Aanæs, Henrik

Nielsen, Allan Aasbjerg

Kortlægning er for alvor kommet ind i det 21 århundrede og er et af de områder, hvor den digitale revolution har haft den største effekt. Derfor taler vi ikke længere så meget om kortlægning, men om geoinformatik, hvilket afspejler branchens vilje og evne til at omfavne de informations-teknologiske muligheder. Den digitale revolution er stadig i gang, hvilket for nuværende bl.a. indebærer en udvikling hen imod mere information i kortene, flere produkter som Street View og 3D-bymodeller samt mere automatisering i kortproduktionen

Online Research Database In Technology

                       General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.  • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal   If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.     Downloaded from orbit.dtu.dk on: Dec 17, 2017Nye metoder til geobranchenAanæs, Henrik; Nielsen, Allan AasbjergPublished in:Geoforum.dkPublication date:2010Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordLink back to DTU OrbitCitation (APA):Aanæs, H., & Nielsen, A. A. (2010). Nye metoder til geobranchen. Geoforum.dk, (115), 14-16.14 geoforum.dk • 115 • juni 2010                          Kortlægning er for alvor kommet ind i det 21 århundrede og er et af de områder, hvor den digitale revolution har haft den største ef-fekt. Derfor taler vi ikke længere så meget om kortlægning, men om geoinformatik, hvilket afspejler branchens vilje og evne til at om-favne de informations-teknologiske muligheder. Den digitale revolution er stadig i gang, hvilket for nuvæ-rende bl.a. indebærer en udvikling hen imod mere information i kor-tene, ﬂ ere produkter som Street View og 3D-bymodeller samt mere automatisering i kortproduktionen.Denne innovation er bl.a. drevet af nye udviklinger inden for informatik og databehandling, hvilket er no-get, vi har store aktiviteter indenfor på DTU, bl.a. målrettet geobran-chen. Denne aktivitet er hovedsa-geligt forankret på DTU Informatik og DTU Space, hvor de to forfattere kommer fra. Her vil vi komme med to eksempler på vore sysler, som forhåbentligt kan virke som inspira-tion til at øge vores allerede stærke samarbejde med geobranchen.Automatiseret FotogrammetriVi har arbejdet en del med at lave automatiserede løsninger til fo-togrammetri, også kendt under navnet ”structure from motion eller visual simultaneous location and mapping (SLAM)”. Essensen er, at vi udelukkende fra billeddata kan rekonstruere en 3D-model af det, vi fotograferer, og samtidigt be-stemme kameraets placering. Dette er bl.a. den teknologi, der indgår i Microsofts Photosynth, hvor vi har lavet software til at gøre noget lig-nende, se ﬁ gur 1.Den metodemæssige forskning, vi har inden for det felt, drives bl.a. af vores robotopstilling, se ﬁ gur 2, hvor vi har en industriel robot-arm til at ﬂ ytte et kamera systematisk og repetérbart. Samtidig har vi fuld kontrol over belysningen i kassen og har en 3D-scanner, så vi kan måle geometrien af de ’scener’, vi vælger at sætte ind. Herved kender vi og kan styre samtlige parametre, der indgår i den billeddannende proces, og kan gøre det automa-tisk. Vi kan således lave massive datasæt, som vi bruger til at evalu-ere og videreudvikle teknologien til automatisk fotogrammetri.Denne teknologi er vi for nuværen-de ved at teste på skråfotos taget til brug i 3D-bymodeller sammen med Blominfo A/S. Tanken er, at man automatisk kan korrigere små fejl i kamera-orienteringen, hvor-ved tekstureringen af bymodellen bliver endnu bedre. En påtænkt relateret anvendelse er at bruge disse teknikker til automatisk at opnå højere geometrisk detaljerig-dom i 3D-bymodeller, så man f.eks. kunne modellere altaner og tag-udhæng uden yderligere manuelt arbejde.Nye metoder til GeobranchenAf Henrik Aanæs og Allan Aasbjerg Nielsen, DTUFigur 1. Som illustration har vi automatisk beregnet interesse punkter i 20 billeder af Glyptoteket i København – se til venstre. Korrespondencen mellem ens punkter er så fundet mellem billederne, hvilket giver den grove 3D model der ses til højre.Figur 2. Vores robotopstilling kan automatisk genere billeder, hvor kameraposition, lys og scenetype kan kontrolleres på en målbar og repeterbar måde. Dette bruges bl.a. til at sammenligne og videreudvikle algoritmer til automatisk fotogrammetri. 15geoforum.dk • 115 • juni 2010Ud over robotopstillingen og den tilhørende evaluering, så forsker vi også i bedre numeriske metoder, så man hurtigere kan udregne de øn-skede løsninger. Dette vil gøre, at vi kan lave større og bedre model-ler i real tid samt hurtigere kunne udregne aerotrianguleringsblokke og ﬁ njustere Street View-data. Metodeudvikling til topograﬁ sk kortlægningDet andet eksempel på geo-branche-relevante projekter er metodeudvikling til topograﬁ sk kortlægning, som er en del af en ydelsesaftale mellem Kort & Matri-kelstyrelsen og DTU Space. En del af dette projekt omhandler æn-dringsudpegning også kaldet for-andringsdetektion i digitale ﬂ yfoto med semi-automatisk kortdataba-seopdatering for øje.En simpel forandringsdetektor, ba-seret på ortofotos bestående af de spektrale bånd, rød, grøn og blå og dækkende det samme geograﬁ ske område optaget på to forskellige tidspunkter, kan bestå af differen-ser mellem sammenhørende spek-trale bånd (rød minus rød, grøn minus grøn etc.). Hvor disse dif-ferenser er tæt på nul, er der ikke sket forandring, men hvor differen-serne er store (positive eller nega-tive), er der sket forandringer over tid. Forandringens natur vil være afspejlet i differensens størrelse, dens fortegn, og i hvilke spektrale bånd, den forekommer. Sådanne simple differenser mellem sam-menhørende bølgelængder giver imidlertid kun mening, hvis data er kalibrerede eller normerede til samme skala og nul-punkt. Dette er ofte ikke tilfældet.I dette arbejde udføres foran-dringsdetektionen ved hjælp af en metode kaldet IR-MAD (iteratively reweighted multivariate alteration detection). Denne er baseret på en iterativ udvidelse af en etableret metode fra den multivariate statistik kaldet kanonisk korrelationsanalyse (KKA). Dette sikrer bl.a., at de dan-nede forandringsbilleder ikke afhæn-ger af, hvorvidt ovennævnte norma-lisering har fundet sted eller ej.Baseret på de beregnede foran-dringsbilleder kan dannes et såkaldt χ2-billede (udtales ki-i-anden), som i ét billede udtrykker den samlede forandring over tid i alle spektrale bånd simultant. Hvis værdien i χ2-  billedet er høj (sammenlignet med en høj fraktil i en χ2-fordeling med i dette tilfælde tre frihedsgrader, da Figur 3. Som eksempel på anvendelsen af MAD-metoden vises billede 6168_726 med 10.000 gange 10.000 (altså 100 millioner) 10 cm pixels fra 2007 (til venstre) og 2009 (til højre) før løvspring.Henrik AanæsHenrik Aanæs er lektor i compu-ter vision ved DTU Informatik. Han har især arbejdet med es-timation af 3D geometri fra bil-leder, og automatisk visuel objekt genkendelse. For nuværende fo-kusere han bl.a på at anvendelse af computer vision metoder i geo-branchen. Hans hjemmesider er http://www2.imm.dtu.dk/~haa/Allan Aasbjerg Nielsen har i mange år arbejdet med billed-behandling (fortrinsvis remote sensing/jordobservation) og multivariat statistik på DTU In-formatik. Han har arbejdet på mange projekter ﬁ nansieret af EU, de nationale forskningsråd og private ﬁ rmaer. Han arbejder nu i geodæsi-gruppen på DTU Space. Hans hjemmeside er http://www.imm.dtu.dk/~aa/.Mange af vore to institutters med-arbejdere beskæftiger sig med IT-løsninger, der er relevante for geobranchen. Vi vil dog særligt fremhæve Andreas Bærentzen, Henning Skriver og Francois An-ton, der, som os, arbejder med konkrete anvendelser inden for geo-området.16 geoforum.dk • 115 • juni 2010                          Husker vi vigtigheden af viden om kvalitet? Synspunkt af Jacob GaddDen 18. maj 2010 gennemførte Geoforum et virkelig godt og vellykket arrangement i form af et besøg hos det Europæiske Miljøagentur (EEA). Dagen bød på en række interessante foredrag både omkring det over-ordnede og det tekniske, leveret af dygtige og enga-gerede medarbejdere fra EEA.Et enkelt ”lille” forhold rystede mig dog. Det er, at EEA i visse tilfælde anvender Google Maps (og Micro-softs Bing Maps) til kvalitetstjek af de geodata, som EEA får indberettet fra de enkelte lande. Jeg ser en manglende logik i, at EEA, som på visse områder er øverste faglige organ i forhold til EU, anvender disse kommercielle, let tilgængelige og ukontrollerede kort som en del af sit værktøj til validering af geodata, som de enkelte landes myndigheder indberetter.Hvem kender reelt noget til kvalitetsparametre som aktualitet og nøjagtighed, når man kigger på en gi-ven europæisk lokalitet på Google Maps? Vi kan ﬁ nde en ansvarsfraskrivelse, og vi ﬁ nder en ret lang liste af geodataleverandører/rettighedsindehavere, men vi ﬁ nder ikke anvendelige informationer om selve ind-holdskvaliteten.Synspunkt               Figur 4. χ2 -billedet, svarende til data i ﬁ gur 3, ses her (til venstre). For ikke at detektere for små områder efterbehandles en binær version af χ2 -billedet med en såkaldt ”åbning” stam-mende fra den matematiske morfologi. Resultatet af disse operationer vises ligeledes ovenfor der er tre spektrale bånd) svarende til lyse gråtoner, er sandsynligheden for forandring stor. Hvis værdien i χ2-billedet er lille (sammenlignet med en lav fraktil i χ2-fordelingen) svarende til mørke gråtoner, er sandsynligheden for forandring lille. Baseret på χ2-billedet dannes et bil-lede, som udtrykker sandsynlighe-den for ikke-forandring. Dette bil-lede er grundlaget for den nævnte iterative udvidelse af KKA, hvor vi stræber efter at opnå en stadig bed-re baggrund af ikke-forandring imod hvilken, vi kan detektere forandring.Metoden er illustreret i ﬁ gur 3-4.Figur 4 (til højre) viser signiﬁ kant forandring i store objekter, udpeger potentielt interessante områder, som nu kan inspiceres af en ope-ratør, der ikke behøver at bruge tid på ikke-forandringsområder.Fremtidigt arbejde vil også omfatte den fotoinfrarøde kanal og højdein-formation. En intern rapport i Kort & Matrikelstyrelsens serie er under udarbejdelse med mere uddybende information om metodearbejde og resultater.Jeg vil gerne understrege, at jeg absolut intet har imod kommercielle gratis kort på Internet. Tværti-mod. Kommercielle kort som Google Maps, Bing Maps eller for den sags skyld Krak.dk spiller en kæm-pe og positiv rolle i mange anvendelser af geograﬁ  og for udbredelsen af anvendelser af geograﬁ en.Det, som jeg frygter, er, at når EEA anvender disse ukontrollerede kommercielle kort til delvis kontrol af ”statskontrollerede” indberettede geodata, så rykker man naturligt også til politikeres opfattelse af, hvad der er nødvendigt selv at producere og kontrollere, og hvad geodata behøver at koste fremover. Dette kan give næring til en for mig at se helt utidig yderli-gere svækkelse af økonomi kanaliseret over i offent-lig kontrolleret fremstilling af geodata.Mit håb er, at Geoforum fortsat vil medvirke til at sikre liv i en nødvendig, løbende debat om kvalitet. I øvrigt atter tak for et absolut vellykket arrange-ment den 18. maj.Forkortet af redaktionen. Se det fulde synspunkt på www.geoforum.dk/synspunkt

Nye metoder til geobranchen

http://orbit.dtu.dk/ws/files/5159924/Geoforum115Juni2010pp14-16.pdf

Nye metoder til geobranchen

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology