IT:Using aerial imagery

Scostamento delle immagini Bing a Pskov (Russia)

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Disegnare tracce in OpenStreetMap partendo dalle immagini aeree — un tipo di 'mappatura dalla poltrona' — che può sembrare una cosa "banale". Cosa c'è di meglio di una mappatura basata sulle foto aeree nitide e ad alta risoluzione disponibili in iD, JOSM e negli altri editor?

In effetti, le foto aeree presentano molteplici potenziali problemi, che questo articolo affronta. I dati verificati di persona sono quelli migliori da avere; la mappatura più accurata prevede la visita di un'area e l'esecuzione di un'indagine sul campo. La tua conoscenza locale "personale" può contribuire, ma ricorda che anche quella "conoscenza" può diventare obsoleta.

Il posizionamento esatto di strade ed altre caratteristiche può essere assistito dalla registrazione di tracce GPS sul terreno. Le immagini aeree forniscono chiaramente un utile aiuto nel processo di mappatura, ma può essere una cattiva idea spostare oggetti di mappa creati da altri solo per abbinarli alle immagini aeree. Le immagini aeree possono essere distorte e spostate rispetto alle posizioni reali degli oggetti.

In alcune aree sono disponibili immagini aeree e dati LIDAR con un allineamento così buono da essere superiore alle Tracce GPS. Si noti che il fatto che le immagini siano ad alta risoluzione non significa che siano ben allineate.

Immagini aeree ed OSM

Come livello di sfondo negli editors, si può usare Bing, IRS, Landsat, ed alcuni altri. Tutti questi possono essere utilizzati per creare e modificare oggetti, ma bisogna tenere presente che ognuno di essi potrebbe presentare uno scostamento o altri tipi di distorsioni.

Inizialmente, le tile delle immagini derivano da singole foto, scattate da un satellite o da un aereo, contrassegnate con una coordinata centrale (che è di per sé soggetta a errori, vedi sotto su GPS). Le coordinate degli angoli della foto possono solitamente essere ricavate dall'altezza dal suolo e dalle proprietà delle lenti. Partendo da queste, è possibile utilizzare un software speciale per trasformarlo in una proiezione che è più comunemente utilizzata per la creazione di mappe OSM. Questa trasformazione non è perfetta e può indurre distorsioni ed errori di posizione.

Poiché c'è, in ogni caso (anche se la Terra fosse piatta), una prospettiva nell'immagine, gli oggetti possono sembrare inclinati lateralmente quanto più sono in alto sopra l'ellissoide, quindi questo influisce su edifici alti, montagne e strade che salgono/scendono dalle colline. La prospettiva esiste perché la macchina fotografica è solo sopra un certo punto in ogni momento. Il problema della prospettiva può essere contrastato solo scattando più foto dall'alto per distanza e combinandole.

Tracce GPS

Anche le tracce GPS possono presentare imprecisioni. Quando i satelliti passano in alto, la tua posizione può essere determinata con una precisione migliorata o degradata nel tempo. I fattori limitanti includono condizioni meteorologiche, interferenze atmosferiche, ricezione non ottimale (smorzamento), riflessi di oggetti (in particolare, aree urbane dense con edifici alti) e vista del cielo ostruita (quando si registrano tracce dall'interno di un veicolo). La disponibilità selettiva (indeterminazione intenzionale della posizione) ha ridotto la precisione del GPS per gli utenti civili ed i nemici, ma è stata disattivata dal governo degli Stati Uniti nel 2000. .

Il risultato è che le tracce GPS avranno spesso un offset dalla realtà. Se i dati registrati siano migliori o peggiori delle immagini dipende dall'area specifica osservata. Questo errore GPS può correggersi da solo o peggiorare nel corso di una lunga traccia registrata. Tutti i dispositivi GPS forniscono dati simili e problemi simili. Molti dispositivi GPS sono in grado di registrare questo errore, registrandolo in un valore chiamato diluizione della posizione (DOP), a volte separato in componenti orizzontali e verticali (HDOP/VDOP). Le applicazioni GPS possono anche mostrare l'errore visivamente; la popolare applicazione OsmAnd disegna un cerchio blu traslucido attorno al tuo marcatore.

Sebbene non sia necessariamente meglio affidarsi a una traccia GPS per un posizionamento accurato, può essere più accurata delle immagini aeree in alcune aree. Una traccia GPS può, infatti, essere l'unica fonte di dati sensata in determinate situazioni, come quando le immagini mostrano solo le chiome degli alberi di una foresta senza rivelare i percorsi sottostanti, ad esempio.

Registrando diverse tracce, ovvero percorrendo il tuo itinerario due, tre volte o più (forse anche in giorni diversi), la traccia può essere mediata e può aiutare ad identificare tracce GPS con una correzione iniziale errata. Tuttavia, avere troppe tracce della stessa carreggiata può rendere più difficile la lettura della media, aumentando la larghezza di una diffusione.

Associazione di oggetti

Prima di regolare lo scostamento delle immagini aeree, è necessario scegliere determinati punti di riferimento "noti", vale a dire punti dati con posizioni note o, quantomeno, posizioni con il minimo errore. Tali punti di riferimento potrebbero includere:

• Tracce GPS. Come spiegato sopra, le tracce GPS possono essere imperfette e alcune tracce possono essere molto imprecise, soprattutto se sono state registrate in aree urbane. Occasionalmente, potresti anche imbatterti in tracce che sono state registrate utilizzando un altro sistema di coordinate non compatibile con OSM. In questi casi, è meglio fare riferimento alle immagini aeree utilizzando un'area con un numero elevato di tracce (per ridurre l'errore medio). Attenzione: a volte è allettante abbinare tracce GPS e rampe autostradali, situate sopra il terreno, ma dovresti sempre evitare di farlo perché l'angolo di visuale fuori dal nadir delle immagini satellitari fa sì che qualsiasi oggetto situato sopra il terreno si sposti in modo diverso dagli oggetti a livello del suolo a causa della parallasse. Utilizza sempre oggetti a livello del suolo per l'allineamento.
• Scostamento noto. Può essere utilizzato in JOSM, dove puoi immettere nell'editor il valore di offset. Per alcune aree, puoi trovare questo valore su un wiki o un forum (ad esempio per regione di Pskov in Russia). Spesso, i valori vengono annotati per l'uso da parte di gruppi di mappatori e per far risparmiare tempo ai principianti. Tuttavia, devi tenere presente che gli offset possono essere diversi anche per singole foto e, in alcuni punti, possono cambiare drasticamente da un blocco all'altro.
• Oggetti sulla mappa. Possono essere utilizzati se si è certi che gli oggetti siano stati posizionati correttamente in precedenza. Ad esempio, durante la mappatura di aree urbane, impostare prima le immagini abbinandole a strade principali e binari. Quindi controllare gli edifici posizionati nelle stesse posizioni sulla mappa e sulle immagini. Alla fine, è possibile spostare un po' di più le immagini per una corrispondenza perfetta.
• Oggetti sulle immagini aeree con coordinate note. Se conosci le coordinate precise di alcuni oggetti, puoi usare tali oggetti per l'offset dell'immagine. Basta abbinare quegli oggetti sulla mappa e sul livello inferiore.
• Immagini aeree ben-allineate. Alcune immagini hanno una qualità di allineamento così buona che è superiore alle GPS tracks raccolte. Le immagini aeree geoportal.gov.pl e il loro LIDAR sono un esempio di tale set di dati disponibile per OpenStreetMap. In altre regioni, ci sono spesso anche dati pubblicati dal governo.
• Punti fiduciali o simili Molti stati/province hanno un portale dati aperto contenente un elenco o una mappa di marcatori di rilevamento. Questi hanno molto probabilmente una longitudine e una latitudine che possono essere utilizzate per allineare le immagini.

In ogni caso, non affrettarti a spostare oggetti creati da altri! Assicurati che il tuo offset sia più accurato — o contatta semplicemente il mappatore. Il mappatore potrebbe aver utilizzato le proprie tracce ma non le ha caricate sul server. O, al contrario, ha utilizzato immagini con una risoluzione inferiore. Inizia a spostare oggetti sulla mappa se sei completamente sicuro che il tuo offset sia accurato.

Allineamento delle immagini utilizzando diversi editor

Per modificare i dati OSM, puoi usare diversi editor. Le impostazioni per i livelli inferiori sono simili in tutti gli editor. Per prima cosa scarica la mappa e i dati GPS. Poi attiva il livello inferiore e sposta le immagini. Di seguito una spiegazione di come farlo con diversi editor:

iD

• Premere B quando l'editor è aperto (o cliccare l'icona dei livelli)
• Quindi clicccare sul testo "Regola l'offset delle immagini aeree".
• Vedrai quattro frecce che ti consentiranno di spostare le immagini.

L'offset delle immagini aeree non viene salvato tra le sessioni

Vespucci

È possibile utilizzare i dati provenienti da Imagery Offset Database oppure creare manualmente una correzione e, se lo si desidera, salvarla nel database.

JOSM

Con il plugin Imagery Offset Database

Voce principale: Imagery_Offset_Database#JOSM_Plugin

Senza plugins

Per scaricare le tracce GPS, spunta «Raw GPS data» nella finestra «Download». Dopo il download, apparirà un ulteriore livello «Downloaded GPX data». Puoi quindi aggiungere il livello di immagini usando il menu «Immagini aeree». Durante la mappatura, puoi nascondere il livello «Downloaded GPX data» se interferisce.

Per compensare le immagini, fare clic con il tasto destro del mouse sul livello delle immagini oppure, nel menu «Immagini aeree», aprire «Nuovo offset», oppure utilizzare il pulsante di regolazione delle immagini nella barra degli strumenti:

Se conosci i valori di offset, puoi inserirli o spostare l'immagine (usando il mouse o la tastiera) finché le tracce o gli oggetti della mappa non saranno abbinati, a seconda del tuo metodo preferito. Con la finestra aperta, puoi guardarti intorno in un'area per verificare se l'offset è simile. Dopo la mappatura, puoi aggiungere ai preferiti un ​​nome di salvataggio dell'offset per un uso futuro.

Altri esempi: JOSM_offset_images.

Merkaartor

Gli autori non utilizzano mai questo editor, ma è noto che è possibile spostare le immagini in modo simile a Potlatch tenendo premuto il tasto «spazio».

Dopo aver specificato l'offset, puoi iniziare a modificare, ma ricordati, se ti allontani dall'area iniziale, di continuare a controllare l'offset e di spostare nuovamente l'immagine se necessario.

Go Map!!

Per spostare le immagini aeree:

• Toccare (0,0) che è situato in alto a sinistra.
• Appariranno 4 frecce che permetteranno di spostare le immagini.

Quando si allineano le immagini, si consiglia di avere la mappa rivolta verso nord. Inoltre, lo scostamento delle immagini non viene memorizzato tra le sessioni.

Servizip esterno: Strava Heatmap

Strava fornisce un layer di heatmap di tracce GPX, che può essere utilizzato in iD o JOSM. Questo layer consente di allineare le immagini con migliaia di tracce GPX raccolte dagli sportivi (ciclisti, escursionisti, camminatori). Devi abbonarti a Strava, installare un plugin nel tuo browser, effettuare l'accesso a Strava e copiare l'URL WMS.

Per maggiori informazioni sull'inclusione di questo layer, puoi visitare: Tutorial Strava High Resolution Layer + OpenStreetMap (JOSM o ID). Nota che il tutorial non fa riferimento all'abbonamento Strava. Probabilmente perché non era necessario al momento in cui è stato scritto.

Errori frequenti

Sembra che tutto vada bene in questa immagine e che le strade siano posizionate correttamente, ma guarda la prossima immagine.

In questa immagine puoi vedere chiaramente che le strade sono spostate di circa 20 metri. Abbina le immagini alle tracce GPS. Sposta tutti i nodi delle strade e imposta gli edifici in base alle immagini spostate.

Ora è molto meglio. In questa immagine puoi vedere che la strada (segnata in rosso) non corrisponde ancora al livello di immagini, perché il villaggio è nella valle e la strada è su una collina. Ha portato a un cambiamento di offset delle immagini e dobbiamo spostarla di nuovo, ma in questo caso è facile usare solo le tracce.

Database di offset server-side

Attivo

• Imagery Offset Database — database libero, API e plugin di JOSM largamente usati

Inattivo

Sono state avanzate numerose idee per consentire agli utenti esperti di condividere gli offset, memorizzandoli sul server e magari applicando anche le correzioni automaticamente negli editor.

Il livello dell'IRS russo è stato sottoposto a un processo discusso sul forum : https://forum.openstreetmap.org/viewtopic.php?id=6817

Il True Offset Process era un progetto/discussione su qualcosa di simile per ogni immagine aerea, ma in particolare su bing.

Vedi anche

• Vertical Aerial Photographs