Что такое ортотрансформирование снимков

Что такое ортотрансформирование снимков

Для чего используются космоснимки?
Космические снимки широко используются в самых разных областях человеческой деятельности — исследование природных ресурсов, мониторинг стихийных бедствий и оценка их последствий, изучение влияния антропогенного воздействия на окружающую среду, строительные и проектно-изыскательские работы, городской и земельный кадастр, планирование и управление развитием территорий, градостроительство, геология и освоение недр, промышленность, сельское и лесное хозяйства, туризм и т.д. Современные геоинформационные технологии и создание карт различных масштабов также немыслимы без использования космических снимков.

Какая съемка лучше: космическая или авиационная?
Спутниковые изображения и аэрофотоснимки – сравните достоинства и недостатки:

Оптические спутниковые изображения

Аэрофотоснимки (на пленке)

Цена возрастает пропорционально увеличению площади

С увеличением площади цена растет в меньшей степени.

Данные фиксируются в цифровом виде, поэтому не нужно обрабатывать пленку.

Данные обычно записываются на пленку. Требуется сканирование и коррекция за направление полета.

Облачность является большой проблемой. Период повторного посещения от 3 дней и более.

Самолет может летать ниже облаков или повторить полет на следующий день.

Минимальная площадь заказа составляет всего 64 кв. км.

Аэрофотосъемка нерентабельна для небольших площадей

Никакого согласования для проведения космической съемки не требуется.

Процедура планирования и согласования проведения аэрофотосъемки сложна и занимает много времени

В настоящее время самым лучшим считается пространственное разрешение 50 см.

Можно получать изображения с разрешением до нескольких сантиметров в зависимости от высоты полета.

Одновременно получают изображения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.

Пленочные камеры обычно получают раздельно цветные и инфракрасные изображения.

Одна сцена покрывает площадь городской застройки 10х10 км или 16х16 км (IK и QB).

На снимках масштаба 1:40 000 с размером пиксела 1 м используемая площадь одного кадра равна 3.6 км х 6.4 км.

Составление мозаики занимает меньше времени.

Составление мозаики занимает больше времени.

Из-за распространенности околополярных спутниковых орбит более предпочтительным является направление получения изображений с Севера на Юг, чем с Востока на Запад.

Направление получения изображений не имеет значения

Средний срок поставки изображения после заказа составляет 7 дней. Для некоторых облачных/дождливых районов срок может увеличиваться до месяца.

Срок поставки изображения зависит только от доступности самолета и от летной погоды.

Быстрота и удобство обработки цифровых данных в камеральных условиях.

Трудоемкость и вследствие этого большие затраты при обработке результатов аэрофотосъемки в камеральных условиях

Возможность покрытия одним снимком больших площадей без необходимости последующей «сшивки» отдельных фрагментов.

Необходимость сшивки небольших фрагментов в единый массив

Снимки с каких спутников в настоящее время можно приобрести?
Снимки со спутников «РЕСУРС-ДК1», Доступны снимки как со спутников, находящихся на орбите, так и архивные.

Как выбрать снимок?
Самым лучшим вариантом решения является обращение к нашим специалистам, которые вместе с Вами проанализируют Ваш запрос и дадут необходимые рекомендации. Вы можете обратиться по телефону +7 (495) 925-04-19, 229-43-89, по электронной почте ntsomz@ntsomz.ru или заполнить специальную заявку.

Какие объекты я могу увидеть на космическом снимке?
В зависимости от пространственного разрешения на снимках можно различать объекты, сопоставимые с величиной единичного элемента разрешения (пиксела). В настоящее время самым лучшим считается пространственное разрешение 50 см.

Что значит «панхроматические» или «мультиспектральные» изображения?
Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (450-900 нм) и поэтому являются черно-белыми.
Мультиспектральные (или спектрозональные) изображения — представлены в виде отдельных спектральных каналов (RGB и инфракрасные каналы) или виде синтеза отдельных каналов для получения цветного изображения. Поочередный синтез отдельных каналов позволяет решать многочисленные тематические задачи, а также помогает при дешифрировании снимков.

Что означает «радиометрическое разрешение»?
Радиометрическая разрешающая способность определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксел изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит на пиксел мы имеем всего 64 градации цвета (2(6) = 64); в случае 8 бит на пиксел — 256 градаций (2(8) = 256), 11 бит на пиксел — 2048 градаций (2(11) = 2048). В настоящее время, как правило, сенсоры, установленные на спутниках ДЗЗ, имеют радиометрическое разрешение не хуже 8 бит на пиксел. Есть сенсоры и с более высоким радиометрическим разрешением (например, 11 бит для WorldView-1, IKONOS, QuickBird, OrbView-3 и 16 бит для EO-1), позволяющим различать больше деталей на очень ярких или очень темных областях снимка.

Как можно узнать, есть ли архивные снимки на интересующую меня область?
Для этого необходимо отправить электронное сообщение по адресу ntsomz@ntsomz.ru или по тел. +7 (495) 925-04-19, 229-43-89 с указанием интересующей Вас области и с каким пространственным разрешением снимки Вас интересуют. Можно прислать координаты интересующего Вас района, фрагмент карты с очерченной областью или просто описать запрашиваемую территорию (например, «в границах Тверской области» или «на город Коломна»).

В каком формате я получу снимок?
Вы получите уже геопривязанные снимки (для высокого разрешения к масштабу 1:100 000) в формате GeoTIFF. По умолчанию снимки поставляются в системе координат WGS-84 и проекции UTM. Возможна поставка снимков в других проекциях и системах координат.

Поставляемый заказчику снимок уже подвергался какой-либо обработке?
Поставляемые снимки уже проходят геометрическую и радиометрическую коррекцию (устраняются помехи, вносимые приемным трактом).

Какую минимальную площадь я могу заказать?
Все зависит от заказываемых снимков.

Что такое сцена и могу ли я заказать сцену произвольной формы?
Сцена — это часть принимаемого со спутника потока данных. Схемы нарезки потока на сцены для разных спутников имеют отличия. Сцену произвольной формы можно заказать, если речь идет о данных высокого разрешения. Ограничения – для протяженных объектов ширина полосы должна быть не уже 5 км, расстояния между вершинами полигона также не должны быть менее 5 км. Количество вершин полигона не должно превышать 50.

Через сколько дней я могу получить архивный снимок?
Максимум через неделю после поступления средств на счет.

Если в архиве нет данных на интересующую меня область, могу ли я заказать новую съемку?
Да, конечно. Практически с любого спутника имеется возможность заказать новую съемку, в том числе стереопары.

С какой периодичностью спутник проходит над одной и той же областью земного шара?
Периодичность прохождения спутника над одной и той же точкой над поверхностью Земли называется периодичностью съемки, она различна у разных спутников.

Во сколько спутник пролетает над Москвой?
Как правило, спутники дистанционного зондирования имеют солнечно-синхронную орбиту и проходят над одной и той же точкой земного шара в одно и то же время независимо от широты. Например, спутники IKONOS и QUICKBIRD пролетают примерно в 10 часов 30 минут над одной и той же точкой – будь то Москва или Красноярск.

Где можно получить подробную информацию о характеристиках спутников?
На нашем сайте, в разделе Космические средства ДЗЗ а также обратившись к нашим специалистам по тел. +7 (495) 925-04-19, 229-43-89.

Источник

Ортокоррекция космических снимков с использованием RPC

Теоретические основы процесса ортокоррекции данных дистанционного зондирования

Содержание

Введение

Определение

Начнем с определения, что же такое ортокоррекция.
Ортотрансформирование (ортокоррекция) изображения (снимка) – математически строгое преобразование исходного изображения (снимка) в ортогональную проекцию и устранение искажений, вызванных рельефом, условиями съемки и типом камеры. [1]

Иногда употребляют термин орторектификация, который по сути является англоизмом термина orthorectification.
На самом деле orthorectification — ОИ ортотрансформирование, ортоисправление ортокоррекция (orthocorrection) с трансформированием изображения в заданную проекцию [2]

Что такое ортотрансформация? Это процесс геометрической коррекции изображений, при котором устраняются перспективные искажения, развороты, искажения вызванные дисторсией объектива и другие. Изображение при этом приводится к плановой проекции, то есть такой, при которой каждая точка местности наблюдается строго вертикально, в надир. Чтобы выполнить такое преобразование необходимо устранить искажения, вызванные рельефом. Следовательно, для трансформации нужна модель рельефа, нужно знать высоту местности для каждой точки снимка. [4]

Почему нужно выполнять ортокоррекцию космических снимков, ведь КА осуществляют съемку с очень большой высоты (сотни километров) и искажения минимальны? Дело в том, что КА не может все время снимать в надир, иначе пришлось бы ждать очень большое время когда он пройдет над заданной точкой, ведь захват аппаратуры наблюдения не превышает 20 км, а продолжительность полного покрытия межвиткового интервала полосами захвата более 100 дней. Для устранения этого недостатка КА «доворачивают» и большинство кадров получаются перспективными. Следует заметить, что углы съемки могут достигать 45 градусов, и при такой высоте это приводит к значительным искажениям.

Зачем проводить ортокоррекцию космических снимков, если все и так на изображении можно различить, а в результате дополнительных операций качество ухудшится? Если целью стоит только выявление фактов по изображению и никаких требований к точности позиционирования, измерению длин и площадей не предъявляется, то проводить ортокоррекцию вовсе не обязательно. Но если нужны измерительные и позиционные свойства изображения, а также если необходимо точное совмещение разновременных изображений (или даже стыковка перекрывающихся включений), то ортокоррекция крайне рекомендуется.

Необходимые данные

Для проведения ортокоррекции космического снимка необходимо:

Космические снимки

Рассмотрим подробнее комплекты поставки основных компаний рынка детальной космической съемки: GeoEye и DigitalGlobe (образы продукции собраны на отдельной странице).

GeoEye

Продуктовая линейка GeoEye включает в себя [5] :

Подробнее о продуктах компании можно почитать скачав брошюру Product Guide (требует регистрацию, но потом дает прямую ссылку).

Комплект поставки продукции GeoEye включает в себя (на примере Transportation GeoEye-1 Sample):

В комплекте поставки имеются три shape-файла (район заказа, проекции изображений), текстовый файл метаданных, собственно изображение в формате GeoTIFF, уменьшенное изображение в формате JPEG с привязкой и файл с RPC данными. Следует отметить, что программное обеспечение воспринимает изображение не как один файл в формате GeoTIFF, а как набор из файлов, в который входят, для нашего случая, еще и файлы с расширением hdr, tfw, _rpc.txt.

Аналогичный состав имеет комплект поставки материалов съемки с КА Ikonos.

Комплект поставки продукции GeoEye с КА OrbView-3 включает в себя (на примере территории в Белоруссии):

Для ортокоррекции таких файлов необходима предварительная подготовка (см. например, Ортокоррекция космических снимков в wxGIS и Ортокоррекция данных OrbView-3 с помощью GDAL)

DigitalGlobe

Продуктовая линейка DigitalGlobe включает в себя [6] :

В продуктовой линейке нас интересует продукты Basic Imagery и Standard Imagery. Рассмотрим продукт Standard Imagery. Комплект поставки продукции DigitalGlobe включает в себя (на примере QuickBird: Ortho ready standard Bundle 16bit):

Как можно видеть структура папок и файлов в поставке с КА QuickBird отличаются от продуктов компании GeoEye.

Посмотрим, какие данные составляют снимок:

Следует обратить внимание, что если изображение разделено на тайлы, то файл RPC данных будет один для всех растровых файлов. Например, рассмотрим такой набор данных.

Здесь мы видим три растра и один TIL и RPB файл. Рассмотрим, что из себя представляет TIL файл.

Как можно заметить, TIL файл содержит в себе перечень названий растров и их углы в географической, проекционной и пиксельной СК (некоторый аналог VRT формата из библиотеки GDAL). Программное обеспечение работает с таким файлом, как с целым изображением.

Большинство программного обеспечения при работе с TIL выставляет СК WGS84 и использует градусные координаты, что приводит к тому, что растр «сплющивается» с потерей разрешения на местности, а значит и качества. В таком случае, чтобы корректно выполнить ортокоррекцию такого набора, необходимо выполнить мозаику тайлов в единое изображение с тем же именем, как и RPB файл.

Данные RPC

Наиболее часто применяемые методы для трансформирования основаны на использовании модели датчика, которая может иметь два типа: физический или типовой. Главное их различие состоит в том, что физические модели являются строгими и требуют знания параметров определенного датчика, для которого они были разработаны; каждый используемый параметр имеет физическое значение. Типовые модели датчика, со своей стороны, независимы от датчика, они являются общей информацией о датчике и не требуют точных физических значений параметров процесса получения изображения.

Строгая модель позволяет получить точное трехмерное описание и ортотрансформирование изображений. Типовая модель датчика обеспечивает только отношения, существующие между трехмерными координатами объекта и соответствующими координатами изображения в типовой математической форме.

Для проведения ортокоррекции материалов космической съемки необходимы файлы с данными RPC, вычисленными с применением строгой модели сенсора. При использовании файла RPC можно вычислить нормализованную колонку и строку в изображении, как коэффициенты многочленов нормализованной геодезической широты, долготы и высоты. [7] :

Каждый многочлен используется до третьего порядка по P, L, H. Поэтому для каждой комбинации широты, долготы и высоты можно вычислить, какой пиксел (выборку, строку) следует рассматривать.

При использовании файла RPC можно вычислить нормализованную колонку и строку в изображении как коэффициенты многочленов нормализованной геодезической широты, долготы и высоты, Для этих вычислений применяются следующие выражения:

где — нормализованные значения, выраженные как :

Числитель и знаменатель рациональной функции полиномиального уравнения представляет собой сумму 20-ти кубических полиномиальных функций и могут быть представлены в следующем виде:

[8]

Каждый многочлен используется до третьего порядка по P, L, H. Поэтому для каждой комбинации широты, долготы и высоты можно вычислить, какой пиксел (выборку, строку) следует рассматривать. [7]

Информация о рельефе

Для выполнения ортокоррекции необходим файл рельефа в растровом виде (DEM, Digital elevation model). Высотные данные могут быть получены в результате наземных измерений, при помощи горизонталей с топографической карты, с помощью стереосъемки, по радарным данным или из общедоступных грубых ЦМР: SRTM (разрешение 30-90 м) и ASTER GDEM (разрешение (15-90 м).

Наиболее удобным представляется использование данных ASTER GDEM, которые можно получить с этого ресурса (требуется предварительная регистрация). Для поиска необходимых участков ЦМР, очень удобно подставлять в качестве условий поиска шейп-файлы из поставки снимков.

Источник

Введение в ортокартографирование

В этом разделе

Доступно с лицензией Advanced.

Обзор

Фотограмметрия – это наука получения достоверных измерений из фотографических и цифровых снимков. Результатом процесса выполнения фотограмметрии часто являются ортоизображения, тематические карты, ГИС-слои или трехмерные (3D) модели реальных объектов или сцены. Существует два общих типа фотограмметрии: аэрофотограмметрия и наземная фотограмметрия.

В наземной фотограмметрии сенсор часто находится близко к объекту интереса и обычно не в надире, а скорее наблюдает горизонтально, под углом, или даже снизу вверх в случае картографирования инженерной структуры моста. Эти изображения моделируются математически немного различающимися между собой методами, поэтому и возникла необходимость отделить их от аэрофотограмметрии. Продукты похожи на аэрофотограмметрию, такую как 3D модели, инженерные чертежи и ортоизображения, но вместо картографической поверхности и объектов ландшафта объекты отображают другие составляющие поверхности, такие как здания, инженерные структуры, или вышки сотовой связи и опоры линии электропередач.

Ортоизображения

Иногда известные местоположения и ориентация поступают пользователю вместе с самим изображением. Если это не так, требуется трансформировать изображение по наземным опорным точкам. Процесс уравнивания использует калибровку сенсора, информацию об ориентации сенсора, наземные опорные точки, связующие точки и ЦМП, чтобы предоставить точные положения и позиции. Это, в свою очередь, позволяет создавать ортоизображения с точностью карты.

Данные высот

Если есть подходящая ЦМР, она будет использоваться в процессе ортотрансформирования. В противном случае наборы данных высот, такие как цифровые модели местности (ЦММ) и цифровые модели поверхности (ЦМП), должны быть получены из стерео-изображений. Стереоизображение создается из двух или более изображений одного и того же наземного объекта, снятых с разных геолокационных позиций. Перекрывающиеся изображения собираются из разных точек наблюдения. Эта область перекрытия называется стерео-изображением, и подходит для создания цифровых наборов данных высот. Модель для создания этих 3D наборов данных требует наличия коллекции множества перекрывающихся изображений, без пробелов в перекрытии, информации о калибровке сенсора и ориентации, а также наземных опорных и связующих точек. Затем 3D-наборы данных создаются автоматически с помощью процесса, называемого сопоставлением изображений, где перекрывающиеся изображения перекрестно коррелируются для создания 3D-облаков точек, определяемых географическим местоположением (широта, долгота) и высотой.

Необходимость ортокартографирования

Ортотрансформирование по сути исправляет геометрические неточности, полученные при использовании платформы, сенсора и особых условий рельефа. Картографирование предполагает сопоставление границ, создание линии сшивки и выполнение цветового баланса множества изображений для создания набора данных ортомозаики. Такие совокупные процессы известны как орто картографирование.

Цифровые аэрофотоснимки, изображения с беспилотных устройств, отсканированные аэрофотоснимки и спутниковые снимки являются важным источником данных для картографии и сбора ГИС-данных, а также для визуализации данных. В сущности, информация, содержащаяся в большинстве карт и ГИС-слоев, была получена из снимков. Во-первых, изображения служат фоном, который предоставляет важный контекст ГИС-слоям, из которого создаются геопространственные связи. Во-вторых, изображения используются для создания или редактирования карт и ГИС-слоев путем оцифровки и присвоения атрибутов объектам интереса, таким как дороги, здания, гидрология и растительность.

Каждый из этих типов искажений устраняется в процессе ортотрансформирования и картирования. Список распространенных типов искажений изображения см. в таблице ниже. После того как искажения, влияющие на изображения, будут удалены, а отдельные изображения или сцены будут объединены в мозаику для получения ортофотоплана, его можно будет использовать как тематическую карту для точных измерений расстояния и углов. Преимущество ортоизображения состоит в том, что оно содержит всю информацию, видимую на изображениях, а не только объекты и слои ГИС, извлеченные из изображения и показанные на карте. Например, дорога, обозначенная на карте, имеет одинаковую ширину, в то время как дорога на ортоизображении имеет переменную ширину и обочины, что позволяет машинам экстренных служб проезжать, не теряя время в пробках, или на обочинах хранят строительные материалы и оборудование.

Процесс ортотрансформирования

Одним из наиболее важных продуктов, которые создаются в ходе фотограмметрической обработки, является ортопривязанная коллекция изображений, которая называется мозаика ортоизображений или просто ортомозаика. Построение ортоизображения включает деформирование исходного изображения таким образом, чтобы расстояния и площади совпадали с данными реальных измерений. Это достигается путем установления связи координат x, y изображения с реальными наземными опорными точками для определения алгоритма пересчета изображения. Аналогичным образом вычисляется математическая связь между координатами земли, отображаемыми цифровой моделью рельефа, и изображением, которая используется для определения правильного положения каждого пиксела в исходном изображении.

Поэтому объекты, измеренные в ортоизображениях, соответствуют измерениям, масштабу и углу тех же объектов на поверхности Земли, независимо от того, находятся ли они на плоской поверхности или на пересеченной местности. Итоговая точность ортоизображения основана на точности триангуляции, обратному углу надира при получении снимка, разрешении исходного изображения и точности модели рельефа.

Приведенная выше информация используется для вычисления ориентации изображения, необходимой для создания ЦМР и ортотрансформированной мозаики изображений из снимков. Вычисленные параметры ориентации изображения включают положение датчика в момент захвата изображения в таких координатах, как широта, долгота и высота (x, y, z). Положение сенсора выражается через omega, phi и kappa (крен, тангаж, рысканье).

Построение ортомозаики

Ориентация изображения

Ориентация изображения – это предварительный процесс для создания ЦМР и ортоизображений. Это процесс получения пространственного местоположения и ориентации сенсора в каждый момент получения снимков. Знание высоты сенсора над землей позволяет вычислять области перекрытия смежных изображений, которое затем используется для включения генерации связующих точек. Процесс создания связующих точек помогает собрать изображения корректным образом в непрерывный блок. Он использует внутреннюю ориентацию, основанную на физических характеристиках датчика, и внешнюю ориентацию, основанную на наземном управлении и точках связи между изображениями.

Сбор связующих точек между множеством перекрывающихся изображений может быть утомительным и времязатратным. Инструмент Вычислить связующие точки автоматического определяет совпадающие точки в перекрывающихся областях между изображениями, используя методы взаимной корреляции. Эти связующие точки используются совместно с наземными опорными точками, которые также видимы на множестве изображений, для вычисления внешней ориентации каждого изображения, составляющего мозаику. Это означает, что наземные опорные точки должны быть фото-определяемыми (или видимыми) на изображении. Обычно фото-определяемые наземные опорные точки являются постоянными и легко идентифицируемыми объектами. Они могут быть нарисованными метками на автомагистрали или находиться в центре двух пересекающихся улиц.

Блочное уравнивание

Используя информацию наземных опорных точек и связующих точек, вычисление пакетного уравнивания вычисляет внешнюю ориентацию для каждого изображения, например, что они согласовываются с соседними изображениями. Ориентация целого блока изображений далее уравнивается, чтобы совпадать с земной поверхностью. Этот процесс блочного уравнивания производит самое лучшее статистически размещение изображений для всего непрерывного блока, уменьшая ошибки с учетом данных связующих и наземных точек. Скорректированное преобразование для каждого элемента изображения, содержащего блок, записывается в таблицу решений и сохраняется в рабочей области для ортомозаики.

Проверка качества и контроль качества

Когда блок изображений уравнивается для размещения его на поверхности Земли, очевидная ошибка уравненных точек представлена в таблице невязок. Ошибки легко выявляются, а точки с высоким значением невязки либо удаляются, либо чаще перемещаются вручную. Уравнивание выполняется до тех пор, пока общая погрешность и невязка в каждой точке будет приемлема.

Создание ЦМР

Примечание:

Если местность плотно покрыта лесом или имеет другой густой растительный покров, то будет невозможно получить поверхность земли ЦМП, поскольку земля не видна. Самый подходящий продукт поверхности высот для участка с очень плотным лесом является ЦММ, которая создает поверхность, показывающую верхнюю часть полога леса.

Мастер ЦМР позволяет указывать различные параметры для создания облака точек высот и ЦМР. ЦМП затем можно применить в процессе ортотрансформирования изображения, чтобы убрать искажения за счет рельефа и получить мозаику ортоизображений.

Ортотрансформирование изображения

Ортотрансформированное изображение имеет постоянный масштаб, так что объекты представлены в их истинном положении относительно их положения на земле. Это позволяет выполнять точные измерения расстояний, углов и площадей на ортоизображении.

Ортотрансформирование выполняется путем установления связи координат x, y изображения с реальной наземной опорной точкой для определения алгоритма пересчета изображения. Аналогичным образом математическая связь между координатами земли, представленными цифровой моделью рельефа и изображением вычисляется и используется для определения правильного положения каждого пиксела в исходном изображении.

Примечание:

На спутниковые снимки высокого разрешения в надире не сильно влияют искажения, присущие аэрофотоснимкам, из-за большого расстояния между сенсором и землей, большого фокусного расстояния датчика (порядка 10 метров) и малого поля зрения. Эти факторы, совместно с информацией о точной ориентации в виде коэффициентов RPC, приводят к тому, что точность ЦМР и плотность расположения менее важны при создании точного ортоизображения, при условии, что правильно выполнено уравнивание внешнего ориентирования и выбраны корректные опорные точки. Поэтому шаг создания ЦМР часто пропускается, и существующие ЦМР USGS NED или SRTM в совокупности с точными наземными опорными точками выдают в результате ортоизображения Класса I или Класса II масштаба 1:5 000 и мельче.

Если сбор обратно надиру является большим, либо фокусное расстояние слишком маленьким, то для точной ортопривязки потребуется более точная ЦМР с высоким разрешением.

Артефакты изображений

Различные типы артефактов, которые влияют на изображения, полученные с помощью дистанционного зондирования, и корректирующиеся в процессе ортотрансформирования, кратко описаны в таблице ниже.

Искажение перспективы возникает из-за наклона угла наблюдения и расстояния между сенсором и целью на поверхности, а также из-за характеристик сенсора. Короткое фокусное расстояние сенсоров при аэросъемке приводит к большему искажению перспективы, чем длинные фокусные расстояния сенсоров, находящихся на спутниках. Перспектива просмотра будет показывать стороны здания, обращенные к сенсору и скрывать обратные части здания.

Дополнительно, для изображений с перспективой масштаб изображения становится мельче при движении от надира. Другими словами, размер пиксела по поверхности Земли (GSD) меньше в сторону надира изображения и больше в сторону дальней границы изображения, а пикселы имеют трапециевидную форму.

FoV – это угловой экстент, видимый для сенсора во время съемки. Определяется размером сенсора, фокусным расстоянием и высотой. Фокусное расстояние – это эффективное расстояние от объектива рядом с центральной точкой до фокальной плоскости. Это определяет геометрию перспективы для изображения. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше вносится искажений перспективы и тем шире FoV.

Объектив только аппроксимирует геометрию перспективы. В результате они искажают размещение и форму объектов, снятых в фокальной плоскости. Радиометрически, он также изменяет количество света, попадающего на фокальную плоскость. Оба типа искажений увеличиваются, как функция расстояния от центра изображения. Эти эффекты минимальны в центре и увеличиваются при движении к границам изображения.

Искажение, вызванное кривизной Земли, больше всего распространено в изображениях, покрывающих большие экстенты Земли, или сделанных с большой высоты под большими наклонными углами. Оно обычно влияет на аэрофотоснимки, собранные с коротким фокусным расстоянием, с большой высоты, с широким FoV, или на спутниковые изображения, собранные полосами или блоками.

Смещение рельефа вызывается разницей высот над или под датумом, что приводит к сдвигу в прозрачном размещении объектов на снимке. Это топографическое изменение в сочетании с ориентацией вида и полем зрения сенсора влияет на расстояние и масштаб, с которыми элементы отображаются на снимках.

Например, на вертикальных снимках высокие объекты, типа радиомачт будут казаться выровненными из центра (надирной точки) изображения. Поскольку вершина мачты не лежит над нижней частью мачты на снимке, этот эффект называется смещением рельефа.

При сканировании аэрофотоснимков, искажения сначала возникают во время обработки пленки и хранения. Затем дополнительные искажения могут возникать в процессе сканирования из-за различных измерительных приборов сканирования. Эти ошибки могут быть по большей части скомпенсированы в процессе ортотрансформирования.

Источник