Produktbeskrivning: Digitala flygbilder

Transkript

1 L A N T M Ä T E R I E T 1(11) D atum: D ok umentversion: Produktbeskrivning: Digitala flygbilder Förändringsförteckning Innehållsförteckning 1 Allmän beskrivning Innehåll Geografiskt utsnitt Koordinatsystem Kvalitetsbeskrivning Insamlingsmetod Geometrisk upplösning Radiometrisk behandling Radiometrisk upplösning Leveransens innehåll Katalogstruktur i leverans Leveransformat Metadata Filuppsättning Förändringsförteckning Förändring Tidigare förändringar... 9 Bilaga 1: Beskrivning av ori-fil från Match-AT... 10

2 LANTMÄTERIET (11) 1 Allmän beskrivning En flygbild är en centralprojektion, utan korrigering för terrängens form eller kamerans vridningar. Det innebär att skalan i bilden varierar. På Lantmäteriet finns ett unikt flygbildsmaterial över Sverige från 30-talet och framåt. Tekniken för flygfotografering har förändrats flera gånger sedan starten. Fram till 2005 användes analoga kameror och flygfotografering har genomförts från olika flyghöjder beroende på behovet. Den digitala kameran DMC (Digital Mapping Camera) introducerades 2005, och 2006 gjordes de sista flygfotograferingarna med analog kamera för det nationella bildförsörjningsprogrammet. Analoga bilder från 2003 till 2006 har digitaliserats och lagrats i digitalt lager. Dessutom pågår digitalisering av äldre flygbildsnegativ. Läs mer i separat produktbeskrivning om de analoga bilderna. Från 2005 och framåt har digital kamera använts regelmässigt och det finns ett rikstäckande lager av digitala bilder, som uppdateras enligt gällande flygfotoplan. En ny typ av digitalkamera UCE (UltraCam Eagle) inköptes 2012 och togs i bruk flygfotosäsongen På Lantmäteriets hemsida finns en metadatatjänst, GeoLex, som redovisar information om de flygbilder som finns i lager, se Innehåll Digitala flygbilder och orienteringsdata för att placera bilden i ett koordinatsystem. Bilderna är fångade i olika ljusspektrum och upplösningen är mellan 0,25 och 0,5 m (huvudelen 0,5 m). Det är framför allt över större tätorter och mer tätbefolkade områden som det finns flygbilder med 0,25 m upplösning. Se aktuell information i GeoLex om täckning i olika områden. Bilderna är fotograferade i huvudsak under perioden april-september. Färgbilden RGB och den infraröda bilden IR framställs ur samma exponering. Färgbildens spektra består av det synligt röda, gröna och blå. IR-bilden består av röd, grön och infraröd. Det svart-vita spektrat kallas pankromatiskt. Från fotograferingsår 2007 och framåt kan bilder med det pankromatiska bandet och de fyra färgbanden (infraröd, röd, grön, blå) levereras separat som 12 bitars bilder. Bilderna i färg och IR levereras normalt som 8 bitars bilder. Bilderna är fotograferade med övertäckning, vilket ger möjlighet till stereobearbetning. Övertäckningen är drygt 60% i stråkled och 20-30% mellan stråken. Inom vissa större tätorter har även mellanstråk fotograferats för bättre insyn i tätbebyggda områden med höga byggnader, se redovisnings i GeoLex. Bildformat och storlek för DMC bilden är x pixlar. Motsvarande för flygbilder från UCE-kameran är x pixlar.

3 LANTMÄTERIET (11) Tabell 2: Spektrum, pixelstorlek och kamera. I nsamlingsår K amera Flyghöjd - Pixelstorlek Spektrum DMC m 0.48 m Färg och IR (8 bitar) DMC m 0.25 m Färg och IR (8 bitar) DMC m 0.48 m Pan + LR4 (12 bitar) DMC m 0.25 m Pan + LR4 (12 bitar) UCE m m Färg och IR (8 bitar) Tabell 2 redovisar vilka bilder som tagits fram för respektive år och som finns i det digitala bildlagret Från 2007 och framåt har Pan+LR4 tagits fram regelmässigt från fotograferingar med DMC-kameran. Under 2005 och 2006 framställdes flygbilderna normalt antingen i IR eller färg. Vid beställning av digitala flygbilder som inte ligger i lager, är leveranstiden längre eftersom bilderna i sådana fall måste framställas i samband med leverans. Orienteringsdata till flygbilder levereras i ett format "ori" som har sitt ursprung från blocktrianguleringsprogram PATB. Idag är det flera system som stödjer import av formatet. Det är en textfil som beskriver varje flygbilds id, dess xyz-koordinat och rotationsmatris. Tillsammans med orienteringsdata levereras en översättningsfil mellan filnamn och ID-nummer som använts vid orienteringen (i blocktrianguleringen). I bilaga i detta dokument finns en Beskrivning av ori-fil från Match-AT. Geografisk täckning Det nationella bildförsörjningsprogrammet täcker Sveriges territorium begränsat av riksgräns och territorialgräns. Öppet vatten exkluderas när det saknas objekt ovanför vattenytan. Bilder med 0,25 meters upplösning täcker de mest tätbebyggda områdena och utbredningen förändras efter behov i samband med den årliga planeringen. Hela Sverige täcks av digitala flygbilder (0,5m) från olika insamlingsår. Aktuell och detaljerad redovisning av täckning per flyghöjd och upplösning samt flygfotoår finns i redovisat i GeoLex. 1.2 Geografiskt utsnitt En digital flygbild fotograferad med DMC-kamerna från flyghöjd m täcker en yta motsvarande 6,6 x 3,7 km på marken, där varje pixel motsvarar ca 0,5 m på marken. DMC-bilder från flyghöjd m täcker en yta på 3,4 x 1,9 km med 0,25 m upplösning. UCE-bilder i motsvarande upplösningar är fotograferade från flyghöjden m som täcker en yta av 9,6 x 6,3 km respektive flyghöjden m som täcker 4,8 x 3,1 km på marken. Flygstråken är vanligtvis inpassade efter och anpassade till indexrutor i nord/sydlig riktning. Men beroende på vald flyghöjd, kamera och områdets form kan andra val göras, se redovisning av bildpunkter för respektive flygbild i GeoLex. 1.3 Koordinatsystem

4 LANTMÄTERIET (11) Det är flygbildens orienteringsdata som används för att placera bilden i ett koordinatsystem. Orienteringsdata skapas vid blocktriangulering för flygbilden. Orienteringsdata kan levereras i det koordinatsystem som efterfrågas, men är skapade i gällande referenssystem, d.v.s. RT gon V och RH 70 för bilder fram till och med 2005 och SWEREF 99 TM och RH 2000 för bilder från 2006 och framåt. Beskrivning av ori-fil från Match-AT finns i bilaga 1 i detta dokument. Kalibreringsprotokoll för respektive kamera finns i GeoLex under Flygfoto/kamerakalibrering.

5 LANTMÄTERIET (11) 2 Kvalitetsbeskrivning 2.1 Insamlingsmetod Flygfotografering har genom tiderna skett enligt beslutad plan under i huvudsak vår och sommar. Från 2007 har all fotografering skett med digital kamera. För aktuell information om det nationella bildförsörjningsprogrammet, se Geometrisk upplösning Flyghöjden, kamerans upplösning och brännvidd är avgörande för den geometriska upplösningen. Fotografering med DMC-kameran från m eller med UCEkameran från 7400 m ger en upplösning i den pankromatiska bilden på ungefär 0,48 m, medan fotografering från m (DMC) eller 3700 m (UCE) ger en upplösning på ungefär 0,25 m. 2.3 Radiometrisk behandling Flygbilderna har behandlats radiometriskt för att pixelvärdena ska få standardiserade medelvärden och standardavvikelser per band (s.k. spektrala signaturer) för olika typer av objekt, t.ex. bebyggelse och skog. Det innebär att samma terrängtyper och marktäckeslag ser likartade ut mellan olika bilder, när övriga förutsättningar är desamma. Bilder inom samma flygfotoområde och fotograferingstillfälle har samma färgbalans. Men tidpunkt för fotografering liksom förhållanden på marken (torka eller fuktig mark) och i atmosfären vid fotograferingen avgör hur bra resultatet kan bli. 2.4 Radiometrisk upplösning Den digitala kameran registrerar ljusintensiteten i de olika spektrala banden med den radiometriska upplösningen 12-bitar. Vid framställning av färdiga färg- respektive IR-bilder används det pankromatiska bandet i en s.k. panskärpning vilket innebär att de fyra färgbanden, rött, grönt, blått och närinfrarött, används för att färga in den pankromatiska bilden med den högre upplösningen. Färgbandens upplösning i förhållande till det pankromatiska är betydligt lägre. I DMC-bilderna är förhållandet 1:4,8 och i UCE-bilderna är det 1:3, se effekterna av detta i bildexempel nedan.

6 LANTMÄTERIET (11) Flygbild DMC 0,25 m 2.4 Lägesosäkerhet Flygbild UCE 0,25 m Lägesosäkerhet i bilder med 0,5 m upplösning ska efter blocktriangulering i plan vara mindre än 0,6 m och i höjd 0,8 m uttryckt som ett RSME-värde. I bilder med 0,25 m upplösning ska lägesosäkerheten efter blocktriangulering i plan vara mindre än 0,25 m och i höjd 0,35 m uttryckt som ett RSME-värde. 2.5 Aktualitet Sverige fotograferas regelbundet med ett intervall på i genomsnitt knappt tre år, tätare i södra Sverige och efter norrlandskusten, glesare i norrlands inland och fjällen. De största tätorterna i olika delar av landet fotograferats regelbundet, med 2-4 års mellanrum. De tätorter som ligger inom områden i det rikstäckande programmet som sedan 2012 fotograferas med 0,25 m upplösning, uppdateras inte längre som enskilda tätorter. För mer information om det nationella bildförsörjningsprogrammet och aktuell långsiktig flygfotoplan, se Åldersredovisning av befintliga bilder och aktuell årlig flygfotoplan redovisas i

7 LANTMÄTERIET (11) 3 Leveransens innehåll 3.1 Katalogstruktur i leverans 3.2 Leveransformat Digitala flygbilder i okomprimerat TIFF-format. Orienteringsdata i Match-AT format (ori-fil). Exempel 3.3 Metadata I filnamnet för respektive flygbild kan uppgifter om kamera, bildens upplösning, flygfototidpunkt, stråk- och bildnummer utläsas. Varje kameraregistrering och bild är märkt med en unik identitet uppbyggd enligt nedanstående princip: 12f248uv08_35~ _104838_66 12 = flygfotoår f2 = beteckning för flygfotoområde 48 = ungefärlig upplösning i cm uv = flygplan 08 = kameranummer 35 = stråknummer = flygfotodatum

8 LANTMÄTERIET (11) = klockslag (utm-tid) 66 = bildnummer Bildpunkter med metadata om varje flygbild från 2006 och framåt finns i shapeformat och är möjligt att ladda ner från Exempel Detaljerad information om varje flygbild, till exempel flygfototidpunkt, finns också i vår webbtjänst GeoLex. 3.4 Filuppsättning Flygbildens identitet, det vill säga filnamnet, innehåller normalt uppgift om flygfotoår, fotoområde, bildupplösning, stråknummer, datum, tidpunkt och bildnummer. Exempel på bildens identitet 07i48ce50_13~ _101807_39 09b48zx08_35~ _104838_66 13c248zz15_4_ _112804_27

9 LANTMÄTERIET (11) 4 Förändringsförteckning Senaste förändring har en detaljerad beskrivning. Denna tas bort när ny ändring tillkommer. I tabellen anges i vilken version av produktbeskrivningen ändringen införts. Datumet anger från vilken dag ändringen gäller. 4.1 Förändring Version Datum Orsak samt ändring mot tidigare version Beskrivning av genomförd radiometrisk behandling har lagts till. Beskrivning av ori-fil från Match-AT har lagts till i bilaga 1 Långsiktig flygfotoplan har tagits bort och ersatts av en hänvisning till lantmäteriets hemsida. Beskrivning av aktualitet har ändrats utifrån förändringar i bildförsörjningsprogrammet. 4.2 Tidigare förändringar Version Datum Orsak samt ändring mot tidigare version Nytt dokument. Ändring av termer avseende lägesnoggrannhet Ändring av filnamn i namnsättnings kapitel Justering innehållsförteckning

10 LANTMÄTERIET (11) Bilaga 1: Beskrivning av ori-fil från Match-AT Orienteringsinformationen i en ori-fil består av tre rader för varje bild: bild nr kamerakonstant E PC N PC H PC k 1 k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 k 7 k 8 k 9 Exempel: Beskrivning av informationen: Rad 1: bild nr, unikt bildnummer inom det aktuella blocket. Vid leverans medföljer en översättningsfil som kan användas för att översätta bildnummer till fullständigt bildid. Kamerakonstanten c, i mm E PC, N PC, H PC är en positionsangivelse för bildens projektionscentrum (PC) i det aktuella plana koordinatsystemet, t ex Sweref99 TM och det aktuella höjdsystemet, t ex RH2000. Enhet: meter. Eftersom det geodetiska plan-/höjdsystemet inte utgör ett rätvinkligt tredimensionellt system och de plana koordinaterna innehåller kartprojektionens fel, så är positionsangivelsen justerad för att ge bästa anpassning på marken. Höjdvärdet H PC är därför justerat för kartprojektionens skalfaktor som huvudsakligen beror på avståndet från medelmeridianen. Rad 2 och 3: koefficienter i en 3x3 rotationsmatris R som beskriver rotationen från bild till mark k 1 k 2 k 3 R = k 4 k 5 k 6 k 7 k 8 k 9 Med antagandet att det geodetiska plan-/höjdsystemet lokalt kan approximeras med ett rätvinkligt tredimensionellt system (högerhandssystem) kan ekvationen för sambandet mellan en viss punkts bildkoordinater (x, y ) och markkoordinater (E, N, H) skrivas:

11 LANTMÄTERIET (11) E EPC x N = NPC + mr y H HPC -c m är bildens skalfaktor i den aktuella punkten Rotationsvinklar (i radianer) kan räknas ut ur rotationsmatrisens koefficienter med sambanden: omega = arctan ( k 8 / k 9 ) fi = arcsin ( k 7 ) kappa = arctan ( k 4 / k 1 ) + pi Rotationsvinklarna är definierade i ett rätvinkligt treaxligt koordinatsystem med origo i bildens projektionscentrum (PC) och axlarna parallella med det geodetiska systemet. omega är rotation kring koordinatsystemets E-axel fi är rotation kring koordinatsystemets N-axel kappa är rotation kring koordinatsystemets H-axel. Rotationsriktningen är positiv medurs i positiv axelriktning. Rotationsordningen är: omega primär, fi sekundär och kappa tertiär. Ori-filen är normalt resultatet av en blocktriangulering där utjämningsberäkningen är gjord med följande inställningar: - korrektion för jordrundning applicerad - korrektion för atmosfärsrefraktion applicerad Vid blocktriangulering så används i regel självkalibrering som en metod för att få bästa resultat för ett helt block. Vid leverans har en omräkning till en strikt enkelpunktsinskärning gjorts för varje bild.