DIN 18740-3-2015 Photogrammetric products - Part 3 Requirements for the ortho image《摄影测量产品 第3部分 正射影像的要求》.pdf

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1、August 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)Preisgruppe 13DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 07.040; 37.040.99; 91.020!%C“2322988www.din.deDDI

2、N 18740-3Photogrammetrische Produkte Teil 3: Anforderungen an das OrthobildPhotogrammetric products Part 3: Requirements for the ortho imageProduits photogrammtriques Partie 3: Exigences de lortho-imageAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 18740-3:2003-10www.beut

3、h.deGesamtumfang 25 SeitenDIN 18740-3:2015-08 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung .4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen 5 3 Begriffe .5 4 Anforderungen .9 4.1 Grundlegende Qualittsparameter.9 4.1.1 Geometrische Auflsung des Orthobildes .9 4.1.2 Standardabweichung der Lagekoordinaten des

4、 Orthobildes .9 4.1.3 Bildtiefe des Orthobildes 9 4.2 Digitales Messbild und Georeferenzierung .9 4.2.1 Allgemeines 9 4.2.2 Aufnahmekamera .9 4.2.3 Geometrische Qualitt der digitalen Kamera . 10 4.2.4 Geometrische Auflsung des digitalen Messbildes . 10 4.2.5 Speicherung des digitalen Messbildes. 10

5、4.2.6 Innere Orientierung. 10 4.2.7 uere Orientierung . 10 4.3 Digitales Hhenmodell . 11 4.3.1 Allgemeines . 11 4.3.2 Einfluss von Hhenfehlern 11 4.3.3 Typ des digitalen Hhenmodells . 11 4.3.4 Standardabweichung des digitalen Hhenmodells 12 4.4 Orthobild 12 4.4.1 Allgemeines . 12 4.4.2 Bildtransform

6、ation 12 4.4.3 Histogramm des Orthobildes 12 4.5 True Orthobild . 12 4.5.1 Allgemeines . 12 4.5.2 Beseitigung von Lageversetzungen . 13 4.5.3 Beseitigung sichttoter Rume . 13 4.6 Orthobildmosaik . 13 4.6.1 Allgemeines . 13 4.6.2 Zulssige Restklaffung 13 4.6.3 Zulssige radiometrische Differenz 13 4.7

7、 Speicherung und Ausgabe von Orthobildprodukten 14 4.8 Metadaten von Orthobildern 14 5 Prfverfahren 15 5.1 Allgemeines . 15 5.2 Qualitative Prfung . 15 5.3 Quantitative Prfung 15 5.3.1 Geometrische Prfung . 15 5.3.2 Radiometrische Prfung 16 Anhang A (normativ) Spezifikation fr Orthobildprodukte 17 A

8、nhang B (informativ) Beispiel fr die Spezifikation von Orthobildprojekten . 20 Anhang C (normativ) Prfbericht 23 Literaturhinweise . 25 DIN 18740-3:2015-08 3 Vorwort Diese Norm wurde vom DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau), Fachbereich 03 Vermessungswesen; Geoinformation“, Arbeitsausschuss NA 005-0

9、3-02 AA Photogrammetrie und Fernerkundung“ erarbeitet. DIN 18740 Photogrammetrische Produkte besteht aus: Teil 3: Anforderungen an das Orthobild Teil 4: Anforderungen an digitale Luftbildkameras und digitale Luftbilder Teil 5: Anforderungen an die Klassifizierung optischer Fernerkundungsdaten Teil 6

10、: Anforderungen an digitale Hhenmodelle Teil 7: Anforderungen an das Pansharpening Teil 8: Validierungsverfahren optischer Fernerkundungsdaten (in Vorbereitung) Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nic

11、ht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 18740-3:2003-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die berarbeitete Norm reduziert sich auf die Herstellung digitaler Endprodukte und deren Anforderungen; b) Anforderungen an analoge

12、 Endprodukte wurden gestrichen; c) Anhnge A und C wurden normativ; d) in Abschnitt 3 wurden die englischen Begriffe hinzugefgt; e) Norm redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 18740-3: 2003-10 DIN 18740-3:2015-08 4 Einleitung Photogrammetrie und Fernerkundung stellen eine Reihe von Verfahren z

13、ur Verfgung, um aus Bildern geometrische und thematische Informationen zu gewinnen und zu verarbeiten. Zur Erfassung geobezogener Bilddaten werden eine Vielzahl von Sensoren (z. B. Kameras, Radar, Laser) eingesetzt. Entsprechend der Zielsetzung der Normenreihe DIN 18740, Photogrammetrische Produkte,

14、 legt die vorliegende Norm die Qualittsanforderungen an Orthobilder fest. Orthobilder sind die geometrische und weitgehend auch semantische Grundlage fr die Herstellung und Laufendhaltung von Karten, die Gewinnung und Aktualisierung topographischer Grunddaten und die Datenverknpfung in Geoinformatio

15、nssystemen. Darber hinaus dienen sie als Interpretations- und Planungshilfe in unterschiedlichen Fachgebieten. Neben den in Abschnitt 3 aufgefhrten Begriffen werden weitere Begriffe zu Photogrammetrie und Fernerkundung in DIN 18716 definiert. DIN 18740-3 behandelt drei Schwerpunktthemen: allgemeine

16、Anforderungen (siehe Abschnitt 4); Prfung (siehe Abschnitt 5); und Spezifikation fr Orthobildprodukte (siehe Formblatt nach Anhang A). DIN 18740-3:2015-08 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Anforderungen an die Herstellung von Orthobildern aus Luft- und Satellitenbildern und daraus abgeleitete Or

17、thobildprodukte fest. Sie dient dazu, die Qualittsanforderungen an Orthobilder und an Orthobildprodukte festzulegen und die Abhngigkeit der Qualitt dieser Produkte von den Teilprozessen und den einzelnen Einflussgren zu beschreiben. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dok

18、ument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 18740-4

19、, Photogrammetrische Produkte Teil 4: Anforderungen an digitale Luftbildkameras und an di-gitale Luftbilder DIN 18740-6, Photogrammetrische Produkte Teil 6: Anforderungen an digitale Hhenmodelle 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Orthobild (en: ortho imag

20、e) durch geometrische Bildtransformation korrigiertes Bild, das geometrisch einer orthogonalen Projektion des Gelndes auf eine kartographische Bezugsflche entspricht QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.21 3.2 True Orthobild strenges Orthobild (en: true ortho image) Orthobild, in dem sichttote

21、Rume beseitigt sind Anmerkung 1 zum Begriff: Ein True Orthobild setzt voraus: a) ein digitales Oberflchenmodell; b) sich mehrfach berdeckende Ausgangsbilder und c) Algorithmen zum Auffinden und Auffllen sichttoter Rume. 3.3 Orthobildmosaik (en: ortho image mosaic) aus einzelnen Orthobildern erzeugte

22、s Gesamtbild, bei dem die Helligkeits-, Kontrast- und Farbunterschiede zwischen den einzelnen Orthobildern durch radiometrische Verarbeitung minimiert werden QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.22 DIN 18740-3:2015-08 6 3.4 Georeferenzierung (en: georeferencing) Verfahren, durch das ein Bild au

23、f ein bergeordnetes geodtisches Bezugssystem bzw. einen Kartennetz-entwurf abgebildet wird QUELLE: DIN 18716:2012-08, Begriff 6.2.3 3.5 Messbild (en: image) Bild mit bekannter oder bestimmbarer innerer Orientierung zur Rekonstruktion des Aufnahmestrahlenbndels QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 5

24、.3.10 3.6 Bildtransformation (en: image transformation) geometrische und/oder radiometrische Vernderungen eines Bildes QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.1.3 3.7 digitales Hhenmodell DHM (en: digital elevation model DEM) Datensatz von Hhenwerten, die einem bergeordneten Koordinatensystem zugeor

25、dnet sind, die die Hhenstruktur des Objektes, z. B. des Gelndes, hinreichend reprsentieren Anmerkung 1 zum Begriff: Digitales Hhenmodell dient als Oberbegriff fr digitales Gelndemodell (DGM) und digitales Oberflchenmodell (DOM). Es kann aus originren Messdaten (Primres Modell) oder aus abgeleiteten

26、Daten (sekundres Modell) bestehen. QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.18 3.8 Gelnde Erdoberflche (en: terrain surface, ground) Grenzflche zwischen der festen Erde und der Luft bzw. dem Wasser 3.9 digitales Gelndemodell DGM (en: digital terrain model DTM) Datensatz von Hhenwerten und weiteren

27、Linienelementen (z.B. Bruchkanten), die einem bergeordneten Koordinatensystem zugeordnet sind, die die Gelndestruktur hinreichend reprsentieren QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.19 3.10 digitales Oberflchenmodell DOM (en: digital surface model DSM) Datensatz von Hhenwerten und ggfs. weiteren

28、 Linienelementen (z. B. Bruchkanten), die einem bergeordneten Koordinatensystem zugeordnet sind, die die Hhen und Formen der Erdoberflche inklusive Bauwerke und Vegetation hinreichend reprsentieren QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.20 DIN 18740-3:2015-08 7 3.11 Bodenpixel (en: ground pixel)

29、auf die Erdoberflche bezogene Flcheneinheit eines Orthobildes Anmerkung 1 zum Begriff: Fr die Bodenpixel eines Orthobildes wird im Allgemeinen eine quadratische Flche angenommen. 3.12 Lageversetzung (en: 2-dimensional displacement) abbildungsbedingte Versetzung von Objekten im Orthobild, die aus ein

30、er Nichtbercksichtigung dieser Objekte im digitalen Hhenmodell resultieren 3.13 sichttoter Raum (en: occluded area) durch Abbildungsgeometrie und Objekte bedingte Verdeckung im Bild 3.14 Doppelabbildung (en: double imaging) zweifache Abbildung eines Objektes ber der Gelndeoberflche bei (gelndebezoge

31、nen) Orthobildern 3.15 Lngsberdeckung (en: forward overlap) relative berdeckung gleicher Bildinhalte von aufeinanderfolgenden Bildern in Flugrichtung Anmerkung 1 zum Begriff: Dies entspricht den unterschiedlichen Blickwinkeln bei Zeilenkameras. Anmerkung 2 zum Begriff: Angegeben in Prozent (%). QUEL

32、LE: DIN 18716:2012-08, Begriff 5.5.11 3.16 Querberdeckung (en: side overlap) relative berdeckung gleicher Bildinhalte von benachbarten Bildstreifen quer zur Flugrichtung Anmerkung 1 zum Begriff: Angegeben in Prozent (%). QUELLE: DIN 18716:2012-08, Begriff 5.5.13 3.17 Passpunkt (en: ground control po

33、int GCP) in Bilddaten identifizierbarer Objektpunkt, dessen Objektkoordinaten in einem bergeordneten (z. B. geodtischen) Koordinatensystem bekannt sind und der zur Georeferenzierung genutzt wird QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.9 3.18 Kontrollpunkt (en: check point) in Bilddaten identifizie

34、rbarer Objektpunkt, dessen Objektkoordinaten in einem bergeordneten (z. B. geodtischen) Koordinatensystem bekannt sind und der ausschlielich zur Kontrolle der Georeferenzierung genutzt wird QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 6.2.10 DIN 18740-3:2015-08 8 3.19 Bildtiefe (en: bit depth) Anzahl der B

35、its eines Bildpixels zur Darstellung des Grauwertumfanges je Spektralkanal QUELLE: DIN 18716/A1:2015-08, Begriff 5.6.14 3.20 Histogramm (en: histogram) tabellarische oder graphische Darstellung, die zeigt, wie hufig einzelne Grauwerte in einem digitalen Bild vorkommen QUELLE: DIN 18716:2012-08, Begr

36、iff 6.3.3 3.21 Resampling (en: resampling) Vorgang, durch den bei der geometrischen Transformation von Bildern aus einer vorliegenden Grauwertmatrix eine neue berechnet wird Anmerkung 1 zum Begriff: Das Resampling ist mit einer Interpolation zwischen den vorliegenden Grauwerten des Eingabebildes ver

37、bunden. Es werden beispielsweise folgende Verfahren unterschieden: nchste Nachbarschaft (en: nearest neighbourhood), wenn der nchstgelegene Grauwert im Eingabebild bernommen wird; bilineare Interpolation (en: bilinear interpolation), wenn zwischen den vier benachbarten Grauwerten im Eingabebild in Z

38、eilen- und Spaltenrichtung linear interpoliert wird; bikubische Interpolation (en: bicubic interpolation), wenn zwischen den vier mal vier umliegenden Grauwerten im Eingabebild mit Gleichungen dritten Grades interpoliert wird. QUELLE: DIN 18716:2012-08, Begriff 6.2.8 3.22 Standardabweichung des Orth

39、obildes (en: standard deviation of the ortho image) Standardabweichung in den x- und y-Lagekoordinaten von Objektpunkten, ermittelt aus Messungen von Kontrollpunkten 3.23 Restklaffung von Orthobildern (en: residual point error of ortho images) Abstand identischer Objekte im Angrenzungsbereich benach

40、barter Orthobilder 3.24 radiometrische Differenz (en: radiometric difference) Differenz in den Grauwerten identischer Objekte im Angrenzungsbereich benachbarter Orthobilder 3.25 Standardabweichung des digitalen Hhenmodells (en: standard deviation of the digital elevation model) Standardabweichung de

41、r Hhe von Punkten im Hhenmodell, berechnet aus den Differenzen zwischen Hhenmodell und der realen Erdoberflche DIN 18740-3:2015-08 9 3.26 Metadaten (en: meta data) Daten zur Beschreibung von Datenstzen Anmerkung 1 zum Begriff: Siehe auch DIN EN ISO 19115-1. 4 Anforderungen 4.1 Grundlegende Qualittsp

42、arameter 4.1.1 Geometrische Auflsung des Orthobildes Die geometrische Auflsung des Orthobildes, so, ist unter Beachtung des Verwendungszweckes des Orthobildes festzulegen. 0,3 go so 0, 5 go(1)Dabei ist godie Gre des kleinsten zu identifizierenden Objektes am Boden. Die geometrische Auflsung des Orth

43、obildes, so, ist im Formblatt nach Anhang A festzulegen. 4.1.2 Standardabweichung der Lagekoordinaten des Orthobildes Die Standardabweichung XYder georeferenzierten Lagekoordinaten des Orthobildes ist unter Beachtung des Verwendungszweckes des Orthobildes festzulegen. Fr Orthobilder hoher geometrisc

44、her Qualitt muss XY 2 sosein. ANMERKUNG Bei natrlichen und knstlichen Objekten, die nicht korrekt durch das digitale Hhenmodell beschrieben werden, treten Lageversetzungen und sichttote Rume auf. Die Standardabweichung XYist nicht reprsentativ fr Punkte in diesen Bereichen. Die Standardabweichung XY

45、ist im Formblatt nach Anhang A festzulegen. 4.1.3 Bildtiefe des Orthobildes Die Bildtiefe des digitalen Orthobildes muss bei Schwarzweibildern mindestens 8 bit und bei Farbbildern mindestens 8 bit je Farbkanal betragen. Die Bildtiefe ist im Formblatt nach Anhang A festzulegen. 4.2 Digitales Messbild

46、 und Georeferenzierung 4.2.1 Allgemeines Fr Bildflug und digitales Luftbild sind die in DIN 18740-4 festgelegten Anforderungen einzuhalten. Die Werte der Lngs- und Querberdeckung sind im Formblatt nach Anhang A festzulegen. 4.2.2 Aufnahmekamera Um Lageversetzungen von Objekten ober- und unterhalb de

47、s digitalen Hhenmodells (z. B. Bauwerke, hohe Vegetation) gering zu halten, ist ein kleiner ffnungswinkel zu verwenden. Geeignete Aufnahmebedingungen knnen sowohl durch entsprechende Objektive als auch durch die Begrenzung auf den zentralen Auswertebereich erreicht werden. DIN 18740-3:2015-08 10 Zur

48、 Minimierung der Lageversetzungen von Objekten ober- und unterhalb des digitalen Hhenmodells (z. B. Bauwerke, hohe Vegetation) sollten fr die Ableitung des Orthobildes die Randbereiche der Messbilder vermieden werden. Bei Bildverbnden sollte eine entsprechende Lngsberdeckung und Querberdeckung gewhl

49、t werden. 4.2.3 Geometrische Qualitt der digitalen Kamera Die geometrische Qualitt der digitalen Kamera muss den Anforderungen nach DIN 18740-4 entsprechen. 4.2.4 Geometrische Auflsung des digitalen Messbildes Die geometrische Auflsung des digitalen Messbildes, sb, ist vom Zweck der Orthobildherstellung abhngig. Sie darf, bezogen auf das Gelnde, nich