ProLines это логические комплекты решения задач по обработке пространственных данных с полной автоматизацией процессов преобразования изображений, включая ортотрансформирование, создание мозаик и слияние (pan-sharpening)

М.Ю. Александров («Гео-Альянс»)

Поскольку использование геопространственных данных и изображений увеличивается, существует потребность в выработке эффективных решений для трансформации этих данных в пространственную информацию. Многим организациям требуется стратегия, эффективная по цене и экономии времени, для их технологических процессов производства геопространственной продукции. Автоматизация геопространственного производства решение, которое дает качественный результат и позволяет персональным геопространственным навыкам быть сконцентрированными в анализе, принятии решений, управлении проектами, а не в рутинной обработке спутниковых данных.

ProLines это логические комплекты решения задач по обработке пространственных данных с полной автоматизацией процессов преобразования изображений, включая ортотрансформирование, создание мозаик и слияние (pan-sharpening).

Технология ProLines создана компанией PCI Geomatics (Канада) передовым разработчиком решений в области геоинформатики и данных ДЗЗ.

Компания «Гео-Альянс» является представителем и официальным авторизованным дистрибьютором программного обеспечения компании PCI Geomatics в России и десяти странах СНГ.

ProLines охватывает процессы приема (импорта) данных, обработки изображений и распределения в рамках предприятия. Функции обработки основаны на известных геопространственных алгоритмах. Базовая Core технология поддерживает такие рутинные процессы, как ортотрансформирование, создание мозаик, получение цифровых моделей рельефа (ЦМР), слияние и Oracle георастровую (GeoRaster) загрузку.

Prolines может автоматически создавать и обновлять динамические карты изображений (ортофотопланы) из высокодетальных спутниковых данных. Этот процесс базируется на эксклюзивной технологии PCI Geomatics автоматического сбора наземных опорных точек (GCP) и технологии точного ортотрансформирования, что гарантирует точное соответствие между координатами на карте, составленной из многих изображений, и реальными наземными координатами. Дополнительная функциональность обеспечивается набором связующих точек от изображения к изображению (image-to-image) на те районы, где изображения будут объединяться для создания общей карты. Интеграция с базами данных предприятия Oracle 10g/11g также доступна на всем протяжении производственного процесса.

Поддерживаемые типы данных. Поддерживаются следующие типы высокодетальных спутниковых данных: QuickBird, WorldView, IKONOS, GeoEye-1, OrbView-3, Cartosat, SPOT-5, EROS.

Технология PCI Geomatics позволяет воспринимать изображения, коэффициенты рациональных полиномов (RPC) и сопроводительную информацию в форматах поставщиков данных. Функции CDIKONOS, CDEROS, CDQB, CDSPOT5, CDOV, CDCARTOSAT осуществляют импорт изображения и спутниковых сопроводительных данных с вышеперечисленных сенсоров.

Так как космические снимки с высоким пространственным разрешением часто поставляются в виде множества тайлов (частей), существует необходимость в «сшивке» общего изображения. Для этого используются следующие функции:
QBASMBLE: собирает распределенные тайлы одного изображения QuickBird в общий файл PCIDSK с действительными RPC;
STITCH объединяет снимки IKONOS, QuickBird, ASTER или SPOT, полученные с соседних орбит, в общее изображение с действительными данными эфемерид.

Набор и уточнение наземных опорных точек (GCP). Непрерывный набор GCP осуществляется с использованием эксклюзивной технологии автоматической привязки изображений, которая подразумевает набор опорных точек с предыдущих откорректированных ортофотопланов. Такой способ набора с автоматическим уточнением GCP обеспечивает точную привязку всех карт, собранных из изображений. Реализованы следующие функции автоматического набора:
AUTOCHIP: набирает GCP для откорректированного изображения, используя геопривязанные chip-изображения (абрисы);
AUTOIMG: набирает GCP для неоткорректир ованного изображения, используя GCP с совпадающего откорректированного изображения, затем эти GCP автоматически уточняются для достижения максимальной точности;
GCPREFN: уточняет набор GCP, хранящихся в PCIDSK-файле, посредством удаления точек с большими геометрическими невязками (среднеквадратическими ошибками планового положения).

Автоматический набор и уточнение связующих Tie точек (опционально). ProLines позволяет от изображения к изображению автоматически набирать связующие точки (Tie point) на районы, где для создания ортофотоплана используются больше одного изображения. Связующие точки могут способствовать улучшению точности модели и достижению максимально точной привязки в случае создания мозаики из разных изображений. Реализованы следующие функции:
AUTOTIE: набирает связующие точки для серии перекрывающихся изображений, затем точки автоматически уточняются;
TPREFN: уточняет набор связующих точек, хранящихся в файле проекта OrthoEngine, удаляя точки с большими геометрическими невязками.

Ортотрансформирование изображений. В потоковом процессе применяется эксклюзивная и точная технология ортотрансформирования, которая использует GCP, модель спутникового сенсора и цифровую модель рельефа.

Ортотрансформирование выполняется с использованием функций:
SATMODEL: рассчитывает Toutin геометрическую модель для одного или более спутниковых изображений;
OEMODEL: осуществляет блочное уравнивание для набора изображений в файле проекта и генерирует сегменты математической модели для каждого изображения;
CPMMSEG: осуществляет блочное уравнивание для набора изображений в файле проекта и генерирует сегменты математической модели для каждого изображения;
ORTHO: ортотрансформирует изображение на основе полученной геометрической модели и ЦМР (опционально).

Автоматическое построение мозаики изображений. Современная и универсальная функция автоматического построения мозаики PCI Geomatics позволяет создавать картографические мозаики (ортофотопланы) из всевозможных входных изображений. Функция AUTOMOS составляет мозаику из набора привязанных изображений с использованием развитых опций нормализации изображения, гистограммы, балансировки цветов и выбора линии «сшивки».

Рис. 1. Создание ортомозаик на основе аэрофотоизображений с использованием GPS/IMU-данных

Интеграция с базами данных предприятия. Оригинальная технология извлечения, преобразования и загрузки данных GeoRaster ETL разработки PCI Geomatics функционально обеспечивает полную интеграцию базы данных предприятия в ProLines, включая контроль над растровыми данными и управление метаданными спутниковых изображений. Функция ORARASLOAD загружает растровые данные, хранящиеся в любом формате, поддерживаемом GDB (Geomatics Generic Database), в базу данных Oracle 10g/11g и полностью контролирует их конфигурацию.

ProLines: ортотрансформирование с использованием RPC и повышение пространственного разрешения для высокодетальных спутниковых данных
Prolines позволяет импортировать, ортотрансформировать и делать слияние (pansharpening) для больших объемов высокодетальных спутниковых данных. Интеграция с базами данных Oracle 10g/11g доступна и в этом процессе.

В этом цикле работы ProLines поддерживаются следующие типы высокодетальных спутниковых данных: WorldView, GeoEye-1, OrbView-3, Cartosat, QuickBird и IKONOS в формате NITF с RPC-файлами.

Как и в предыдущей производственной цепочке ProLines, реализована функция QBASMBLE для сбора тайлов одного изображения QuickBird в объединенное изображение.

Рис. 2. Создание и обновление карты изображений (ортофотопланов) из высокодетальных спутниковых данных

Ортотрансформирование изображений. Операция выполняется с учетом коэффициентов рациональных полиномов, которые поставляются вместе с изображением. Этот вид ортотрансформирования дает достаточно точные результаты без использования наземных опорных точек. Мощная, но гибкая технология может быть приспособлена под конкретные требования с учетом специфики работ. Реализованы следующие функции:
RFMODEL: рассчитывает модель рациональных функций для одного или нескольких изображений;
ORTHO: ортотрансформирует изображение по существующей геометрической модели и (опционально) цифровой модели рельефа.

Слияние изображений (pan-sharpening). Используемая поставщиками данных во всем мире, эксклюзивная, внедренная технология PCI Geomatics разработана для изображения с высоким пространственным разрешением. Наряду с максимальной детализацией объектов поддерживается спектральная (цветовая) целостность. PANSHARP функция синтезирует (сливает) цветное изображение с соответствующим высокодетальным черно-белым изображением.

Как и в предыдущем цикле работы ProLines, реализована интеграция с базами данных предприятия. «Сырые», ортотрансформированные и прошедшие операцию pan-sharpening данные могут храниться и обрабатываться в среде Oracle 10g/11g посредством функции ORARASLOAD.

Получение цифровой модели рельефа и создание ортомозаик с использованием GPS/IMU данных
ProLines может на основе стереоизображений создавать цифровые модели рельефа и ортомозаики на основе аэрофотоизображений с использованием GPS/IMU-данных. Подробнее эти технологические процессы будут описаны в следующей статье.

Достоинства Geomatics ProLines:
гибкость: ProLines развивающаяся система обработки изображений, которая может легко модифицироваться в соответствии с новыми технологическими требованиями;
наращивание: к циклу ортотрансформирования позже могут быть добавлены циклы создания мозаик и слияния;
расширяемость: дополнительные процессы могут быть оперативно установлены или сняты в режиме on-line;
производительность: при использовании одного компьютера с частотой 3 ГГц в минуту можно обрабатывать семь снимков объемом 500 Мб каждый;
интеграция с базами данных предприятий: возможно прямое чтение, обработка, поиск и выборка данных из пространственных баз данных Oracle;
непрерывность обработки: простой это убытки; технология ProLines предусматривает работу 24 часа в сутки 7 дней в неделю без перерывов;
поддержка широкого спектра данных: возможен доступ к эксклюзивной технологии PCI Geomatics GDB (Generic Database) общей базы данных для поддержки более 130 форматов изображений и пространственных данных ГИС;
однородная и прозрачная технологическая интеграция: автоматизированная технология позволяет приспосабливать и интегрировать производственные процессы заказчиков в общую технологическую цепочку.

Логические комплекты задач ProLines сконструированы на основе структуры PCI Pluggable Functions (PPF), которая позволяет обращаться к геопространственной обработке из различных сред и формировать задания по набору параметров. Такая открытая архитектура поддерживает создание расширяемых технологических цепочек, в которых можно связывать разные задачи для достижения автоматизации технологических процессов заказчика. Построение может идти в средах C++, Java, EASI, Python или их комбинации, а также в GUI-моделированной среде.

Среда ProLines поддерживает более 130 различных форматов данных, позволяет импортировать и экспортировать большие объемы данных в любую систему. Технология интегрирована с пространственными базами данных Oracle и предоставляет возможность пользователям с действующим доступом редактировать и векторизовать данные из централизованного хранилища.

Гибкость производственной среды делает возможной плавную (корректную) интеграцию с любой существующей системой программного обеспечения или приложением вплоть до создания законченного решения. У пользователей есть полный контроль управления процессом. Они могут приостановить цикл для проверки качества, создания учетных записей выходного процесса и вмешательства оператора по требованию.

ProLines можно легко модифицировать для отражения новых или изменившихся требований к производственному процессу, а также для применения в различных областях бизнеса.

Компания «Гео-Альянc» предоставляет услуги по обучению работе с программным обеспечением PCI Geomatics. Наша задача, как представителя и официального авторизированного поставщика PCI Geomatics, оказывать помощь и поддержку для достижения большей результативности в работе. Сотрудники компании «Гео-Альянс» готовы предоставить оптимальные и экономически выгодные решения по автоматизации передовых ГИС-технологий и производства геопространственной продукции на базе технологи Prolines. По всем вопросам, связанным с покупкой программного обеспечения PCI Geomatics, курсами обучения и технической и информационной поддержкой, пожалуйста, обращайтесь в компанию «Гео-Альянс» (Интернет: www.geo-alliance.ru ).