Mi az a nadir felvétel?

Nadir felvétel olyan légifelvétel, amelyet a kamera úgy készít, hogy egyenesen lefelé néz a talajra. A nadir a talajon az a pont, amely függőlegesen a kameraközéppont alatt található a felvétel készítésének pillanatában.

Mit jelent a nadir

A nadir nézet egyenesen lefelé néz. A távérzékelés ugyanezt a szót használja a műholdakra is. A Natural Resources Canada a műhold közvetlenül alatti pályanyomát függőleges (nadir) nyomvonalnak nevezi. Az ESA a függőlegesen lefelé néző műszert nadir-nézetű műszernek nevezi.

A keresőkifejezések sok nevet használnak ugyanarra: nadir kép, nadir fotó, nadir nézet, nadir perspektíva és nadir kamera. Mindegyik olyan képet jelent, amelyet egyenesen lefelé néző kamera készít.

Nadir, főpont és izocentrum

Három pont írja le, hogyan helyezkedik el a fénykép a talajhoz képest. A főpont az a pont, ahol a lencseközépponton átmenő merőleges metszi a képet. Az izocentrum a főpont és a nadir közötti felezőpontban van.

Valódi függőleges légifelvételen mind a három pont egybeesik. Valódi függőleges felvétel nincs, mert minden felvételnek van valamennyi bólintása vagy dőlése. A 3 foknál kisebb dőlésű felvétel a fényképi értelmezés legtöbb munkájában függőlegesnek számít.

Nadirszög és nadirtól mért szög

A nadirtól mért szög a nadir irány és az érzékelő látási iránya közötti szög. A 0 fokos szög azt jelenti, hogy az érzékelő egyenesen lefelé néz. A szög a kép minden pixelénél más.

A műholdüzemeltetők gyakran fordítják el érzékelőiket a nadirtól. Az ESA az optikai képalkotás tipikus maximumaként 30 fokot ad meg. A SPOT műhold érzékelőit legfeljebb 27 fokkal a nadirtól el tudta fordítani. Ez növelte az újralátogatási gyakoriságot, és sztereó lefedettséget adott. A felvételi sáv szélessége nadirnál 60 km volt, az érzékelők elfordítása mellett pedig 60 és 80 km között.

Dronon a gimbal határozza meg a szöget. Az ArduPilot rögzítővezérlésében a negatív bólintási célérték lefelé irányítja a kamerát, a QGroundControl Tilt 90 parancsa pedig a rögzítőt közvetlenül lefelé állítja. A gimbal szócikk leírja a tengelyeket és a módokat. A TarmacView felületi felvételezései a gimbalt -90 fokra rögzítik, ez a nadir helyzet.

Nadir és ferde felvételek

A ferde felvételen a kameratengely meg van döntve. A 3 foknál nagyobb dőlésű felvétel számít ferdének. Egy magas ferde felvételen látszik a látszólagos horizont. Egy alacsony ferde felvételen nem.

A nadir felvételen a lencse alatt közvetlenül álló tárgyak tetejét látjuk. A többi tárgy a kép közepétől elfelé dől, így az oldalaik is láthatóvá válnak. A ferde felvételek jobban mutatják a tárgyak oldalát. A Sensors folyóirat 2021-es, drónfelvételeken végzett tanulmánya szerint a ferde felvételek olyan információt adnak az épületek homlokzatairól, amelyet nehéz nadir felvételekből kinyerni. A tanulmányban a nadir felvételek 90 fokban néztek a talajra, a ferde felvételek pedig a függőónvonaltól mért 30 fokkal. A ferde felvételek árnyékai elfedhetik azokat a pixeleket, amelyeket a szoftvernek párosítania kell.

Domborzati elmozdulás és épületdőlés

A talaj fölé emelkedő tárgyak függőleges légifelvételen eltolódva jelennek meg valódi helyzetükhöz képest. Ez a domborzati elmozdulás. A Natural Resources Canada ezt a függőleges légifelvételek elsődleges geometriai torzulásának nevezi.

Az elmozdulásra négy szabály vonatkozik.

• Nadirnál nulla.
• A nadirtól való távolsággal nő.
• A tárgy magasságával nő.
• A repülési magasság növelésével csökken.

Az összefüggés: d = r h / H. Itt d az elmozdulás, r pedig a nadir és az elmozdult pont közötti távolság. A h a tárgy magassága, a H pedig a repülési magasság a tárgy talpa felett. Ugyanez az összefüggés az elmozdulásból adja a tárgy magasságát: h = d H / r. Ezért a képkeret széléhez közeli magas tárgy a kép közepétől elfelé dől. Az ESA ezt épületdőlés-hatásnak nevezi, és azt mondja, hogy az alacsonyabb nadirtól mért szög csökkenti.

Talajmintavételi távolság

A talajmintavételi távolság (GSD) egy mintapixel talajon mért lenyomatának lineáris mérete. Az ASPRS szabvány egy nyers, közel függőleges felvétel gyűjtési GSD-jének meghatározására használja. Ezt a kalibrált gyújtótávolságból és a kamera átlagos vízszintes terep feletti magasságából számítja ki.

A GSD nem azonos minden pixelnél. Az ASPRS szerint a terep magasságától és más tényezőktől függően változik. A USGS ISIS-szószedete hozzáteszi, hogy az egyszerű felbontásbecslés nadir közelében jól működik, és gyorsan veszít a pontosságából, ahogy a felvétel egyre távolabb néz a nadirtól. A QGroundControl-hoz hasonló repüléstervező a felmérési magasságra számítja ki a talaji felbontást, és a felszállási magasságnál lapos terepet feltételez. Ezt az értéket névleges GSD-ként kezelje.

Nadir rácsrepülések

A nadir rács olyan rácsos repülési minta, amelyet a drón úgy repül, hogy a kamera egyenesen lefelé néz. A QGroundControl ilyen rácsot épít egy sokszög alakú terület fölé. A pilóta külön-külön állíthatja az átfedést a rácsvonalak mentén és azokra merőlegesen.

A TarmacView felületi felvételezései így működnek. Álló képeket készítenek párhuzamos sávokban, a gimbalt -90 fokon tartva, és minden felvételezéshez külön állítják be az előre és oldalirányú átfedést.

Az átfedési értékek a projekttől függenek. Egy USGS partvonal-térképezési munkafolyamat ad egy példát nadir és nadirhoz közeli felvételekre. Projektjük 300 m magasságból mintegy 75 és 80 százalékos előre irányuló átfedést, valamint 60 és 70 százalékos oldalirányú átfedést használt. Az USGS arra is figyelmeztet, hogy a túl kevés átfedés gyenge rekonstrukciót és sínpálya-szerű hézagmintát okozhat. Ezek az értékek egyetlen projektből származnak. Nem szabály.

Mit téveszthet el egy csak nadir felvételekből álló blokk

A csak nadir felvételekből álló képblokk közel párhuzamos látási irányokkal rendelkezik. James és Robson 2014-ben azt találta, hogy ez széles, függőleges kupolás hibát okozhat a terepmodellben. Az ok a radiális lencsetorzítás hibás becslése, amikor a szoftver feldolgozás közben kalibrálja a kamerát. Megállapították, hogy a hálózatban lévő ferde felvételek csökkentik a hibát.

Roncella és Forlani 2021-es szimulációban 144 blokkkonfigurációt vizsgált. Eredményeik szerint a ferde felvételezés alapvető követelmény sík terepen. A konfigurációk közötti pontossági különbség közel egy nagyságrendet ért el. Bevezetőjük azt ajánlja, hogy a kupolás torzulás csökkentése érdekében a blokk legalább 10 százalékát adják ferde felvételek, amelyek a nadirtól 20 és 45 fok közötti szögben készülnek. Egy futópálya vagy egy repülőtéri előtér közel áll ahhoz a sík terepi esethez, amelyet ez a megállapítás megnevez.

Pontosság

A nadir felvétel nem garantál pontos térképet. Az ASPRS helyzeti pontossági szabványai a terméket az ellenőrző pontokkal szembeni négyzetes középhiba (RMSE) alapján ítélik meg. Az 1. kiadás (2014) nem köti a termék pontosságát a forrásfelvétel GSD-jéhez, a pixelmérethez vagy a térképléptékhez. A 2. kiadás (2023) elhagyja a 95 százalékos megbízhatósági szintet, és az ellenőrző pontok minimális számát 20-ról 30-ra emeli.

Repülőtéri burkolat

Az ASTM D5340 a burkolat állapotindexének (PCI) vizuális felmérési módszere. Az FAA AC 150/5380-7B ismerteti. A szövetségi kötelezettségű repülőterek legalább évente egyszer részletesen ellenőrzik a repülőtéri burkolatokat. Egy PCI-felmérés ezt az időközt három évre hosszabbíthatja meg.

A körlevél nem említ drónokat vagy légifelvételeket. Azt is kimondja, hogy a burkolat szerkezeti állapotát önmagában a vizuális szemle nem tudja megmutatni. A nadir felvétel a felületet felülről mutatja, az alatta lévőt nem. Ez az oldal nem állítja, hogy a nadir felvétellel végzett felmérés helyettesíti vagy kielégíti az ASTM D5340 módszert.