ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ

DIPLOMOVÁ PRÁCE

PRAHA 2012

Pavel STELŠOVSKÝ

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE

DIPLOMOVÁ PRÁCE VYUŽITÍ A KALIBRACE FOTOAPARÁTU S VESTAVĚNOU GPS JADNOTKOU – ZPRACOVÁNÍ V ArcGIS Vedoucí práce:Prof. Dr. Ing. Karel PAVELKA Katedra mapování a kartografie

duben 2012

Pavel STELŠOVSKÝ

Prohlášení Prohlašuji, že diplomovou práci na téma „Využití a kalibrace fotoaparátu s vestavěnou GPS jednotkou – zpracování v ArcGIS“ jsem vypracoval samostatně. Použitou literaturu a podkladové materiály uvádím v seznamu zdrojů.

V Zaječově dne ………………

……………………. (podpis autora)

ABSTRAKT V rámci této práce bude řešena otázka využití digitálního fotoaparátu RICOH G700 SE disponujícího vestavěnou jednotkou GPS a následným zpracováním získaných dat v programu ArcGIS. Bude také provedena kalibrace digitální komory fotoaparátu a zjištěna přesnost použité GPS jednotky. V neposlední řadě dojde k vizualizaci dat pomocí webových stránek.

KLÍČOVÁ SLOVA Kalibrace, digitální fotoaparát, GPS jednotka

ABSTRACT The paper discusses the use of RICOH G700 SE digital camera with a built-in GPS unit and subsequent processing of obtained data in ArcGIS, including a description of the process of calibrating the digital camera and determining the accuracy of the GPS system. The resulting data is finally visualised on a website.

KLÍČOVÁ SLOVA Camera calibration, digital camera, GPS modul

PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych poděkovat vedoucímu práce Prof. Dr. Ing. Karlu Pavelkovi za připomínky a pomoc při zpracování této práce. Dále bych pak chtěl poděkovat své rodině za podporu při studiu. Poděkování patří i Českému úřadu zeměměřičskému a katastrálnímu za bezplatné poskytnutí mapových podkladů.

Obsah Úvod 1

8 Rešerše 1.1.

9

Kalibrace……………………………………………………………...… 9 1.1.1. Kalibrace digitálních komor…………………………………… 9 1.1.2. Kalibrace pomocí testovacího pole………………………….. 10 1.1.3. Problémy při kalibraci…………………………………………. 10

1.2.

Souřadnicově připojené snímky……………………………………… 12 1.2.1. Aerotriangulace s GPS a GPS/INS………………………….. 12 1.2.2. Fotoaparáty s GPS……………………………………………. 12 1.2.2.1. Externí GPS moduly…………………………………. 12 1.2.2.2. Fotoaparáty s vestavěným GPS modulem………… 13

2

Cíl práce a metodika

14

3

Fotoaparát RICOH G 700 SE

15

3.1.

Popis fotoaparátu……………………………………………………… 15

3.2.

Snímač a objektiv……………………………………………………… 15

3.3.

Druhy záznamu………………………………………………………… 16

3.4.

Displej a napájení……………………………………………………… 16

3.5.

GPS modul……………………………………………………………… 16

4

Kalibrace fotoaparátu RICOH G700SE 4.1. Postup kalibrace……………………………………………………….. 4.2. Tvorba sady snímků…………………………………………………… 4.3. Kalibrace………………………………………………………………... 4.4. Výsledky…………………………………………………………………

17 17 17 18 20

5

Přesnost GPS modulu 5.1. Pracovní postup……………………………………………………….. 5.2. Přesnost na zhušťovacích bodech………………………………….. 5.3. Přesnost na ostatních bodech……………………………………….. 5.4. Transformace mezi WGS-84 a S-JTSK…………………………….. 5.5. Přesnost na zhušťovacích bodech v S-JTSK………………………. 5.6. Přesnost na ostatních bodech S-JTSK……………………………… 5.7. Zhodnocení…………………………………………………………….. 5.8. Použité přístroje………………………………………………………..

22 22 22 24 26 28 29 30 31

6

Tvorba webové vizualizace dat 32 6.1. Postup práce…………………………………………………………… 32

6.2.

6.3.

7

Zpracování v ArcGIS 7.1. 7.2.

8

Redakční systém JOOMLA!…………………………………………. 6.2.1. Redakční systém……………………………………………… 6.2.2. CMS JOOMLA!………………………………………………... 6.2.3. Části JOOMLA!………………………………………………… 6.2.4. Obsah stránek………………………………………………….. 6.2.5. Provoz…………………………………………………………… Webová stránka „Kalibrace fotoaparátu“……………………………. 6.3.1. Struktura webové stránky…………………………………….. 6.3.2. Stránka „HOME“……………………………………………….. 6.3.3. Stránka „Fotografie“…………………………………………… 6.3.4. Stránka „Mapa“…………………………………………………

33 33 33 35 36 38 39 39 39 40 41 42

Program ExifExtractor NG …………………………………………… 42 Zpracování v ArcMap ………………………………………………… 43

Závěr

45

Použité zdroje

46

Příloha A (zdrojový kód pro Matlab)

47

ČVUT Praha

ÚVOD

Úvod V rámci zlepšování kvality výuky a zvyšování možnosti vědecké práce na Katedře mapování a kartografie, Fakulty stavební ČVUT v Praze, byl zakoupen digitální fotoaparát RICOH G700 SE. Tento fotoaparát je vybaven GPS jednotkou pro určování polohy při tvorbě snímku. Za předpokladu, že chceme toto zařízení používat pro fotogrammetrické práce, je zapotřebí provést kalibraci komory fotoaparátu pro zjištění jejích vlastností. Dále je třeba získat informace o přesnosti dosahované při určování polohy GPS modulem, která je důležitá pro nutnost dodatečných měření vzdálenosti fotogrammetrických základen.

8

ČVUT Praha

1.

Rešerše

1.1.

Kalibrace

1.REŠERŠE

1.1.1. Kalibrace digitálních komor S rozvojem digitálních fotoaparátů a využitím jejich nesporných předností oproti klasickým filmovým komorám v pozemní blízké fotogrammetrii přišla nutnost určovat prvky vnitřní orientace těchto zařízení. Digitální fotoaparáty až na výjimky nejsou určeny pro fotogrammetrii a to se odráží na jejich konstrukci, která v mnoha případech určování prvků vnitřní orientace znesnadňuje. Digitální fotoaparáty pořizují přímo digitální obraz, který se skládá z vysokého počtu jednotlivých obrazových bodů (pixelů). Tyto digitální hodnoty jednotlivých bodů vzniknou lokalizovaným odečtem hodnot představujících množství dopadlého záření na detektory z příslušných dílů plochy. Jednotlivé detektory jsou řazeny do matice a jejich poloha je tedy přesně dána. Obraz se tedy pořizuje na rozměrově stálý senzor, kde rohové pixely odpovídají rohovým detektorům o známé poloze a lze je proto využít jako např. rámové značky. Tímto máme možnost jednoduché transformace měřených souřadnic ve snímku (v pixelové soustavě – řádek, sloupec) na snímkové souřadnice vztažené k hlavnímu snímkovému bodu. Rozměr jednotlivých detektorů a jim odpovídajících pixelů (12 – 8 µm) je blízký zrnu fotografického materiálu (104µm ). Drobným problémem je fakt, že digitální obraz je nespojitý, popisuje ho diskrétní obrazová funkce. Nevýhodou digitálních fotoaparátů jsou obyčejně jejich objektivy, které jsou často typu „zoom“, jevící značnou distorzi obrazu. Definovat při výrazných změnách optického systému konstantu komory je obtížné, proto se využívá buď základní polohy objektivu po zapnutí přístroje a manuálního ostření na nekonečno, nebo je nutno určovat parametry vnitřní orientace pro každý snímek zvlášť.

9

ČVUT Praha

1.REŠERŠE

Kalibrací se rozumí určení vlastností použitého fotoaparátu, zejména určení prvků vnitřní orientace: -

Konstanta komory

-

Poloha hlavního snímkového bodu

-

Radiálně symetrické zkreslení

-

Tangenciální a asymetrické zkreslení

-

Afinita a nekolmost os souřadného systému

-

Další přídavné parametry

1.1.2. Kalibrace pomocí testovacího pole

Hojně využívanou metodou kalibrace je snímkování signalizovaného testovacího pole z několika vhodně geometricky konfigurovaných stanovisek (konvergentní snímky o vhodném úhlu protnutí záměrných os). U signalizovaných bodů

jsou známy souřadnice v referenční nebo místní soustavě, případně jsou

známy vzdálenosti mezi body testovacího pole. Z měřených snímkových a daných objektových souřadnic se vypočtou metodou protínání paprskových svazků vyrovnané souřadnice bodů testovacího pole, prvky vnější orientace a též i prvky orientace vnitřní. Souřadnice bodů testovacího pole v objektové souřadnicové soustavě se vypočtou metodou vyrovnání volné sítě. Početní řešení je netriviální a je choulostivé na konfiguraci snímků i množství a kvalitu zaměřených bodů. Při výpočtu může dojít k nežádoucí korelaci mezi jednotlivými parametry, kterému lze zabránit často právě vhodnou konfigurací snímků. Důležité je znát v předmětovém prostoru alespoň jednu informaci o měřítku ve směru osy záběru, aby bylo možné určit konstantu komory.

1.1.3. Problémy při kalibraci Při určování prvků vnitřní orientace dochází ke vzniku běžných matematických problémů, které jsou způsobeny zejména následujícími důvody: Korelace mezi parametry: Je-li prováděna simultánní kalibrace a prvky vnitřní orientace se počítají současně při výpočtu vyrovnání paprskových svazků, pak dochází k nežádoucí

10

ČVUT Praha

1.REŠERŠE

korelaci mezi parametry. Stupeň korelace mezi jednotlivými parametry lze určit pomocí kovariační matice. Vysoké hodnoty korelačních koeficientů svědčí o lineární závislosti mezi parametry. Vysoká korelace se vyskytuje často mezi konstantou komory a hlavním snímkovým bodem, dále mezi prvky vnější orientace a parametry radiální distorze. Korelace mezi jednotlivými parametry není důležitá, pokud se vyhodnocení objektu a simultánní kalibrace provádějí současně. Snímky nejsou otočené ve vlastní rovině: Snímky otočené ve vlastní rovině (kolem osy záběru) jsou nutné pro správné určení polohy hlavního snímkového bodu a eventuelně parametrů afinity. Může dojít k silné korelaci polohy hlavního snímkového bodu a polohovými hodnotami prvků vnější orientace. Nedostatečné pokrytí snímků body: Série snímků pro kalibraci fotoaparátu musí obsahovat snímky, na kterých je testovací pole zobrazeno na celé ploše (až do okrajů). Jen tak je možné vypočítat hodnoty zkreslení pro celou fotografii. Použití objektivů s velkým zkreslením: Pokud se vyskytuje na okrajích snímků příliš velké zkreslení, je model pro vyjádření distorze nedostatečný. Referenční souřadnice na okrajích snímků jsou určeny s menší přesností. Špatná stabilita parametrů fotoaparátu: Určení vnitřní orientace není příliš kvalitní jestliže se prvky vnitřní orientace mění s každým snímkem. Nejsou známy měřičské informace ve směru osy záběru: Pokud nejsou známa žádná data ve směru osy záběru nemusí být konstanta komory a rozměry snímku určeny jednoznačně.

11

ČVUT Praha 1.2.

1.REŠERŠE

Souřadnicově připojené snímky

1.2.1. Aerotriangulace s GPS a GPS/INS Tento systém je využíván při letecké fotogrammetrii. Využití běžné GPS technologie pro provedení snímkového letu je zřejmé a spočívá v přesné navigaci. Nejdůležitější

je možnost přesné prostorové lokalizace letadla pravidelným

odečítáním souřadnic kinematickou metodou DGPS a interpolování projekčních center, jejichž souřadnice hledáme při absolutní orientaci. Současná vnitřní přesnost získání souřadnic projekčních center metodou DGPS je cca 5 cm. Je zde nutné ještě uvážit řadu systematických chyb, které lze potlačit např. kalibrací celého systému na zkušebním bodovém poli. Reálná přesnost určení souřadnic za letu se v současné době tedy pohybuje okolo 10 cm. Pomocí INS taky velmi přesně určit další orientační prvky – náklony ω, ϕ, κ a zrychlení. Diskutovanou záležitostí je mužnost přímého určování souřadnic ze snímků v referenčním systému pouze na základě GPS/INS

měření bez použití

vlícovacích bodů. Teoreticky tomu nic nebrání, ale z důvodů kontroly a vyšší přesnosti je vždy alespoň několik vlícovacích bodů využito. Zařízení GPS/INS je komplet pro přesné určování polohy a orientace v prostoru. Je sestaven z čidel (giroskopy, akcelerometr, GPS) a řídící jednotky. 1.2.2. Fotoaparáty s GPS 1.2.2.1.Externí GPS moduly Donedávna měli fotografové poměrně omezené možnosti, jak připojit GPS data ke svým snímkům. Slouží k tomu GPS moduly, jejichž velkou výhodou je to, že některé z nich jsou kompatibilní prakticky s každým digitálním fotoaparátem. Funguje to celkem jednoduše. Externí GPS modul stačí zapnout a to je při fotografování naše jediná starost. GPS modul totiž průběžně zaznamenává naši polohu a pak jen stačí tato zaznamenaná data stáhnout do počítače. Pomocí speciálního je pak velmi snadné „spárovat" data o poloze s fotografiemi. Synchronizace je skutečně jednoduchá, protože program jen porovná údaje o čase pořízení snímku a přiřadí k nim GPS data zaznamenaná ve stejnou dobu, v jakou byl pořízen snímek. Jediným úskalím tedy

12

ČVUT Praha

1.REŠERŠE

může být stejné nastavení hodin fotoaparátu a GPS modulu. A je to také přece jen trošku pracnější. 1.2.2.2.Fotoaparáty s vestavěným GPS modulem V současnosti se na trhu objevuje čím dál víc digitálních fotoaparátů s vestavěným GPS modulem. Zaznamenávání GPS souřadnic je tedy daleko snadnější a děje se tak už přímo ve fotoaparátu. Pokud tedy máme zapnutý GPS modul, přístroj zaznamená souřadnice rovnou ke každému snímku do EXIFu (Exchangeable Image File Format), stejně jako mnoho dalších informací o nastavení fotoaparátu, času a podobně. Vzhledem k tomu, že jsou souřadnice zaznamenány do EXIFu, nemusíme mít nejmenší obavy o kvalitu snímku, ta samozřejmě není nijak dotčena. Vestavěné GPS moduly mají velkou výhodu v tom, že jsou přímo součástí přístroje a nemůžeme je tedy někde zapomenout a nebo ztratit. Nemusíme se ani starat o synchronizaci, protože čas nastavený ve fotoaparátu slouží zároveň i pro zaznamenání souřadnic. Oproti externím modulům ale mají i nevýhodu, se kterou výrobci velmi zdatně bojují. Tou je doba od zapnutí přístroje po dobu, kdy GPS modul detekuje pozici satelitů, což může trvat někdy i několik minut. Další výhodou je GPS kompas. Fotoaparát je tedy schopen určit i směr, kterým při focení mířil objektiv. Tato nová funkce zcela posouvá možnosti v organizování a prohlížení fotografií.

13

ČVUT Praha

2.

2.CÍL PRÁCE A METODIKA

Cíl práce a metodika Cílem této práce je zjistit vlastnosti digitálního fotoaparátu RICOH G700SE

jako jsou prvky vnitřní orientace a přesnost GPS modulu a zhodnotit tyto parametry v návaznosti na předpokládané použití tohoto. Z tohoto důvodu bylo nutné důkladné seznámení

s ovládáním

fotoaparátu,

problematikou

výpočtu

parametrů

a

v neposlední řadě také s prací se speciálním sofwarem. Praktické práce

směřující k výpočtu prvků vnitřní orientace probíhaly

v laboratoři fotogrammetrie Katedry mapování a kartografie, Fakulty stavební ČVUT v Praze. Praktické měření pro zjištění přesnosti GPS modulu probíhala v okolí obce Zaječov. Veškeré postupy měření i výpočtů byly konzultovány s vedoucím diplomové práce. Vyhodnocení výsledků bylo provedeno posléze za pomoci výpočetní techniky a potřebného software. Mapové podklady pro zpracování práce zdarma poskytl: Český úřad zeměměřický a katastrální Pod sídlištěm 1800/9 182 11 PRAHA 8

14

ČVUT Praha

3.FOTOAPARÁT

3.

Fotoaparát RICOH G 700 SE

3.1.

Popis fotoaparátu Fotoaparát Ricoh G700SE je určený pro prácí v těžkých podmínkách chladu

(do -10°C), pod vodou (do hloubky 5 metr ů). Zajímavostí je, že není jen vodotěsný, ale zároveň je odolný i proti působení chemických látek, a také vůči pádu z výšku (až 2,0 metrů). Disponuje 5 násobným optickým zoomem, který vám přiblíží na dosah ruky vzdálené objekty, k nimž byste se jinak nedostali. Podporuje technologii Bluetooth, bezdrátové připojení LAN a je možné připojit k němu GPS modul, nebo čtečku čárových kódů.

Obr. 3.1. Fotoaparát RICOH G700SE

3.2.

Snímač a objektiv Fotoaparát je vybaven 1/2,3palcovým obrazovým snímačem CCD s efektivním

rozlišením přibližně 12,1 milionu pixelů. Objektiv je

pětinásobný optický zoom 5-25 mm 1:3,5-5,5, jehož rozsah u

přístroje na kinofilm odpovídá 28-140 mm. V makrorežimu je nejkratší zaostřovací vzdálenost od přední čočky cca 1 cm. Optickou konstrukci objektivu tvoří 11 členů uspořádaných v 9 skupinách plus jeden optický hranol. K dispozici je také digitální zoom, a to až 20násobný, což v kombinaci s optickým zoomem odpovídá 560 mm.

15

ČVUT Praha 3.3.

3.FOTOAPARÁT

Druhy záznamu Pořizovat je možno snímky ve formátu JPEG ve dvou různých kvalitách

obrazu, jemné a normální, a kromě základního poměru stran obrazu 4:3 (maximum je 4000 × 3000 px) je možno použít i poměr 3:2 (a maximem 3984 × 2656 px). Video formátu AVI (Motion JPEG Open DML formát RoHS) mají nejvyšší rozlišení 1280 × 720 pixelů. Data se ukládají na paměťové karty SD, SDHC s kapacitou až 32 GB. Vnitřní paměť má kapacitu cca 103 MB.

3.4.

Displej a napájení Jako zobrazovač slouží 3palcový TFT LCD s rozlišením VGA/cca 920 kpx.

Zabudovaný světelný senzor automaticky upravuje jas podle úrovně okolního osvětlení a tak zlepšuje viditelnost obrazu/textu. Jako zdroj energie slouží dobíjecí baterie DB-65, která umožňuje pořídit až cca 360 snímků na jedno nabití. Jako náhradní zdroj je možno použít dvojici mikrotužkových napájecích článků AAA, a to primární alkalické, anebo dobíjecí (akumulátory) NiMH.

3.5.

GPS modul Pro příjem GPS signálu je použit GPS modul GP-1 Si RF star IV s čelní

anténou a zabudovaným elektronickým kompasem, který podporuje Bluetooth GPS a má funkci logování u fotografií a videa.

16

ČVUT Praha

4.KALIBRACE FOTOAPARÁTU RICOH G700SE

4.

Kalibrace fotoaparátu RICOH G700SE

4.1.

Postup kalibrace Při kalibraci pomocí testovacího pole je nutné v první řadě nastavit parametry

fotoaparátu jako například nastavení

maximálního rozlišení a zrušení veškerých

inprintů na fotografii. Dále nafotit sadu 12 fotografií testovacího pole. Posledním krokem je provedení samotné kalibrace v programu PhotoModeler Scanner. 4.2.

Tvorba sady snímků Fotografií testovacího pole je třeba vyfotit 12. Z každé strany pole provedeme

snímky 3. Nejdříve vyfotíme testovací pole „na šířku“, dále „na výšku“ a poslední fotografie je realizována „na výšku“ otočená o 180 stupňů. Postup

opakujeme

čtyřikrát. Při focení je nutné dbát na to, aby obraz byl co nejvíce pokryt body testovacího pole a nejbližší řada bodů by měla být na spodním okraji obrazu .

Obr. 4.1. Testovací pole

17

ČVUT Praha 4.3.


Kalibrace Zpracování fotografií provedeme v programu PhotoModeler Scanner.

Obr. 4.2. Program PhotoModeler Scanner

Nejprve je třeba založit nový projekt a načíst sadu fotografií.

Obr. 4.3. Načtení fotografií

18

ČVUT Praha


Dále nastavíme počáteční parametry komory: Ohnisková vzdálenost – Focal lenght Velikost čipu – Format size(W,H) Poloha hlavního snímkového bodu – Principal size(W/2, H/2) K1 = 0

Obr. 4.4. Nastavení počátečních hodnot PVO

Dále pak přistoupíme k nastavení parametrů výpočtu.

Obr. 4.5. Nastavení parametrů výpočtu

19

ČVUT Praha


Pokračujeme samotným výpočtem.

Obr. 4.6. Výpočet

4.4.

Výsledky Ohnisková vzdálenost Hodnota:

4.943765 mm

Odchylka:

3.4e-004 mm

Xp - hlavní bod x Hodnota:

3.006176 mm

Odchylka: Xp:

2.3e-004 mm

Yp - hlavní bod y Hodnota:

2.232336 mm

Odchylka: Yp:

2,8 e-004 mm

Fw - formát šířka Hodnota:

5.995672 mm

Odchylka: Fw:

9.2e-005 mm

Fh - formát výška Hodnota:

4.500000 mm

20

ČVUT Praha


K1 - radiální zkreslení 1 Hodnota:

2.571e-004

Odchylka: K1:

9.9e-006


-1.559e-005

Odchylka: K2:

5.6e-007


0.000e 000

P1 – tangenciální zkreslení 1 Hodnota:

-1.486e-004

Odchylka: P1:

3.3e-006

P2 - tangenciální zkreslení 2 Hodnota:

-4.070e-006

Odchylka: P2:

3.8e-006

21

ČVUT Praha

5.PŘESNOST GPS MODULU

5.

Přesnost GPS modulu

5.1.

Pracovní postup Pro zjištění přesnosti GPS modulu použijme experimentální metodu. Máme k

dispozici tři GPS přijímače (modul, který je součástí fotoaparátu, turistickou GPS Garmin etrex a semigeodetický GPS přijímač Trimble GEO XT). Provedeme tedy současná měření všemi třemi přístroji na zhušťovacích bodech a budeme zkoumat jejich přesnost. Na základě této přesnosti poté můžeme odhadovat přesnost ve volném prostoru.

5.2.

Přesnost na zhušťovacích bodech

V zájmové oblasti zasahující do triangulačních listů 2118 a 2123 bylo vybráno šest zhušťovacích bodů trigonometrické sítě. Z triangulačního listu číslo 2118 to byly body:

208

Malá Víska

211

U Družstva

214

Za Zaječovem

215

Pod číhadlem

219

Dolní Kvaň

. Z triangulačního listu číslo 2123 to byl bod: 232

U stávaniště

Na těchto bodech bylo provedeno měření všemi třemi přístroji. Získané hodnoty

pak

byly

porovnány

s hodnotami

získanými

z geodetických

údajů

jednotlivých zhušťovacích bodů. Jako hlavní měřené veličiny použijme hodnoty získané přístrojem Trimble, u kterého se předpokládá, naměřená data budou přibližně o jeden řád kvalitnější než data z dalších dvou přístrojů. Při srovnání hodnot získaných právě přístrojem Trimble s hodnotami uvedenými v geodetických údajích zhušťovacích bodů vykazovala data měřená na jednom z bodů (211) řádově vyšší odchylky a proto byl ze souboru měření vyřazen.

22

ČVUT Praha


Zde jsou porovnání dat získaných jednotlivými přístroji:

TL

Číslo bodu

Zhušťovací body z.šířka

GPS Trimble

z.délka

°

´

´´

°

´

Roz díly

z.šířka ´´

°

´

´´

z.délka °

´

´´

Střední hodnota Střední

chyba

z.šířka ´´ z.délka ´´ z.šířka ´´ z.délka ´´

2118

214

49

46

13,3945

13 50 51,0482

49

46

13,4300 13

50

51,0603 0,0355

0,0121

2118

219

49

45

44,9819

13 51

3,1703

49

45

45,0047 13

51

3,1828

0,0228

0,0125

0,0279

0,0160

2123

232

49

46

9,7000

13 48 49,9670

49

46

9,7414

13

48

50,0139 0,0414

0,0469

0,0084

0,0123

2118

208

49

46

39,3420

13 62

9,2863

49

46

39,3592 13

52

9,2860

0,0172

0,0003

2118

215

49

46

18,0727

13 52

0,3500

49

46

18,0956 13

52

0,3415

0,0229

0,0085

Tab. 5.1. Přesnost GPS Trimble ve WGS-84

TL

Číslo bodu


GPS fotoaparát

z.délka

°

´

´´

°

´

z.šířka ´´

°

´

Roz díly z.délka

´´

°

´

´´


chyba


2118

214

49

46

13,3945

13 50 51,0482

49

46

13,4300

13 50

51,174

0,0355

0,1258

2118

219

49

45

44,9819

13 51

3,1703

49

45

45,084

13 51

3,210

0,1021

0,0397

0,0998

0,0772

2123

232

49

46

9,7000

13 48 49,9670

49

46

9,888

13 48

49,998

0,1880

0,0310

0,0488

0,0335

2118

208

49

46

39,3420

13 62

9,2863

49

46

39,384

13 52

9,384

0,0420

0,0977

2118

215

49

46

18,0727

13 52

0,3500

49

46

18,204

13 52

0,258

0,1313

0,0920

Tab. 5.2. Přesnost GPS fotoaparátu ve WGS-84

TL

Číslo bodu


GPS Garmin

z.délka

°

´

´´

°

´

Roz díly

z.šířka ´´

z.délka

°

´

´´

°

´

´´


chyba


2118

214

49

46

13,3945

13 50 51,0482

49

46

13,5

13

50

51,1

0,1055

0,0518

2118

219

49

45

44,9819

13 51

3,1703

49

45

45,0

13

51

3,5

0,0181

0,3297

0,0986

0,1556

2123

232

49

46

9,7000

13 48 49,9670

49

46

9,8

13

48

50,0

0,1000

0,0330

0,0607

0,1328

2118

208

49

46

39,3420

13 62

9,2863

49

46

39,1

13

52

9,6

0,2420

0,3137

2118

215

49

46

18,0727

13 52

0,3500

49

46

18,1

13

52

0,4

0,0273

0,0500

Tab. 5.3. Přesnost GPS Garmin ve WGS-84

23

ČVUT Praha


Obr.5.1. Ukázka fotografie s vloženými informacemi o poloze

5.3.

Přesnost na ostatních bodech

Na ostatních bodech získáme stejným způsobem sadu dat z každého přístroje. Tato data však nelze porovnat s hodnotami známými a proto porovnáváme data z GPS fotoaparátu a GPS Garmin s daty získanými z GPS Trimble. Získáme tak jasnou představu o odchylkách mezi jednotlivými přístroji a v součinnosti s odchylkami na známých bodech si lze vytvořit představu o odchylkách globálních. Měření bylo prováděno na 25 bodech a do souboru dat k porovnání byla zahrnuta i data získaná na zhušťovacích bodech.

24

ČVUT Praha

TL

Číslo bodu


GPS Trimble z.šířka °

´

GPS fotoaparát

z.délka ´´

°

´

z.šířka ´´

°

´

´´

Roz díly z.délka

°

´

´´


chyba


6001

49 46

7,9186

13 51

5,8110 49 46

7,7760

13 51 5,9700

0,1426

0,1590

6002

49 46

7,9617

13 51

7,6106 49 46

8,0460

13 51 7,8900

0,0843

0,2794

6003

49 46

6,8395

13 51

9,4751 49 46

6,7560

13 51 9,6120

0,0835

0,1369

6004

49 46

12,0397 13 51

6,9556 49 46 12,0240 13 51 7,0800

0,0157

0,1244

6005

49 46

13,0388 13 51 12,7715 49 46 12,8880 13 51 12,6780 0,1508

0,0935

6006

49 46

17,3923 13 51 16,9389 49 46 17,4840 13 51 17,0280 0,0917

0,0891

6007

49 46

21,7129 13 51 20,9902 49 46 21,6120 13 51 20,9460 0,1009

0,0442

6008

49 46

25,2067 13 51 29,1466 49 46 25,2060 13 51 29,1240 0,0007

0,0226

6009

49 46

31,4027 13 51 35,7036 49 46 31,4640 13 51 35,7960 0,0613

0,0924

6010

49 46

38,8803 13 51 39,3946 49 46 39,0180 13 51 39,4020 0,1377

0,0074

6011

49 46

36,5861 13 51 47,3263 49 46 36,6720 13 51 47,4000 0,0859

0,0737

6012

49 46

36,2849 13 51 54,2571 49 46 36,3840 13 51 54,3180 0,0991

0,0609

6013

49 46

37,7561 13 52

1,1452 49 46 37,7280 13 52 1,1400

0,0281

0,0052

208

49 46

39,3592 13 52

9,2860 49 46 39,3840 13 52 9,3840

0,0248

0,0980

6014

49 46

36,0898 13 52

7,8839 49 46 36,1620 13 52 7,8780

0,0722

0,0059

0,0675

0,0872

6015

49 46

32,1957 13 51 54,5056 49 46 32,2020 13 51 54,6120 0,0063

0,1064

0,0426

0,0585

6016

49 46

24,4649 13 52

0,9542 49 46 24,4560 13 52 1,0080

0,0089

0,0538

6017

49 46

21,5448 13 52

5,4943 49 46 21,5340 13 52 5,4420

0,0108

0,0523

215

49 46

18,0956 13 52

0,3415 49 46 18,2040 13 52 0,2580

0,1084

0,0835

6018

49 46

13,0706 13 51 51,9546 49 46 13,1040 13 51 52,1820 0,0334

0,2274

6019

49 46

8,2857

13 51 51,4933 49 46

8,2740

13 51 51,5340 0,0117

0,0407

6020

49 46

5,2797

13 51 43,7439 49 46

5,3040

13 51 43,6800 0,0243

0,0639

6021

49 45

56,6697 13 51 33,6811 49 45 56,5860 13 51 33,6540 0,0837

0,0271

6022

49 45

53,4056 13 51 25,5291 49 45 53,4600 13 51 25,5120 0,0544

0,0171

6023

49 45

58,9803 13 51 17,4294 49 45 58,9800 13 51 17,4480 0,0003

0,0186

6024

49 45

56,0474 13 51

4,7103 49 45 56,0220 13 51 4,8120

0,0254

0,1017

6025

49 46

1,8606

13 51

7,3566 49 46

1,7820

13 51 7,3140

0,0786

0,0426

2118

211

49 46

7,8382

13 50

0,5272 49 46

7,8840

13 50 0,1080

0,0458

0,4192

2123

232

49 46

9,7414

13 48 50,0139 49 46

9,8880

13 48 49,9980 0,1466

0,0159

2118

219

49 45

45,0047 13 51

0,0793

0,0272

2118

214

49 46

13,4300 13 50 51,0603 49 46 13,2360 13 50 51,1740 0,1940

0,1137

2118

2118

3,1828 49 45 45,0840 13 51 3,2100

Tab. 5.4. Porovnání dat GPS Trimble a GPS fotoaparátu ve WGS-84

25

ČVUT Praha

TL

Číslo bodu


GPS Trimble z.šířka °

´

GPS Garmin

z.délka ´´

°

´

Roz díly

z.šířka ´´

°

´

z.délka

´´

°

´

´´


chyba


6001

49 46

7,9186

13 51

5,8110 49 46

8,1

13 51

5,8

0,1814

0,0110

6002

49 46

7,9617

13 51

7,6106 49 46

8,0

13 51

7,7

0,0383

0,0894

6003

49 46

6,8395

13 51

9,4751 49 46

6,9

13 51

9,4

0,0605

0,0751

6004

49 46

12,0397 13 51

6,9556 49 46

12,1

13 51

6,9

0,0603

0,0556

6005

49 46

13,0388 13 51 12,7715 49 46

13,1

13 51

12,8

0,0612

0,0285

6006

49 46

17,3923 13 51 16,9389 49 46

17,4

13 51

17,2

0,0077

0,2611

6007

49 46

21,7129 13 51 20,9902 49 46

21,7

13 51

21,0

0,0129

0,0098

6008

49 46

25,2067 13 51 29,1466 49 46

25,1

13 51

29,2

0,1067

0,0534

6009

49 46

31,4027 13 51 35,7036 49 46

31,7

13 51

35,9

0,2973

0,1964

6010

49 46

38,8803 13 51 39,3946 49 46

38,9

13 51

39,4

0,0197

0,0054

6011

49 46

36,5861 13 51 47,3263 49 46

36,7

13 51

47,3

0,1139

0,0263

6012

49 46

36,2849 13 51 54,2571 49 46

36,3

13 51

54,4

0,0151

0,1429

6013

49 46

37,7561 13 52

1,1452 49 46

37,7

13 52

1,2

0,0561

0,0548

208

49 46

39,3592 13 52

9,2860 49 46

39,1

13 52

9,6

0,2592

0,3140

6014

49 46

36,0898 13 52

7,8839 49 46

36,0

13 52

7,8

0,0898

0,0839

0,0815

0,1278

6015

49 46

32,1957 13 51 54,5056 49 46

31,9

13 51

53,8

0,2957

0,7056

0,0552

0,1094

6016

49 46

24,4649 13 52

0,9542 49 46

24,6

13 52

0,8

0,1351

0,1542

6017

49 46

21,5448 13 52

5,4943 49 46

21,6

13 52

5,5

0,0552

0,0057

215

49 46

18,0956 13 52

0,3415 49 46

18,1

13 52

0,4

0,0044

0,0585

6018

49 46

13,0706 13 51 51,9546 49 46

13,0

13 51

51,6

0,0706

0,3546

6019

49 46

8,2857

13 51 51,4933 49 46

8,2

13 51

51,4

0,0857

0,0933

6020

49 46

5,2797

13 51 43,7439 49 46

5,3

13 51

43,6

0,0203

0,1439

6021

49 45

56,6697 13 51 33,6811 49 45

56,7

13 51

33,5

0,0303

0,1811

6022

49 45

53,4056 13 51 25,5291 49 45

53,3

13 51

25,5

0,1056

0,0291

6023

49 45

58,9803 13 51 17,4294 49 45

58,9

13 51

17,1

0,0803

0,3294

6024

49 45

56,0474 13 51

4,7103 49 45

56,1

13 51

4,7

0,0526

0,0103

6025

49 46

1,8606

13 51

7,3566 49 46

1,9

13 51

7,4

0,0394

0,0434

2118

211

49 46

7,8382

13 50

0,5272 49 46

7,8

13 50

0,6

0,0382

0,0728

2123

232

49 46

9,7414

13 48 50,0139 49 46

9,8

13 48

50,0

0,0586

0,0139

2118

219

49 45

45,0047 13 51

3,1828 49 45

45,0

13 51

3,5

0,0047

0,3172

2118

214

49 46

13,4300 13 50 51,0603 49 46

13,5

13 50

51,1

0,0700

0,0397

2118

2118

Tab. 5.5. Porovnání dat GPS Trimble a GPS Garmin ve WGS-84

26

ČVUT Praha 5.4.


Transformace mezi WGS-84 a S-JTSK Citace z (Kostelecý, Kostalecký, Pešek, 2010) Transformaci souřadnic dle metodiky pro převod souřadnic mezi ETRF2000 a

S-JTSK a to proto, že systémy WGS-84 a ETRF2000 jsou totožné s centimetrovou přesností. Mezi oběma systémy neexistuje přesný transformační klíč, proto se pro drtivou většinu aplikací uvažuje jejich totožnost. Obecně platí, že systémy ETRS-YY jsou přesnější než WGS-84. Zprostředkující veličinou pro tento převod je systém S-JTSK/05, který obsahuje: -

elipsoidické souřadnice B, L, H, vztažené k elipsoidu GRS80 v referenčním rámci ETRF 2000

-

rovinné souřadnice Y, X v modifikovaném Křovákově zobrazení a nadmořské výšky hBpv ve výškovém systému „Balt po vyrovnání“

A mezi S-JTSK a S-JTSK/05 platí jasný vztah: YS-JTSK= YS-JTSK/05 – 5 000 000 + dY XS-JTSK= XS-JTSK/05 – 5 000 000 + dX. Odchylky dY, dX mezi S-JTSK a S-JTSK/05 jsou počítány ze sítě vybraných trigonometrických a zhušťovacích bodů, které byly zaměřeny Zeměměřickým úřadem a Katastrálními úřady v letech 1994 až 2008 technologií GPS a dále trigonometrických bodů v systému S-JTSK/95, převedených lokální transformací do S-JTSK/05. Odchylky jsou tabelovány v pravidelné síti 2 x 2 km. Zde je systematický zobrazený postup transformace: (B, L, Hel)ETRF2000 → <1> → (X, Y, Z)ETRF2000 → <2> → (X, Y, Z)S-JTSK/05 → <3> →

→ (B, L, Hel)S-JTSK/05 → <4> → (X, Y)S-JTSK/05 → <5> → (X, Y)S-JTSK Kde: <1>

značí převod elipsoidických souřadnic na pravoúhlé prostorové souřadnice

<2>

značí sedmiprvkovou Helmertovu transformaci

<3>

značí převod pravoúhlých prostorových souřadnic na elipsoidické souřadnice

<4>

značí zobrazovací rovníce modifikovaného Křovákova zobrazení

<5>

přidání korekcí dY, dX Transformace byla realizována zdrojovým kódem pro Matlab.

27

ČVUT Praha

5.5.


Přesnost na zhušťovacích bodech v S-JTSK Zde jsou porovnání dat získaných jednotlivými přístroji a po transformaci:

TL

Číslo bodu

Zhušťovací body

GPS Trimble

Roz díly

Střední

hodnota

X

Y

X

Y

X

Y

Střední

chyba

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

X[m]

Y[m]

2118

214

1072157,48

788535,96

1072156,433

788535,550

1,047

0,410

2118

219

1073061,03

788422,19

1073060,354

788421,856

0,676

0,334

0,817

0,397

2123

232

1071921,23

790949,77

1071920,104

790948,666

1,126

1,104

0,215

0,289

2118

208

1071589,25

786871,68

1071588,727

786871,608

0,523

0,072

2118

215

1072213,83

787142,99

1072213,116

787143,052

0,714

0,062

Roz díly

Střední

hodnota

Tab. 5.6. Přesnost GPS Trimble v S-JTSK

TL

Číslo bodu

Zhušťovací body

GPS fotoaparát

X

Y

X

Y

X

Y

Střední

chyba

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

X[m]

Y[m]

2118

214

1072157,48

788535,96

1072162,695

788534,163

5,215

1,797

2118

219

1073061,03

788422,19

1073058,011

788420,963

3,019

1,227

3,831

1,565

2123

232

1071921,23

790949,77

1071915,579

790948,329

5,651

1,441

1,456

0,315

2118

208

1071589,25

786871,68

1071588,246

786869,559

1,004

2,121

2118

215

1072213,83

787142,99

1072209,563

787144,228

4,267

1,238

Roz díly

Střední

hodnota

Tab. 5.7. Přesnost GPS fotoaparátu v S-JTSK

TL

Číslo bodu

Zhušťovací body

GPS Garmin

X

Y

X

Y

X

Y

Střední

chyba

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

X[m]

Y[m]

2118

214

1072157,48

788535,96

1072154,404

788534,450

3,076

1,510

2118

219

1073061,03

788422,19

1073061,410

788415,596

0,380

6,594

3,079

3,090

2123

232

1071921,23

790949,77

1071918,270

790948,678

2,960

1,092

2,089

2,220

2118

208

1071589,25

786871,68

1071597,551

786866,543

8,301

5,137

2118

215

1072213,83

787142,99

1072213,153

787141,874

0,677

1,116

Tab. 5.7. Přesnost GPS Garmin v S-JTSK

28

ČVUT Praha 5.6.


Přesnost na ostatních bodech v S-JTSK Zde jsou porovnání dat získaných mezi jednotlivými přístroji a po transformaci:

TL

Číslo bodu

Roz díly

Střední hodnota

X

Y

X

Y

X

Y

Střední

chyba

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

X[m]

Y[m]

6001

1072367,395

788267,978

1072372,208

788265,465

4,812

2,513

6002

1072371,258

788232,152

1072369,480

788226,242

1,777

5,910

6003

1072410,930

788200,221

1072413,882

788197,881

2,952

2,340

6004

1072244,699

788227,000

1072245,533

788224,602

0,834

2,397

6005

1072230,893

788107,402

1072235,231

788109,921

4,338

2,519

6006

1072109,790

788005,545

1072107,247

788003,373

2,543

2,172

6007

1071989,357

787906,135

1071992,314

787907,460

2,956

1,326

6008

1071906,006

787729,125

1071905,968

787729,576

0,039

0,451

6009

1071735,441

787571,787

1071733,828

787569,687

1,613

2,100

6010

1071517,446

787465,508

1071513,257

787464,749

4,190

0,758

6011

1071610,391

787318,663

1071607,981

787316,821

2,411

1,842

6012

1071639,525

787182,784

1071636,673

787181,143

2,852

1,642

6013

1071614,342

787039,886

1071615,183

787040,115

0,841

0,229

208

1071588,727

786871,608

1071588,246

786869,559

0,480

2,048

2,073

1,794

6014

1071684,653

786913,872

1071682,425

786913,668

2,228

0,204

1,301

1,116

6015

1071765,258

787196,016

1071765,366

787193,881

0,109

2,135

6016

1072020,146

787102,652

1072020,572

787101,625

0,427

1,028

6017

1072122,472

787025,720

1072122,653

787026,806

0,182

1,086

215

1072213,116

787143,052

1072209,563

787144,228

3,552

1,176

6018

1072342,631

787331,419

1072342,260

787326,767

0,371

4,652

6019

1072487,591

787361,792

1072488,067

787361,039

0,476

0,753

6020

1072557,211

787528,586

1072556,284

787529,746

0,927

1,160

6021

1072791,497

787766,081

1072793,982

787766,992

2,485

0,911

6022

1072867,836

787942,007

1072866,124

787942,103

1,712

0,096

6023

1072674,097

788077,635

1072674,164

788077,267

0,067

0,369

6024

1072727,151

788342,532

1072728,218

788340,628

1,067

1,904

6025

1072557,049

788264,295

1072559,326

788265,485

2,277

1,191

2118

211

1072181,781

789560,985

1072179,167

789569,083

2,613

8,098

2123

232

1071920,104

790948,666

1071915,579

790948,329

4,525

0,336

2118

219

1073060,354

788421,856

1073058,011

788420,963

2,343

0,893

2118

214

1072156,433

788535,550

1072162,695

788534,163

6,262

1,387

2118

2118

GPS Trimble

GPS fotoaparát

Tab. 5.8. Porovnání dat GPS Trimble a GPS fotoaparátu v S-JTSK

29

ČVUT Praha

TL

2118

2118


Číslo bodu

GPS Trimble

GPS Garmin

Roz díly

Střední hodnota

X

Y

X

Y

X

Y

Střední

chyba

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

[m]

X[m]

Y[m]

6001

1072367,395

788267,978

1072361,779

788267,392

5,616

0,586

6002

1072371,258

788232,152

1072370,342

788230,211

0,916

1,941

6003

1072410,930

788200,221

1072408,869

788201,440

2,061

1,219

6004

1072244,699

788227,000

1072242,693

788227,829

2,006

0,829

6005

1072230,893

788107,402

1072229,100

788106,562

1,793

0,840

6006

1072109,790

788005,545

1072110,306

788000,339

0,516

5,206

6007

1071989,357

787906,135

1071989,784

787906,001

0,426

0,134

6008

1071906,006

787729,125

1071909,422

787728,542

3,416

0,583

6009

1071735,441

787571,787

1071726,918

787566,580

8,523

5,207

6010

1071517,446

787465,508

1071516,860

787465,316

0,586

0,191

6011

1071610,391

787318,663

1071606,834

787318,678

3,557

0,015

6012

1071639,525

787182,784

1071639,473

787179,890

0,052

2,895

6013

1071614,342

787039,886

1071616,215

787039,049

1,872

0,837

208

1071588,727

786871,608

1071597,551

786866,543

8,824

5,064

2,438

2,590

6014

1071684,653

786913,872

1071687,153

786915,934

2,500

2,061

1,627

2,222

6015

1071765,258

787196,016

1071772,266

787211,301

7,008 15,285

6016

1072020,146

787102,652

1072015,572

787105,105

4,574

2,453

6017

1072122,472

787025,720

1072120,795

787025,364

1,677

0,355

215

1072213,116

787143,052

1072213,153

787141,874

0,037

1,178

6018

1072342,631

787331,419

1072343,767

787338,755

1,136

7,336

6019

1072487,591

787361,792

1072489,949

787364,020

2,358

2,228

6020

1072557,211

787528,586

1072556,175

787531,346

1,036

2,760

6021

1072791,497

787766,081

1072790,051

787769,529

1,446

3,448

6022

1072867,836

787942,007

1072870,975

787943,055

3,139

1,048

6023

1072674,097

788077,635

1072675,605

788084,515

1,509

6,880

6024

1072727,151

788342,532

1072725,519

788342,500

1,633

0,032

6025

1072557,049

788264,295

1072555,975

788263,258

1,074

1,036

2118

211

1072181,781

789560,985

1072183,162

789559,714

1,381

1,271

2123

232

1071920,104

790948,666

1071918,270

790948,678

1,834

0,013

2118

219

1073060,354

788421,856

1073061,410

788415,596

1,056

6,259

2118

214

1072156,433

788535,550

1072154,404

788534,450

2,029

1,100

Tab. 5.8. Porovnání dat GPS Trimble a GPS Garmin v S-JTSK

30

ČVUT Praha 5.7.


Zhodnocení Při porovnání dat na známých bodech a GPS Trimble byla zjištěna průměrná

odchylka zeměpisné šířky 0,0279‘‘ se střední chybou 0,0084“ a průměrná odchylka zeměpisné délky 0,0160‘‘se střední chybou 0,0123“. Tyto hodnoty odpovídají střední polohové chybě v S-JTSK 91 cm se střední chybou 36 cm. U GPS Trimble byla zjištěna průměrná odchylka zeměpisné šířky 0,0998‘‘ se střední chybou 0,0488“ a průměrná odchylka zeměpisné délky 0,0772‘‘se střední chybou 0,0335“. Tyto hodnoty odpovídají střední polohové chybě v S-JTSK 4,14 m se střední chybou 1,49 m. GPS Garmin byl ze všech tří přístrojů nejméně přesný a proto lze jeho výsledky s ohledem na cíl této práce zanedbat.

5.8.

Použité přístroje

Při měření byly použity tyto přístroje: Fotoaparát s GPS modulem RICOH G700SE, v.č.:14100089 GPS Trimble Geo XT 2005 series, pocket PC, v.č. 4626483216 GPS Garmin etrex Legend, v.č. 77818080

31

ČVUT Praha

6.TVORBA WEBOVÉ VIZUALIZACE DAT

6.

Tvorba webové vizualizace dat

6.1.

Postup práce Fotoaparát RICOH G700SE vytváří jako většina digitálních fotoaparátů

současně se snímkem i soubor Exif. Tento soubor Exif (zkratka z anglického Exchangeable image file format) je specifikace pro formát metadat, vkládaných do souborů digitálními fotoaparáty. EXIF informace se vkládají do existujících souborových formátů, jako je JPEG, TIFF revize 6.0 a RIFF WAVE. Není ale podporován ve formátech JPEG 2000 a PNG. Metadata v Exifu mohou mimo jiné obsahovat: - Značku a model fotoaparátu. - Datum a čas pořízení snímku. - Nastavení fotoaparátu. To zahrnuje nastavenou citlivost, clonu, expoziční čas, ohniskovou vzdálenost, informace o použití blesku a někdy i další údaje, jako je vzdálenost zaostření nebo orientace fotoaparátu (která umožňuje automaticky otáčet snímky pořízené na výšku). - Náhled snímku. Moderní digitální fotoaparáty pořizují snímky velikosti jednotek megabajtů, a tak se do Exif hlavičky přidává malý asi desetikilobajtový náhled, který umožňuje při prohlížení náhledů rychle zjistit, co na snímku je, aniž by se musel zpracovávat celý. V našem případu obsahuje Exif soubor i data získaná GPS jednotkou, tedy: - zeměpisnou délku - zeměpisnou šířku - azimut - další upřesňují informace k nastavení GPS jednotky. Naším úkolem tedy je vytvoření WWW stránky, která bude data o poloze vytvoření snímku zobrazovat jak v textové tak v grafické formě při použití mapových podkladů Google Maps. K tomuto účelu použijeme redakční systém JOOMLA!.

32

ČVUT Praha

6.2.


Redakční systém JOOMLA! Citace z (Stejskalová, 2007, str. 26-32)

6.2.1. Redakční systém Redakční, resp. Publikační systém (RS) je aplikace pro vytváření a modifikaci obsahu webových stránek přes webové rozhraní bez znalosti programování HTML. Každý uživatel zastává z hlediska funkce redakčního systému určitou roli (funkce se označují jako redaktor, editor atd.). Z tohoto důvodu se vžilo označení redakční systém. Původní označení CMS (Content Management Systém) – systém pro správu obsahu však věrněji popisuje podstatu programu. Jde totiž o složitější databázový systém, který umožňuje celému týmu lidí sdílet informace přesně definovaným způsobem, zajišťuje správu dat a informací různého charakteru a stará se o efektivní využití a zobrazení na některém z předpřipravených výstupů Hlavní důvody, proč jsou redakční systémy používány pro webové prezentace jsou tři: -

efektivní a zautomatizovaná práce s daty

-

uživatelský komfort

-

velký funkční rozsah Na trhu je k dispozici celá řada redakčních systémů. Některý firmy se zaměřily

na nabídku

svých systémů spolu s návrhem a podporou, jiné preferují prodej

samostatného software. Dále existují volně dostupné redakční systémy, tzv. open source (Software s otevřeným kódem). Mezi nejznámější open source systémy patří PHP Nuke, označovaný jako praotec redakčních systémů, XOOPS, český redakční systém phpRS, Mambo a JOOMLA!. Každý z těchto systémů má své klady i zápory. Při jejich srovnání je zřejmé, že nejperspektivnější z nich je JOOMLA!. 6.2.2. CMS JOOMLA! Slovo joomla pochází z arabštiny a znamená to buď „shluk slov, která dávají

33

ČVUT Praha


smysl“, nebo „dohromady“. Slovo se často používá ve významu „součet“. Název JOOMLA! pro redakční systém má vyjadřovat společný zájem mnoha lidí vytvořit dobrou věc a podílet se na společném úspěchu.

Obr. 6.1. Vývojové prostředí JOOMLA!

JOOMLA! je vyspělým redakčním systémem, který je nabízen v mnoha mutacích. Výhodou je snadná instalace, minimální nutnost zásahu do HTML, robustnost a kompletní česká lokalizace. JOOMLA! navazuje na CMS Mambo. Mambo vytvořila původně jako komerční redakční systém australská firma Miro International Pty., později však tato firma uvolnila kód celého systému pod licencí GNU GPL. Vývojem se začli zabývat nadšenci na celém světě a CMS Mambo se stal velmi dynamickým systémem s řadou ocenění. V srpnu roku 2005 však došlo k neshodám mezi vlastníky autorských práv projektu Mambo a celý vývojářský tým se rozhodl založit si svůj vlastní projekt, který dostal jméno JOOMLA!. Licence je právní termín, který původně vyjadřoval

udělení vyjímečného

povolení k provozování určité činnosti. Softwarová licence je v podstatě licencí

34

ČVUT Praha


autorskou. Autor programu prostřednictvím licence určuje podmínky, za kterých mohou další subjekty používat jeho práci. Licence GNU GPL (GNU General Public Licence), pod kterou pracuje JOOMLA! je obecnou veřejnou licencí, vydanou Free Software Foundation. Smyslem je zaručit svobodu ke sdílení a úpravám svobodného software – pro zajištění svobodného přístupu pro všechny jeho uživatele. Zdrojové kódy mohou být kopírovány, upravovány, používány a volně šířeny obvykle bezplatně. Odvozená díla pak musí být šířena také jako GNU GPL.

6.2.3. Části JOOMLA! JOOMLA! je velice variabilní systém. Základem je core, tedy jádro, které tvoří páteř celého systému. JOOMLA! je distribuována v poměrně jednoduché variantě a systém lze dále rozšiřovat pomocí komponent a modulů tak, aby celkový redakční systém odpovídal zadaným požadavkům. Komponenty a moduly dovolují, je-li zapotřebí, přidávat další funkce. Vzhled výsledné webové stránky zajišťují šablony. Šablona – (layout, template) je předem vytvořená kostra stránek. Spolu s připojenými soubory zajišťuje celkový vizuální vzhled webových stránek. JOOMLA! nabízí celouřadu volně šířitelných, ale i placených šablon. Vytvořit šablonu není triviální záležitostí. Je třeba znát možnosti a omezení programu. Většinou jsou používány šablony existující, které lze dle požadavků upravit . Při změně šablony se podle ní automaticky změní obsah i struktura stránek. Komponenty – tvoří hlavní část chodu systému. Jsou to aplikace, které rozšiřují funkčnost webových stránek. Patří mezi ně např. bannery, kanály, kontakty, přesměrování a námi využívaná komponenta fabrik. Moduly -

zajišťují zobrazení komponent v šabloně a zvyšují komfort při

prohlížení webu. Pluginy – Pomáhají při administraci a publikování. Jsou to úkolově orientované funkce programované v PHP, např. funkce hledání nebo získávání dat z Exifu.

35

ČVUT Praha


Obr. 6.2. Komponenta Fabrik

6.2.4. Obsah stránek Organizace dat – řazení dat v CMS JOOMLA! má vertikální strukturu se třemi úrovněmi: -

sekce

-

kategorie

-

samotné články

V kategoriích jsou zařazeny články ke stejnému tématu. Kromě článků mohou obsahovat i vlastní text. Sekce jsou sbírkou kategorií, které k sobě mají vztah. Představují hlavní oddělení, oborově rozdělují obsah stránek. Každý článek může být pouze v jedné kategorii a kategorie v jedné sekci. Vkládání a editace obsahu – obsah stránek lze vkládat a měnit pomocí dvou rozhraní: -

administrátorského

-

uživatelského

Administrátorské rozhraní (backend) se používá k obsluze systému a jeho konfiguraci, rozhraní uživatelské (frontend) naproti tomu slouží k zobrazování článků a funkčních součástí.

36

ČVUT Praha


Administrátorské rozhraní slouží, jak už bylo řečeno, ke konfiguraci celého webu a jak napovídá jeho anglický název je pro návštěvníka neviditelný. Zde se určuje a ovlivňuje obsah a struktura stránek a provádí se zde také jejich údržba. Backend JOOMLA! nabízí ovládání systému z hlavního panelu, kde jsou odkazy na jednotlivé části v nástrojové liště a ikony pro přechod na základní funkce. Funkce backendu: -

celkové nastavení vzhledu a funkcí webu (šablony, navigace, sekce, správa jednotlivých komponent a modulů)

-

správa uživatelů (nastavení přístupových práv)

-

nastavení struktury obsahu a obsahu (řazení článků do sekcí, odkazy, editace článků)

-

ovládání jednotlivých prvků frontendu (vypínání a zapínání jednotlivých funkcí webu)

Obr.6.3. Backend JOOMLA!

37

ČVUT Praha


Uživatelské rozhraní je pak ta část webu, která je viditelná návštěvníkům. Je to grafická prezentace obsahu a jednotlivých ovládacích prvků určená pro uživatele.

Obr. 6.4. Frontend JOOMLA!

Přístupová práva – Výhodou redakčního systému je možnost řízení přístupu k informacím a správě souborů podle přístupových práv, které jsou jednotlivým uživatelům přidělena. Můžeme uživatele rozdělit na tři skupiny podle práv přístupu: -

public, nepříhlášený uživatel s omezenými možnostmi využívání webu

-

registred, přihlášený uživatel s neomezenými možnostmi podle role

-

special, uživatelé s přístupem do backendu

6.2.5. Provoz Zatímco běžná tvorba www stránek vyžaduje instalaci specializovaného editoru na vlastním počítači a program pro přenos stránek na server, redakční systém funguje na principu klient – server.

38

ČVUT Praha


Dnes je populární třívrstvá architektura klient – server obsahující prezentační, aplikační a datovou vrstvu. Klient pracuje pouze s uživatelským rozhraním, avšak datové a aplikační služby jsou od sebe odděleny do samostatných logických modelů, které mohou být umístěny buď na stejném serveru, nebo na serverech různých. Oddělení aplikační logiky od prezentace má tu výhody, že při změně požadavků na prezentaci není nutné aplikační logiku měnit. Třívrstvý model nám umožňuje získat vyšší úroveň stability, jelikož provozní zátěž může být na dvou serverech. CMS JOOMLA! je založen na skriptovacím jazyce PHP. Pro provoz je nutný aplikační(webový) server, databázový server a PHP server. 6.3.

Webová stránka „Kalibrace fotoaparátu“

6.3.1. Struktura webové stránky Webová stránka vizualizace GPS dat z fotoaparátu se skládá z jedné hlavní stránky nazvané „HOME“ a dvou stánek zobrazující data. Tyto stránky se zobrazí po kliknutí v hlavím menu na pozice označené jako „Fotografie“, nebo „Mapa“. 6.3.2. Stránka „HOME“

Obr. 6.5. Stránka „HOME“

39

ČVUT Praha


Tato stránka je první, která se nám zobrazí při zadání webové adresy „steli.jtb.cz“. Na této stránce je možné přihlášení registrovaných uživatelů a s tím související odkazy. 6.3.3. Stránka „Fotografie“ Zde nalezneme informace o jednotlivých fotografiích, jako jsou datum pořízení, náhled fotografie, zeměpisná délka a šířka a v neposlední řadě také azimut směru focení. Všechny tyto informace jsou viditelné pro všechny návštěvníky webové stránky. Jste-li však registrovaný a přihlášený uživatel, naskýtá se Vám na této stránce možnost další fotografie nahrávat, mazat, třídit do skupin nebo filtrovat.

Obr. 6.6. Stránka „Fotografie“

40

ČVUT Praha


6.3.4. Stránka „Mapa“ Stránka „Mapa“ je samotnou vizualizací polohy vytvoření fotografie. K této vizualizaci slouží komponenta Google Maps. Na místo v mapě, kde byla fotografie pořízena ukazuje spodní šipka ikony. Šipka uvnitř ikony nám ukazuje směr, kterým byla fotografie pořízena. Je možné též na ikonu kliknout a poté dojde k zobrazení textového pole s informacemi o poloze místa vytvoření fotografie. Poslední možností je filtrování zobrazovaných fotografií podle data pořízení.

Obr. 6.7. Stránka „Mapa“

41

ČVUT Praha

7.ZPRACOVÁNÍ V ArcGIS

7.

Zpracování v ArcGIS

7.1.

Program ExifExtractor NG Pro zpracování fotografií k dalšímu využití

v programu ArcGIS použijeme

program ExifExtractor od německé společnosti alta4 Geoinformatik AG. S tímto dostaneme možnost získat přístup ke všem informacím Exif našich digitálních fotografií a převést je do nezávislých GIS datových formátů. Navíc získáme možnost implementovat získaná data do různých systémů GIS Modul získá ze všech fotografií, které obsahují data GPS informace. Informace jsou extrahovány

a poté je lze uložit v širokém spektru

formátů. Dostupné výstupní formáty: -

ASCII CSV file

-

XML file

-

Google KML file

-

Google KMZ file

-

ESRI Shape file

-

PDF

v souboru Exif

Obr. 7.1. Program ExifExtractor NG

42

ČVUT Praha


Důsledkem toho získáme fotografie, které mohou být implementovány do různých GIS systémů, databázových a mapových aplikacích, jako je např. Google Earth.

Tento volně dostupný program

dokáže vizualizovat

fotografie s GPS

informacemi a jejich lokaci bez nutnosti GIS systémů, nebo odpovídajících map. 7.2.

Zpracování v ArcMap Pro další zpracování v programu ArcGIS společnosti ESRI Inc. Použijeme

Shape file vytvořený v programu ExifExtractor NG. Nejprve je nutné v programu ArcMap otevřít nový projekt.

Obr. 7.2. ArcMap , založení projektu

Do tohoto projektu pak nahrajeme Shape file.

Obr. 7.3. ArcMap s vloženým Shape souborem

43

ČVUT Praha


Poslední fází je připojení podkladové mapy.

7.4. ArcMap připojení podkladové mapy

44

ČVUT Praha

8.

8.ZÁVĚR

Závěr Na základě provedených měření a s nimi souvisejících výpočtů a porovnání

jsem došel k názoru, že fotoaparát RICOH G700 SE lze po kalibraci komory použít k fotogrammetrickým pracím. Zabudovaný GPS modul však svou chybou určení polohy neodpovídá požadavků na určení vzdálenosti jednotlivých fotogrammetrických základen a proto se tyto musí určovat dalším způsobem. Dalším využitím fotoaparátu může být tzv. geotagging, záznam pozice vytvoření fotografie, kde lze bez dalšího párování dat získat ze souboru Exif polohu a směr vzniku fotografie. Při zpracování práce bylo použito těchto programů: Fotomodeler Scanner, JOMLA!, Matlab, Excel, ExifExtractor NG, ArcGis a Word.

45

ČVUT Praha

POUŽITÉ ZDROJE

Použité zdroje [1] Pavelka, K: Fotogrametrie 1, FSv ČVUT v Praze, 2009, ISBN 978-80-0104249-6 [2]

Megapigel.cz[online],2012,[cit

5.4.2012],Dostupný

z

WWW:

[3] Kostelecký, Jan; Kostelecký, Jakub; Pešek, Ivan: Metodika převodu mezi ETRF2000 a S-JTSK, varianta2, FSv ČVUT v Praze, 2010 [4] transformace.webst.fd.cvut.cz, 2009, [cit 8.4.2012],Dostupný z WWW: [5] Stejskalová, G: Návrh a realizace www stránek pro ZŠ Křížná pomocí redakčního

systému JOOMLA!, 2007

[6] Firemní web alta4 Geoinformatik AG, 200 - 2012,[cit 12.4.2012],Dostupný z WWW:

46

ČVUT Praha

PŘÍLOHA A

Příloha A Zdrojový kód pro převod souřadnic pro Matlab format long g, clc, clear all ETRFST= [49.76886627, 13.85161416, 500 49.76887824, 13.85211406, 500 49.76856654, 13.85263196, 500 49.77001102, 13.85193210, 500 49.77028856, 13.85354764, 500 49.77149786, 13.85470524, 500 49.77269802, 13.85583061, 500 49.77366854, 13.85809627, 500 49.77538963, 13.85991767, 500 49.77746674, 13.86094294, 500 49.77682947, 13.86314620, 500 49.77674580, 13.86507143, 500 49.77715448, 13.86698477, 500 49.77759978, 13.86924611, 595 49.77669161, 13.86885664, 500 49.77560991, 13.86514045, 500 49.77346247, 13.86693173, 500 49.77265132, 13.86819286, 500 49.77169321, 13.86676154, 650 49.77029739, 13.86443182, 500 49.76896826, 13.86430370, 500 49.76813325, 13.86215108, 500 49.76574159, 13.85935586, 500 49.76483489, 13.85709143, 500 49.76638342, 13.85484150, 500 49.76556873, 13.85130842, 500 49.76718350, 13.85204351, 500 49.76884394, 13.83347978, 551 49.76937260, 13.81389275, 593 49.76250130, 13.85088411, 566 49.77039722, 13.84751674, 533 ]; for i = 1:31 ETRF(i,1) = ETRFST(i,1)*pi/180; ETRF(i,2) = ETRFST(i,2)*pi/180; ETRF(i,3) = ETRFST(i,3); end a_GRS80=6378137.0; a_bess=6377397.155; e2_GRS80=0.006694380022901; e2_bess=0.00667437223062;

for i = 1:31 N1=a_GRS80/(sqrt(1-(e2_GRS80*sin(ETRF(i,1))^2))); X_etrf(i)=(N1+ETRF(i,3))*cos(ETRF(i,1))*cos(ETRF(i,2)); Y_etrf(i)=(N1+ETRF(i,3))*cos(ETRF(i,1))*sin(ETRF(i,2)); Z_etrf(i)=(N1*(1-e2_GRS80)+ETRF(i,3))*sin(ETRF(i,1)); XYZ_etrf(1,i)=X_etrf(i); XYZ_etrf(2,i)=Y_etrf(i); XYZ_etrf(3,i)=Z_etrf(i);

47

ČVUT Praha

PŘÍLOHA A

end t1=-572.203; t2=-85.328; t3=-461.934; m4=-3.5393*10^-6; t5=(5.24832714/3600)*pi/180; t6=(1.52900087/3600)*pi/180; t7=(4.97311727/3600)*pi/180;

t=[t1; t2; t3]; mmm=[1+m4]; ttt=[1, t5, -t6; -t5, 1, t7; t6, -t7, 1]; for i = 1:31 XYZ_jtsk05(:,i)=t+(mmm*ttt*XYZ_etrf(:,i)); end

for i = 1:31 L_bess=(atan2(XYZ_jtsk05(2,i),XYZ_jtsk05(1,i)))*180/pi; P = sqrt(XYZ_jtsk05(1,i)^2+XYZ_jtsk05(2,i)^2); zlomek = 1; pocet_iter = 1; rozdil = 1000; B_bess= 50*pi/180; while (abs(rozdil) > eps) B_nove = atan2(XYZ_jtsk05(3,i),P*(1-zlomek*e2_bess)); N2 = a_bess/sqrt(1-e2_bess*sin(B_nove)^2); Hel_bess = (P/cos(B_nove))-N2; zlomek = N2/(N2+Hel_bess); rozdil = B_bess - B_nove; B_bess = B_nove; pocet_iter = pocet_iter+1; end sirka_B_bess = B_bess*180/pi; vyska_Hel_bess = Hel_bess; BLH_bess(1,i)=L_bess*pi/180; BLH_bess(2,i)=B_bess; BLH_bess(3,i)=Hel_bess; end L_bess_fero=(L_bess+17+40/60)*pi/180; e for i = 1:31 fi0=49.5*pi/180; a_mk=6377397.155; e2_mk=0.00667437223062; e_mk=sqrt(e2_mk); alfa=1.000597498372; Uq=(59+42/60+42.69689/3600)*pi/180;

48

ČVUT Praha

PŘÍLOHA A

U0=asin(sin(fi0)/alfa); g_fi0=((1+e_mk*sin(fi0))/(1-e_mk*sin(fi0)))^(alfa*e_mk/2); k=tan((U0/2)+45*pi/180)*(1/(tan((fi0/2)+45*pi/180)^alfa))*g_fi0; k1=0.9999; N0=(a_mk*sqrt(1-e2_mk))/(1-e2_mk*sin(fi0)^2); S0=78.5*pi/180; n=sin(S0); ro0=k1*N0*(1/tan(S0)); g_B=((1+e_mk*sin(BLH_bess(2,i)))/(1-e_mk*sin(BLH_bess(2,i))))^(alfa*e_mk/2);

U=2*(atan(k*tan((BLH_bess(2,i)/2)+45*pi/180)^alfa*g_B^-1)-45*pi/180); U_st=U*180/pi V=alfa*L_bess_fero; Vst=V*180/pi delta_V=alfa*(42.5*pi/180-L_bess_fero); a_carka=90*pi/180-Uq;

dosinu=(cos(a_carka)*sin(U))+(sin(a_carka)*cos(U)*cos(delta_V)); S=asin(dosinu); Sst=S*180/pi dosinu2=(cos(U)*sin(delta_V))/cos(S); D=asin(dosinu2); Dst=D*180/pi

zlomek=(tan((S0/2)+45*pi/180))^n*(1/(tan((S/2)+45*pi/180)))^n; ro=ro0*zlomek; epsilon(i)=n*D;

Y_carka(i)=ro*sin(epsilon(i)) X_carka(i)=ro*cos(epsilon(i))

Xred(i)=X_carka(i)-1089000; Yred(i)=Y_carka(i)-654000; end A1=0.2946529277*10^-1; A2=0.2515965696*10^-1; A3=0.1193845912*10^-6; A4=-0.4668270147*10^-6; A5=0.9233980362*10^-11; A6=0.1523735715*10^-11; A7=0.1696780024*10^-17; A8=0.4408314235*10^-17; A9=-0.8331083518*10^-23; A10=-0.3689471323*10^-23; for i=1:31 clen1=[A1; A2]; clen2=[A3,-A4; A4, A3]; clen3=[Xred(i); Yred(i)];

49

ČVUT Praha

PŘÍLOHA A

clen4=[A5,-A6; A6, A5]; clen5=[Xred(i)^2-Yred(i)^2; 2*Xred(i)*Yred(i)]; clen6=[A7,-A8; A8, A7]; clen7=[Xred(i)*(Xred(i)^2-3*Yred(i)^2); Yred(i)*(3*Xred(i)^2-Yred(i)^2)]; clen8=[A9,A10; -A10,A9]; clen9=[4*Xred(i)*Yred(i)*(Xred(i)^2-Yred(i)^2); Xred(i)^4+Yred(i)^4-6*Xred(i)^2*Yred(i)^2]; deltaXY=clen1+(clen2*clen3)+(clen4*clen5)+(clen6*clen7)+(clen8*clen9); Y05(i)=(Y_carka(i)-deltaXY(2,1))+5000000; X05(i)=(X_carka(i)-deltaXY(1,1))+5000000; end dxdy=load('table_yx_3_v1005.dat'); for j = 1:31 pocitadlo=1; for (i=1:length(dxdy)) rozdil_y=(Y05(j)-5000000)-dxdy(i,1); rozdil_x=(X05(j)-5000000)-dxdy(i,2); if (abs(rozdil_y) <= 3000 && abs(rozdil_x) <= 3000) dxdy_nalezene(pocitadlo,1:4)=dxdy(i,1:4); pocitadlo=pocitadlo+1; end end dxdy_nalezene; setridene_dxdy=sortrows(dxdy_nalezene);

px1=polyfit([setridene_dxdy(1,2),setridene_dxdy(2,2),setridene_dxdy(3,2)],[setridene_dxdy(1,4),setrid ene_dxdy(2,4),setridene_dxdy(3,4)],2); px2=polyfit([setridene_dxdy(4,2),setridene_dxdy(5,2),setridene_dxdy(6,2)],[setridene_dxdy(4,4),setrid ene_dxdy(5,4),setridene_dxdy(6,4)],2); px3=polyfit([setridene_dxdy(7,2),setridene_dxdy(8,2),setridene_dxdy(9,2)],[setridene_dxdy(7,4),setrid ene_dxdy(8,4),setridene_dxdy(9,4)],2); py1=polyfit([setridene_dxdy(1,1),setridene_dxdy(4,1),setridene_dxdy(7,1)],[setridene_dxdy(1,3),setrid ene_dxdy(4,3),setridene_dxdy(7,3)],2); py2=polyfit([setridene_dxdy(2,1),setridene_dxdy(5,1),setridene_dxdy(8,1)],[setridene_dxdy(2,3),setrid ene_dxdy(5,3),setridene_dxdy(8,3)],2); py3=polyfit([setridene_dxdy(3,1),setridene_dxdy(6,1),setridene_dxdy(9,1)],[setridene_dxdy(3,3),setrid ene_dxdy(6,3),setridene_dxdy(9,3)],2); dx1=polyval(px1(1:3),X05-5000000); dx2=polyval(px2(1:3),X05-5000000); dx3=polyval(px3(1:3),X05-5000000); dy1=polyval(py1(1:3),Y05-5000000); dy2=polyval(py2(1:3),Y05-5000000); dy3=polyval(py3(1:3),Y05-5000000);

50

ČVUT Praha

PŘÍLOHA A

dx=(dx1+dx2+dx3)/3; dy=(dy1+dy2+dy3)/3;

yyyy=Y05-dy-5000000; xxxxx=X05-dx-5000000; end yyyy xxxxx

51

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents