Einführung in die Bildraumanalyse
Mit Image Analyst-Lizenz verfügbar.
Bei der Bilderfassung und -erstellung durch einen Sensor wird die Szene in perspektivischer Geometrie erfasst. Dadurch hat das Bild eine eigene, einzigartige Darstellung der 3D-Welt in genau diesem 2D-Bild. Bei Bildern, die über die Fernerkundung erfasst wurden, wird diese Geometrie in einem Sensormodell beschrieben, das begleitend in den Metadaten des Bildes angegeben ist. Im Perspektivmodus der Kartenansicht können Sie die Schrägluft-Bilddaten in einem Bildkoordinatensystem, dem sogenannten Bildraum, anstatt in einem Kartenkoordinatensystem anzeigen, um eine intuitivere Bildinterpretation zu ermöglichen. Der Modus vereinfacht die nahtlose Transformation zwischen dem Bildkoordinatensystem (Image Coordinate System, ICS) und dem Kartenkoordinatensystem, um GIS-Feature-Daten für die perspektivischen Bilddaten anzuzeigen, zu interpretieren, zu sammeln und zu bearbeiten.
Bildraumanalysefunktionen
Der Einsatz eines ICS im Bildraum ist für Bildanalysten aus den folgenden Gründen besonders nützlich:
Schrägluft-Bilddaten und perspektivische Bilddaten werden in ihrer natürlichen Ausrichtung dargestellt, die günstiger für eine intuitive Bildinterpretation ist.
Für das Bild wird kein Resampling durchgeführt, sodass es seine ursprüngliche Schärfe behält und verzerrungsfrei bleibt.
Es ermöglicht eine vollständige Koordinatentransformation zwischen Bild und Boden. Daher werden alle geographischen Informationen, die Sie im Bildraum anzeigen möchten, in das ICS transformiert, genau überlagert und wie üblich symbolisiert.
Alle anderen Bilder, die in den Anzeigerahmen des Bildraums aufgenommen werden, werden ebenfalls in das im ICS angezeigte Fokusbild transformiert.
Features und Objekte können im Bildraum verortet und genau gemessen werden, wobei die Ergebnisse in den gewählten Einheiten angegeben werden.
Features können im Bildraum mit standardmäßigen Erstellungs- und Bearbeitungswerkzeugen erstellt und bearbeitet und in einer Geodatabase im gewählten Kartenkoordinatensystem gespeichert werden.
Verwenden von Bildern im Perspektivmodus
Bilddaten werden häufig in signifikanten Winkeln erfasst. Diese Daten werden als Schrägluft-Bilddaten bezeichnet. Dieser Vorgang ist sinnvoll, um Informationen zu Features zu ermitteln, beispielsweise Gebäudefassaden und andere Infrastruktur, die sich nicht aus vertikalen Bilddaten ermitteln lassen. Satellitenbilddaten werden häufig mit Winkeln größer als 15 Grad Off-Nadir erfasst, wie bei Luft- und Drohnenbildern.
Die gebräuchlichste Art der Analyse von Schrägluft-Bilddaten ist die manuelle Bildinterpretation. Die menschliche Kognition ist sehr effektiv bei der visuellen Interpretation von Bilddaten. Dazu gehört nicht nur die Bewertung von Bildinhalten, sondern auch deren Bedeutung und Beziehungen sowie das Erkennen von räumlichen Muster, Veränderungen und der Änderungsrate in Überwachungsanwendungen. Schrägluft-Bilddaten sind besonders nützlich für Aufklärung, Überwachung und Situational Awareness für verschiedene Anwendungen wie Katastrophenschutz und Notfallmaßnahmen.
Die Darstellung jeglicher Art von Bilddaten in einem kartenbasierten Koordinatensystem, dem sogenannten Kartenraum, ist von Natur aus verzerrt, gestreckt und gedreht, damit sie genau auf eine ebene 2D-Karte passt. Bilddaten zu Kartenerstellungszwecken werden speziell für die Anzeige im Kartenkontext erfasst. Sie werden vertikal erfasst, sodass die Verzerrung minimal ist, und Orthorektifizierungstechniken korrigieren die Bilddaten so, dass sie besser zur Karte passen. Bei Schrägluft-Bilddaten sind jedoch starke Verzerrungen möglich, die die Interpretation des Bildes erschweren. ArcGIS Image Analyst ermöglicht es Ihnen, mit Schrägluft-Bilddaten in ihrer nativen Geometrie statt im Kartenraum zu arbeiten. Nicht projizierte Bilddaten, die in der Ausrichtung betrachtet werden, in der sie erfasst wurden, werden im Bildraum der Kartenansicht angezeigt. Die Darstellung von Bilddaten im Bildraum ermöglicht es Ihnen, auf natürlichere Weise mit den Bilddaten zu arbeiten und das Bild mit GIS- und Kartendaten anzureichern.
Beim Anzeigen von Bilddaten im Kartenraum werden die Bilder oft mit Norden nach oben ausgerichtet angezeigt. Da Schrägluft-Bilddaten mit den verschiedensten Betrachtungswinkeln erfasst werden, bewirkt das Anzeigen von Schrägluft-Bilddaten im Kartenraum mit Norden oben, dass Gebäude und andere Boden-Features in verschiedene wechselnde Richtungen geneigt zu sein scheinen. Dies erschwert die Interpretation von Schrägluft-Bilddaten.
Das folgende Satellitenbild zeigt ein Schrägluftbild, das im herkömmlichen Kartenraum angezeigt wird, wobei Norden oben liegt und das Bild in on-fhe-fly orthorektifiziert wurde, um es korrekt auf die Grundkarte abzustimmen.
Beachten Sie, wie die Gebäude im Bild nach Nordosten geneigt sind, was die Bildinterpretation erschwert.
Das folgende Satellitenbild zeigt das Schrägluftbild im Bildraum, ohne Verzerrung und gedreht, wobei die Gebäude vertikal in einer natürlicheren Ausrichtung angezeigt werden.
Das im Bildraummodus angezeigte Schrägluftbild ermöglicht von Natur aus eine intuitivere Bildinterpretation.
Sie können mit jedem unterstützten Raster-Dataset arbeiten, das die grundlegenden erforderlichen Metadaten enthält. Zu den erforderlichen Metadaten gehören das Sensormodell (zum Beispiel Rational Polynomial Coefficient (Rationaler Polynomialer Koeffizient, [RPC]), das Messbildkameramodell usw.), allgemein mit Satellitenbildern verknüpfte Dateien oder Luftbilddaten mit Blockausgleichung in einem Mosaik-Dataset. Informationen zur Bildplattform zum Zeitpunkt der Erfassung, wie beispielsweise die XYZ-Koordinaten, Azimut und Höhe für Satellitendaten sowie die äußere Ausrichtung für Luftbilder, werden zusammen mit der Pixelgröße verwendet, um die Bilddaten im ICS korrekt auszurichten. Aktivieren Sie im Bereich Inhalt den Fokus für das Bild, mit dem Sie arbeiten möchten. Daraufhin wird das Bild im Perspektivmodus in der Kartenansicht basierend auf dem ICS angezeigt.
Ermöglichen der Analyse im Perspektivmodus für Ihre Bilddaten
Zu den herkömmlichen Kartenprojektionssystemen gehören geographische Koordinatensysteme und projizierte Koordinatensysteme. Diese 2D-Koordinatensysteme sind Referenzsysteme, die verwendet werden, um die Positionen von Bilddaten und geographischen Features innerhalb eines gemeinsamen geographischen Rahmens darzustellen. Die Grundlage für den Bildraum ist ein drittes Referenzsystem, das als Bildkoordinatensystem (ICS) bezeichnet wird.
Geographische Koordinatensysteme (GCS) und projizierte Koordinatensysteme (PCS) sind 2D-Kartentransformationen, während das ICS eine vollständige 3D-Transformation ist. Es eignet sich für Bilddaten, aber auch für alle anderen Daten im GIS. Das Bildkoordinatensystem transformiert Bild- und GIS-Daten im Spalten- und Zeilenbildraum nahtlos bidirektional in den Kartenraum.
Mit der Kartenansicht im Perspektivmodus wird das ICS durch das Fokusbild definiert, das das aktive Bild in der Anzeige ist. Das Bild kann dynamisch mit einem Mausklick vom Kartenraummodus in den Bildraummodus umgeschaltet werden.
Eingeblendete Anzeige
Wenn Ihr Bild im Perspektivmodus mit vertikal ausgerichteten Gebäuden angezeigt wird, werden wichtige Metadaten zum Bild in einem eingeblendeten Anzeigefenster angezeigt. Diese Informationen umfassen den Dateinamen sowie die für die Interpretation des Bildes relevantesten Angaben, darunter Bildqualität, Schiefachsigkeitswinkel, Aufnahmedatum, Aufnahmezeit sowie berechnete Felder wie die Ortszeit der Aufnahme und die seit der Aufnahme verstrichene Zeit. Die eingeblendete Anzeige ist so konzipiert, dass Sie möglichst selten zurück zum Menüband wechseln müssen, um auf Informationen zuzugreifen, die normalerweise bei der Analyse und Nutzung eines Bildes verwendet werden. Dadurch können Sie wichtige Metadaten für jedes angezeigte Schrägluftbild sehen, was bei der Arbeit mit mehreren Bildern wie beispielsweise einer Zeitserie nützlich ist.
Sie können auswählen, welche Art von Metadaten Sie in das eingeblendete Anzeigefenster aufnehmen möchten. Das eingeblendete Anzeigefenster kann auch minimiert werden, um die Anzeigefläche für die Bilder zu maximieren.
Erfassen von Features im Bildraum
Schrägluft-Bilddaten erleichtern die Bildinterpretation, und Features können mit den Standardfunktionen für die Erstellung und Bearbeitung von Features in ArcGIS Pro erfasst werden. Features und Objekte werden manuell im ICS erfasst und automatisch in das gewünschte Kartenprojektionssystem transformiert. Zusätzlich können vorhandene GIS-Layer in Ihrer Kartenprojektion korrekt auf das Bild im ICS überlagert, aktualisiert und gespeichert werden. Verwenden Sie ein DEM, um das Bild genauer zu positionieren und die Feature-Daten in 3D zu erfassen. Feature-Daten werden in einer Geodatabase oder als Shapefile gespeichert.
Zusammenfassung
Die Vielzahl der verfügbaren Funktionen der Bildraumanzeige ermöglicht es Bildanalysten, Schrägluft-Bilddaten effektiv zu interpretieren und Informationen daraus zu erfassen. Das ICS ermöglicht bidirektionale Transformationen zwischen dem Bildraum im Perspektivmodus und im Kartenraum, sodass Analysten Daten in beiden Modi erfassen und analysieren können. Im Perspektivmodus werden standardmäßige Bildmessungsfunktionen sowie Funktionen für die Feature-Erstellung und -Bearbeitung unterstützt, sodass Sie effizient und effektiv in operativen Umgebungen arbeiten können.