Διαδικτυακή ορθοαναγωγή ιστορικών αεροφωτογραφιών με το OrthoPhoto.io

Εισαγωγή

Συχνά υπάρχει η ανάγκη αξιοποίησης ιστορικών αεροφωτογραφιών (α/φ) για την λήψη χωρικής πληροφορίας παρελθόντων ετών, ποιοτικής (π.χ. χρήσεις γης, ύπαρξη τεχνητών κατασκευών), μετρητικής (π.χ. αποστάσεις, εμβαδά) ή ακόμα και συνταύτισης με άλλα χωρικά δεδομένα (π.χ. χάρτες, σύγχρονες ορθοφωτογραφίες).

Συνήθως, οι μέθοδοι που εφαρμόζονται για να μετασχηματιστούν οι ιστορικές αεροφωτογραφίες από το αυθαίρετο τοπικό σύστημα που έχουν μετά τη σάρωσή τους στο γεωδαιτικό το οποίο εργάζεται ο χρήστης είτε σε περιβάλλον CAD είτε σε περιβάλλον GIS περιλαμβάνουν τη χρήση πολυωνυμικών μετασχηματισμών (πχ align ή rubersheet σε CAD, πολυωνυμικοί μετασχηματισμοί 1ου, 2ου βαθμού). Οι μέθοδοι όμως αυτές είναι ελλιπείς καθότι:

• Οι συνηθέστεροι πολυωνυμικοί μετασχηματισμοί θεωρούν ενιαία την κλίμακα της αεροφωτογραφίας (είτε σε όλη την επιφάνεια είτε κατά άξονα)
• Η κλίμακα της α/φ είναι σημειακή και εξαρτάται από το υψόμετρο του σημείου.

Με τη σύγκριση του αποτελέσματος του μετασχηματισμού μιας ιστορικής α/φ με έναν ορθοφωτοχάρτη παρατηρείται συνήθως ότι εάν έχουν σκοπευθεί αρκετά σημεία εντός ή και γύρω από μια μικρή περιοχή ενδιαφέροντος όπου η κλίμακα της εικόνας μπορεί να θεωρηθεί περίπου σταθερή (π.χ. επίπεδες περιοχές χωρίς έντονες εξάρσεις του αναγλύφου) όπως φαίνεται στην Εικόνα 1 εντός του κόκκινου πλαισίου το αποτέλεσμα είναι αρκετά ικανοποιητικό.

Ταυτόχρονα όμως παρατηρούνται μεγάλες αποκλίσεις/παραμορφώσεις μεταξύ της α/φ και του ορθοφωτοχάρτη όσο απομακρύνεται ο χρήστης από την περιοχή ενδιαφέροντος (Εικόνα 1).

Το OrthoPhoto.io ξεπερνά αυτά τα προβλήματα κάνοντας χρήση του ακριβούς γεωμετρικού μοντέλου της αεροφωτογραφίας (Κεντρική Προβολή) με ταυτόχρονη χρήση Υψομετρικού Μοντέλου Αναγλύφου. Αυτό οδηγεί στην αποκατάσταση της κλίμακας σε όλη την επιφάνεια της εικόνας, με αποτέλεσμα τη βέλτιστη συνταύτιση με άλλες πηγές δεδομένων, όπως φαίνεται στην Εικόνα 2.

Τα πλεονεκτήματά της είναι:

• Είναι διαδικτυακή (δεν απαιτείται εγκατάσταση) και επομένως προσβάσιμη από παντού.
• Εύκολη στη χρήση με σύγχρονο περιβάλλον.
• Παρέχει ενσωματωμένο Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (Κτηματολόγιο ΑΕ 2007-2009) για τον Ελλαδικό χώρο το οποίο επιτρέπει την επιτάχυνση της διαδικασίας της ορθοαναγωγής ειδικά σε μη αστικό περιβάλλον, ενώ επιτρέπει στο χρήστη να χρησιμοποιήσει και δικό του Ψηφιακό Μοντέλο Αναγλύφου εάν το επιθυμεί.
• Παρέχει εργαλεία μέτρησης (π.χ. Αποστάσεις/Εμβαδόν).
• Το αποτέλεσμα παρέχεται τόσο ως ψηφιακό αρχείο συμβατό με εφαρμογές CAD (Geotiff με World File) όσο και ως διαδικτυακή υπηρεσία χάρτη (Web Map Service – WMS) συμβατή με όλα τα προγράμματα GIS που υποστηρίζουν θέαση WMS, έχοντας το πλεονέκτημα ότι δεν απαιτείται η τοπική αποθήκευση του αποτελέσματος.

Απαιτήσεις Ορθοαναγωγής

Κατά την ορθοαναγωγή, πέραν των αεροφωτογραφιών, ο χρήστης θα πρέπει να παρέχει:

• Παραμέτρους εσωτερικού προσανατολισμού: σταθερά μηχανής c, συντεταγμένες πρωτεύοντος σημείου x_O, y_O (Απαιτούνται)
• Συντεταγμένες των εικονοσημάτων (Απαιτούνται)
• Συντεταγμένες των επίγειων σημείων ελέγχου – φωτοσταθερων (Απαιτούνται)
• Ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου – DEM (προεραιτικά – το OrthoPhoto.io παρέχει προεγκατεστημένο DEM)

Διαδικασία Ορθοαναγωγής

Η ορθοαναγωγή εκτελείται σε 4 βήματα:

1. Εισαγωγή Δεδομένων (Εικόνα 3):

• Εικόνα (Υποχρεωτικό, μη μεταβλητό)
• Στοιχείων εσωτερικού προσανατολισμού (Υποχρεωτικό, μπορεί να τροποποιηθεί και αργότερα)
• Ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου (Προαιρετικό, μπορεί να προστεθεί και αργότερα, αλλά δεν επιτρέπεται η μεταβολή του αφού εισαχθεί)

2. Σκόπευση Εικονοσημάτων (Εικόνα 4). Ο χρήστης εισάγει τα εικονοσήματα και συμπληρώνει τις συντεταγμένες τους όπως αυτές παρέχονται στο φύλλο βαθμονόμησης της μηχανής.

3. Σκόπευση Επίγειων Σημείων Ελέγχου (Εικόνα 5). Ο χρήστης σκοπεύει στο αριστερό παράθυρο (Εικόνα αναφοράς) και μετά στο δεξί παράθυρο (χαρτογραφικό Υπόβαθρο) το ίδιο σημείο. Μπορεί να τροποποιήσει τις συντεταγμένες χειροκίνητα μέσα από τον πίνακα των συντεταγμένων, ενώ μπορεί να παρέχει και το υψόμετρο του σημείου. Στην περίπτωση που το υψόμετρο δεν δοθεί λαμβάνεται αυτόματα από το σύστημα από το ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου που χρησιμοποιείται (είτε το ενσωματωμένο του OrthoPhoto.io είτε αυτό που παρέχει ο χρήστης). Το αποτέλεσμα για λόγους ταχύτητας της διαδικασίας παρέχεται σε σμίκρυνση.