Autotstitching And Georeferencing Of Vhr Satellite Imagery

GoogleGoogle Earth, Earth, AutostitchAutostitch plus plus

GeoreferenzierungGeoreferenzierung

Freie FernerkundungsdatenFreie Fernerkundungsdatenin Entwicklungslin Entwicklungsläändernndern

Jan-Peter Mund & Andreas von der DunkCIM-gtz Cambodia, Royal University of Agriculture

1. Einleitung 2. Aufgabenstellung 3. Arbeitsablauf 4. Anwendungsbereiche 5. Ausblick

2Jan-Peter Mund & A.v. Dunk: Google Earth- Autostitch und GeorreferenzierungAGIT 3-6.7. 2007

1. Rahmenbedingungen für GIS und FE in Kambodscha

Restriktiver Zugang zu hoch auflösenden FE-DatenFolge: Kaum aktuelle FE-Daten für Ausbildungszwecke

Nur FE-Übungsdaten proprietärer Hersteller vorhandenBehindert LerneffektBehindert regionale Identifikation

Lösung: FE-Daten von Phnom Penh bei Google EarthHohe Auflösung: ca. 0.67 m pro PixelHohe Aktualität: 20.Juli 2005Kostenlos, es fallen nur Kosten für den Datentransfer an



Produktinformationen von Digital GlobeTM

Accuracy 2.5 m RMS ErrorPixel Resolution: ca. 0.67 m Projection: UTM Datum: WGS 84

2.1. Quickbird-Szene von Phnom Penh bei Google Earth



Problem: Nur kleinräumige Bildschirmdarstellung bei maximaler Pixelauflösung der Quickbird-Szene in GE möglich

Idee und Ziel: Erzeugung einer zusammenhängenden, großflächigen hoch aufgelösten Satellitenszene von Phnom Penh

Lösung: Quickbird-Szene wird als eine Serie von Screenshot-Kacheln bei nahezu 1:1 Pixelauflösung und ca. 500-600 m virtueller Flughöhe abgespeichert. Anschließend erfolgt ein semi- automatisierter Photo-Merge-Prozess (Autostitching)Abschließend werden die mosaikierten Bildkacheln der Gesamtszene geo-referenziert

2.2. Quickbird-Szene von Phnom Penh bei Google Earth



Einstellung einer virtuellen Flughöhe (eye alt) von 500-700 mGroßraum Phnom Penh wird in ca. 650 individuellen Kacheln am Bildschirm gescannt und als Screenshots gespeichertErfassung der Fläche von rund 200 km2 innerhalb von ca. 4 ArbeitsstundenScreenshots überlagern sich jeweils um 15 – 25 % in der Höhe und der BreiteScreenshots sollten in regelmäβiger Abfolge entsprechend eines virtuellen Flugplanes abgespeichert werden.Es bietet sich ggf. eine Keyboard record function an

3.1 Abspeichern der Screenshots



3.1 Abspeichern der Screenshots – Ergebnis



Iterative Test und Versuche mit Automerge-Funktionen verschiedener Grafik-Anwendungen (u.a. Adobe PhotoshopTM CS 2, ACDSee, Canon)Qualitativ beste Ergebnisse liefert das Programm AutostitchTM, der University of British ColumbiaJe 70-90 Einzelkacheln wurden zu einer großen Mosaikkachel zusammengefügtQuickbird-Szene von Phnom Penh liegt nun in 9 großen Mosaikkacheln vor

3.2 Autostitch-Verfahren



Qualitativ beste Ergebnisse liefert das Programm AutostitchTM, der University of British Columbia

3.2 Autostitch-Verfahren



Staatliche Ground Control Points (GCPs)Herausgabe von GCPs ähnlich restriktiv wie bei FE-Datenexistierende GCPs stehen den Bearbeitern nicht zur Verfügung

GPSAmateur-GPS-Geräte liefern mangelhafte Genauigkeit: 3-6 mDifferentielles GPS (DGPS) steht in Kambodscha nur gegen hohen Aufpreis und dann auch nur kurzzeitig zur Verfügung

Lösung:GCPs werden direkt aus Google Earth ausgelesen (UTM Zone 48 N, WGS 1984)Anschließende Geo-refernzierung der 9 Mosaikkacheln in Erdas Imagine 8.7 oder ArcGISTM 9.0 Abspeicherung der fertigen Szene in ArcGISTM 9.0 als Raster Katalog

3.3 Georeferenzierung der Mosaikkacheln



GCPs werden direkt aus Google Earth ausgelesen (UTM Zone 48 N, WGS 1984)

3.3.1 Georeferenzierung der Mosaikkacheln



3.3.3 Qualität der GE Geo-Referenzierungsdaten - GPS



3.3.2 Qualität der GE Geo-Referenzierungsdaten - GPS



Überprüfung der Lagegenauigkeit des georeferenzierten GE-Mosaiks anhand eines georeferenzierten Orthophoto des staatlichen kambodschanischen KatasteramtesMittlere Abweichung der GE-Szene von den „offiziellen“ trigono-metrischen GCPs bzw. den Orthofotos beträgt weniger als 2 m

3.3 Georeferenzierung der Mosaikkacheln - Resultat

Quickbird 2005RGB – 3 KanalMasstab ca. 1: 4.100TIFF-Image

Orthophoto 2001Massstab ca. 1:4.000TIFF - Image



Ergebnis:Relativ aktuelle und zudem hoch auflösende und lagegenaue Satellitenszene von Phnom Penh, geeignet für Stadtplanungsaufgaben Phnom-Penh-Mosaik wird für Seminare der Regional- und Stadtplanung sowie der Land-Evaluierung eingesetzt

Erstellung weiterer GE-Mosaike aus anderen Landesteilen wird von den Studenten zurzeit in Eigenverantwortung vorangetriebenIm juristischen Sinne bleibt damit auch das Copyright von Googlegewahrt, da mit der Erstellung des Bildes keine kommerziellen Absichten verfolgt werdenKatastervermessungen und 0.1m genaue Vermessungsarbeiten, sind mit den Bilddaten aufgrund der relativen Lageungenauigkeiten der GCPs sowie der begrenzten Pixel-Auflösung nicht möglichAb einer virtuellen Flughöhe von ca. 200 m verhindert die geospatial Engine von GE eine detaillierte Darstellung von Einzelpixeln

4.1 Anwendungsbereiche



Erstellung weiterer Satellitenszenen aus anderen Landesteilen Kambodschas und Vietnam, z, B.:

Siem Reap mit Angkor Wat – Archäologische PläneBattambang – Informelle SiedlungenBokor Mountain – Nationalparks und NaturschutzgebietSoc Trang – Küstenschutzprojekte

4.2 Anwendungsbereiche - Folgeprojekte



Langfristig ist die Bearbeitung von Trendanalysen geplant: Veränderungsprozesse der Landoberfläche

Illegaler Holzeinschlag, Illegale LandnahmeErrichtung und Zwangsumsiedlung von SquattersiedlungenRegelmäßige großräumige Überschwemmungen entlang der Flusssysteme des Mekong und des Tonle-Sap.Aktualisierung der Infrastrukturpläne Verknüpfung von Google Earthund Sketch-up zu 3D Stadtplänen

Dem steht allerdings die unregelmäßige Aktualisierungs-frequenz der Bilddaten in GEgegenüber

4.2 Anwendungsbereiche - Folgeprojekte



5.1 Ausblick und DiskussionHoher Lernerfolg durch pädagogischen Ansatz:

Geodatenverarbeitung soll von kambodschanischen Studenten möglichst in Eigenverantwortung gelöst werdenProzessorientierte Herangehensweise, die ein elementares Verständnis der vorliegenden Problemstellung vermitteltErarbeitung von neuem Wissen über die technischen Grundlagen der Verarbeitung von GeodatenUmgang mit verschiedenen SoftwarepaketenAnwendung standardisierter Arbeitsprozesse der geo-referenzierten digitalen Bilddatenverarbeitung



Anbieter kommerzielle Softwarelösungen versus pädagogischer AnsatzGeringer Lerneffekt bei kommerziellen Lösungen (ohne die Standard-Einstellungen verändern oder verstehen zu müssen erhält jeder mäßig talentierte Computernutzer durchsaus respektabel referenzierteBildmosaike als Ergebnis)Jenseits des Mausklicks erfahren Lernende all jene Prozesse, die ein tieferes Verständnis für Bilddaten, GIS und FE ermöglichen:

Ermutigung zur Eigeninitiative auch in problematischen Arbeitsumfeldern Arbeitsweisen der problemorientierten Internetrecherchetechnische Verständnis der Georeferenzierunghoher Anspruch an die Bearbeitungsgenauigkeit, z.B. von PasspunktenSensibilisierung für die Bildanalyse,das Verständnis und die Überwindung technischer RestriktionenDetaillierte Aufbereitung von FE-Daten in professionellen lizenzierten Softwarepakten wie ArcGISTM 9.0, Erdas oder Manifold

5.2. Diskussion



Durch die Verfügbarkeit von freien Geodaten in GE und der Verbreitung des Wissens um diese Daten im vorliegenden Projekt hat sich der Kreis der Nutzer von Erdbeobachtungsinformationen in Kambodscha erheblich vergrößertOffenbar hat GE auch in Kambodscha, wie bereits in anderen Teilen der Welt, unumkehrbare Prozesse zur Liberalisierung des Zugangs zu Geodaten angestoßen.Zukünftige Curricula zur Geodatennutzung sowie Ausbildungskonzepte zur Nutzung von GIS und FE werden maßgeblich profitieren können solange eine technisch wie konzeptionelle Grundausbildung gewährleistet bleibt .

5.3. Fazit

Vielen Dank fVielen Dank füür r Ihre AufmerksamkeitIhre Aufmerksamkeit

JanJan--Peter MundPeter Mund&&

Andreas von der DunkAndreas von der Dunk

CIMCIM--gtzgtz Cambodia,Cambodia,Royal University of AgricultureRoyal University of Agriculture

[email protected]@yahoo.com

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