Experiencias en el uso de datos GPS e INS para la producción de ortofotos

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Rubén Navarro Ruiz
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1 III Jornada de Cartografía de Castilla y León, Valladolid 7 de febrero de 2007 Experiencias en el uso de datos GPS e INS para la producción de ortofotos

2 Índice 1. Conceptos e introducción 2. Objetivos de estudio 3. Ensayos realizados 4. Conclusiones 5. Consecuencias

3 Qué son las ortofotografías aéreas?: Son fotografías aéreas de la superficie terrestre. Rectificadas y georreferenciadas. Permite trabajar con ellas como si de un mapa se tratase. Cómo se obtienen? Vuelo Fotogramétrico Orientación Fotogramétrica Creación/Edición de MDE 1. Introducción Ortofoto continua Confección de Mosaico Ortorrectificación

Permite trabajar con ellas como si de un mapa se tratase. Cómo se obtienen?

4 1. Introducción

5 Qué son las ortofotografías aéreas?: Son fotografías aéreas de la superficie terrestre. Rectificadas y georreferenciadas. Permite trabajar con ellas como si de un mapa se tratase. Cómo se obtienen? Vuelo Fotogramétrico Orientación Fotogramétrica Creación/Edición de MDE 1. Introducción Ortofoto continua Confección de Mosaico Ortorrectificación

6 Qué es la orientación fotogramétrica?: Georreferenciación completa del punto de toma de la fotografía Se define por: X, Y, Z, omega, phi y kappa. Cómo se obtiene? Indirectamente: Puntos terreno (apoyo) Puntos imagen Directamente: Inertial Navigation System (INS) GPS 1. Introducción Integrated Sensor Orientation (ISO): GPS/INS Puntos imagen Puntos terreno (opcional)

7 1. Introducción Qué es un INS?: Un instrumento de navegación. Compuesto por un IMU (Inertial Measurement Unit) y algoritmos de navegación. Proporciona la actitud, la velocidad y la posición del móvil al que está fijado. Por qué lo usamos junto con el GPS? Son instrumentos complementarios. El GPS soluciona los defectos del INS. Uso sinérgico

Proporciona la actitud, la velocidad y la posición del móvil al que está fijado.

8 2. Objetivos de estudio 2. Objetivos de estudio Conocer la precisión de la orientación directa y la ISO en función del número de puntos de apoyo. Conocer la influencia de la distancia entre la estación de referencia GPS y el avión en la precisión. Proponer una metodología que cumpla los requisitos de precisión exigidos y minimice los costes y los tiempos de producción.

9 3. Ensayos 3. Ensayos realizados Proyecto PNOA-CYL Proyecto PNOA-CYL Test EuroSDR.

10 3. Ensayos NO 2004: GSD=0,25m 2006: GSD=0,50m NE 2005: GSD=0,25m 2007: GSD=0,50m 2005: GSD=0,50m 2007: GSD=0,25m 2004: GSD=0,50m 2006: GSD=0,25m SE SO

11 3. Ensayos Ensayos con PNOA-CYL 2005 Características del vuelo: Ejecutado por Trabajos Aéreos, S.A. Cámara Vexcel UltracamD. Plataforma giroestabilizada Leica PAV-30. Sistema de control del vuelo CCNS4. Sistema GPS/IMU Aerocontrol IId. 11 pasadas long. + 2 trans. (1.200 fotogramas) GSD = 0,25m. H: m. Rec. Transversal: 30%. Rec. Longitudinal 60%.

Sistema de control del vuelo CCNS4. Sistema GPS/IMU Aerocontrol IId. 11 pasadas long.

12 3. Ensayos

13 Cantabria Vizcaya Guipúzcoa Palencia Burgos Alava #7 La Rioja Nava 172 La Rioja -IGN Ensayos #7 Valladolid -GRAFOS IGD- Hojas Soria MTN Valladolid #7 Estaciones GPS 319 Trayectoria Trayectoria

Nava 172 La Rioja -IGN- 205 243 271 272 273 274 275 276 277 280 279 278 281 3.

14 Calibración IMU-Cámara Objetivo: Obtener los parámetros de desalineamiento (boresight). Metodología: Vector a través de datos de montaje y Giros mediante AT. h=2 817m 0,01º 3. Ensayos dx dx = tg0,01º 5556 m = 0,49 m

15 3. Ensayos Vuelo de calibración: GSD = 0,25 m. 3 pasadas x 6 fotos/pasada 6 ptos. apoyo en esquinas.

16 Procesado de datos de vuelo 3. Ensayos Uso exclusivo de las imágenes Pancromáticas. Procesado de la trayectoria GPS. Contra la base GPS de Valladolid. Contra la base GPS de Logroño. Procesado de datos del INS. Extracción de parámetros de OE. Implicaciones del Sistema UTM: Factor de escala y convergencia de meridianos. Ondulación del geoide.

Contra la base GPS de Logroño. Procesado de datos del INS.

17 3. Ensayos Medición de puntos en campo Puntos de control (apoyo). 13 puntos. GPS L1+L2 en estático. Puntos de chequeo. 40 puntos. GPS L1+L2 en estático

18 3. Ensayos

19 Aerotriangulación, resultados de la correlación Número de puntos correlados según el número de fotos enlazadas Puntos Ensayos Fotos

el número de fotos enlazadas 18520 Puntos 7749

20 Resultados PNOA-CYL 2005 Diferencias de la trayectoria GPS calculada con la base de Logroño respecto a Valladolid Parámetro X (m) Y (m) h (m) Error medio 0,0026 0,0006 0,0894 EMC 0,0458 0,0433 0,1184 Error máximo 0,1180 0,1470 0, Ensayos Excelentes resultados con líneas base largas. Los trabajos se realizaron en época de poca actividad solar (baja actividad ionosférica).

0,0433 0,1184 Error máximo 0,1180 0,1470 0,2380 3.

21 3. Ensayos

22 Resultados PNOA-CYL 2005 (4) Precisiones de OD vs. ISO con diferente número de puntos de apoyo (Base GPS de Valladolid) Ensayos GSD O. Directa ISO sin P.A. ISO 4 P.A. ISO 13 P.A. EMC X m EMC Y m EMC Z m

23 Ensayos con PNOA-CYL Ensayos Mismo equipamiento que en PNOA-CYL Uso de vuelo en cuadrante noroeste con GSD = 0,50 m. Bases GPS de la Red GNSS de Castilla y León. [ Calibración en F. Zamadueñas (Valladolid): GSD = 0,10 m. 4 pasadas de 11 fotografías.

24 Resultados PNOA-CYL 2006 Orientación directa vs. ISO sin apoyo 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Resultados de un bloque de AT de ha. Uso de 120 puntos de chequeo. GSD 0,2 3. Ensayos 0 O. Directa ISO EMC X m EMC Y m EMC Z m

25 3. Ensayos Ensayos con EuroSDR EuroSDR: Organización europea de agencias cartográficas y centros de investigación [ Comisión 1: Digital Camera Calibration. Liderada por Universidad de Stuttgart. [

26 Vuelos EuroSDR 3. Ensayos

27 3. Ensayos Resultados EuroSDR GSD

28 4. Conclusiones 4. Conclusiones Para usar OD es imprescindible realizar una calibración correcta. La OD no proporciona integridad en los resultados. La precisión de la OD es similar a la exigida en los PPT de PNOA para Aerotriangulación. La ISO es un proceso prácticamente automático. Es recomendable continuar realizando ATs si se quiere un producto de muy alta precisión.

29 Conclusiones (2) 4. Conclusiones Con buenos datos GPS, el número de puntos de apoyo NO influye en la precisión. Se puede suprimir la fase de apoyo. El uso de bases GPS alejadas 100 km del bloque es válido en las condiciones en las que se realizó el estudio. Se puede prescindir de bases GPS temporales en las zonas de vuelo (es necesario continuar haciendo estudios en otras condiciones).

30 5. Consecuencias 5. Consecuencias En PNOA-CYL 2007 no es obligatorio el uso de ptos. de apoyo. Puesta en marcha de la Red de Estaciones GNSS de Castilla y León. [ Construcción de un campo de calibración con marcas preseñalizadas en la finca de Zamadueñas (Valladolid). Creación de una base de datos de puntos terreno. Probar sensores de barrido (Leica ADS40).

31 Información de contacto: Oscar Rodríguez Vicente del Blanco David A. Nafría Servicios WMS: > Información al ciudadano > Servicio de mapas

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