. LISA FOTO - 51 - Auswertung Auswertung > Stereomessung Hiermit können Objektkoordinaten im orientierten Stereomodell mit optional angekoppeltem DGM gemessen werden. Die Kameradefinition, die Orientierung beider Bilder sowie die Modelldefinition müssen vorliegen. Hinweis: Für den Fall, dass kein DGM existiert, kann mit einer Starthöhe begonnen werden, die der mittleren Objekthöhe entsprechen sollte. Einige der nachstehend beschriebenen Optionen können dann allerdings nicht genutzt werden. Darstellung der beiden Bilder Entspricht der Darstellung im Modul ATM > MANUELLE MESSUNG (siehe dort). Bewegen im Modell (a) Objektraum Bildraum („RRS“, Standardfall) Die Bewegung in x-y-Richtung erfolgt mit der Maus, wobei die mittlere Maustaste gedrückt zu halten ist. Sollte es hierbei Schwierigkeiten geben, sind gleichzeitig die linke und die rechte Maustaste ODER die Strg-Taste zu drücken. Die Bewegung in z-Richtung, also das Wegstellen der x-Parallaxe, erfolgt ebenfalls mit der Maus (Rad oder rechte Maustaste). Wahlweise kann beim Fahren über das Modell die zuletzt eingestellte Höhe beibehalten oder permanent die Höhe aus dem zugrunde liegenden DGM übernommen werden (Option Z ---- bzw. Z DGM). Die Steuerung der Bilder erfolgt durch Verändern der x-y-z-Koordinaten im Objektraum. Hieraus werden mittels der Kollinearitätsbeziehungen die entsprechenden Positionen in den Bildern berechnet und diese dann auf die Messmarken eingestellt. Die Bilder „fahren“ also quasi der Mausbewegung hinterher. (b) Bildraum Objektraum („RVS“) Mit gedrückter mittlerer Maustaste werden beide Bilder simultan bewegt, mit der rechten Maustaste nur das rechte Bild (ähnlich wie oben beschrieben, siehe ATM > MANUELLE MESSUNG). Aus den eingestellten Bildpositionen werden dann die Objektkoordinaten per räumlichem Vorwärtsschnitt berechnet und unten links in der Statuszeile angezeigt. Ferner kann mit Hilfe der Schaltfläche ANFAHREN ein Punkt durch manuelle Eingabe seiner Geländekoordinaten direkt angefahren werden. Die Schaltfläche ZENTRIEREN setzt die aktuelle Position auf die Mitte des DGMs zurück. Die Option KORRELATIONSKOEFFIZIENT berechnet für den aktuellen Punkt den Korrelationskoeffizienten aus den Umgebungen des linken und rechten Bildes. Messmodi Die Datenaufnahme wird über die Option REGISTRIEREN gestartet. Erfasst werden dreidimensionale Geländekoordinaten (Nr., x, y, z). Drei Verfahren stehen zur Auswahl: Manuelles Anfahren / Digitalisieren von Punkten bzw. Linien. Optional erfolgt eine Vorpositionierung nacheinander auf alle Punkte einer Eingabedatei, sofern diese innerhalb des Modellbereichs liegen. Zur Vorpositionierung können dann wahlweise die z-Werte der Eingabedatei übernommen oder aus dem zugrunde liegenden DGM ermittelt werden. Profilmessung. Die Vorpositionierung erfolgt nach Angabe von Start- und Endpunkt sowie Schrittweite (Intervall). - 52 - Gittermessung. Die Vorpositionierung erfolgt nach Angabe des Koordinatenbereiches sowie der Gitterweite, das definierte Gebiet wird schrittweise abgefahren. Optional können Positionen mit bekannter DGM-Höhe automatisch übersprungen werden (NUR AUF LÜCKE). Hinweis: Eine Vorpositionierung bewirkt, dass die x-y-Werte des Punktes nicht verändert werden können – es ist lediglich die Höhe mit Hilfe des Mausrades oder der rechten Maustaste einstellbar. In allen Fällen ist noch der Code zu definieren. Codes von 1 bis 5000 stehen für Einzelpunkte, Codes von 5001 bis 9999 für Linien. Zu weiteren Details siehe das Kapitel VEKTORDATEN im Anhang. Das Digitalisieren wird mit der FERTIG-Schaltfläche beendet. Sofern eine Vorpositionierung erfolgt und ein Punkt nicht stereoskopisch einstellbar ist, gibt es zwei Möglichkeiten: ÜBERSPRINGEN (bzw. F3-Taste) geht ohne Registrierung dieses Punktes zum nächsten weiter, Z UNBEKANNT (bzw. F4-Taste) speichert den Punkt mit einem Z-Wert von -999 ab. Hinweis: Über die Option DATEI > EXPORT RASTERBILD > DAT / VEKTOR (LISA BASIS) können ebenfalls dreidimensionale Punktkoordinaten in Einzelpunkt-, Profil- oder Gitteranordnung direkt aus dem DGM erzeugt werden. ÜBERLAGERN > DGM-PUNKTE: Diese Option steht in Verbindung mit der STEREO-KORRELATION. Wird dort nämlich die Option INTERPOLATION deaktiviert und folglich ein mehr oder weniger „lückenhaftes“ DGM erzeugt, können hier die durch Korrelation ermittelten DGM-Punkte in das linke und rechte Bild eingespiegelt werden. Im Bereich größerer Lücken sollten dann zusätzliche Punkte manuell gemessen werden (vorstehende Option REGISTRIEREN) und anschließend das lückenhafte DGM sowie die Datei mit den gemessenen zusätzlichen Punkten über die Option AUSWERTUNG > DGMINTERPOLATION zu einem abschließenden DGM zusammengefügt werden. ÜBERLAGERN > VEKTORDATEN: Spiegelt den Inhalt einer anzugebenden Vektordatei in die beiden Bildausschnitte ein. Wichtig: Zur Umrechnung von Gelände- auf Pixelkoordinaten wird der z-Wert aus der Vektordatei, nicht die Höhe aus einem ggf. geladenen DGM verwendet. ÜBERLAGERN > NEU ZEICHNEN: Hebt die vorstehenden Optionen auf. Hierzu werden die Bilder neu eingelesen, was u.U. etwas Zeit benötigt. Und hier noch ein Tipp: Sie mögen es eventuell als unkomfortabel empfinden, ständig im Wechsel mit drei Maustasten zu arbeiten – die mittlere für die Bewegung im Modell, das Rad oder die rechte zum Einstellen der Höhe und die linke zum Registrieren der Koordinaten. Deshalb zwei Vorschläge: Beschaffen Sie sich in jedem Fall vorab ein DGM, z.B. über eine Stereokorrelation (vgl. nächstes Kapitel), und starten Sie die Stereomessung hiermit. Dadurch erübrigt sich das Einstellen der Höhe. Wenn Sie Punkte ohne Vorpositionierung aufnehmen, halten Sie einfach die Strg-Taste gedrückt. Damit folgt das Modell der Mausbewegung (als wenn Sie die mittlere Maustaste gedrückt hätten), und Sie betätigen nur noch die linke Maustaste zum Registrieren. Einzelmessungen Mit den entsprechenden Schaltflächen können Entfernungen, Streckenzüge, Winkel und Kreisdaten (Radius, Mittelpunkt) bestimmt werden. LISA FOTO - 53 - Auswertung > Stereo-Korrelation (Matching) Die Kameradefinition, die Orientierungen beider Bilder sowie die Modelldefinition müssen vorliegen. Wahlweise können entweder nur das aktuelle Modell oder alle Modelle des Blockes wie in der Streifendefinition angegeben verarbeitet werden (Stapelbetrieb), in letzterem Fall werden zudem die Ergebnisse anschließend zu einem Mosaik zusammengefügt. Über das Aufsuchen identischer (homologer) Punkte im linken bzw. rechten Bild und Bestimmung des Strahlengangs zum Zeitpunkt der Aufnahme wird die jeweilige Geländehöhe rekonstruiert. Durch sukzessives Fortschreiten dieses Prozesses über die gesamte Fläche des Modellbereichs entsteht ein Oberflächenmodell (DGM). Wie schon weiter oben erwähnt, arbeitet das Verfahren "von unten nach oben" – ausgehend von einer Starthöhe wird der z-Wert solange verändert, bis die resultierenden Bildausschnitte optimal passen („area based matching“). Als Kriterium hierfür wird der Korrelationskoeffizient verwendet. Anzugeben sind die maximale Verschiebung in x (px = x-Parallaxe), die Größe des Korrelationsfensters sowie ein Schwellwert für den Korrelationskoeffizienten. Ebenfalls anzugeben ist eine Datei mit den Objektpunktkoordinaten bekannter Punkte. Zu den einzelnen Parametern folgende Hinweise: PX: Üblich sind Werte zwischen 2 und 5. Je stärker das Relief, desto höher ist dieser Wert einzustellen. Im Sinne hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit sollte der Wert jedoch nicht unnötig hoch angesetzt werden, da es sonst leicht zu Fehlkorrelationen kommen kann (z.B. bei sich wiederholenden Strukturen). Korrelationskoeffizient „r“: In der Regel kann der vorgeschlagene Wert (0.7) beibehalten werden. Mit Ausnahme von Sonderfällen (z.B. sehr kontrastarme Bilder) macht es wenig Sinn, einen Wert kleiner als 0.6 anzusetzen, da hierdurch zwar mehr Punkte korreliert werden, jedoch die Genauigkeit leidet. FENSTER: Je größer das Fenster, desto sicherer ist meist das Ergebnis und desto mehr Zeit benötigt die Berechnung. Sehr kleine Fenster können in Regionen mit sich wiederholenden Strukturen zu Problemen führen. Starten Sie mit einem Wert zwischen 7 und 13. Filterung des DGM: Man beachte, dass eine Filterung die Höhenwerte insbesondere bei lokalen Minima und Maxima verändert. Wenn es also auf höchsterreichbare Genauigkeit ankommt, empfiehlt es sich, ohne Filter zu arbeiten. Andererseits hat sich die Filterung bewährt, wenn z.B. auf Basis des DGMs anschließend Höhenlinien berechnet werden sollen. Hinweis: Für Kontrollzwecke kann es sinnvoll sein, die (standardmäßig genutzte) Option INTERPOLAzu deaktivieren. Das erzeugte DGM wird dann mehr oder weniger große Lücken aufweisen, vor allem in Gebieten mit sehr geringem Kontrast. Hier sollten dann manuell Punkte nachgemessen werden – vgl. hierzu auch die Hinweise im Kapitel AUSWERTUNG > STEREOMESSUNG sowie im folgenden Kapitel. TION Auswertung > DGM-Interpolation Für den Fall, dass ein durch Stereo-Korrelation erzeugtes DGM Lücken aufwies und daher manuell weitere Punkte nachgemessen wurden, kann mit Hilfe dieser Option aus dem DGM und (optional) den zusätzlich gemessenen Punkten ein flächendeckendes DGM interpoliert werden. Die Option AKTUELLES MODELL bewirkt, dass das DGM nur in diesem Bereich erstellt wird; andernfalls wird bis zu den Rändern des Projektbereichs interpoliert. - 54 - Auswertung > Orthobild Diese Option dient der differentiellen Vollentzerrung eines digitalen Bildes auf ein zugrunde liegendes DGM. Die Qualität der Entzerrung hängt entscheidend von der des DGMs ab! Alternativ kann auf eine Horizontalebene (z konstant) entzerrt werden, sofern die Objektoberfläche weitgehend eben ist. Die zu verarbeitenden Bilder müssen vollständig orientiert sein. Drei Optionen bezüglich der Eingabebilder werden angeboten: Einzelbild Aktuelles Modell Alle Bilder EINZELBILD: Anzugeben sind die Bildnummer sowie die Herkunft der äußeren Orientierung: Aus BLUH, dann außerdem deren Ausgabedatei, oder über eine ABS-Datei, z.B. aus manueller Messung. AKTUELLES MODELL: Die Modelldefinition muss bereits durchgeführt worden sein. Es werden dann sowohl das linke als auch das rechte Bild des aktuellen Modells verwendet in der Weise, dass Bildinhalte, die dichter am linken Bildhauptpunkt liegen, aus dem linken Bild genommen werden; entsprechendes gilt für die rechte Seite (Nächster Nadir). ALLE BILDER: Angenommen, es existiert bereits ein Gesamt-DGM für das Projektgebiet (z.B. aus einer Stereokorrelation, Option ALLE MODELLE + MOSAIK ERSTELLEN), so können mit dieser Option sämtliche orientierten Bilder im Arbeitsverzeichnis in einem Durchgang entzerrt und zusammengefügt werden. Das Programm ermittelt aus der Streifendefinition alle Bilder des Blocks und arbeitet sie nacheinander ab. Die Farbwertzuordnung im Orthobildmosaik geschieht dabei nach dem Verfahren Nächster Nadir. Für die zweite bzw. dritte Option kann ein stufenloser Farbwertabgleich zwischen den einzelnen Bildern gewählt werden. Die Entzerrung erfolgt auf den vom DGM vorgegebenen Bereich oder, falls auf eine Horizontalebene entzerrt wird, auf den Projektbereich. Wo keine DGM-Informationen vorliegen (z.B. Aussparungsflächen), bleibt das Orthobild frei. Die geometrische Auflösung (Pixelgröße) des Orthobildes wird aus der Projektdefinition übernommen. Auswertung > Kamerapositionen Nachdem für alle Bilder die äußeren Orientierungen bestimmt wurden, kann hieraus eine Datei mit den Kamerapositionen erstellt werden. Diese werden entweder aus allen im Arbeitsverzeichnis vorhandenen ABS-Dateien oder aus der Datei DAPOR.DAT (BLUH) übernommen. Auswertung > Bildsequenz Vorbemerkung: Diese Option ist vorgesehen zur automatischen Verarbeitung von Bildsequenzen (Stereomodelle, die in zeitlichem Abstand aufgenommen wurden). Das jeweils linke Bild stammt immer von der gleichen Kamera auf gleichem Standpunkt, entsprechendes gilt für das rechte Bild. Die Bildnummern müssen sechsstellig sein, wobei dann die erste Stelle die Kameranummer angibt: Bild 100001 wurde mit Kamera 1 aufgenommen, Bild 200001 mit Kamera 2. Um dieses einfach zu erreichen, gibt es in der Option DATEI > IMPORT RASTERBILDER die Möglichkeit, ausgewählte oder alle Bilder einer definierten Kamera zuzuordnen. Dazu gehören dann die Kameradefinitionsdateien CAMERA_1.CMR und CAMERA_2.CMR. Zur Vorgehensweise: Ausgehend von den Objektpunkten des ersten Modells wird eine Stereokorrelation durchgeführt. Aus dem erzeugten DGM werden in einem regelmäßigen Gitter Objektpunkte als Startwerte für die Modelldefinition des jeweils nächsten Modells abgeleitet, ferner wird optional aus dem DGM und den Bildern des aktuellen Modells ein Orthobild erzeugt. Damit das Programm die Zuordnung der Bilder eindeutig nachvollziehen kann, ist eine bestimmte Nummerierung (Namensgebung) der Bilddateien unerlässlich. Beispiel: Angenommen, wir haben 10 Modelle, dann könnten die Bilddateien wie folgt benannt werden: LISA FOTO Modell 1: Modell 2: ... Modell 10: - 55 - linkes Bild 100001.IMA, rechtes Bild 200001.IMA linkes Bild 100002.IMA, rechtes Bild 200002.IMA linkes Bild 100010.IMA, rechtes Bild 200010.IMA Mit anderen Worten: Alle Bilder haben eine eindeutige Nummer, wobei die Bildnummern (-namen) jeweils der linken und der rechten Kamera in aufsteigender Reihenfolge gewählt sind. Die äußeren Orientierungen der ersten beiden Bilder (erstes Modell) sowie die Modelldefinition für das erste Modell müssen bereits existieren. Eingabedaten: Linkes / rechtes Bild des ersten Modells, linkes / rechtes Bild der letzten Modells. Anschließend erscheint das Fenster für die Eingabeparameter der Stereokorrelation (siehe dort). Ausgabe: DGMs mit Namen GT_<linkesBild, rechtes Bild>, z.B. GT_10012001.IMA Optional Orthobild mit Namen OR_<linkesBild, rechtes Bild>, z.B. OR_10012001.IMA Anzeige Anzeige Rasterbild Ähnlich der entsprechenden Option in LISA BASIS. Anzeige Text Siehe entsprechende Option in LISA BASIS. BLUH Vorbemerkungen Das Programmsystem BLUH ist ein Produkt von Dr.-Ing. Karsten Jacobsen, Institut für Photogrammetrie und GeoInformation (IPI) der Universität Hannover. BLUH ist zugleich eine unabdingbare Ergänzung zu LISA FOTO für die Aerotriangulation von Luftbildverbänden mit Hilfe einer Bündelblockausgleichung. Wir vertreiben in Lizenz BLUH in drei Ausbaustufen: BLUH_30 für maximal 30 Bilder, begrenzter Leistungsumfang BLUH_200 für maximal 200 Bilder, keine sonstige Begrenzung BLUH_500 für maximal 500 Bilder, keine sonstige Begrenzung Zur leichteren Handhabung in Verbindung mit LISA wurde das Programm BLUH_WIN entwickelt, welches über eine Windows-Oberfläche die zentralen BLUH-Module steuert. Dazu wird eine Parameterdatei namens SYSTEM_BLUH.DAT erzeugt und anschließend das jeweils gewählte Modul gestartet. Die Ergebnislisten jedes Moduls (Dateiendung LST, z.B. BLUH.LST) werden direkt im Anschluss automatisch im Texteditor angezeigt. Für einen reibungslosen Datenaustausch mit LISA wird dringend empfohlen, BLUH und LISA in demselben Programmverzeichnis zu installieren. Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich überwiegend auf BLUH_WIN. Für weitergehende Informationen zum Programmsystem BLUH verweisen wir auf die dazugehörenden Beschreibungen, die zusammen mit BLUH ausgeliefert werden. Pre processing (Vorprogramme) Pre processing > Select project, Define project, Edit project Siehe entsprechende Optionen in LISA BASIS. Pre processing > Control point editor Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Zur Aerotriangulation mit BLUH kann für jeden Passpunkt ein Faktor der Standardabweichung im Bereich zwischen 1 und 9 definiert werden. Beispiel: Die Standardabweichung wird in BLUH für x, y und z mit 1 Meter angegeben. Für einen in der Lage unsicheren Punkt kann dann z.B. der Faktor für x, y auf 5 gesetzt werden, womit die Standardabweichung für diesen Punkt in der Lage 5 Meter beträgt. Für Lagepasspunkte setzt man den z-Wert sowie den zugehörenden Faktor auf 0, für Höhenpasspunkte entsprechend den x- und y-Wert sowie den entsprechenden Faktor. Beispiel: 80001 80002 80003 80004 80005 80006 260834.230 261034.340 261536.300 261782.380 0.000 255501.000 9361733.530 9367396.920 9369026.010 9369459.460 0.000 9377104.000 868.000 984.000 977.000 979.000 1020.000 0.000 1.00 1.00 1.00 1.00 0.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.00 x, y, z genutzt nur z nur x, y BLUH - 57 - Pre processing > Strip definition Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Pre processing > Import PIX Zum Import von Pixelkoordinaten aus dem Messprogramm IMATIE (Dateiendung PIX). Diese werden in Einzelbildanordnung gespeichert (eine PIX-Datei je Bild) und können streifenweise in das BLUHFormat (Stereoanordnung) importiert werden. Standardname der Ausgabedatei ist DAPHO.DAT. Voraussetzungen: Kameradefinition aus LISA FOTO, ggf. die inneren Orientierungen aller Bilder sowie die Streifendefinitionsdatei (STRIP.DAT). Die Pixelkoordinaten werden mit Hilfe einer Affintransformation in Bildkoordinaten umgewandelt. - 58 - Block adjustment (Blockausgleichung) Block adjustment > Strategy Diese Option ist geeignet, um für die wichtigsten Parameter der nachfolgenden Schritte sinnvolle Startwerte zu ermitteln. Alles, was Sie wissen müssen, sind einige Informationen wie der ungefähre Bildmaßstab und die Scanauflösung (im Falle analoger Bilder) oder die ungefähre Bodenauflösung und die Pixelgröße des Kamerasensors (im Falle digitaler Bilder). In Abhängigkeit von der Bildqualität, der Streifenverknüpfung und den Passpunkten werden einige der BLUH-Eingabeparameter auf sinnvolle Werte gesetzt. Selbstverständlich können Sie unabhängig davon in den folgenden Modulen diese Parameter verändern. Block adjustment: The central BLUH modules PRE 1 (BLOR), PRE 2 (BLAPP), MAIN (BLUH): Vergleiche die entsprechenden Programmbeschreibungen von BLUH, außerdem diejenige für BLIM (Eingabeparameter für das Hauptprogramm). BLOR 2D PRE-CHECK: Vor dem Start von BLOR kann eine 2D-Ausgleichung zum Auffinden grober Fehler gestartet werden. Entfernen Sie danach diese Fehler und starten Sie dann erneut PRE 1 (BLOR). Hinweis: Falls BLOR abbricht oder schlechte Ergebnisse liefert, kann es hilfreich sein, den Parameter OBLIQUE PHOTOS auf SMALL VIEW ANGLE sowie den Parameter TRANSFORMATION auf 2D zu setzen. Dies führt auch bei weniger guten Eingabedaten zu hoher Stabilität. Auch bei Bilder von handelsüblichen Digitalkameras, beispielsweise von UAVs (Drohnen) aus betrieben, wird empfohlen, die genannten Parameter entsprechend zu setzen. AUTOMATIC ERROR CORRECTION: Aus der von BLOR erzeugten Datei BLOR.COR kann optional eine Fehlerberichtigungsliste namens DACOR.DAT erstellt und im anschließenden Modul BLAPP verwendet werden. Einige Anmerkungen dazu: Wir unterscheiden zwischen Fehlern an den Passpunkten, den Verknüpfungspunkten (zwischen benachbarten Streifen) und den übrigen Punkten. Die Fehler werden in BLOR.COR gemäß ihrer Größe bezogen auf die vorgegebenen Standardabweichungen aufgelistet, markiert mit Sternchen zwischen null Sternchen = kleiner Fehler und 4 Sternchen = grober Fehler. Für jede Punktgruppe kann gewählt werden, ab welcher Anzahl von Sternchen eine Fehlerkorrektur durchgeführt werden soll (z.B. Fehler an den Passpunkten ab ***). Bitte beachten Sie, dass jede automatische Korrektur etwas gefährlich ist. Wenn zum Beispiel die Grenze für alle Gruppen von Punkten auf den niedrigsten Wert (*) gesetzt wird, kann es passieren, dass eine Menge von Punkten in der Ausgleichung ignoriert werden, was einen negativen Einfluss auf die Streifenverknüpfung und die Stabilität im Block haben kann. Deshalb empfehlen wir, mit folgenden Grenzen zu starten: CONTROL POINTS (Passpunkte) ****, TIE POINTS (Verknüpfungspunkte) ***, OTHER POINTS (alle übrigen) *. Da automatische Messverfahren (AATM wie in LISA FOTO) üblicherweise eine große Anzahl von homologen Punkten finden, kann die Grenze für die dritte Punktgruppe (OTHER POINTS) in den meisten Fällen auf einen niedrigen Wert gesetzt werden. BLUH Hier noch einige Anmerkungen, falls Sie Bilder von nichtkalibrierten Digitalkameras verarbeiten möchten: Im Hauptmodul MAIN (BLUH) kann bei USE OF ADDITIONAL PARAMETERS die Option AUTOMATIC REDUCTION gewählt und anschließend der Parameter 9 (radial-symmetrische Objektivverzeichnung, vgl. Beschreibung BLIM für Details) verwendet werden. Damit wird eine Datei namens SYSIM1.DAT erzeugt. Starten Sie danach LISA FOTO, gehen Sie dort zur Kameradefinition und klicken Sie auf die Schaltfläche KALIBRIERDATEN. Im nächsten Fenster wählen Sie AUS BLUH sowie SYSIM1.DAT. Nachdem die Verzeichnungswerte der Kameradefinitionsdatei hinzugefügt wurden, werden Bildkoordinaten aus LISA FOTO beim Export (ATM > EXPORT BLUH) damit korrigiert. Bei anschließender Blockausgleichung mit BLUH ist es dann nicht mehr nötig, zusätzliche Parameter zu verwenden. BLUH - 59 - Falls Sie einen Bildblock hoher Stabilität haben (gute Überlappung innerhalb jedes Streifens und zwischen den Streifen, genaue und gut verteilte Passpunkte, genaue Bildkoordinaten), können Sie versuchen, außerdem die Brennweite (Parameter 13) sowie den Bildhauptpunkt (Parameter 14 und 15) zu kalibrieren. Auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben sollten Sie dann die ermittelten Werte bei der Kameradefinition von LISA FOTO nutzen (Übernahme aus SYSIM1.DAT). Block adjustment > All (batch) Startet nacheinander BLOR, BLAPP und BLUH. Diese Option ist nützlich, wenn z.B. nach einem kompletten erfolgreichen Durchlauf von BLUH noch geringfügige Veränderungen an den Eingangsdaten oder den Parametern erfolgen ("Feinschliff"). Block adjustment > Analysis (BLAN) Zu Details siehe die entsprechende Programmbeschreibung von BLUH. Falls eine Plotdatei erzeugt wurde, kann diese mit der folgenden Option angezeigt werden. Sofern Sie die Grafik als Rasterbild bevorzugen, nutzen Sie die Option ATM > BLUH GRAFIK in LISA FOTO. Ein Hinweis zur Option DISTANCE FOR NEIGHBOURING POINTS: Die Ausgabedatei BLAN.LST enthält eine Liste von benachbarten (oder identischen) Punkten, die von dem vorgegebenen Wert abhängt. Ein Beispiel: NEIGHBOURED OR IDENTICAL POINTS =============================== 866211 866301 866355 ... 874104 874050 874137 ... MEAN SQUARE DX DY DZ HOR DIST .031 -.074 .084 -.073 .065 -.045 .047 .092 .014 .079 .098 .095 .061 .062 .050 14 Wenn Sie nun PRE 2 (BLAPP) erneut starten, werden diese Punkte der Fehlerberichtigungsliste DACOR.DAT (vgl. die Beschreibung der automatischen Fehlerkorrektur) in folgender Form hinzugefügt: 874104 874050 874137 ... 866211 866301 866355 ... 0 0 0 0 0 0 1 1 1 Wenn Sie jetzt noch einmal MAIN (BLUH) starten, werden die vorstehend aufgelisteten Punktpaare jeweils zu einem einzigen Punkt zusammengefasst, wodurch die Streifenverknüpfung und die Stabilität des Blocks verbessert werden. Display Display graphics Zur Anzeige von Plotdateien aus BLAN. Diese haben das Format HP-GL-1 und die Dateiendung PLT. FILE: OPEN, PRINT VIEW: WINDOW, NEW DRAWING ADDITIONALS: EXPORT BMP, EXPORT JPG, COPY (Zwischenablage) Die angebotenen Optionen entsprechen denen in der LISA-Vektorgrafikanzeige. Display text Siehe entsprechende Option in LISA BASIS (Anzeige Text). LISA FPLAN Wenn Sie Luftbilder für eine fotogrammetrische Auswertung herstellen möchten, muss die Anordnung der Bilder einigen Regeln folgen. Größere Gebiete werden streifenweise und mäanderförmig erfasst. Es ist sehr wichtig, die notwendigen Überlappungen zwischen benachbarten Bildern und benachbarten Streifen einzuhalten! Benachbarte Bilder innerhalb eines Streifens haben meist eine Überlappung von etwa 70% (Minimum 60%), benachbarte Streifen überlappen sich zu etwa 30% (Minimum 20%). Das Programm FPLAN kann Ihnen helfen, die Positionen zu berechnen, von welchen aus die Aufnahmen erfolgen müssen. In Verbindung mit einer GPS-gestützten Steuerung der Plattform (z.B. einer Mikrodrohne) können diese Positionen als Wegpunkte dienen. photos (images) … ... forming a strip ... flight direction model formed by image 1 and 2 (overlap area) next strip Prinzip einer streifenweisen mäanderförmigen Befliegung für die Aufnahme von Luftbildern. Die Überlappungsfläche benachbarter Bilder innerhalb eines Streifens (grau) wird als Stereomodell oder kurz Modell bezeichnet. Installation Installieren Sie FPLAN im LISA-Programmverzeichnis (z.B. C:\PROGRAM FILES (X86)\LISA) FPLAN arbeitet im aktuellen LISA-Projekt (gespeichert in der Datei LISA.PRO). FPLAN - 61 - Camera Die Kameradaten werden aus LISA FOTO übernommen. Sofern dort noch keine Kamera definiert wurde, geben Sie bitte folgende Parameter ein: Größe des Kamerachips in Pixel (Spalten und Zeilen) sowie in [mm]. Falls die Größen in [mm] unbekannt sind, wählen Sie die Option PIXEL PITCH und geben dort den entsprechenden Wert ein. Tragen Sie ebenfalls die verwendete Brennweite ein. Area Es gibt drei Möglichkeiten, das zu befliegende Gebiet zu definieren: RANGE (achsenparalleles Rechteck): Eingabe der Minimal- und Maximalwerte von x und y im Geländesystem, z.B. in UTM-Koordinaten. POLYGON DATA FROM FILE: Die Eingabedatei (LISA-Vektorformat) muss alle Punkte des Umringpolygons enthalten, je Punkt (x, y) eine Zeile. Das Polygon wird automatisch geschlossen. ORTHO IMAGE: Orthobild im LISA-Format (oder jedes andere geocodierte LISA-Bild). Nachdem das Gebiet festgelegt wurde, werden die Positionen der aufzunehmenden Bilder entsprechend der folgenden Parameter angezeigt. Diese können nun verändert werden. Image format Je nach dem, wie Sie die Kamera während des Fluges montiert haben, wählen Sie LANDSCAPE (Querformat, in Flugrichtung) oder PORTRAIT (Hochformat, quer zur Flugrichtung). Flight direction Wählen Sie einen Winkel zwischen -180 und 180 Grad. Nord = 0 Grad. Overlap, Sidelap OVERLAP (zwischen benachbarten Bildern innerhalb eines Streifens): Zwischen 70% und 90%. SIDELAP (zwischen benachbarten Streifen): Zwischen 20% und 60%. Height above ground Flughöhe über Grund, zwischen 10 und 2000 Meter. Die daraus resultierende Bodenauflösung (GSD) wird darunter angezeigt. Save Im Arbeitsverzeichnis wird eine Liste mit den berechneten Bildpositionen (Wegpunkten) erzeugt, Standardname PRJ_CENT.DAT. Einträge je Zeile: Bildnummer, x- und y-Wert, Höhe über Grund. Exit Beendet das Programm. Alle Parameter werden in der Datei PLAN____.PRD im Arbeitsverzeichnis gespeichert. - 62 - Wichtige Hinweise Die Berechnung der Bildpositionen basiert auf den vorgegebenen Parametern und der Voraussetzung, dass es sich um Senkrechtaufnahmen (Nadirbilder) handelt. In der Praxis wird es eine Reihe von Effekten geben, die sich auf diese Idealbedingungen auswirken. Beispielsweise: Wie groß sind die Differenzen zwischen den berechneten und tatsächlichen Bildpositionen? Das hängt unter anderem von der Qualität der verwendeten GPS-Ausstattung ab. Wie groß sind die Rotationswinkel? Im Idealfall (Nadiraufnahmen) sind φ und ω beide gleich Null (= Senkrechtaufnahme). In der Realität können beide Winkel durchaus Werte bis zu ± 5 Grad, mitunter auch noch mehr, aufweisen. Sind die Bildränder parallel zur Flugrichtung (vgl. Abbildung unten)? Ist das Gelände mehr oder weniger eben (also in etwa eine Horizontalebene)? Je stärker das Relief ist, desto mehr werden die Überlappungen und die Bodenauflösung variieren. Alle diese und weitere Effekte können zu ungenügender Überlappung in manchen Gebieten führen! Es ist daher eine gute Idee, etwas größere Werte für die Überlappungen vorzusehen als die Minimalwerte. Wir empfehlen 70% bis 80% Längsüberlappung und 30 bis 40% Querüberlappung. Verringerte Modellüberlappung (grau) als folge nicht-paralleler Bildränder. Und noch ein Hinweis: Falls Sie berechneten Bildpositionen im Sinne von Wegpunkten für die Navigation nutzen wollen, bedenken Sie bitte, dass FPLAN die gewählte Höhe über Grund speichert. Möglicherweise benötigt Ihr System aber die Höhen über dem Ellipsoid, so dass Sie dann zu den Höhenwerten noch die mittlere Geländehöhe addieren müssen! LISA FFSAT Einleitung Das Programm LISA FFSAT ist eine digitale fotogrammetrische Arbeitsstation für Stereo-Satellitendaten. Die Bedienung entspricht der von LISA FOTO. Die Abweichungen resultieren aus der unterschiedlichen Geometrie: Mit FOTO können Bilder von zentralperspektivischen Kameras verarbeitet werden. Die meisten Kameras auf Satelliten sind dagegen Zeilenscanner, was zur Folge hat, dass Zentralperspektive nur innerhalb der einzelnen Bildzeile gegeben ist (quer zur Flugrichtung), jedoch in Flugrichtung Parallelperspektive vorliegt. Satelliten, die Stereobilder aufnehmen, arbeiten üblicherweise mit jeweils einer “nach vorn sehenden” und einer “nach hinten sehenden“ Zeile. Von daher wurde das “linke” Bild im Sinne der traditionellen Fotogrammetrie von der nach vorne sehenden Zeile erfasst, das “rechte” Bild einige Minuten später von der nach hinten sehenden Zeile. Geometrie von Stereo-Satellitendaten. (Abb.: K. Jacobsen) Damit ist offensichtlich, dass solche Bilder nicht mit den klassischen fotogrammetrischen Verfahren orientiert werden können. Aber es gibt eine Alternative: Zusammen mit jedem Bild ist eine Parameterliste erhältlich, die sogenannten rationalen Polynomkoeffizienten (RPCs). Diese, genutzt in einem speziellen Algorithmus, ersetzen die Kollinearitätsgleichungen der traditionellen Fotogrammetrie und liefern eine Näherung für die äußere Orientierung, die dann noch mittels Passpunkten verbessert werden sollte: x’ = P1(x, y, z) -------------P2(x, y, z) y’ = P3(x, y, z) -------------P4(x, y, z) mit Pn(x, y, z) = a1 + a2*y + a3*x + a4*z + a5*y*x + a6*y*z + a7*x*z + a8*y² + a9*x² + a10*z² + a11*y*x*z + a12*y³ + a13*y*x² + a14*y*z² + a15*y²*x + a16*x³ + a17*x*z² + a18*y²*z + a19*x²*z + a20*z³ Bildkoordinaten berechnet aus Geländekoordinaten mittels RPCs (ai). Insgesamt werden 80 Koeffizienten benutzt – jeweils 20 für die Polynome P1 ... P4. Bildquellen Üblicherweise werden verschiedene Arten (Level) von Bilddaten angeboten, was die geometrische und radiometrische Vorverarbeitung anbelangt. Stellen Sie sicher, dass Sie Originaldaten verwenden, manchmal als “RAW”, “level 1” oder ähnlich bezeichnet – mit anderen Worten, Bilder ohne jede geometrische Korrektur. Beschaffen Sie zudem nicht nur die Bilder, sondern auch die zugehörigen RPCDaten sowie Passpunkte für die Verbesserung der Orientierung. - 64 - Datei Import Rasterbilder FFSAT kann nur 8- bzw. 24-Bit-Bilder im Format IMA verarbeiten. Eingabeformate sind BMP, JPG, TIF bzw. RAW. Bei Bildern mit 16 Bit Auflösung erfolgt eine Konvertierung nach 8 Bit. Optional ist eine Drehung um 90 Grad im Uhrzeigersinn möglich. ASTER-DGM: Falls dieses nur relative Höhen hat, können diese über einen Korrekturwert angehoben werden. Optional kann der in der Projektdefinition festgelegte Koordinatenbereich nach dem Import in eine der Projektionen Gauß-Krüger bzw. UTM umgerechnet werden. Vorprogramme Sensordefinition Diese Option ersetzt die “Kameradefinition” in LISA FOTO. Die oben erwähnten RPCs liefern genäherte Bildkoordinaten, ausgehend von Punkten mit gegebenen geographischen Koordinaten (x, y, z; x = Länge, y = Breite). Üblicherweise wird man aber mit Daten in einem kartesischen Koordinatensystem wie Gauß-Krüger oder UTM arbeiten wollen. Diese Werte müssen dann intern nach Länge / Breite transformiert werden, deshalb wählen Sie bitte das System, das Ellipsoid, die Zone sowie die Zonenbreite. Falls die Bilder aus einer Gegend auf der Südhalbkugel stammen, wählen Sie bitte zusätzlich diese Option. Die Ergebnisse werden gespeichert in einer Datei mit dem Namen des Sensors und der Endung CMR. Beispiel: 1 20 1 2 34 6 0 Erste Zeile: Sensor, Koordinatensystem (1 = GK, 2 = UTM, 3 = Geographisch). Zweite Zeile: Ellipsoid (20 = WGS 84), Nr. der Zone, Zonenbreite in Grad, Südhalbkugel. Dritte Zeile: Bilder um 90 Grad gedreht. Orientierung messen Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Wie bereits beschrieben, liefern die RPC-Daten nur eine genäherte äußere Orientierung der Bilder. Es ist notwendig, diese durch Messung von Passpunkten zu verbessern. Der Vorteil ist, dass der RPCAnsatz zu einer hilfreichen Vorpositionierung führt, so dass Sie die Passpunkte leicht im Bild finden können. Wie in LISA FOTO können Sie existierende Orientierungsdaten übernehmen (oder genauer, „biasand-drift“-Verbesserungen der durch die RPCs gegebenen Orientierung), ferner können Sie für jeden Passpunkt kleine Bilder (Quicklooks) abspeichern. Für eine gute Verbesserung sind mindestens 4 gut verteilte Passpunkte nötig. Wenn Sie weniger als 4 Punkte haben oder die entsprechende Option gewählt haben, wird nur eine einfache Verschiebung (shift) berechnet. Die Ergebnisse werden in einer Datei mit dem Namen des Bildes, jedoch der Endung ABS gespeichert. Beispiel: 0.6306896938E+02 -0.3580213963E+02 BANDA_RPC.TXT 0.1000234108E+01 -0.1995917036E-03 0.4484747673E-03 0.1001294288E+01 Erste Zeile: Koeffizienten für die “bias-and-drift”-Verbesserung von x. Zweite Zeile: Das gleiche für y. Dritte Zeile: Name der Datei mit den RPC-Daten. FFSAT - 65 - Anmerkung 1: Die Methode der Verbesserung (bias-and-drift = affin, oder eine einfache Verschiebung) hängt von der Anzahl und Verteilung der verfügbaren Passpunkte, dem Sensor und anderen Parametern ab. So ist beispielsweise für Ikonos-Daten häufig eine einfache Verschiebung ausreichend. Anmerkung 2: Üblicherweise haben die RPC-Dateien die Endung TXT (Cartosat, Ikonos, GeoEye), RPB (QuickBird) oder PVL (OrbView-3). Modellauswahl, Modelldefinition Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Auswertung Stereomessung Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Wie dort beschrieben, kann es sinnvoll sein, für die folgende Option (Stereokorrelation) eine Reihe von gut verteilten Punkten in Gegenden mit gutem Kontrast zu messen. Stereokorrelation Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Die Korrelation verläuft entlang von Epipolarlinien. Wie bereits erwähnt, wird die Beziehung Gelände (x, y, z) Bilder (x’, y’, x’’, y’’) nicht mittels der Kollinearitätsgleichungen, sondern über den RPC-Ansatz sowie die Verbesserung (bias-and-drift) berechnet. DGM-Interpolation Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Üblicherweise sollte die Option AKTUELLES MODELL aktiviert sein, um das Programm an der Extrapolation der DGM-Werte bis an die Projektgrenzen zu hindern. Orthobild Siehe entsprechende Option in LISA FOTO. Im Gegensatz zu dort können Sie lediglich ein Einzelbild für die Orthobilderzeugung auswählen. Anhang LISA-Dateiformate Rasterbilder (.IMA) Der Header setzt sich zusammen aus den allgemeinen Angaben (150 Byte), Flags (20 Byte) sowie Pointern (200 Byte) und ist somit immer 370 Byte lang. (a) Allgemeine Angaben zum Bild (150 Byte) Byte Format Bedeutung 1 ... 6 7 ... 12 13 ... 14 15 ... 29 30 ... 44 45 ... 59 60 ... 74 75 ... 89 90 ... 104 105 ... 119 120 ... 134 135 ... 144 145 ... 150 I6 I6 I2 F15.4 F15.4 F15.4 F15.4 F15.4 F15.4 F15.4 F15.4 F10.3 Anzahl der Bildzeilen Anzahl der Bildspalten Anzahl Bits (radiometrische Auflösung) kleinster x-Wert (linker Bildrand) größter x-Wert (rechter Bildrand) kleinster y-Wert (unterer Bildrand) größter y-Wert (oberer Bildrand) Pixelgröße (geometrische Auflösung) kleinster z-Wert (DGM: Minimale Geländehöhe) größter z-Wert (DGM: Maximale Geländehöhe) Faktor der Höhenskalierung Brennweite [mm], sonst 0. Reserve (b) 20 Flags (Schalter; 20 Byte) Flag Nr. Byte Format Bedeutung 1 2 3 ... 20 151 152 153 ... 170 I1 I1 I1 ... I1 0 = Bild, 1 = DGM Drehwinkel (n*90) Reserve (c) 20 Pointer (Zeiger; 200 Byte, verweisen auf das erste Byte des zugehörigen Datensatzes) Pointer Nr. Byte Format Datensatz 1 2 3 ... 20 171 ... 180 181 ... 190 191 ... 200 ... 361 ... 370 I10 I10 I10 ... I10 Beginn der Palette (0 = keine Palette, oder 371) Beginn der Bilddaten (371 oder 1139) Reserve (d) Palette (nur bei 8-Bit-Bildern) Enthält die Paletteneinträge. Für alle Grauwerte (0 ... 255) sind jeweils drei Einträge für rot, grün und blau (Intensitäten, 0 ... 255, Format 3I1) vorhanden – die Palette ist daher immer 768 Bytes lang und steht, falls vorhanden, in Byte 371 bis 1138. ANHANG - 67 - (e) Bilddaten Die Bilddaten beginnen in Byte 371, falls keine Palette vorhanden ist, sonst in Byte 1139 (vgl. Pointer 1 und 2). Bei Echtfarbbildern (24 Bit) werden die Farbinformationen pixelweise hintereinander abgespeichert (BIP) in der Reihenfolge BGR, wie auch im Windows-internen Bytemapformat. Vektordaten (.DAT) Vektordaten bestehen in LISA aus dreidimensionalen Punktkoordinaten, die zeilenweise im Format Punktnummer, x-Wert, y-Wert, z-Wert gespeichert werden. Die Bezeichnungen x und y beziehen sich auf ein kartesisches Koordinatensystem mit mathematischer Achsenanordnung wie beispielsweise Gauß-Krüger- oder UTM-Koordinaten. Nicht-kartesische Koordinaten wie etwa die geographischen (Länge, Breite) können nicht verarbeitet werden und sind daher zunächst zu transformieren (z.B. mit VEKTORDATEN > PROJEKTIONEN)! Außer den eigentlichen Punktkoordinaten werden weitere Informationen in der Vektordatei gespeichert wie Codeanweisungen oder Linienende. Der Parameter Code hat dabei steuernde Funktion: 1 – 3000 3001 – 3100 3501 – 3600 4001 – 5000 4006 4007 Einzelpunkte, allgemein dito, Rastersignatur (Datei mit Endung SIG) dito, Vektorsignatur für DGM, dabei: Markante Einzelpunkte, filterresistent Löschstartpunkte für Aussparungsflächen (*) 5001 – 8000 8501 – 8600 9001 – 9999 9007 9008 9009 9010 Punkte auf Linien, allgemein dito, Vektorsignatur für DGM, dabei: Grenzen für Interpolation (*) Umringpolygon für Aussparungsflächen (*) „weiche“ Bruchkante, wird ggf. gefiltert „harte“ Bruchkante, filterresistent (*) z-Wert unerheblich. Beispiel: 5001 1000 1001 1002 -99 -999999.000 1000.000 1267.800 1600.311 -99.000 -999999.000 1040.000 807.450 1197.020 -99.000 1.000 20.000 17.000 21.500 -99.000 (Code 5001) (Linienende) Hinweise zu den einzelnen Einträgen: Punktnummern: X-, Y-, Z-Werte: Codes: Positive ganze Zahlen, maximal 10-stellig. Reelle Zahlen, maximal 12-stellig, 3 Nachkommastellen. Positive ganze Zahlen, maximal 6-stellig. Über Codes können u.a. gezielte Zugriffe zu Daten innerhalb einer Datei erfolgen, wenn beispielsweise Linien nach den Kriterien „Feldgrenze“, „Straße“, „Gewässermittellinie“ usw. jeweils eigene Codes zugewiesen bekamen. Das Einlesen der Datei erfolgt zeilenweise. Sind in einer Zeile vier oder mehr numerische Einträge vorhanden, werden die (ersten) vier als Nr., x, y, z interpretiert. Sind nur drei numerische Einträge vorhanden, werden diese als x, y, z interpretiert. Bei weniger als drei numerischen Einträgen wird die Zeile übersprungen. Falls die Datei ausschließlich x- und y-Werte aufweist, ist sie zunächst zu importieren (Option DATEI > IMPORT VEKTOR > ASCII BELIEBIGE SEQUENZ). - 68 - Sachdaten (.DBF) Informationen, die nur an wenigen Standorten vorliegen (z.B. Eigentümer je Parzelle oder Horizontmächtigkeiten einzelner Bodenproben), können als Sachdaten verwaltet werden. Dies geschieht in DBF-Dateien (Format DBASE IV), die in relationalen Datenbankprogrammen verarbeitet werden können. Das erste Feld muss den x-Wert und das zweite Feld den y-Wert eines Referenzpunktes beinhalten, z.B. Schwerpunktkoordinaten jeder Parzelle oder Standortkoordinaten von Bodenproben. Hinweis zum Sprachgebrauch: Das Feld entspricht der Spalte, der Datensatz der Zeile einer Tabelle. Jedes Feld hat einen bestimmten Datentyp. Man unterscheidet u.a. folgende Datentypen: Numerisch (für Zahlen) mit den Untertypen ganzzahlig oder reellwertig Logisch (wahr oder falsch) Text (auch alphanumerisch) Sachdaten lassen sich auch in der Bildanzeige einsetzen (vgl. ANZEIGE RASTERBILD > ÜBERLAGERN > BILDER / TEXTE). Bilder (BMP, JPG, TIF) bzw. Texte (TXT) können damit einem geocodierten Bild überlagert werden. Die Namen dieser Dateien müssen in der DBF-Datei aufgeführt sein (erstes Feld x-Wert, zweites Feld y-Wert, drittes Feld Dateiname). Die x-y-Koordinaten bestimmen dabei den Bezugspunkt im Gelände. Beispiel: 1000.000 1267.800 1600.311 1104.200 1040.000 807.450 1197.020 973.100 test1.bmp test2.jpg test3.tif test4.txt Hinweis: Für andere Dateiformate (z.B. PDF, AVI) muss zur Wiedergabe ein geeignetes Programm auf dem Rechner installiert sein (Media-Player, PDF-Reader). Paletten (.PAL) Paletten können im zentralen Verzeichnis C:\USERS\PUBLIC\LISA\PAL abgelegt werden. Vier Einträge je Zeile: Farbwert, Intensitäten Rot, Grün und Blau, alle Einträge im Wertebereich 0 ... 255. Beispiel: 0 0 0 0 1 2 51 1 2 5 54 1 3 7 56 2 4 10 58 2 ... 255 255 255 255 Textreferenz (.TXT) Spezielle Textdatei, die u.a. für das Erstellen einer Legende verwendet werden kann. Den Pixelwerten werden Textinformationen zugeordnet. Beispiel: Das Bild LAND.IMA enthält Informationen über die Landnutzung in vier Klassen. Dann kann die Datei LAND.TXT erzeugt werden, die folgenden Aufbau hat: 2 12 7 8 Wiese Acker Wald Siedlung (je Zeile: Position 1 … 4 Farbwert, dann max. 20 Zeichen Text) Einige LISA-Optionen erzeugen automatisch eine Textreferenz. ANHANG - 69 - Inhaltsverzeichnis Allgemeines ............................................................................................................................................. 2 Bitte vor Inbetriebnahme des Programms lesen ............................................................................ 2 Darstellungen in dieser Programmbeschreibung ........................................................................... 2 Voraussetzungen ............................................................................................................................ 2 Installation....................................................................................................................................... 2 De-Installation ................................................................................................................................. 2 Verzeichnisstruktur ......................................................................................................................... 3 Allgemeines, Konventionen ............................................................................................................ 3 Fehlermeldungen ............................................................................................................................ 3 Hilfefunktion .................................................................................................................................... 4 Erläuterungen zu häufig benutzten Stichworten............................................................................. 4 Ausbaustufen .................................................................................................................................. 4 LISA BASIS ............................................................................................................................................. 5 Datei .................................................................................................................................................... 5 Datei > Projektauswahl ................................................................................................................... 5 Datei > Projektdefinition.................................................................................................................. 5 Datei > Projekt bearbeiten .............................................................................................................. 5 Datei > Import Vektorgrafik ............................................................................................................. 6 Datei > Import Rasterbild ................................................................................................................ 6 Datei > Export Vektorgrafik............................................................................................................. 7 Datei > Export Rasterbild................................................................................................................ 7 Tablett ................................................................................................................................................. 8 Allgemeines .................................................................................................................................... 8 Einrichten des Digitalisiertabletts.................................................................................................... 8 Grundsätzliches zur Arbeitsweise................................................................................................... 8 Tablett > Orientierung ..................................................................................................................... 8 Tablett > Registrieren ..................................................................................................................... 9 Tablett > Messen ............................................................................................................................ 9 Vektordaten ....................................................................................................................................... 11 Vektordaten > Passpunkte............................................................................................................ 11 Vektordaten > Symbole definieren > Punkte ................................................................................ 11 Vektordaten > Symbole definieren > Linien.................................................................................. 11 Vektordaten > Projektionen .......................................................................................................... 11 Vektordaten > Entzerren............................................................................................................... 12 Vektordaten > Vektor Raster.................................................................................................... 12 Bildverarbeitung ................................................................................................................................ 13 Bildverarbeitung > Zweidim. Histogramm..................................................................................... 13 Bildverarbeitung > Entzerren ........................................................................................................ 13 Bildverarbeitung > Entzerren > Anpassen.................................................................................... 13 Bildverarbeitung > Entzerren > Numerisch................................................................................... 13 Bildverarbeitung > Entzerren > Bild auf Bild................................................................................. 14 Bildverarbeitung > Mosaik ............................................................................................................ 14 Bildverarbeitung > Klassifizierung (8 Bit)...................................................................................... 15 Clusteranalyse (Unüberwachte Klassifizierung) ........................................................................... 15 Ablauf einer überwachten Klassifizierung..................................................................................... 15 Verfahren wählen, Klassifizierung starten .................................................................................... 15 Bildverarbeitung > Verschneidung................................................................................................ 17 Bildverarbeitung > Flächensignaturen .......................................................................................... 18 Geländemodelle ................................................................................................................................ 19 Eingabedaten................................................................................................................................ 19 Geländemodelle > Interpolation.................................................................................................... 20 Geländemodelle > Filterung.......................................................................................................... 20 Geländemodelle > Höhenlinien Vektor ......................................................................................... 21 Geländemodelle > Numerische Auswertung ................................................................................ 21 Geländemodelle > Verschneidung > Addition .............................................................................. 21 Geländemodelle > Verschneidung > Differenz-DGM ................................................................... 21 - 70 - Geländemodelle > Verschneidung > Maskierung......................................................................... 21 Analyse.............................................................................................................................................. 22 Analyse > Formelrechnung........................................................................................................... 22 Analyse > Logische Verknüpfung (8 Bit) ...................................................................................... 22 Analyse > Statistik 8 Bit ................................................................................................................ 22 Analyse > Umgebungsanalyse (8 Bit) .......................................................................................... 23 Datenbank ......................................................................................................................................... 24 Allgemeines .................................................................................................................................. 24 Hardware-Aspekte ........................................................................................................................ 24 Datenbank > Neu.......................................................................................................................... 24 Datenbank > Ebene ...................................................................................................................... 25 Datenbank > Bildimport/-export .................................................................................................... 25 Datenbank > Übersicht ................................................................................................................. 25 Anzeige ............................................................................................................................................. 26 Anzeige Rasterbild........................................................................................................................ 26 Anzeige Vektorgrafik..................................................................................................................... 31 Anzeige Text ................................................................................................................................. 33 Anzeige Sachdaten....................................................................................................................... 33 LISA FOTO ............................................................................................................................................ 34 Allgemeines....................................................................................................................................... 34 Grundsätzliches zur Funktionsweise ............................................................................................ 34 Grenzen ........................................................................................................................................ 34 Scannen analoger Luftbilder......................................................................................................... 35 Programmbedienung .................................................................................................................... 36 Schaltflächen in den Grafikfenstern.............................................................................................. 36 Datei .................................................................................................................................................. 37 Projektauswahl, Projektdefinition, Projekt bearbeiten .................................................................. 37 Datei > Import Rasterbilder........................................................................................................... 37 Vorprogramme .................................................................................................................................. 38 Vorprogramme > Kameradefinition > Analog ............................................................................... 38 Vorprogramme > Kameradefinition > Digital ................................................................................ 38 Vorprogramme > Passpunkte ....................................................................................................... 39 Vorprogramme > Streifendefinition............................................................................................... 39 Vorprogramme > Orientierung > Messen > Innere Orientierung.................................................. 40 Vorprogramme > Orientierung > Messen > Äußere Orientierung ................................................ 40 Vorprogramme > Orientierung > Messen > Kalibriermuster......................................................... 42 Vorprogramme > Parameter der äußeren Orientierung ............................................................... 42 Vorprogramme > Modellauswahl.................................................................................................. 43 Vorprogramme > Modelldefinition................................................................................................. 43 Aerotriangulationsmessung (ATM) ................................................................................................... 45 ATM > Manuelle Messung ............................................................................................................ 45 ATM > Editor ATM-Punkte............................................................................................................ 47 ATM > Streifenbilder berechnen................................................................................................... 47 ATM > Verknüpfung messen ........................................................................................................ 48 ATM > AATM (Automatische Messung) ....................................................................................... 49 ATM > Export BLUH ..................................................................................................................... 50 ATM > BLUH Grafik ...................................................................................................................... 50 Auswertung ....................................................................................................................................... 51 Auswertung > Stereomessung ..................................................................................................... 51 Auswertung > Stereo-Korrelation (Matching) ............................................................................... 53 Auswertung > DGM-Interpolation ................................................................................................. 53 Auswertung > Orthobild ................................................................................................................ 54 Auswertung > Kamerapositionen.................................................................................................. 54 Auswertung > Bildsequenz ........................................................................................................... 54 Anzeige ............................................................................................................................................. 55 Anzeige Rasterbild........................................................................................................................ 55 Anzeige Text ................................................................................................................................. 55 BLUH ..................................................................................................................................................... 56 Vorbemerkungen............................................................................................................................... 56 Pre processing (Vorprogramme)....................................................................................................... 56 Pre processing > Select project, Define project, Edit project ....................................................... 56 Pre processing > Control point editor ........................................................................................... 56 ANHANG - 71 - Pre processing > Strip definition................................................................................................... 57 Pre processing > Import PIX......................................................................................................... 57 Block adjustment (Blockausgleichung) ............................................................................................. 58 Block adjustment > Strategy ......................................................................................................... 58 Block adjustment: The central BLUH modules ............................................................................. 58 Block adjustment > All (batch) ...................................................................................................... 59 Block adjustment > Analysis (BLAN) ............................................................................................ 59 Display............................................................................................................................................... 59 Display graphics............................................................................................................................ 59 Display text ................................................................................................................................... 59 LISA FPLAN .......................................................................................................................................... 60 Installation..................................................................................................................................... 60 Camera ......................................................................................................................................... 61 Area .............................................................................................................................................. 61 Image format................................................................................................................................. 61 Flight direction............................................................................................................................... 61 Overlap, Sidelap ........................................................................................................................... 61 Height above ground .................................................................................................................... 61 Save.............................................................................................................................................. 61 Exit ................................................................................................................................................ 61 Wichtige Hinweise......................................................................................................................... 62 LISA FFSAT .......................................................................................................................................... 63 Einleitung ...................................................................................................................................... 63 Bildquellen .................................................................................................................................... 63 Datei .................................................................................................................................................. 64 Import Rasterbilder ....................................................................................................................... 64 Vorprogramme .................................................................................................................................. 64 Sensordefinition ............................................................................................................................ 64 Orientierung messen .................................................................................................................... 64 Modellauswahl, Modelldefinition ................................................................................................... 65 Auswertung ....................................................................................................................................... 65 Stereomessung............................................................................................................................. 65 Stereokorrelation........................................................................................................................... 65 DGM-Interpolation......................................................................................................................... 65 Orthobild ....................................................................................................................................... 65 Anhang .................................................................................................................................................. 66 LISA-Dateiformate............................................................................................................................. 66 Rasterbilder (.IMA)........................................................................................................................ 66 Vektordaten (.DAT) ....................................................................................................................... 67 Sachdaten (.DBF) ......................................................................................................................... 68 Paletten (.PAL).............................................................................................................................. 68 Textreferenz (.TXT)....................................................................................................................... 68 Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................................. 69
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