Руководство: Создание 2D-продуктов цифровых аэрофотоснимков в ArcGIS Pro с помощью ArcGIS Reality Server

Доступно с лицензией Standard или Advanced.

В ArcGIS Pro вы можете подключиться к ArcGIS Reality Server и выполнить фотограмметрическую коррекцию цифровых аэрофотоснимков, полученных с помощью профессиональной картографической камеры, чтобы устранить геометрические искажения, вызванные сенсором и смещением рельефа. После исправления этих эффектов вы можете создавать продукты Reality mapping.

В этом руководстве вы настроите рабочую область Reality mapping для управления коллекцией цифровых аэрофотоснимков. Вы выполните блочное уравнивание и просмотрите результаты. Затем вы создадите продукты: цифровую модель местности (ЦММ), цифровую модель поверхности (ЦМП), истинное орто и ЦММ mesh.

Вычисление фотограмметрического решения для аэроснимка определяется внешней ориентацией (EO), которая представляет собой преобразование от поверхности земли к камере, а также внутренней ориентацией (IO), которая представляет собой преобразование от камеры к снимку. К необходимым параметрам EO относятся координаты центра перспективы (x,y,z), а углы omega, phi и kappa предоставляются в таблице кадров. К параметрам внешней ориентации относятся фокусное расстояние, размер пиксела, главная точка, искажение объектива. Эта информация доступна в отчете о калибровке камеры, связанном с изображениями, и должна быть предоставлена в таблице камеры.

Примечание:

Для выполнения этих упражнений необходим ArcGIS Reality Server. Для настройки Reality Server обратитесь к инструкции Установка Reality Server.

Подключение к ArcGIS Reality Server

Чтобы использовать Reality Server для обработки данных в ArcGIS Pro, сначала необходимо подключиться к Reality Server.

1. Щелкните вкладку Проект на ленте и выберите страницу Порталы.

   Также можно перейти на страницу Порталы по ссылке Управление порталами из меню Вход .

2. Щелкните Добавить портал.

3. Введите URL-адрес (https://webadaptorhost.domain.com/webadaptorname) для портала в диалоговом окне Добавить портал и щелкните ОК.

4. Войдите на портал, нажав кнопку Опции или щелкнув правой кнопкой мыши портал и выбрав Вход. Введите имя пользователя и пароль.

5. Чтобы сделать новое подключение активным порталом, щелкните правой кнопкой мыши URL-адрес и выберите Задать как Активный портал.

6. После успешного подключения к порталу ваше имя пользователя появится в правом верхнем углу ArcGIS Pro.

   

Создание рабочей области Reality Mapping

Рабочая область Reality mapping — это подпроект ArcGIS Pro, посвященный рабочим процессам Reality mapping. Это контейнер в папке проекта ArcGIS Pro, который хранит ресурсы и производные файлы, относящиеся к одной коллекции изображений.

Коллекция цифровых аэрофотоснимков предоставлена для этого руководства. Данные руководства также содержат таблицы кадров и камеры.

Для создания рабочей области Reality mapping выполните следующие шаги:

1. Скачайте набор учебных данных и сохраните его в C:\SampleData\Aerial Imagery.

   Если вы сохраните данные в другом местоположении на вашем компьютере, обновите путь к каждой записи в файле Nadir_FramesCam.csv.

   1. Распакуйте в папку C:\SampleData\Aerial Imagery.

2. В ArcGIS Pro создайте проект с использованием шаблона Карта.

3. На вкладке Изображения в группе Reality Mapping щелкните ниспадающее меню Новая рабочая область и выберите Новая рабочая область.

4. В окне Настройка рабочей области введите ее имя.

5. Тип рабочей области установите на Reality Mapping.

6. В ниспадающем меню Тип данных сенсора выберите Аэро - Цифровые.

7. Задайте Тип сценария как Надир.

   Эта настройка рекомендуется для работы с изображениями в надире.

8. В ниспадающем меню Базовая карта выберите Топографическая.

9. Задайте Коэффициент параллельной обработки.

   Этот параметр управляет максимальным объемом вычислительных ресурсов для распределенной обработки. Рекомендуется использовать выражение в процентах. Например, если у вас есть 2 узла Reality Server, установите Коэффициент параллельной обработки на 50%, чтобы использовать один компьютер для блочного уравнивания и создания продуктов Reality Mapping.

10. Установите флажок Обрабатывать эту коллекцию изображений на сервере, если вы хотите использовать Reality Server.

    

11. Примите все остальные значения по умолчанию и щелкните Далее.

    Появится окно Коллекция изображений.

12. В окне Коллекция изображений в разделе Файл внешней ориентации / Таблица кадров Esri перейдите к папке с данными руководства на вашем компьютере и выберите файл таблицы кадров Nadir_FramesCam.csv.

    Эта таблица, содержащая информацию о кадрах и камере, указывает параметры, которые используются при вычислении IO и EO для камеры и изображения. В процессе блочного уравнивания эти приблизительные значения уточняются для повышения точности.

    Убедитесь, что пути к данным, перечисленные в столбце raster файла таблицы кадров, соответствуют расположению файлов изображений на вашем компьютере.

13. В разделе Камеры нажмите кнопку Импорт , перейдите к папке с данными руководства на вашем компьютере и выберите файл Nadir_FramesCam.csv.

    Для этого руководства таблицы кадров и камеры предоставлены в виде отдельного файла в соответствующем формате. Для других наборов данных может понадобиться строить и форматировать такие таблицы. Подробнее см. раздел Схема таблицы кадров.

14. Проверьте, что значения Пространственной привязки и модели камеры являются правильными.

    Проекция по умолчанию для рабочей области задается на основании изображения. Эта проекция должна соответствовать координатам, используемым в таблице кадров, она определяет пространственную привязку для создаваемых продуктов Reality. Для этого набора данных вы будете использовать проекцию, заданную в таблице кадров и камеры: XY – NAD83 2011 StatePlane California V FIPS 0405, VCS NAVD88 (meters).

15. Примите остальные значения по умолчанию и щелкните Далее.

    

16. В окне Коллекция лидарных данных примите значения по умолчанию и щелкните Далее.

    

17. В окне Опции загрузчика данных для ЦМР нажмите кнопку обзора, перейдите к папке с данными руководства на вашем компьютере и выберите файл DEM_USGS_1m.tif.

18. Примите остальные значения по умолчанию и щелкните Готово.

    

19. В окне Удаленный процесс укажите описание и теги для сервиса изображений и щелкните Готово.

    

После создания рабочей области категория Reality Mapping будет добавлена на панель Содержание, где будут храниться сервис изображений коллекции и сервис производных продуктов Reality mapping.

Чтобы увидеть контуры изображений, щелкните правой кнопкой мыши Коллекция изображений на панели Содержание > Свойства > Отображение > установите флажок Отображать контуры.

Исходное отображение изображений в рабочей области подтверждает, что для запуска рабочей области были предоставлены все изображения и необходимые метаданные. Изображения не были выровнены или уравнены, поэтому мозаика может не выглядеть геометрически правильной.

Примечание:

Возможно, вам потребуется приблизить карту достаточно близко, чтобы увидеть изображение.

В главное меню ArcGIS Pro будет добавлена новая вкладка Reality Mapping. Перейдя на эту вкладку, вы откроете ряд инструментов и рабочих процессов, посвященных Reality mapping. В категории Продукт все кнопки недоступны, поскольку изображения еще не уравнены.

Выполнение блочного уравнивания

После создания рабочей области Reality Mapping, следующим шагом будет выполнение блочного уравнивания при помощи инструментов в группах Уравнивание и Уточнение. При блочном уравнивании будут вычислены связующие точки, которые являются общими точками в областях перекрытия изображений. Затем связующие точки будут использоваться для вычисления ориентации каждого снимка, что называется в фотограмметрии внешней ориентацией.

Для выполнения блочного уравнивания выполните следующие шаги:

1. На вкладке Reality Mapping в группе Уравнивание щелкните Уравнивание .

Опция Выполнить калибровку камеры по умолчанию не включена для цифровых аэрофотоснимков в надире, поскольку большинство бортовых датчиков откалиброваны и предоставляют точные значения внутренней ориентации в отчете о калибровке камеры. Автоматическая калибровка камеры обычно применяется к другим типам данных, таким как недорогие камеры беспилотных летательных аппаратов, для вычисления и улучшения геометрических параметров камеры при одновременном определении ориентации изображения и наземных координат изображения.

1. Примите значения по умолчанию для всех настроек и щелкните Запустить.

   

2. На вкладке Reality Mapping в группе Просмотр щелкните Просмотр журналов .

   

   Среднеквадратичная ошибка связующей точки измеряется в пикселах.

Предварительный просмотр результатов уравнивания

После выполнения блочного уравнивания просмотрите результаты уравнивания и оцените его качество. На вкладке Reality Mapping в группе Просмотр щелкните Отчет уравнивания, чтобы построить статистику уравнивания. Отчет уравнивания предоставляет запись уравнивания и общих измерений качества процесса.

Подсказка:

Использование наземных опорных точек (GCP) для улучшения абсолютной точности является передовой практикой. Однако GCP недоступны и не включены в это уравнивание.

Создание продуктов Reality Mapping

После выполнения блочного уравнивания можно создавать 2D и 3D продукты изображений при помощи инструментов в группе Продукт на вкладке Reality Mapping. При помощи Мастера продуктов Reality Mapping можно создавать несколько продуктов одновременно, или создавать по одному, выбирая применимы инструмент продукта в группе Продукт. Типы продуктов, которые можно создавать, зависят от различных факторов, включая сенсор, конфигурацию полета данных и тип сценария. Конфигурация полета набора данных выборки - это надир, который является идеальным для таких 2D продуктов как ЦММ, истинное орто и модель mesh ЦММ.

Примечание:

В этом руководстве ниже описаны два способа создания производных продуктов. В одном способе используется Мастер Нескольких продуктов, а во втором - мастера создания продуктов с индивидуальными именами, перечисленными в группе Продукт. Вам рекомендуется выполнить один из рабочих процессов, так как в этом руководстве не требуется выполнение обоих процессов.

Создание продуктов с помощью мастера нескольких продуктов Reality Mapping

Мастер продуктов Reality Mapping проводит через один рабочий процесс для создания одного или нескольких продуктов Reality Mapping. К продуктам, которые могут быть созданы с помощью Мастера Несколько продуктов Reality Mapping, относятся ЦММ, истинное орто, ЦММ mesh, облако точек и 3D-модель mesh. Все созданные продукты хранятся в одноименных папках продуктов в категории Reality Mapping на панели Каталог.

Для создания продуктов при помощи мастера Нескольких продуктов Reality Mapping выполните следующие шаги:

1. На вкладке Reality Mapping щелкните кнопку Несколько продуктов в группе Продукт.

   Откроется окно Мастер продуктов Reality Mapping.

2. На панели Настройки создания продукта отключите опцию 3D.

   В этом руководстве создаются только 2D-продукты.

3. В категории 2D-продуктов отключите опцию Цифровая модель поверхности (ЦМП).

   Создание ЦМП будет рассмотрено в отдельном руководстве.

4. Нажмите кнопку Общие дополнительные настройки.

   Появится диалоговое окно Дополнительные настройки продуктов, где можно задать параметры, которые будут влиять на создаваемые продукты Reality Mapping. Более подробно о дополнительных настройках продуктов см. Опция Общие дополнительные настройки.

   Значения Качество и Сценарий автоматически заданы как Ultra и Nadir, соответственно, их не следует менять, чтобы обеспечить оптимальную производительность и качество продукта.

5. Примите настройки по умолчанию для Размера пиксела, чтобы создать продукты с разрешением исходного изображения.

6. Измените значения Прямого перекрытия (%) и Бокового перекрытия (%) на 80 и 60 соответственно.

7. Для Границы продукта нажмите кнопку Обзор , перейдите к файловой базе геоданных в местоположении данных руководства, выберите 2D_Pro_bdry и щелкните ОК.

   Предоставление границы продукта рекомендуется по следующим причинам:

   • Задание надлежащего выходного экстента - если вы не задали границу продукта, приложение автоматически определяет экстент на основе различных параметров набора данных, которые могут не соответствовать экстенту проекта.

   • Сокращение времени обработки - если требуемый экстент продукта меньше экстента коллекции изображений, задание границы сокращает продолжительность обработки и автоматически обрезает выходные данные до экстента границ.

   

8. Примите все остальные значения по умолчанию и щелкните OK.

   Диалоговое окно Дополнительные настройки продукта закрывается, вы возвращаетесь на страницу Настройки создания продуктов в мастере Продукты Reality Mapping.

9. Нажмите Далее, чтобы перейти к панели Настройки ЦММ, и проверьте, что значения параметров соответствуют следующим:

   • Тип выходных данных: Мозаика

   • Метод пересчета: Билинейный

10. Нажмите Далее, чтобы перейти к панели Настройки истинного орто, и проверьте, что значения параметров соответствуют следующим:

    • Тип выходных данных: Мозаика

    • Метод пересчета: Билинейный

11. Щелкните Далее, чтобы перейти к панели Настройки модели Mesh ЦММ, и примите параметры по умолчанию.

12. Щелкните Готово, чтобы запустить процесс создания продуктов.

    По завершении создания продуктов ЦМП, ЦМР и истинный ортофотоплан автоматически добавляются в вид 2D-карты. На панели Каталог в контейнере Reality Mapping, продукты ЦММ mesh добавлены в папку Модели Mesh, а продукты истинного орто - в папку Орто. Чтобы визуализировать созданный продукт ЦММ mesh, щелкните правой кнопкой мыши DSM Mesh для RM_AerialTutorial в папке Meshes и в ниспадающем меню выберите Добавить к новой > Локальной сцене.

Вы можете закончить работу с руководством сейчас или продолжить создание производных продуктов, используя опции отдельных продуктов в группе Продукт. Если вы продолжите, ранее созданные продукты будут перезаписаны. Чтобы сохранить ранее созданные продукты, выполните инструкции выше из раздела Создать рабочую область Reality Mapping, чтобы создать новую рабочая область Reality Mapping до обработки.

Создание ЦММ

Для создания ЦММ при помощи мастера Продукты Reality Mapping выполните следующие шаги:

Примечание:

Значения высот можно получить, если коллекция изображений имеет большое количество перекрытий, чтобы сформировать стереопары. Обычное перекрытие изображений, необходимое для создания облака точек, составляет 80-процентов вдоль маршрута полета и 60-процентов между маршрутами полетов.

1. На вкладке Reality Mapping щелкните кнопку ЦММ в группе Продукт.

   Откроется окно Мастер продуктов Reality Mapping.

2. Щелкните Публикация дополнительных настроек.

   Откроется диалоговое окно Дополнительные настройки продукта, в котором вы можете задать параметры, влияющие на создаваемые продукты Reality mapping.

   Значения Качество и Сценарий автоматически заданы, их не следует менять, чтобы обеспечить оптимальную производительность и качество продукта. Однако если вы хотите создать продукт с уменьшенным разрешением, значение Качество можно понизить. Дополнительные сведения о влиянии различных параметров качества на создание продукта см. в разделе Общие дополнительные настройки.

3. Примите значения по умолчанию для Размера пиксела, чтобы создать продукты с разрешением исходного изображения.

4. Измените значения Прямого перекрытия (%) и Бокового перекрытия (%) на 80 и 60 соответственно.

5. Для Границы продукта выберите класс пространственных объектов, определяющий экстент выходного продукта, в ниспадающем списке или щелкните кнопку Обзор , перейдите к файловой базе геоданных в местоположении данных руководства, выберите 2D_Pro_bdry и щелкните ОК.

   Предоставление границы продукта рекомендуется по следующим причинам:

   • Задание надлежащего выходного экстента - если вы не задали границу продукта, приложение автоматически определяет экстент на основе различных параметров набора данных, которые могут не соответствовать экстенту проекта.

   • Сокращение времени обработки - если требуемый экстент продукта меньше экстента коллекции изображений, задание границы сокращает продолжительность обработки и автоматически обрезает выходные данные до экстента границ.

6. Примите все остальные значения по умолчанию и щелкните OK.

   Диалоговое окно Дополнительные настройки продукта закрывается, вы возвращаетесь на панель Настройки создания продуктов в мастере Продукты Reality Mapping.

7. Нажмите Далее, чтобы перейти к панели Настройки ЦММ, и проверьте, что значения параметров соответствуют следующим:

   • Тип выходных данных—Мозаика

   • Метод пересчета—Билинейный

8. Щелкните Готово, чтобы запустить процесс создания продуктов.

   По завершении обработки продукт ЦММ добавится на панель Содержание, в категорию Продукты данных и вид 2D-карты. Он также добавлен на панель Каталог в контейнер Reality Mapping, в папку ЦМР.

   

Создание ЦМП

Цифровая модель поверхности (ЦМП) — это цифровой набор данных о рельефе "голой" земли, в котором отфильтрованы объекты выше уровня земной поверхности, такие как деревья и здания.

Чтобы создать ЦМП, выполните следующие действия:

1. На вкладке Reality Mapping щелкните кнопку ЦМП в группе Продукт.

   Откроется окно Мастер продуктов Reality Mapping.

2. Щелкните Публикация дополнительных настроек.

   Откроется диалоговое окно Дополнительные настройки продукта, в котором вы можете задать параметры, влияющие на создаваемые продукты Reality mapping. Более подробно о дополнительных настройках продуктов см. Опция Общие дополнительные настройки.

3. Выполните шаги с 3 по 6 из раздела Создание ЦМП выше.

4. Щелкните Далее, чтобы перейти к панели Настройки ЦМП.

5. Для Метода определения поверхности Земли выберите опцию Стандартный.

6. При первом создании ЦМП не включайте опцию Повторно использовать поверхность земли.

7. Включите опцию Классифицировать точки низкого шума.

8. При первом создании ЦМП не включайте опцию Сохранить существующие точки низкого шума.

9. Дополнительно, задайте значение Минимальная глубина под землей. Точки, расстояние до которых под землей превышает это значение, будут классифицироваться как точки с низким уровнем шума. По умолчанию значение Минимальная глубина под землей равно 0.25 м.

10. Включите опцию Классифицировать точки высокого шума.

11. При первом создании ЦМП не включайте опцию Сохранить существующие точки высокого шума.

12. Дополнительно, задайте значение Минимальная высота над землей. Точки, расстояние до которых над землей превышает это значение, будут классифицироваться как точки с высоким уровнем шума. Минимальная высота над землей, установленная по умолчанию, составляет 100 метров.

13. Разверните Интерполяция ЦМП, чтобы увидеть все доступные опции. В этом руководстве мы примем все значения по умолчанию.

14. Щелкните Готово, чтобы запустить процесс создания продуктов.

    По завершении обработки продукт ЦМП добавится на панель Содержание, в категорию Продукты данных и вид 2D-карты. Он также добавлен на панель Каталог в контейнер Reality Mapping, в папку ЦМР.

    

Создание истинного орто

Одной из опций в группе Продукт Reality Mapping является Истинное орто. Истинное орто - это ортотрансформированное изображение без искажения перспективы, на котором наземные объекты не наклонены и не заслоняют другие объекты. Для создания истинного орто требуется ЦММ, полученная из скорректированного блока перекрывающихся изображений. В результате ЦММ будет создана как часть процесса построения истинного орто, даже если ЦММ ранее не была выбрана в качестве продукта. Созданное изображение истинного орто будет сохранено в папку Орто в категории Reality Mapping на панели Каталог.

Для создания истинного орто при помощи мастера Продукты Reality Mapping выполните следующие шаги:

1. На вкладке Reality Mapping щелкните кнопку Истинное орто в группе Продукт.

   Откроется окно Мастер продуктов Reality Mapping.

2. Щелкните Публикация дополнительных настроек.

   Откроется диалоговое окно Дополнительные настройки продукта, в котором вы можете задать параметры, влияющие на создаваемые продукты Reality mapping. Подробное описание дополнительных настроек продукта см. в разделе Общие дополнительные настройки.

3. Выполните шаги с 3 по 6 из раздела Создание ЦМП выше.

4. Нажмите Далее, чтобы перейти к панели Настройки истинного орто, и проверьте, что значения параметров соответствуют следующим:

   • Тип выходных данных: Мозаика

   • Метод пересчета: Билинейный

   • Значение NoData: Нет

5. Щелкните Готово, чтобы запустить процесс создания продуктов.

   По завершении обработки продукт истинное орто добавится на панель Содержание, в категорию Продукты данных и вид 2D-карты. Он также добавлен на панель Каталог в контейнер Reality Mapping, в папку Орто.

   

Создание ЦММ mesh

ЦММ Mesh представляет собой текстурированную 2.5D модель области проекта, в которой уравненные изображения драпируются на TIN-версию (триангулированную нерегулярную сеть) ЦММ, извлеченную из перекрывающихся изображений в блочном уравнивании. Мастер Продукты Reality Mapping упрощает создание продукта ЦММ mesh, предоставляя оптимизированный рабочий процесс с предварительно настроенными параметрами. Для создания ЦММ mesh требуется ЦММ, полученная из скорректированного блока перекрывающихся изображений. В результате ЦММ создается как часть процесса построения ЦМП mesh, независимо от того, была ли ЦММ выбрана в качестве отдельного продукта.

Для создания ЦММ mesh при помощи мастера Продукты Reality Mapping выполните следующие шаги:

1. На вкладке Reality Mapping щелкните кнопку ЦММ mesh в группе Продукт.

   Откроется окно Мастер продуктов Reality Mapping.

2. Щелкните Публикация дополнительных настроек.

   Откроется диалоговое окно Дополнительные настройки продукта, в котором вы можете задать параметры, влияющие на создаваемые продукты Reality mapping. Подробное описание дополнительных настроек продукта см. в разделе Общие дополнительные настройки.

3. Выполните шаги с 3 по 6 из раздела Создание ЦМП выше.

4. Щелкните Далее, чтобы перейти к панели Настройки ЦММ mesh.

5. Примите значения по умолчанию и щелкните Готово, чтобы начать процесс создания продукта.

   По завершении обработки продукт ЦММ mesh добавится на панель Каталог, в контейнер Reality Mapping и папку Модели Mesh.

6. Для визуализации созданного продукта ЦММ mesh щелкните правой кнопкой мыши файл 3D_Mesh.slpk в папке Модели Mesh и в ниспадающем меню выберите Добавить к новой > Локальная сцена.

   

Краткая информация

В этом руководстве вы создали рабочую область Reality Mapping для цифровых аэрофотоснимков в надире и использовали инструменты на вкладке Reality Mapping для применения фотограмметрического уравнивания в Pro с помощью Reality Server. Затем вы использовали инструменты в группе Продукты, чтобы создать ЦМП, ЦМР, истинный ортофотоплан и ЦМП Mesh.

Связанные разделы

• Reality mapping в ArcGIS Pro с использованием Reality Server

• Руководство: Создание продуктов снимков с БПЛА в ArcGIS Pro с помощью Reality Server

• Руководство: Создание 3D-продуктов цифровых аэрофотоснимков в ArcGIS Pro с помощью Reality Server

• Руководство: Создание продукта ЦММ на основе спутниковых снимков в ArcGIS Pro с помощью Reality Server