1(13) Datum: Dokumentversion: Produktbeskrivning: Digitala flygbilder

Transkript

1 1(13) Datum: Dokumentversion: Produktbeskrivning: Digitala flygbilder

2 LANTMÄTERIET (13) Innehållsförteckning 1 Allmän beskrivning Innehåll Geografisk täckning Geografiskt utsnitt Koordinatsystem Kvalitetsbeskrivning Syfte och användbarhet Datafångst Tillkomsthistorik Underhåll Underhållsfrekvens Datakvalitet Lägesnoggrannhet Metadata Leveransens innehåll Katalogstruktur i leverans Leveransformat Filuppsättning Förändringsförteckning Bilaga 1: Beskrivning av ori-fil... 12

3 LANTMÄTERIET (13) 1 Allmän beskrivning En flygbild är en centralprojektion, utan korrigering för terrängens form eller kamerans lutning i förhållande till lodlinjen. Det innebär att skalan i bilden varierar. Flygfotografering har genomförts från olika flyghöjder beroende på behovet. Fram till 2005 användes enbart analoga kameror gjordes de sista flygfotograferingarna med analog kamera för det nationella bildförsörjningsprogrammet. Från 2005 och framåt har digital kamera använts regelmässigt och det finns ett rikstäckande lager av digitala bilder, som uppdateras enligt gällande flygfotoplan. 1.1 Innehåll Produkten innehåller digitala flygbilder med tillhörande orienteringsdata för att kunna placera bilden i ett koordinatsystem. Bilderna är fångade i olika ljusspektra och upplösningen är mellan 0,24 och 0,48 m (huvuddelen 0,48 m). Bilderna är fotograferade i huvudsak under perioden april-september. Färgbilden (RGB) och den infraröda bilden (IR) framställs ur samma exponering. Färgbildens spektrum består av synligt rött, grönt och blått. IR-bildens består av rött, grönt och infrarött. Bilderna i färg och IR levereras normalt som 8 bitars bilder. 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 16 bitars bilder. Bildformat och storlek för flygbilden från DMC-kameran är x pixlar. Motsvarande för flygbilder från UCE-kameran är x pixlar och för UCXp wakameran x För översiktlig information av produkten, se även Digitala flygbilder - Lantmäteriet. 1.2 Geografisk täckning Det nationella bildförsörjningsprogrammet täcker Sveriges territorium, begränsat av riksgräns och territorialgräns. Bilder med 0,48 m upplösning finns rikstäckande och över cirka 44 % av landet finns även bilder med 0,24 m upplösning. Öppet vatten exkluderas när det saknas objekt ovanför vattenytan. Hela Sverige täcks av digitala flygbilder (0,48 m) från olika insamlingsår, från 2005 och framåt. Bilder med 0,24 meters upplösning täcker största tätorterna, från 2006 och framåt, och från 2012 utökades det till att omfatta hela södra delen av landet och längs norrlandskusten som en del i det nationella rikstäckande bildförsörjningsprogrammet, se Planer och utfall på Lantmäteriets hemsida. För aktuell och detaljerad redovisning av täckning och aktualitet se Geolex och välj Bild och höjd/gsd-ortofoto.

4 LANTMÄTERIET (13) 1.3 Geografiskt utsnitt En digital flygbild fotograferad med DMC-kameran från flyghöjd m täcker en yta motsvarande 6,6 x 3,7 km på marken, där varje pixel motsvarar ca 0,48 m på marken. DMCbilder från flyghöjd m täcker en yta på 3,4 x 1,9 km med 0,24 m upplösning. UCE-bilder i motsvarande upplösningar är fotograferade från flyghöjden m, vilket täcker en yta av 9,9 x 6,5 km, respektive flyghöjden m, vilket täcker 4,9 x 3,2 km på marken. UCXp wabilder i motsvarande upplösningar är fotograferade från flyghöjden m, vilket täcker en yta av 8,3 x 5,4 km, respektive flyghöjden m, vilket täcker en yta av 4,2 x 2,7 km på marken. 1.4 Koordinatsystem Det är flygbildens orienteringsdata som används för att placera bilden i ett koordinatsystem. Orienteringsdata skapas vid blocktriangulering av flygbilden. Orienteringsdata kan levereras i det koordinatsystem som efterfrågas, men är skapade i gällande referenssystem, d.v.s. För flygbilder fram till och med 2005: Plan: RT gon V Höjd: RH 70 För flygbilder från 2006 och framåt: Plan: SWEREF 99 TM Höjd: RH Kvalitetsbeskrivning I Tabell 1 redovisas kvalitet med kvalitetsteman och -parametrar som beskrivs i standard SS- EN ISO 19157:2013 Geografisk information Datakvalitet. Mer utförlig beskrivning av tillkomst och kvalitet finns i den löpande texten. Tabell 1: Kvalitetsteman och kvalitetsparametrar för Digitala flygbilder Kvalitetstema Kvalitetsparameter Kvalitet Lägesnoggrannhet -Absolut lägesnoggrannhet -Lägesosäkerhet hos rasterdata I flygbilder med 0,48 m upplösning ska distinkta objekt efter blocktriangulering ha ett medelfel i plan som är mindre än 0,6 m och i höjd 0,8 m, uttryckt som ett RMSE-värde. I flygbilder med 0,24 m upplösning ska distinkta objekt efter blocktriangulering ha ett medelfel i plan som är mindre än 0,25 m och i höjd 0,35 m, uttryckt som ett RMSE-värde. Mer information finns under kapitel Lägesnoggrannhet.

5 LANTMÄTERIET (13) 2.1 Syfte och användbarhet En flygbild är en centralprojektion, utan korrigering för terrängens form eller kamerans vridningar, vilket innebär att skalan i bilden varierar. Flygbilderna behandlas för att åstadkomma så neutrala och verklighetsöverensstämmande färger som möjligt, röda och blå stick tas bort ur bilderna. Vanliga användningsområden är t.ex. kartering för framställning av planer, kartor, ägoslagsgränser, höjdkurvor/terrängmodeller, 3D-modeller etc. Det infraröda färgområdet kan användas för att tolka vegetation och göra analyser, för t.ex. skogliga ändamål. 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. Tidpunkt under säsongen spelar också stor roll i och med att vegetationen är olika utvecklad, t.ex. före och efter lövsprickning. Bilderna är fotograferade med övertäckning, vilket ger möjlighet för stereobearbetning, till exempel 3D-mätning. 2.2 Datafångst Tillkomsthistorik Flygfotografering har från 1950-talet och framåt skett rikstäckande enligt beslutad flygfotoplan, under i huvudsak vår och sommar. Från 2007 har all fotografering skett med digital kamera. Flygfotografering genomförs från olika flyghöjder (2500 m-7400 m) beroende på vilken kamera som används och önskad upplösning. 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 att åstadkomma bättre insyn i tätbebyggda områden med höga byggnader. Geometrisk upplösning Flyghöjd och typ av kamera som används vid fotograferingen är avgörande för vilken geometrisk upplösning bilderna får. Fotografering från m flyghöjd med DMC-kameran ger en upplösning i bilden på ungefär 0,48 m, medan fotografering från 2500 m ger en upplösning på 0,24 m. Flygfotografering från 7400 m flyghöjd med UCE-kameran (UltraCam Eagle) ger 0,48 m upplösning och från 3700 m 0,24 m. Flygfotografering från 5600 m flyghöjd med UCXp wa-kameran ger 0,48 m upplösning och från 2800 m 0,24 m. Radiometrisk upplösning Den digitala kameran DMC (Digital Mapping Camera, med 12 bitars färgdjup) introducerades 2005 och användes fram till En ny typ av digitalkamera UCE (UltraCam Eagle, med 14 bitars färgdjup) togs i bruk fr.o.m. flygfotosäsongen Under 2014 har även en kamera av typen UCXp wa (med 14 bitars färgdjup) använts.

6 LANTMÄTERIET (13) 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. De digitala flygbilderna för den nationella bildförsörjningen har en upplösning på 0,24 respektive 0,48 meter i det pankromatiska bandet. De enskilda färgbandens upplösning i förhållande till det pankromatiska är dock betydligt lägre. I DMC-bilderna är förhållandet 1:4,8 och i UCE-resp. UCXp wa-bilderna är det 1:3, se effekterna av dessa skillnader i bildexemplen nedan. Flygbild DMC 0,24 m Flygbild UCE 0,24 m Tabell 2. Redovisning av vilka bilder som tagits fram för respektive år och som finns i det digitala bildlagret Insamlingsår Kamera Flyghöjd - Pixelstorlek Spektrum DMC m 0.48 m Färg och IR (8 bitar) DMC m 0.24 m Färg och IR (8 bitar) DMC m 0.48 m Pan + LR4 (12 bitar) * DMC m 0.24 m Pan + LR4 (12 bitar) * UCE m m Färg och IR (8 bitar) UCE m m Hi-pan + lo-rgbi ** (14 bitar) 2014 UCXp wa m Färg och IR (8 bitar) 2014 UCXp wa m Hi-pan + lo-rgbi ** (14 bitar *Den pankromatiska (svartvita) bilden + de olika färgbanden (färg och infrarött) i lägre upplösning. **Den högupplösta pankromatiska (svartvita) bilden och de olika färgbanden (färg och infrarött) i lägre upplösning.

7 LANTMÄTERIET (13) Under 2005 och 2006 framställdes flygbilderna normalt antingen i IR eller färg. Från 2007 och framåt har Pan+LR4 regelmässigt tagits fram och lagrats från fotograferingar med DMCkameran. Vid beställning av digitala flygbilder som inte ligger leveransklara i lager, t.ex. Hi-pan + lorgbi från UCE-kameran, är leveranstiden längre eftersom bilderna i dessa fall måste framställas i samband med leverans. 2.3 Underhåll Underhållsfrekvens Ambitionen är att fotografera ca 30 % av landet varje år, oftare i mer tätbebyggda områden i södra Sverige och längs norrlandskusten (vartannat år), men glesare i Norrlands inland och fjällen (vart 4:e-6:e år resp. vart 6:e-10:e år). Södra delen av landet och längs norrlandskusten fotograferas vartannat år med 0,24 m upplösning, omväxlande före lövsprickning och efter. Återstående 12 tätorter inom låghöjdsprogrammet, som ligger utanför 0,24 m täckningsområde, fotograferas med ett intervall på två till fyra år, lite beroende på användning och efterfrågan. Hela landet fotograferas enligt en långsiktig flygfotoplan, se Bildforsorjningsprogram - Planer och utfall. Den årliga flygfotoplanen kan dock inte alltid genomföras i sin helhet, t.ex. kan i vissa fjällområden väderförhållande vara för dåliga. Åldersredovisning av befintliga bilder och aktuell årlig flygfotoplan redovisas i Datakvalitet Lägesnoggrannhet Det är framför allt exponeringspunktens koordinater och bildens rotationsvinklar som styr lägesnoggrannheten. I flygbilder med 0,48 m upplösning ska distinkta objekt efter blocktriangulering ha ett medelfel i plan som är mindre än 0,6 m och i höjd 0,8 m, uttryckt som ett RMSE-värde. I flygbilder med 0,24 m upplösning ska distinkta objekt efter blocktriangulering ha ett medelfel i plan som är mindre än 0,25 m och i höjd 0,35 m, uttryckt som ett RMSE-värde.

8 LANTMÄTERIET (13) 2.5 Metadata I filnamnet för respektive flygbild kan uppgifter om bl.a. kamera, bildens upplösning, flygfototidpunkt, stråk- och bildnummer m.m. utläsas. Varje kameraregistrering och bild är märkt med en unik identitet (BildId) uppbyggd enligt nedanstående principer: Normalhöjdsprogrammet: o ååohh_s~åååå-mm-dd_ttmmss_nr ( ) o ååohhffcc_s~åååå-mm-dd_ttmmss_nr ( ) o ååoiuuffcc_s~åååå-mm-dd_ttmmss_nr (DMC fr.o.m. 2011) o ååoiuuffcc_s_åååå-mm-dd_ttmmss_nr (UCE och UCXp wa) Låghöjdsprogrammet: o åållkkhh_s~åååå-mm-dd_ttmmss_nr ( ) o åållkkhhffcc_s~åååå-mm-dd_ttmmss_nr ( ) o åållkkuuffcc_s~åååå-mm-dd_ttmmss_nr (DMC fr.o.m. 2011) o åållkkuuffcc_s_åååå-mm-dd_ttmmss_nr (UCE t.o.m. 2013) o ååoiuuffcc_s_åååå-mm-dd_ttmmss_nr (UCE och UCXp wa fr.o.m. 2014) Bokstavskomb. åå o i uu ff cc s(s) llkk åå-mm-dd ttmmss nr hh Innebörd Flygfotoårets två sista siffror. Områdesbeteckning. Flygfotograferingsintervallzon. Flygbildens upplösning i markplanet i cm. De två sista bokstäverna ur flygplanets registreringsbeteckning (t.ex. ss). Kameranummer (de två sista siffrorna i serienumret). Stråknummer. Läns- och kommunkod. Faktiskt datum för fotograferingen. Klockslag i timmar, minuter och sekunder (GNSS-tid). Bildnummer i stråket. Planerad flyghöjd över markens medelnivå i hundratal meter.

9 LANTMÄTERIET (13) Bildpunktfiler i shapeformat kan även laddas hem, innehållande information om flygfototidpunkt för alla flygbilder. Se vidare under rubriken Flygbildspunkter på denna länk: Planer och utfall - Bildförsörjningsprogrammet - Lantmäteriet. Exempel på innehåll i varje bildpunkt: Detaljerad information om varje flygbild, till exempel flygfototidpunkt, finns också i vår webbtjänst

10 LANTMÄTERIET (13) 3 Leveransens innehåll 3.1 Katalogstruktur i leverans Exempel på en leverans av digitala flygbilder kan ses här nedan. 3.2 Leveransformat Digitala flygbilder levereras som standard i JPEG eller okomprimerat TIFF-format. 3.3 Filuppsättning Mappen images innehåller digitala flygbilder i okomprimerat TIFF-format. Orienteringsdata (.ori) levereras i PatB-format (Match-AT-format), som har sitt ursprung från blocktrianguleringsprogrammet PATB. Det är en textfil som beskriver varje flygbilds id, dess xyz-koordinat och rotationsmatris. Idag är det flera system som stödjer import av formatet. I leveransen ingår ytterligare en ori-fil, som är roterad 180 grader jämfört med flygriktningen (_180.ori). Exempel på en ori-fil ses här nedan. I Bilaga 1 finns även en mer ingående beskrivning av en ori-fil Tillsammans med orienteringsdata levereras också en översättningsfil (.bat) mellan filnamn och ID-nummer, som använts vid orienteringen (i blocktrianguleringen). I leveransen ingår även ett textdokument (.doc) med information om leveransen, samt ett översiktsdokument (.pdf) innehållande en kartbild med bildpunkt för att underlätta lokalisering. Man kan om så önskas istället för ori-filerna och bat-filen erhålla färdiga modellfiler för ESPA-systemet resp. Summit-projektet. Kalibreringsprotokoll för respektive kamera återfinns här: Kamerakalibrering - Lantmäteriet.

11 LANTMÄTERIET (13) 4 Förändringsförteckning Version Datum Orsak samt ändring mot tidigare version Dokumentet är kompletterat med tabell med kvalitetsbeskrivning under kapitel 2, samt information gällande kvalitet under kapitel 2.4 och metadata under kapitel 2.5. Mer information har även lagts till under kapitel 3.3. Informationen i hela dokumentet är dessutom något omstrukturerad 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. 1.1 Ändring av termer avseende lägesnoggrannhet. Ändring av filnamn i namnsättningskapitel.

12 LANTMÄTERIET (13) Bilaga 1: Beskrivning av ori-fil 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 är ett unikt bildnummer inom det aktuella blocket. Vid leverans medföljer en översättningsfil som kan användas för att översätta bildnummer till fullständigt bildid. Kamerakonstanten c, anges i mm. E PC, N PC, H PC är en positionsangivelse för bildens projektionscentrum (PC) i det aktuella plana koordinatsystemet, t.ex. SWEREF 99 TM och det aktuella höjdsystemet, t ex RH2000. Enhet är 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

13 LANTMÄTERIET (13) 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: E E PC x N = N PC + mr y H H PC -c där 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.