El Servicio Autónomo de Geografía y Carto-grafía Nacional de Veneçuela ha assolit el

desafiament d’elaborar la cartografia de la regiósituada entre l’Orinoco i la frontera amb el Brasil.Aquesta remota regió veneçolana, quasi per-manentment ennuvolada, es caracteritza pel seuclima càlid i humit. La seva topografia és acci-dentada, amb escasses àrees planes i abrupteselevacions que emergeixen des de les planures.La seva superfície es troba quasi completamentcoberta per selva tropical, amb arbres d’alçadesde fins a 40 m.

Aquest projecte cartogràfic va consistir en laproducció d’imatges d’ortofoto digital de 5 m/píxel i de mapes d’ortofoto a escala1:50 000, amb corbes cada 40 m derivades d’unmodel digital d’elevacions molt dens sobre unaregió de 266 616 km2. Un total de 536 fullscobreixen l’àrea de referència.

L’Institut Cartogràfic de Catalunya va pre-sentar una proposta tècnica basada en la tec-nologia interferomètrica SAR per tal d’assegurarque els productes s’obtindrien i es lliurarien enun període previsible de temps. Donades la pre-cisió necessària i les especificacions de la midadel punt/píxel, es va excloure l’ús del satèl·litradar, i es va proposar i seleccionar la utilitzaciódel radar interferomètric aerotransportat de pasúnic AeS-1 de l’empresa AeroSensing Radar-systeme, GmbH.

El sistema AeS-1 es basa en la informació GPSi INS per a la georeferenciació, per això el con-trol sobre el terreny s’utilitza només amb pro-pòsits de comprovació. Els punts de control espoden visualitzar des de la imatge del radar mit-jançant la instal·lació de reflectors de radar (cor-ner reflectors) en posicions conegudes. Finalment,

es va establir la situació sobre el terreny i sobrela imatge del radar de 35 reflectors.

La campanya de vol es va dur a terme entreel 28 d’octubre de 1998 iel 3 de febrer de 1999,amb un total de 66 dies devol efectiu.

El primer pas del procésva consistir en processar lareconstrucció de dues imat-ges complexes (intensitat ifase) a partir de les dades enbrut de dues antenes. L’in-terferograma, que s’obtémultiplicant la primera imat-ge amb el conjugat complexde la segona, representa ladiferència de fase deguda al’elevació del terreny, i s’ex-pressa en mòdul 2π. El pro-cés de “desenrotllar” ladiferència de fase s’obté cal-culant la diferència absolu-ta de fase sumant (o restant)2π quan es detecta unavariació més gran que 2π al’interferograma. Aleshoreses calculen les elevacionsdes de la fase absoluta unavegada aquesta s’ha cali-brat. Un cop es coneixen leselevacions, es procedeix ala geocorrecció i muntatgede les imatges correspo-nents a les diferents líniesde vol mitjançant un procésde mosaic.

Per a aconseguir una estimació de l’alçadadels arbres i per a convertir el Model Digital deSuperfície (DSM) en un Model Digital del Terreny(DTM) s’utilitza una cobertura d’imatges delsatèl·lit Landsat pràcticament lliure de núvols.Després de corregistrar amb les imatges de radar,les escenes se segmenten utilitzant un classifi-cador màxim versemblant. Les diferències d’al-çada entre les categories adjacents s’obtenendibuixant perfils a través d’elles i així és possi-ble extreure les alçades des del DSM. El resul-tat és una taula que indica la diferència mitjanad’alçada per a cada tipus de transició entre lescategories. La categoria del sòl s’utilitza com areferència, i les alçades es resten del DSM obte-nint així el DTM. Les categories es deriven deles textures de les imatges de radar en els llocson les escenes del Landsat es troben recober-tes de núvols.

Arribats en aquest punt, les corbes de nivelles calculen automàticament i se suprimeixen elsmínims locals. Els noms geogràfics s’extreuende mapes existents i es fixen al mapa. Finalment,un cop incorporats taules, llegendes i marges,es filma i s’imprimeix el mapa.

Probablement, la conclusió més rellevant ésque el radar interferomètric aerotransportat depas únic representa un instrument fiable per amissions de cartografia en àrees caracteritzadesper la seva alta nuvolositat. D’altra banda, esrequereix un període de temps considerable pera processar les dades de radar. Comparativament,la quantitat de maquinari i temps necessaris ésmolt superior al que suposaria una missió òpti-ca equivalent.

4

L’Institut Cartogràfic de Catalunya ha desen-volupat un sistema SISA (Sistema Integrat

de Sensors Aerotransportats) que integra sen-sors aerotransportats (d’imatge, de posició, d’ac-titud, etc.) i algorismes que es poden usar pera georeferenciar sensors d’imatge. Fins almoment, el SISA s’ha utilitzat per a orientar elsistema CASI (Compact Airborne SpectographicImager) i en un vol gravimètric sobre Catalunya.

L’objectiu principal del SISA és proporcionar,a un sensor d’imatge, actitud i posició precisa.Per a dur a terme aquesta tasca, el SISA integradades GPS (Global Positioning System) i dadesd’una IMU (Inertial Measurement Unit), i disposad’un procediment de sincronització de conjuntde tots els sensors. La configuració actual del SISAproporciona una interfície al subsistema d’acti-tud (basat en un INS Litton LTN 101 FLAGSHIP–Inercial Navigation System–), una interfície a unreceptor GPS de doble freqüència i un procedi-ment robust per a sincronitzar el sensor d’acti-tud (IMU/INS) i el sensor d’imatge (CASI). L’ICCha desenvolupat el programari per a assegurar lacorrecta assignació de temps a les dades inercialsi a les imatges, i determinar la trajectòria i acti-tud de la plataforma aerotransportada.

Les diferències entre el sistema de referèn-cia imatge i el sistema de referència inercialcausades pel muntatge dels sensors són deter-minades conjuntament amb certs paràmetresde calibratge del CASI en un ajust fotogramè-tric usant el programari GeoTeX/ACX.

Els mètodes d’orientació directa requereixenun bon coneixement a priori de les relacionsgeomètriques entre els sensors involucrats.L’estabilitat de l’acoblament SISA-CASI ha estatestudiada comparant els paràmetres de matriusde desalineament i autocalibratge en sèries devols CASI.

Com a conclusió, el SISA demostra la sevavalidesa per a l’orientació directa del sistemaCASI.

La base de dades altimètrica en malla regu-lar que té l’Institut Cartogràfic de Catalunya

des de 1987 és insuficient per a algunes aplica-cions. Per aquesta raó es va iniciar el desenvo-lupament d’una nova base de dades amb laintenció de construir un model irregular de trian-gles (TIN) d’una sola peça amb precisió suficientper a generar corbes de nivell de qualitat car-

togràfica per a escales 1:5 000 o més grans i pera tot Catalunya (32 000 km2).

És previst carregar a la base aproximadament300 milions de punts. El model ha de ser dinà-mic per a permetre la inserció i l’esborrat dedades, el model de superfície cal que sigui refi-nable, els algorismes han de ser robustos i calque es preservi la integritat de les dades. La trian-gulació escollida és la triangulació restringidade Delaunay i es fa servir l’algorisme de cons-trucció incremental. El seu rendiment és bo quan

les dades d’entrada són ben distribuïdes i éscompletament dinàmic.

La dificultat principal és el maneig de la trian-gulació amb memòria externa. Els programeshabituals de triangulació mantenen tota la infor-mació a la memòria central i no poden trian-gular conjunts de dades molt grans (algunsmilions de vèrtexs). En aquest projecte es fa ser-

vir un arbre quaternari de blocs de punts ambregions (bucket point-region quadtree) per a millo-rar la localització del triangle que conté un punti per a reduir les fallades de pàgina mitjançantagrupament en blocs (buckets).

El model de superfície és per defecte unterreny polièdric però es pot estendre de mane-res diferents. L’ús de la tecnologia de progra-mació orientada a l’objecte vol dir que aquestesextensions poden ser programades fàcilment idóna al disseny una gran flexibilitat.

1

SUMARIContribució de l’ICC al XIX Congrés de la ISPRS:

Integració de sensors aerotransportats i orientació directa del CASI

Posicionament cinemàtic GPS robustper a la georeferenciació directa

La Visual Factory Suite. Fent front als requerimentscanviants dels sistemes de producció massiva en entorns de procés de dades espacials

Extracció de parcel·les d’imatges aèries utilitzant “Competició entre Regions”

Producció de mapes del sòl mitjançant la fusió de la classificació multiespectral d’imatges Landsat i l’anàlisi de textura d’imatges d’alta resolució

Precisió potencial en el mesurament de punts en imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionals

La producció cartogràfica a Veneçuela utilitzant InSAR aerotransportat

Una base de dades altimètrica TIN per a tot un país

Els mapes en la història de la cartografia del segle XX

Premi a la millor comunicació

Premi “Jordi Viñas i Folch”

4FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

ELS MAPES EN LA HISTÒRIADE LA CARTOGRAFIADEL SEGLE XX

El projecte de l’ICC sobre l’estudi de l’e-volució i la influència de les col·leccions demapes en la història de la cartografia delsegle XX ha estat admès en un programade recerca de tres anys de duració finançatper la National Science Foundation delsEUA.

La proposta forma part dels treballsefectuats per a l’elaboració del volum 6ède la History of Cartography, editada per laUniversitat de Chicago sota la direcció delprofessor David Woodward. Aquest volumtracta precisament de la cartografia delsegle XX i és coeditat pel professor MarkMonmonier.

PREMI A LA MILLOR COMUNICACIÓ

Durant la celebració, el passat setembrede 1999, del 12th International TechnicalMeeting of The Satellite Division de l’Instituteof Navigation de Nashville (Tennessee), esva atorgar el premi a la millor comunicaciópresentada a la sessió Carrier-Phase Posi-tioning & Ambiguity Resolution: “ResolvingCarrier-Phase Ambiguities On-The-Fly, AtMore Than 100 km From Nearest ReferenceSite, With Help From Ionospheric Tomo-graphy”, pronunciada per O. L. Colombo(USRA/NASA GSFC), M. Hernandez-Pajares,J. M. Juan i J. Sanz (Universitat Politècnicade Catalunya) i Julià Talaya (InstitutCartogràfic de Catalunya).

Enhorabona!

PREMI “JORDI VIÑAS I FOLCH”

Coincidint amb les successives celebra-cions biennals de la Setmana Geomàticade Barcelona, l’ICC convoca el premi “JordiViñas i Folch” a un treball individual de recer-ca inèdit en el camp de la geomàtica.

Durant la celebració de la 4a Setmana,els dies 3-6 d’abril de 2000, organitzada perl’Institut de Geomàtica, l’Institut Cartogràficde Catalunya, el Col·legi Oficial d’EnginyersTècnics en Topografia (divisió de Catalunya)i l’Escola Universitària Politècnica de Barce-lona, el jurat va atorgar el premi al treballd’investigació: “Noves tecnologies per a l’es-tabliment de serveis de correccions diferen-cials GPS”, d’Ernest Bosch (ICC).

Enhorabona!

CONTRIBUCIÓ DE L’ICC AL XIX CONGRÉS DE LA ISPRS

Integració de sensors aerotransportats i orientació directa del CASIRamon Alamús, Julià TalayaInstitut Cartogràfic de Catalunya – ralamus@icc.es, talaya@icc.es

Els dies 16-23 de juliol de 2000 se celebrarà a Amsterdam el XIX Congrésde la Societat Internacional de Fotogrametria i Teledetecció. Igual

que en les celebracions anteriors, la participació de l’Institut Cartogràficde Catalunya hi serà força present ja que presentarà cinc pòsters, trescomunicacions i un tutorial. Cadascuna d’aquestes contribucions es pre-senta, de manera resumida, en aquest número del Full informatiu de l’ICCtot i que, un cop celebrat el Congrés, es publicaran ampliades a la Webde l’ICC:

Aquesta celebració, a més, té un valor afegit: la Sociedad Española deCartografía, Fotogrametría y Teledetección, societat que reuneix i repre-senta les entitats espanyoles dedicades a aquestes especialitats, presen-tarà la seva candidatura perquè l’ICC aculli el XX Congrés de la ISPRS, quese celebrarà l’any 2004.

Cal, doncs, esperar que aquesta proposta tingui el ressò que tots de-sitgem i que Barcelona, una vegada més, sigui la seu d’un esdevenimentinternacional que té com a objectius la reunió dels més prestigiosos tèc-nics sobre cartografia, fotogrametria i teledetecció, i la posada en comúde les experiències i dels nous coneixements que es van desenvolupant iaplicant en aquests camps.

La producció cartogràfica a Veneçuela utilitzant InSAR aerotransportatRoman ArbiolInstitut Cartogràfic de Catalunya – arbiol@icc.es

Gloria GonzálezServicio Autónomo de Geografía y Cartografía Nacional, Caracas, Veneçuela – gloriag@telcet.net.ve

Una base de dades altimètrica TIN per a tot un paísAntonio RuizInstitut Cartogràfic de Catalunyatoni@icc.es

Imatge geocodificada després de la correcció radiomètrica.

FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

FULL INFORMATIUI N S T I T U T C A R T O G R À F I C D E C A T A L U N Y A

A N Y 5 � J U N Y 2 0 0 0 � N Ú M E R O 1 1

Generalitat de CatalunyaInstitut Cartogràficde Catalunya

Aquest full és una publicació gratuïta disponible en català, castellà i anglès.

Any 5 – Juny 2000 – Número 11 – ISSN: 1137-2362Dipòsit Legal: B. 40 192-1996

BREUS

Adreces de contacte de l’ICC

Parc de Montjuïc – E-08038 Barcelona – Telèfon 34-93 567 15 00 – Telefax 93 567 15 67 – E-mail: estherm@icc.es

Balmes, 209-211 – E-08006 Barcelona – Telèfon 34-93 218 87 58 – Telefax 93 218 89 59Emili Grahit, 10 A – E-17002 Girona – Telèfon 34-972 20 04 93 – Telefax 972 20 04 93Doctor Fleming, 19 – E-25006 Lleida – Telèfon 34-973 27 47 76 – Telefax 973 27 47 76Anselm Clavé, 1 – E-43004 Tarragona – Telèfon 34-977 23 01 56 – Telefax 977 23 01 56

© Institut Cartogràfic de Catalunya http://www.icc.es

PAPER ECOLÒGIC

Un dels mètodes que s’utilitza amb més fre-qüència per a l’obtenció de mapes d’usos

del sòl és la classificació supervisada d’imatgesmultiespectrals del satèl·lit Landsat. No obstantaixò, sovint el resultat no és prou precís per ala majoria dels projectes pràctics de teledetec-ció. Encara que s’utilitzin imatges multitempo-rals per a la captura de l’evolució fenològica dela vegetació al llarg de l’any, es produeix unaincertesa d’un grau considerablement alt enalgunes de les categories de la llegenda.

Tot i així, és força comú disposar d’una sèriede dades obtingudes en una àrea geogràficadeterminada, ja que qualsevol informació obtin-guda en diferents moments o per diferents sen-sors és susceptible d’utilització per a l’adquisicióde classificacions des de diferents tècniques.Normalment, cada font de dades diferent ésmés adequada per a l’estudi de diferents carac-terístiques, com per exemple usos urbans, vege-tació, humitat, etc.

Arribats en aquest punt, es presenta la neces-sitat d’obtenir un mètode que combini les dife-rents classificacions per tal d’extreure’n una denova que contingui les millors característiquesde cada una d’elles. En aquest treball es pre-senta un algorisme basat en la “Teoria del’Evidència” que fusiona diferents mapes deterreny obtinguts a partir de diverses fonts i dife-rents mètodes d’anàlisi.

Una classificació supervisada proporciona unadistribució versemblant que ens indica l’assig-nació probable de cada punt/píxel per a cadauna de les categories de la llegenda. Amb la uti-lització d’algunes àrees de prova, també es potobtenir una mesura individual del percentatgede qualitat de cada una de les fonts. El mètode

que es presenta, consistent a fusionar dues clas-sificacions diferents de la mateixa àrea geogrà-fica, es basa en la combinació de les sevesversemblances (probabilitats assignades) i elnivell de qualitat de la classificació de cada font.En combinar-les obtenim la distribució d’unanova probabilitat assignada i, per això, d’unanova classificació.

El comportament d’aquest mètode i la millo-ra que suposa en els mètodes de classificacióusuals s’avaluen utilitzant dues fonts de dades,encara que el mètode es podria estendre fàcil-ment i immediatament a diverses fonts. Una d’e-lles és un grup d’imatges multiespectrals Landsatrecollides en dues estacions de l’any, amb el quals’obté una primera classificació. La segona fontde dades és una ortofoto en blanc i negre ambuna resolució a 2,5 punt/píxel, produïda mit-jançant fotografia aèria. Per tal d’emprar la reso-lució espacial més alta comparada amb la delLandsat, s’executa una anàlisi de textures i aixís’obté de les bandes derivades una segona clas-sificació. Les versemblances d’assignació entreles dues classificacions es combinen utilitzantun pes diferent segons l’encert de la classifica-ció original. D’aquesta manera s’obté una novaversemblança.

Si es calcula un nou nivell d’encert d’aques-ta classificació final per a avaluar la seva preci-sió, s’obté un resultat superior a l’obtingut enles categories originals. Així, es pot arribar a laconclusió que la “Teoria de l’Evidència” pro-porciona un bon marc per a combinar classifi-cacions individuals obtingudes des de fonts dedades diferents, retenint el millor de cada unad’elles.

En aquest article es considera el problema de segmentar parcel·les queapareixen a les imatges aèries utilitzant una generalització de tècni-

ques de “Creixement de Regions” combinades amb models deformables.Aquesta aproximació combinada s’anomena “Competició entre Regions”.Els models deformables són una generalització del mètode dels Snakesper a adaptar dinàmicament un contorn vectorial a una regió d’interèsaplicant tècniques de minimització d’energia. Atès el problema de seg-

mentació de parcel·les, les tècniques de “Creixement de Regions” ensinteressen per a obtenir els paràmetres estadístics de les regions i dividirla imatge ràster en parcel·les homogènies. La “Competició entre Regions”combina les millors qualitats de les tècniques de Snakes/Globus i “Creixementde Regions”. Aquest algorisme és basat en una minimització d’energiaque dinàmicament ajusta els contorns de regions depenent dels parà-metres estadístics que es van actualitzant i de les condicions imposadesa aquests contorns, com són mínima longitud i baixa curvatura. A partirdel fet que tècniques ja existents com els models de Snakes/Globus,“Creixement de Regions” i Minimum Description Language (MDL) ja trac-ten aquest problema des de diferents punts de vista, en aquesta aproxi-mació es combinen dins d’un marc estadístic comú per a tenir els avantatgesdels tres mètodes. Amb aquesta estratègia, el fet de preservar les carac-

terístiques topològiques de les parcel·les guia i fa més robust el procésd’agregació de píxels de regions homogènies.

En la “Competició entre Regions” cada àrea es modela per una distri-bució estadística ja que algunes d’elles s’agrupen per a formar regionsseguint el criteri d’homogeneïtat en els seus valors radiomètrics. Una regióes considera homogènia si els seus valors d’intensitat són consistents enhaver estat generats per una família preespecificada de distribucions esta-dístiques, en el nostre cas la distribució “Normal”.

El procés és iteratiu i parteix d’una petita àrea circular al voltant d’unpunt inicial, donat per l’operador, que es considera com el contorn ini-cial i que també serveix per a tenir la primera aproximació dels paràme-tres estadístics de la parcel·la. Partint d’aquestes dades es creen duesregions R i S (on S és la regió complementària de R) i es calculen les corres-ponents probabilitats P(I | R) i P(I | S) (on I és la imatge). El desplaçamentdel contorn és determinant per la raó de similitud entre les dues regions.La frontera entre les dues regions es mou selectivament a la imatge defor-mant la regió R, depenent de si les característiques d’una petita àrea al

voltant de cada punt de la frontera de R s’aproximen més a P(I | R) o aP(I | S). Així, regions adjacents competeixen per la propietat dels píxelsal llarg de les seves fronteres, subjectes a les restriccions imposades desuavitat de formes.

Dues són les forces que actuen sobre el contorn de la regió per aminimitzar la seva energia: la força externa que decideix incloure/exclou-re un punt de la frontera d’una regió, com s’ha descrit anteriorment, i laforça interna on s’incorporen les condicions que haurà de complir el con-torn assegurant la seva suavitat en l’evolució de la seva forma al llarg deles diferents iteracions per a assolir una solució.

Per a reduir el temps de procés i per a assegurar uns resultats més pre-cisos s’han estudiat les característiques de les dades inicials que lliura l’o-perador. A més, s’han comparat diferents inicialitzacions per a obteniruna millor estimació dels paràmetres probabilístics inicials i per a millo-rar el rendiment del procés. Estudiant la convergència del procés en dife-rents casos, s’han desenvolupat diferents estratègies per a aturar el procésiteratiu quan es considera que s’ha obtingut una solució, una d’aques-tes és la correlació de formes de contorns entre dues iteracions conse-cutives del procés.

Per a adaptar l’algorisme de “Competició entre Regions” a les nos-tres aplicacions s’ha estès l’aproximació mitjançant l’ús d’una parame-trització del contorn que utilitza B-Splines. Una de les raons per aseleccionar aquesta representació ha estat la manera fàcil i compactaque té per a recollir la regularitat de les formes de les regions. Un altreavantatge dels B-Splines és la rapidesa del càlcul de les seves derivades,aleshores les forces internes, com la curvatura, es poden introduir en elmodel amb un cost baix. També s’han desenvolupat estratègies per acontrolar l’aparició de llaçades i ajudar a la força interna a mantenir lasuavitat en la forma.

El nostre objectiu ha estat recuperar la frontera de les parcel·les queapareixen a les fotografies aèries de la manera més senzilla possible. Desprésde sospesar el benefici de l’automatisme i el cost de la detecció dels pos-sibles errors d’aquest procés, es va decidir desenvolupar eines semiauto-màtiques. A la nostra aproximació el sistema és assistit per l’usuari de duesmaneres: primer, donant un punt dins de la regió a segmentar i, des-prés, acceptant, rebutjant o editant el resultat obtingut, per això haestat integrat en un menú d’edició on, a més, s’incorporen eines de trac-tament d’un conjunt de contorns vectorials.

El sistema s’ha desenvolupat en un entorn amigable per a l’usuari,s’ha validat en nombroses imatges aèries i els algorismes han estatimplementats de manera que poden ésser fàcilment incorporats enun SIG. La construcció de sistemes de programari per

a producció massiva en lots enllaçant múl-tiples programes (“factories” en aquest context)sempre ha estat una tasca difícil i feixuga, quehabitualment deriva en el lliurament de solu-cions més aviat inflexibles; a més, es necessitapersonal altament qualificat, no tan sols per aconstruir els esmentats sistemes, sinó també pera explotar-los. Les raons que causen aquestesdificultats poden agrupar-se com segueix:

Enllaç. Combinar un conjunt de programes pera crear un determinat flux de treball és unatasca on apareixen dificultats tècniques.

Canvi. Es demanen nous productes; apareixenalgorismes millorats; cal tractar nous for-mats de dades; per tant, cal mantenir cons-tantment els sistemes existents o crear-nede nous.

Complexitat. Només els experts en un determi-nat domini són capaços d’establir quin ésel flux de treball correcte per a obtenir undeterminat producte. Els enginyers de pro-gramari, habitualment, no posseeixen aquestconeixement, tan necessari per a construirel sistema perseguit.

Aquests problemes condueixen a sistemesrígids, molt lluny de ser capaços de fer front aldesafiament de la veritable producció dia a dia.

La Visual Factory Suite (VFS) per a Windows NTés un conjunt d’aplicacions i estàndards creatsa l’Institut Cartogràfic de Catalunya que s’hadissenyat amb la intenció de resoldre o, almenys,pal·liar aquestes dificultats.

L’objectiu principal de la VFS pot ser enunciatcom segueix: L’enginyer de producció (no el de pro-gramari) ha de ser capaç de crear noves factories

per si mateix i posar-les en explotació en qüestió deminuts. Aquest objectiu s’ha assolit amb la VFS1.0, ja que amb aquesta l’enginyer de produc-ció pot: 1) dissenyar factories de manera visual,2) planificar l’execució d’aquestes per a explo-tar-les d’acord amb la disponibilitat de recursosexistents i, 3) novament, de manera visual, moni-toritzar i controlar el procés de producció.

FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

2 3FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

La comunitat fotogramètrica està acceptantràpidament els nous avenços en la inte-

gració GPS/INS, raó per la qual la georeferen-ciació directa s'està convertint en una tècnicaàmpliament utilitzada.

No obstant això, com que aquesta tècnica nocomporta un control extern (o el control és entot cas escàs), la robustesa del posicionamentcinemàtic GPS es converteix en un aspecte crí-tic. Es presenta una tècnica per a determinar latrajectòria del GPS que treu partit de les xarxesregionals de GPS com a una via per a millorar lafiabilitat de les trajectòries basades en GPS i, con-seqüentment, de la georeferenciació directa.

L’increment del nombre de xarxes perma-nents de GPS permet un posicionament cine-

màtic diferencial que, en lloc d’utilitzar un únicreceptor GPS com a estació de referència, faservir tot el grup de receptors com a xarxa dereferència per al posicionament cinemàtic. Laxarxa permanent GPS s’utilitza per a la gene-ració de models atmosfèrics a petita escala i pera minimitzar els errors orbitals i de multicamídels senyals GPS.

Els controls geomètrics de la xarxa GPS incre-menten, per una banda, la robustesa dels resul-tats i, paral·lelament, milloren la correlació entreels paràmetres d’ambigüitat i els paràmetresatmosfèrics ajudant a aconseguir una resoluciód’ambigüitat correcta.

Posicionament cinemàtic GPS robust per a la georeferenciació directa Julià TalayaInstitut Cartogràfic de Catalunyatalaya@icc.es

Exemple d’ortofoto obtinguda per fotografia aèria pancromàtica.

Llavors i contorns resultants aplicant la parametrització per B-Splines.

Disseny visual d’una factoria.

Parcel·les obtingudes amb un60% més de rapidesa que quanes dibuixen manualment i ambuna precisió de subpíxel.

Imatge de textura en fals color.

Classificació final obtinguda usant la “Teoria de l’Evidència”.

Producció de mapes del sòl mitjançant la fusió de la classificació multiespectral d’imatges Landsat i l’anàlisi de textura d’imatges d’alta resolucióXavier Otazu, Roman ArbiolInstitut Cartogràfic de Catalunyaxotazu@icc.es, arbiol@icc.es

Extracció de parcel·les d’imatges aèriesutilitzant “Competició entre Regions”Margarita TorreInstitut Cartogràfic de Catalunya – margat@icc.es

Petia RadevaCentre de Visió per Computador. Universitat Autònoma de Barcelona, Espanya – petia@cvc.uab.es

La Visual Factory Suite.Fent front als requeriments canviants dels sistemes de producciómassiva en entorns de procés de dadesespacials

Dr. José NavarroInstitut Cartogràfic de Catalunyapep@icc.es

L’estudi de precisió potencial en el mesurament de punts en imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionals es va comen-

çar per la iniciativa del ISPRS.WGII/7 (grup de treball II/7 de la SocietatInternacional de Fotogrametria i Teledetecció) d’establir un estàndardgeneral per a expressar la transformació d’imatge a espai-objecte pera aplicacions fotogramètriques i de percepció remota. Mentre elsmodels fotogramètrics rigorosos garanteixen una precisió definida,l’aproximació per funcions racionals només permet un establimentmés general sobre la precisió esperada dels punts extrets d’un parellestereoscòpic.

Per a poder seleccionar el mètode més apropiat per a una aplicacióconcreta, la precisió efectiva en la determinació de punts ha estat com-provada en un projecte comú entre l’Institut Cartogràfic de Catalunya i

la Fachhochschule Neubrandenburg. Escenes MOMS de zones munta-nyoses i planes han estat emprades en aquesta comprovació, la qual s’hadut a terme a partir de diversos programaris de ZI-Imaging.

Atesa l’orientació d’imatges utilitzant un model fotogramètric rigo-rós, hi ha dos paràmetres per a escollir les funcions racionals que aproxi-men el model rigorós: el primer és el grau de les funcions racionals i elsegon és el conjunt de punts les coordenades dels quals són conegudesa través del model rigorós, usades en el càlcul dels coeficients de les fun-cions racionals.

Els resultats han estat comparats utilitzant les funcions racionals (can-viant els paràmetres per a determinar-les) i el model rigorós; i ha estatdebatuda la dependència de les funcions racionals del terreny i delsparàmetres de calibració.

Precisió potencial en el mesurament de puntsen imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionalsRamon AlamúsInstitut Cartogràfic de Catalunyaralamus@icc.es

Michael Langner, Wolfgang KresseFachhochschule Neubrandenburg, Alemanyamichael_langner@gmx.de, kresse@fh-nb.de

Efecte de la llavor seleccionada.

Un dels mètodes que s’utilitza amb més fre-qüència per a l’obtenció de mapes d’usos

del sòl és la classificació supervisada d’imatgesmultiespectrals del satèl·lit Landsat. No obstantaixò, sovint el resultat no és prou precís per ala majoria dels projectes pràctics de teledetec-ció. Encara que s’utilitzin imatges multitempo-rals per a la captura de l’evolució fenològica dela vegetació al llarg de l’any, es produeix unaincertesa d’un grau considerablement alt enalgunes de les categories de la llegenda.

Tot i així, és força comú disposar d’una sèriede dades obtingudes en una àrea geogràficadeterminada, ja que qualsevol informació obtin-guda en diferents moments o per diferents sen-sors és susceptible d’utilització per a l’adquisicióde classificacions des de diferents tècniques.Normalment, cada font de dades diferent ésmés adequada per a l’estudi de diferents carac-terístiques, com per exemple usos urbans, vege-tació, humitat, etc.

Arribats en aquest punt, es presenta la neces-sitat d’obtenir un mètode que combini les dife-rents classificacions per tal d’extreure’n una denova que contingui les millors característiquesde cada una d’elles. En aquest treball es pre-senta un algorisme basat en la “Teoria del’Evidència” que fusiona diferents mapes deterreny obtinguts a partir de diverses fonts i dife-rents mètodes d’anàlisi.

Una classificació supervisada proporciona unadistribució versemblant que ens indica l’assig-nació probable de cada punt/píxel per a cadauna de les categories de la llegenda. Amb la uti-lització d’algunes àrees de prova, també es potobtenir una mesura individual del percentatgede qualitat de cada una de les fonts. El mètode

que es presenta, consistent a fusionar dues clas-sificacions diferents de la mateixa àrea geogrà-fica, es basa en la combinació de les sevesversemblances (probabilitats assignades) i elnivell de qualitat de la classificació de cada font.En combinar-les obtenim la distribució d’unanova probabilitat assignada i, per això, d’unanova classificació.

El comportament d’aquest mètode i la millo-ra que suposa en els mètodes de classificacióusuals s’avaluen utilitzant dues fonts de dades,encara que el mètode es podria estendre fàcil-ment i immediatament a diverses fonts. Una d’e-lles és un grup d’imatges multiespectrals Landsatrecollides en dues estacions de l’any, amb el quals’obté una primera classificació. La segona fontde dades és una ortofoto en blanc i negre ambuna resolució a 2,5 punt/píxel, produïda mit-jançant fotografia aèria. Per tal d’emprar la reso-lució espacial més alta comparada amb la delLandsat, s’executa una anàlisi de textures i aixís’obté de les bandes derivades una segona clas-sificació. Les versemblances d’assignació entreles dues classificacions es combinen utilitzantun pes diferent segons l’encert de la classifica-ció original. D’aquesta manera s’obté una novaversemblança.

Si es calcula un nou nivell d’encert d’aques-ta classificació final per a avaluar la seva preci-sió, s’obté un resultat superior a l’obtingut enles categories originals. Així, es pot arribar a laconclusió que la “Teoria de l’Evidència” pro-porciona un bon marc per a combinar classifi-cacions individuals obtingudes des de fonts dedades diferents, retenint el millor de cada unad’elles.

En aquest article es considera el problema de segmentar parcel·les queapareixen a les imatges aèries utilitzant una generalització de tècni-

ques de “Creixement de Regions” combinades amb models deformables.Aquesta aproximació combinada s’anomena “Competició entre Regions”.Els models deformables són una generalització del mètode dels Snakesper a adaptar dinàmicament un contorn vectorial a una regió d’interèsaplicant tècniques de minimització d’energia. Atès el problema de seg-

mentació de parcel·les, les tècniques de “Creixement de Regions” ensinteressen per a obtenir els paràmetres estadístics de les regions i dividirla imatge ràster en parcel·les homogènies. La “Competició entre Regions”combina les millors qualitats de les tècniques de Snakes/Globus i “Creixementde Regions”. Aquest algorisme és basat en una minimització d’energiaque dinàmicament ajusta els contorns de regions depenent dels parà-metres estadístics que es van actualitzant i de les condicions imposadesa aquests contorns, com són mínima longitud i baixa curvatura. A partirdel fet que tècniques ja existents com els models de Snakes/Globus,“Creixement de Regions” i Minimum Description Language (MDL) ja trac-ten aquest problema des de diferents punts de vista, en aquesta aproxi-mació es combinen dins d’un marc estadístic comú per a tenir els avantatgesdels tres mètodes. Amb aquesta estratègia, el fet de preservar les carac-

terístiques topològiques de les parcel·les guia i fa més robust el procésd’agregació de píxels de regions homogènies.

En la “Competició entre Regions” cada àrea es modela per una distri-bució estadística ja que algunes d’elles s’agrupen per a formar regionsseguint el criteri d’homogeneïtat en els seus valors radiomètrics. Una regióes considera homogènia si els seus valors d’intensitat són consistents enhaver estat generats per una família preespecificada de distribucions esta-dístiques, en el nostre cas la distribució “Normal”.

El procés és iteratiu i parteix d’una petita àrea circular al voltant d’unpunt inicial, donat per l’operador, que es considera com el contorn ini-cial i que també serveix per a tenir la primera aproximació dels paràme-tres estadístics de la parcel·la. Partint d’aquestes dades es creen duesregions R i S (on S és la regió complementària de R) i es calculen les corres-ponents probabilitats P(I | R) i P(I | S) (on I és la imatge). El desplaçamentdel contorn és determinant per la raó de similitud entre les dues regions.La frontera entre les dues regions es mou selectivament a la imatge defor-mant la regió R, depenent de si les característiques d’una petita àrea al

voltant de cada punt de la frontera de R s’aproximen més a P(I | R) o aP(I | S). Així, regions adjacents competeixen per la propietat dels píxelsal llarg de les seves fronteres, subjectes a les restriccions imposades desuavitat de formes.

Dues són les forces que actuen sobre el contorn de la regió per aminimitzar la seva energia: la força externa que decideix incloure/exclou-re un punt de la frontera d’una regió, com s’ha descrit anteriorment, i laforça interna on s’incorporen les condicions que haurà de complir el con-torn assegurant la seva suavitat en l’evolució de la seva forma al llarg deles diferents iteracions per a assolir una solució.

Per a reduir el temps de procés i per a assegurar uns resultats més pre-cisos s’han estudiat les característiques de les dades inicials que lliura l’o-perador. A més, s’han comparat diferents inicialitzacions per a obteniruna millor estimació dels paràmetres probabilístics inicials i per a millo-rar el rendiment del procés. Estudiant la convergència del procés en dife-rents casos, s’han desenvolupat diferents estratègies per a aturar el procésiteratiu quan es considera que s’ha obtingut una solució, una d’aques-tes és la correlació de formes de contorns entre dues iteracions conse-cutives del procés.

Per a adaptar l’algorisme de “Competició entre Regions” a les nos-tres aplicacions s’ha estès l’aproximació mitjançant l’ús d’una parame-trització del contorn que utilitza B-Splines. Una de les raons per aseleccionar aquesta representació ha estat la manera fàcil i compactaque té per a recollir la regularitat de les formes de les regions. Un altreavantatge dels B-Splines és la rapidesa del càlcul de les seves derivades,aleshores les forces internes, com la curvatura, es poden introduir en elmodel amb un cost baix. També s’han desenvolupat estratègies per acontrolar l’aparició de llaçades i ajudar a la força interna a mantenir lasuavitat en la forma.

El nostre objectiu ha estat recuperar la frontera de les parcel·les queapareixen a les fotografies aèries de la manera més senzilla possible. Desprésde sospesar el benefici de l’automatisme i el cost de la detecció dels pos-sibles errors d’aquest procés, es va decidir desenvolupar eines semiauto-màtiques. A la nostra aproximació el sistema és assistit per l’usuari de duesmaneres: primer, donant un punt dins de la regió a segmentar i, des-prés, acceptant, rebutjant o editant el resultat obtingut, per això haestat integrat en un menú d’edició on, a més, s’incorporen eines de trac-tament d’un conjunt de contorns vectorials.

El sistema s’ha desenvolupat en un entorn amigable per a l’usuari,s’ha validat en nombroses imatges aèries i els algorismes han estatimplementats de manera que poden ésser fàcilment incorporats enun SIG. La construcció de sistemes de programari per

a producció massiva en lots enllaçant múl-tiples programes (“factories” en aquest context)sempre ha estat una tasca difícil i feixuga, quehabitualment deriva en el lliurament de solu-cions més aviat inflexibles; a més, es necessitapersonal altament qualificat, no tan sols per aconstruir els esmentats sistemes, sinó també pera explotar-los. Les raons que causen aquestesdificultats poden agrupar-se com segueix:

Enllaç. Combinar un conjunt de programes pera crear un determinat flux de treball és unatasca on apareixen dificultats tècniques.

Canvi. Es demanen nous productes; apareixenalgorismes millorats; cal tractar nous for-mats de dades; per tant, cal mantenir cons-tantment els sistemes existents o crear-nede nous.

Complexitat. Només els experts en un determi-nat domini són capaços d’establir quin ésel flux de treball correcte per a obtenir undeterminat producte. Els enginyers de pro-gramari, habitualment, no posseeixen aquestconeixement, tan necessari per a construirel sistema perseguit.

Aquests problemes condueixen a sistemesrígids, molt lluny de ser capaços de fer front aldesafiament de la veritable producció dia a dia.

La Visual Factory Suite (VFS) per a Windows NTés un conjunt d’aplicacions i estàndards creatsa l’Institut Cartogràfic de Catalunya que s’hadissenyat amb la intenció de resoldre o, almenys,pal·liar aquestes dificultats.

L’objectiu principal de la VFS pot ser enunciatcom segueix: L’enginyer de producció (no el de pro-gramari) ha de ser capaç de crear noves factories

per si mateix i posar-les en explotació en qüestió deminuts. Aquest objectiu s’ha assolit amb la VFS1.0, ja que amb aquesta l’enginyer de produc-ció pot: 1) dissenyar factories de manera visual,2) planificar l’execució d’aquestes per a explo-tar-les d’acord amb la disponibilitat de recursosexistents i, 3) novament, de manera visual, moni-toritzar i controlar el procés de producció.

FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

2 3FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

La comunitat fotogramètrica està acceptantràpidament els nous avenços en la inte-

gració GPS/INS, raó per la qual la georeferen-ciació directa s'està convertint en una tècnicaàmpliament utilitzada.

No obstant això, com que aquesta tècnica nocomporta un control extern (o el control és entot cas escàs), la robustesa del posicionamentcinemàtic GPS es converteix en un aspecte crí-tic. Es presenta una tècnica per a determinar latrajectòria del GPS que treu partit de les xarxesregionals de GPS com a una via per a millorar lafiabilitat de les trajectòries basades en GPS i, con-seqüentment, de la georeferenciació directa.

L’increment del nombre de xarxes perma-nents de GPS permet un posicionament cine-

màtic diferencial que, en lloc d’utilitzar un únicreceptor GPS com a estació de referència, faservir tot el grup de receptors com a xarxa dereferència per al posicionament cinemàtic. Laxarxa permanent GPS s’utilitza per a la gene-ració de models atmosfèrics a petita escala i pera minimitzar els errors orbitals i de multicamídels senyals GPS.

Els controls geomètrics de la xarxa GPS incre-menten, per una banda, la robustesa dels resul-tats i, paral·lelament, milloren la correlació entreels paràmetres d’ambigüitat i els paràmetresatmosfèrics ajudant a aconseguir una resoluciód’ambigüitat correcta.

Posicionament cinemàtic GPS robust per a la georeferenciació directa Julià TalayaInstitut Cartogràfic de Catalunyatalaya@icc.es

Exemple d’ortofoto obtinguda per fotografia aèria pancromàtica.

Llavors i contorns resultants aplicant la parametrització per B-Splines.

Disseny visual d’una factoria.

Parcel·les obtingudes amb un60% més de rapidesa que quanes dibuixen manualment i ambuna precisió de subpíxel.

Imatge de textura en fals color.

Classificació final obtinguda usant la “Teoria de l’Evidència”.

Producció de mapes del sòl mitjançant la fusió de la classificació multiespectral d’imatges Landsat i l’anàlisi de textura d’imatges d’alta resolucióXavier Otazu, Roman ArbiolInstitut Cartogràfic de Catalunyaxotazu@icc.es, arbiol@icc.es

Extracció de parcel·les d’imatges aèriesutilitzant “Competició entre Regions”Margarita TorreInstitut Cartogràfic de Catalunya – margat@icc.es

Petia RadevaCentre de Visió per Computador. Universitat Autònoma de Barcelona, Espanya – petia@cvc.uab.es

La Visual Factory Suite.Fent front als requeriments canviants dels sistemes de producciómassiva en entorns de procés de dadesespacials

Dr. José NavarroInstitut Cartogràfic de Catalunyapep@icc.es

L’estudi de precisió potencial en el mesurament de punts en imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionals es va comen-

çar per la iniciativa del ISPRS.WGII/7 (grup de treball II/7 de la SocietatInternacional de Fotogrametria i Teledetecció) d’establir un estàndardgeneral per a expressar la transformació d’imatge a espai-objecte pera aplicacions fotogramètriques i de percepció remota. Mentre elsmodels fotogramètrics rigorosos garanteixen una precisió definida,l’aproximació per funcions racionals només permet un establimentmés general sobre la precisió esperada dels punts extrets d’un parellestereoscòpic.

Per a poder seleccionar el mètode més apropiat per a una aplicacióconcreta, la precisió efectiva en la determinació de punts ha estat com-provada en un projecte comú entre l’Institut Cartogràfic de Catalunya i

la Fachhochschule Neubrandenburg. Escenes MOMS de zones munta-nyoses i planes han estat emprades en aquesta comprovació, la qual s’hadut a terme a partir de diversos programaris de ZI-Imaging.

Atesa l’orientació d’imatges utilitzant un model fotogramètric rigo-rós, hi ha dos paràmetres per a escollir les funcions racionals que aproxi-men el model rigorós: el primer és el grau de les funcions racionals i elsegon és el conjunt de punts les coordenades dels quals són conegudesa través del model rigorós, usades en el càlcul dels coeficients de les fun-cions racionals.

Els resultats han estat comparats utilitzant les funcions racionals (can-viant els paràmetres per a determinar-les) i el model rigorós; i ha estatdebatuda la dependència de les funcions racionals del terreny i delsparàmetres de calibració.

Precisió potencial en el mesurament de puntsen imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionalsRamon AlamúsInstitut Cartogràfic de Catalunyaralamus@icc.es

Michael Langner, Wolfgang KresseFachhochschule Neubrandenburg, Alemanyamichael_langner@gmx.de, kresse@fh-nb.de

Efecte de la llavor seleccionada.

Un dels mètodes que s’utilitza amb més fre-qüència per a l’obtenció de mapes d’usos

del sòl és la classificació supervisada d’imatgesmultiespectrals del satèl·lit Landsat. No obstantaixò, sovint el resultat no és prou precís per ala majoria dels projectes pràctics de teledetec-ció. Encara que s’utilitzin imatges multitempo-rals per a la captura de l’evolució fenològica dela vegetació al llarg de l’any, es produeix unaincertesa d’un grau considerablement alt enalgunes de les categories de la llegenda.

Tot i així, és força comú disposar d’una sèriede dades obtingudes en una àrea geogràficadeterminada, ja que qualsevol informació obtin-guda en diferents moments o per diferents sen-sors és susceptible d’utilització per a l’adquisicióde classificacions des de diferents tècniques.Normalment, cada font de dades diferent ésmés adequada per a l’estudi de diferents carac-terístiques, com per exemple usos urbans, vege-tació, humitat, etc.

Arribats en aquest punt, es presenta la neces-sitat d’obtenir un mètode que combini les dife-rents classificacions per tal d’extreure’n una denova que contingui les millors característiquesde cada una d’elles. En aquest treball es pre-senta un algorisme basat en la “Teoria del’Evidència” que fusiona diferents mapes deterreny obtinguts a partir de diverses fonts i dife-rents mètodes d’anàlisi.

Una classificació supervisada proporciona unadistribució versemblant que ens indica l’assig-nació probable de cada punt/píxel per a cadauna de les categories de la llegenda. Amb la uti-lització d’algunes àrees de prova, també es potobtenir una mesura individual del percentatgede qualitat de cada una de les fonts. El mètode

que es presenta, consistent a fusionar dues clas-sificacions diferents de la mateixa àrea geogrà-fica, es basa en la combinació de les sevesversemblances (probabilitats assignades) i elnivell de qualitat de la classificació de cada font.En combinar-les obtenim la distribució d’unanova probabilitat assignada i, per això, d’unanova classificació.

El comportament d’aquest mètode i la millo-ra que suposa en els mètodes de classificacióusuals s’avaluen utilitzant dues fonts de dades,encara que el mètode es podria estendre fàcil-ment i immediatament a diverses fonts. Una d’e-lles és un grup d’imatges multiespectrals Landsatrecollides en dues estacions de l’any, amb el quals’obté una primera classificació. La segona fontde dades és una ortofoto en blanc i negre ambuna resolució a 2,5 punt/píxel, produïda mit-jançant fotografia aèria. Per tal d’emprar la reso-lució espacial més alta comparada amb la delLandsat, s’executa una anàlisi de textures i aixís’obté de les bandes derivades una segona clas-sificació. Les versemblances d’assignació entreles dues classificacions es combinen utilitzantun pes diferent segons l’encert de la classifica-ció original. D’aquesta manera s’obté una novaversemblança.

Si es calcula un nou nivell d’encert d’aques-ta classificació final per a avaluar la seva preci-sió, s’obté un resultat superior a l’obtingut enles categories originals. Així, es pot arribar a laconclusió que la “Teoria de l’Evidència” pro-porciona un bon marc per a combinar classifi-cacions individuals obtingudes des de fonts dedades diferents, retenint el millor de cada unad’elles.

En aquest article es considera el problema de segmentar parcel·les queapareixen a les imatges aèries utilitzant una generalització de tècni-

ques de “Creixement de Regions” combinades amb models deformables.Aquesta aproximació combinada s’anomena “Competició entre Regions”.Els models deformables són una generalització del mètode dels Snakesper a adaptar dinàmicament un contorn vectorial a una regió d’interèsaplicant tècniques de minimització d’energia. Atès el problema de seg-

mentació de parcel·les, les tècniques de “Creixement de Regions” ensinteressen per a obtenir els paràmetres estadístics de les regions i dividirla imatge ràster en parcel·les homogènies. La “Competició entre Regions”combina les millors qualitats de les tècniques de Snakes/Globus i “Creixementde Regions”. Aquest algorisme és basat en una minimització d’energiaque dinàmicament ajusta els contorns de regions depenent dels parà-metres estadístics que es van actualitzant i de les condicions imposadesa aquests contorns, com són mínima longitud i baixa curvatura. A partirdel fet que tècniques ja existents com els models de Snakes/Globus,“Creixement de Regions” i Minimum Description Language (MDL) ja trac-ten aquest problema des de diferents punts de vista, en aquesta aproxi-mació es combinen dins d’un marc estadístic comú per a tenir els avantatgesdels tres mètodes. Amb aquesta estratègia, el fet de preservar les carac-

terístiques topològiques de les parcel·les guia i fa més robust el procésd’agregació de píxels de regions homogènies.

En la “Competició entre Regions” cada àrea es modela per una distri-bució estadística ja que algunes d’elles s’agrupen per a formar regionsseguint el criteri d’homogeneïtat en els seus valors radiomètrics. Una regióes considera homogènia si els seus valors d’intensitat són consistents enhaver estat generats per una família preespecificada de distribucions esta-dístiques, en el nostre cas la distribució “Normal”.

El procés és iteratiu i parteix d’una petita àrea circular al voltant d’unpunt inicial, donat per l’operador, que es considera com el contorn ini-cial i que també serveix per a tenir la primera aproximació dels paràme-tres estadístics de la parcel·la. Partint d’aquestes dades es creen duesregions R i S (on S és la regió complementària de R) i es calculen les corres-ponents probabilitats P(I | R) i P(I | S) (on I és la imatge). El desplaçamentdel contorn és determinant per la raó de similitud entre les dues regions.La frontera entre les dues regions es mou selectivament a la imatge defor-mant la regió R, depenent de si les característiques d’una petita àrea al

voltant de cada punt de la frontera de R s’aproximen més a P(I | R) o aP(I | S). Així, regions adjacents competeixen per la propietat dels píxelsal llarg de les seves fronteres, subjectes a les restriccions imposades desuavitat de formes.

Dues són les forces que actuen sobre el contorn de la regió per aminimitzar la seva energia: la força externa que decideix incloure/exclou-re un punt de la frontera d’una regió, com s’ha descrit anteriorment, i laforça interna on s’incorporen les condicions que haurà de complir el con-torn assegurant la seva suavitat en l’evolució de la seva forma al llarg deles diferents iteracions per a assolir una solució.

Per a reduir el temps de procés i per a assegurar uns resultats més pre-cisos s’han estudiat les característiques de les dades inicials que lliura l’o-perador. A més, s’han comparat diferents inicialitzacions per a obteniruna millor estimació dels paràmetres probabilístics inicials i per a millo-rar el rendiment del procés. Estudiant la convergència del procés en dife-rents casos, s’han desenvolupat diferents estratègies per a aturar el procésiteratiu quan es considera que s’ha obtingut una solució, una d’aques-tes és la correlació de formes de contorns entre dues iteracions conse-cutives del procés.

Per a adaptar l’algorisme de “Competició entre Regions” a les nos-tres aplicacions s’ha estès l’aproximació mitjançant l’ús d’una parame-trització del contorn que utilitza B-Splines. Una de les raons per aseleccionar aquesta representació ha estat la manera fàcil i compactaque té per a recollir la regularitat de les formes de les regions. Un altreavantatge dels B-Splines és la rapidesa del càlcul de les seves derivades,aleshores les forces internes, com la curvatura, es poden introduir en elmodel amb un cost baix. També s’han desenvolupat estratègies per acontrolar l’aparició de llaçades i ajudar a la força interna a mantenir lasuavitat en la forma.

El nostre objectiu ha estat recuperar la frontera de les parcel·les queapareixen a les fotografies aèries de la manera més senzilla possible. Desprésde sospesar el benefici de l’automatisme i el cost de la detecció dels pos-sibles errors d’aquest procés, es va decidir desenvolupar eines semiauto-màtiques. A la nostra aproximació el sistema és assistit per l’usuari de duesmaneres: primer, donant un punt dins de la regió a segmentar i, des-prés, acceptant, rebutjant o editant el resultat obtingut, per això haestat integrat en un menú d’edició on, a més, s’incorporen eines de trac-tament d’un conjunt de contorns vectorials.

El sistema s’ha desenvolupat en un entorn amigable per a l’usuari,s’ha validat en nombroses imatges aèries i els algorismes han estatimplementats de manera que poden ésser fàcilment incorporats enun SIG. La construcció de sistemes de programari per

a producció massiva en lots enllaçant múl-tiples programes (“factories” en aquest context)sempre ha estat una tasca difícil i feixuga, quehabitualment deriva en el lliurament de solu-cions més aviat inflexibles; a més, es necessitapersonal altament qualificat, no tan sols per aconstruir els esmentats sistemes, sinó també pera explotar-los. Les raons que causen aquestesdificultats poden agrupar-se com segueix:

Enllaç. Combinar un conjunt de programes pera crear un determinat flux de treball és unatasca on apareixen dificultats tècniques.

Canvi. Es demanen nous productes; apareixenalgorismes millorats; cal tractar nous for-mats de dades; per tant, cal mantenir cons-tantment els sistemes existents o crear-nede nous.

Complexitat. Només els experts en un determi-nat domini són capaços d’establir quin ésel flux de treball correcte per a obtenir undeterminat producte. Els enginyers de pro-gramari, habitualment, no posseeixen aquestconeixement, tan necessari per a construirel sistema perseguit.

Aquests problemes condueixen a sistemesrígids, molt lluny de ser capaços de fer front aldesafiament de la veritable producció dia a dia.

La Visual Factory Suite (VFS) per a Windows NTés un conjunt d’aplicacions i estàndards creatsa l’Institut Cartogràfic de Catalunya que s’hadissenyat amb la intenció de resoldre o, almenys,pal·liar aquestes dificultats.

L’objectiu principal de la VFS pot ser enunciatcom segueix: L’enginyer de producció (no el de pro-gramari) ha de ser capaç de crear noves factories

per si mateix i posar-les en explotació en qüestió deminuts. Aquest objectiu s’ha assolit amb la VFS1.0, ja que amb aquesta l’enginyer de produc-ció pot: 1) dissenyar factories de manera visual,2) planificar l’execució d’aquestes per a explo-tar-les d’acord amb la disponibilitat de recursosexistents i, 3) novament, de manera visual, moni-toritzar i controlar el procés de producció.

FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

2 3FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

La comunitat fotogramètrica està acceptantràpidament els nous avenços en la inte-

gració GPS/INS, raó per la qual la georeferen-ciació directa s'està convertint en una tècnicaàmpliament utilitzada.

No obstant això, com que aquesta tècnica nocomporta un control extern (o el control és entot cas escàs), la robustesa del posicionamentcinemàtic GPS es converteix en un aspecte crí-tic. Es presenta una tècnica per a determinar latrajectòria del GPS que treu partit de les xarxesregionals de GPS com a una via per a millorar lafiabilitat de les trajectòries basades en GPS i, con-seqüentment, de la georeferenciació directa.

L’increment del nombre de xarxes perma-nents de GPS permet un posicionament cine-

màtic diferencial que, en lloc d’utilitzar un únicreceptor GPS com a estació de referència, faservir tot el grup de receptors com a xarxa dereferència per al posicionament cinemàtic. Laxarxa permanent GPS s’utilitza per a la gene-ració de models atmosfèrics a petita escala i pera minimitzar els errors orbitals i de multicamídels senyals GPS.

Els controls geomètrics de la xarxa GPS incre-menten, per una banda, la robustesa dels resul-tats i, paral·lelament, milloren la correlació entreels paràmetres d’ambigüitat i els paràmetresatmosfèrics ajudant a aconseguir una resoluciód’ambigüitat correcta.

Posicionament cinemàtic GPS robust per a la georeferenciació directa Julià TalayaInstitut Cartogràfic de Catalunyatalaya@icc.es

Exemple d’ortofoto obtinguda per fotografia aèria pancromàtica.

Llavors i contorns resultants aplicant la parametrització per B-Splines.

Disseny visual d’una factoria.

Parcel·les obtingudes amb un60% més de rapidesa que quanes dibuixen manualment i ambuna precisió de subpíxel.

Imatge de textura en fals color.

Classificació final obtinguda usant la “Teoria de l’Evidència”.

Producció de mapes del sòl mitjançant la fusió de la classificació multiespectral d’imatges Landsat i l’anàlisi de textura d’imatges d’alta resolucióXavier Otazu, Roman ArbiolInstitut Cartogràfic de Catalunyaxotazu@icc.es, arbiol@icc.es

Extracció de parcel·les d’imatges aèriesutilitzant “Competició entre Regions”Margarita TorreInstitut Cartogràfic de Catalunya – margat@icc.es

Petia RadevaCentre de Visió per Computador. Universitat Autònoma de Barcelona, Espanya – petia@cvc.uab.es

La Visual Factory Suite.Fent front als requeriments canviants dels sistemes de producciómassiva en entorns de procés de dadesespacials

Dr. José NavarroInstitut Cartogràfic de Catalunyapep@icc.es

L’estudi de precisió potencial en el mesurament de punts en imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionals es va comen-

çar per la iniciativa del ISPRS.WGII/7 (grup de treball II/7 de la SocietatInternacional de Fotogrametria i Teledetecció) d’establir un estàndardgeneral per a expressar la transformació d’imatge a espai-objecte pera aplicacions fotogramètriques i de percepció remota. Mentre elsmodels fotogramètrics rigorosos garanteixen una precisió definida,l’aproximació per funcions racionals només permet un establimentmés general sobre la precisió esperada dels punts extrets d’un parellestereoscòpic.

Per a poder seleccionar el mètode més apropiat per a una aplicacióconcreta, la precisió efectiva en la determinació de punts ha estat com-provada en un projecte comú entre l’Institut Cartogràfic de Catalunya i

la Fachhochschule Neubrandenburg. Escenes MOMS de zones munta-nyoses i planes han estat emprades en aquesta comprovació, la qual s’hadut a terme a partir de diversos programaris de ZI-Imaging.

Atesa l’orientació d’imatges utilitzant un model fotogramètric rigo-rós, hi ha dos paràmetres per a escollir les funcions racionals que aproxi-men el model rigorós: el primer és el grau de les funcions racionals i elsegon és el conjunt de punts les coordenades dels quals són conegudesa través del model rigorós, usades en el càlcul dels coeficients de les fun-cions racionals.

Els resultats han estat comparats utilitzant les funcions racionals (can-viant els paràmetres per a determinar-les) i el model rigorós; i ha estatdebatuda la dependència de les funcions racionals del terreny i delsparàmetres de calibració.

Precisió potencial en el mesurament de puntsen imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionalsRamon AlamúsInstitut Cartogràfic de Catalunyaralamus@icc.es

Michael Langner, Wolfgang KresseFachhochschule Neubrandenburg, Alemanyamichael_langner@gmx.de, kresse@fh-nb.de

Efecte de la llavor seleccionada.

El Servicio Autónomo de Geografía y Carto-grafía Nacional de Veneçuela ha assolit el

desafiament d’elaborar la cartografia de la regiósituada entre l’Orinoco i la frontera amb el Brasil.Aquesta remota regió veneçolana, quasi per-manentment ennuvolada, es caracteritza pel seuclima càlid i humit. La seva topografia és acci-dentada, amb escasses àrees planes i abrupteselevacions que emergeixen des de les planures.La seva superfície es troba quasi completamentcoberta per selva tropical, amb arbres d’alçadesde fins a 40 m.

Aquest projecte cartogràfic va consistir en laproducció d’imatges d’ortofoto digital de 5 m/píxel i de mapes d’ortofoto a escala1:50 000, amb corbes cada 40 m derivades d’unmodel digital d’elevacions molt dens sobre unaregió de 266 616 km2. Un total de 536 fullscobreixen l’àrea de referència.

L’Institut Cartogràfic de Catalunya va pre-sentar una proposta tècnica basada en la tec-nologia interferomètrica SAR per tal d’assegurarque els productes s’obtindrien i es lliurarien enun període previsible de temps. Donades la pre-cisió necessària i les especificacions de la midadel punt/píxel, es va excloure l’ús del satèl·litradar, i es va proposar i seleccionar la utilitzaciódel radar interferomètric aerotransportat de pasúnic AeS-1 de l’empresa AeroSensing Radar-systeme, GmbH.

El sistema AeS-1 es basa en la informació GPSi INS per a la georeferenciació, per això el con-trol sobre el terreny s’utilitza només amb pro-pòsits de comprovació. Els punts de control espoden visualitzar des de la imatge del radar mit-jançant la instal·lació de reflectors de radar (cor-ner reflectors) en posicions conegudes. Finalment,

es va establir la situació sobre el terreny i sobrela imatge del radar de 35 reflectors.

La campanya de vol es va dur a terme entreel 28 d’octubre de 1998 iel 3 de febrer de 1999,amb un total de 66 dies devol efectiu.

El primer pas del procésva consistir en processar lareconstrucció de dues imat-ges complexes (intensitat ifase) a partir de les dades enbrut de dues antenes. L’in-terferograma, que s’obtémultiplicant la primera imat-ge amb el conjugat complexde la segona, representa ladiferència de fase deguda al’elevació del terreny, i s’ex-pressa en mòdul 2π. El pro-cés de “desenrotllar” ladiferència de fase s’obté cal-culant la diferència absolu-ta de fase sumant (o restant)2π quan es detecta unavariació més gran que 2π al’interferograma. Aleshoreses calculen les elevacionsdes de la fase absoluta unavegada aquesta s’ha cali-brat. Un cop es coneixen leselevacions, es procedeix ala geocorrecció i muntatgede les imatges correspo-nents a les diferents líniesde vol mitjançant un procésde mosaic.

Per a aconseguir una estimació de l’alçadadels arbres i per a convertir el Model Digital deSuperfície (DSM) en un Model Digital del Terreny(DTM) s’utilitza una cobertura d’imatges delsatèl·lit Landsat pràcticament lliure de núvols.Després de corregistrar amb les imatges de radar,les escenes se segmenten utilitzant un classifi-cador màxim versemblant. Les diferències d’al-çada entre les categories adjacents s’obtenendibuixant perfils a través d’elles i així és possi-ble extreure les alçades des del DSM. El resul-tat és una taula que indica la diferència mitjanad’alçada per a cada tipus de transició entre lescategories. La categoria del sòl s’utilitza com areferència, i les alçades es resten del DSM obte-nint així el DTM. Les categories es deriven deles textures de les imatges de radar en els llocson les escenes del Landsat es troben recober-tes de núvols.

Arribats en aquest punt, les corbes de nivelles calculen automàticament i se suprimeixen elsmínims locals. Els noms geogràfics s’extreuende mapes existents i es fixen al mapa. Finalment,un cop incorporats taules, llegendes i marges,es filma i s’imprimeix el mapa.

Probablement, la conclusió més rellevant ésque el radar interferomètric aerotransportat depas únic representa un instrument fiable per amissions de cartografia en àrees caracteritzadesper la seva alta nuvolositat. D’altra banda, esrequereix un període de temps considerable pera processar les dades de radar. Comparativament,la quantitat de maquinari i temps necessaris ésmolt superior al que suposaria una missió òpti-ca equivalent.

4

L’Institut Cartogràfic de Catalunya ha desen-volupat un sistema SISA (Sistema Integrat

de Sensors Aerotransportats) que integra sen-sors aerotransportats (d’imatge, de posició, d’ac-titud, etc.) i algorismes que es poden usar pera georeferenciar sensors d’imatge. Fins almoment, el SISA s’ha utilitzat per a orientar elsistema CASI (Compact Airborne SpectographicImager) i en un vol gravimètric sobre Catalunya.

L’objectiu principal del SISA és proporcionar,a un sensor d’imatge, actitud i posició precisa.Per a dur a terme aquesta tasca, el SISA integradades GPS (Global Positioning System) i dadesd’una IMU (Inertial Measurement Unit), i disposad’un procediment de sincronització de conjuntde tots els sensors. La configuració actual del SISAproporciona una interfície al subsistema d’acti-tud (basat en un INS Litton LTN 101 FLAGSHIP–Inercial Navigation System–), una interfície a unreceptor GPS de doble freqüència i un procedi-ment robust per a sincronitzar el sensor d’acti-tud (IMU/INS) i el sensor d’imatge (CASI). L’ICCha desenvolupat el programari per a assegurar lacorrecta assignació de temps a les dades inercialsi a les imatges, i determinar la trajectòria i acti-tud de la plataforma aerotransportada.

Les diferències entre el sistema de referèn-cia imatge i el sistema de referència inercialcausades pel muntatge dels sensors són deter-minades conjuntament amb certs paràmetresde calibratge del CASI en un ajust fotogramè-tric usant el programari GeoTeX/ACX.

Els mètodes d’orientació directa requereixenun bon coneixement a priori de les relacionsgeomètriques entre els sensors involucrats.L’estabilitat de l’acoblament SISA-CASI ha estatestudiada comparant els paràmetres de matriusde desalineament i autocalibratge en sèries devols CASI.

Com a conclusió, el SISA demostra la sevavalidesa per a l’orientació directa del sistemaCASI.

La base de dades altimètrica en malla regu-lar que té l’Institut Cartogràfic de Catalunya

des de 1987 és insuficient per a algunes aplica-cions. Per aquesta raó es va iniciar el desenvo-lupament d’una nova base de dades amb laintenció de construir un model irregular de trian-gles (TIN) d’una sola peça amb precisió suficientper a generar corbes de nivell de qualitat car-

togràfica per a escales 1:5 000 o més grans i pera tot Catalunya (32 000 km2).

És previst carregar a la base aproximadament300 milions de punts. El model ha de ser dinà-mic per a permetre la inserció i l’esborrat dedades, el model de superfície cal que sigui refi-nable, els algorismes han de ser robustos i calque es preservi la integritat de les dades. La trian-gulació escollida és la triangulació restringidade Delaunay i es fa servir l’algorisme de cons-trucció incremental. El seu rendiment és bo quan

les dades d’entrada són ben distribuïdes i éscompletament dinàmic.

La dificultat principal és el maneig de la trian-gulació amb memòria externa. Els programeshabituals de triangulació mantenen tota la infor-mació a la memòria central i no poden trian-gular conjunts de dades molt grans (algunsmilions de vèrtexs). En aquest projecte es fa ser-

vir un arbre quaternari de blocs de punts ambregions (bucket point-region quadtree) per a millo-rar la localització del triangle que conté un punti per a reduir les fallades de pàgina mitjançantagrupament en blocs (buckets).

El model de superfície és per defecte unterreny polièdric però es pot estendre de mane-res diferents. L’ús de la tecnologia de progra-mació orientada a l’objecte vol dir que aquestesextensions poden ser programades fàcilment idóna al disseny una gran flexibilitat.

1

SUMARIContribució de l’ICC al XIX Congrés de la ISPRS:

Integració de sensors aerotransportats i orientació directa del CASI

Posicionament cinemàtic GPS robustper a la georeferenciació directa

La Visual Factory Suite. Fent front als requerimentscanviants dels sistemes de producció massiva en entorns de procés de dades espacials

Extracció de parcel·les d’imatges aèries utilitzant “Competició entre Regions”

Producció de mapes del sòl mitjançant la fusió de la classificació multiespectral d’imatges Landsat i l’anàlisi de textura d’imatges d’alta resolució

Precisió potencial en el mesurament de punts en imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionals

La producció cartogràfica a Veneçuela utilitzant InSAR aerotransportat

Una base de dades altimètrica TIN per a tot un país

Els mapes en la història de la cartografia del segle XX

Premi a la millor comunicació

Premi “Jordi Viñas i Folch”

4FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

ELS MAPES EN LA HISTÒRIADE LA CARTOGRAFIADEL SEGLE XX

El projecte de l’ICC sobre l’estudi de l’e-volució i la influència de les col·leccions demapes en la història de la cartografia delsegle XX ha estat admès en un programade recerca de tres anys de duració finançatper la National Science Foundation delsEUA.

La proposta forma part dels treballsefectuats per a l’elaboració del volum 6ède la History of Cartography, editada per laUniversitat de Chicago sota la direcció delprofessor David Woodward. Aquest volumtracta precisament de la cartografia delsegle XX i és coeditat pel professor MarkMonmonier.

PREMI A LA MILLOR COMUNICACIÓ

Durant la celebració, el passat setembrede 1999, del 12th International TechnicalMeeting of The Satellite Division de l’Instituteof Navigation de Nashville (Tennessee), esva atorgar el premi a la millor comunicaciópresentada a la sessió Carrier-Phase Posi-tioning & Ambiguity Resolution: “ResolvingCarrier-Phase Ambiguities On-The-Fly, AtMore Than 100 km From Nearest ReferenceSite, With Help From Ionospheric Tomo-graphy”, pronunciada per O. L. Colombo(USRA/NASA GSFC), M. Hernandez-Pajares,J. M. Juan i J. Sanz (Universitat Politècnicade Catalunya) i Julià Talaya (InstitutCartogràfic de Catalunya).

Enhorabona!

PREMI “JORDI VIÑAS I FOLCH”

Coincidint amb les successives celebra-cions biennals de la Setmana Geomàticade Barcelona, l’ICC convoca el premi “JordiViñas i Folch” a un treball individual de recer-ca inèdit en el camp de la geomàtica.

Durant la celebració de la 4a Setmana,els dies 3-6 d’abril de 2000, organitzada perl’Institut de Geomàtica, l’Institut Cartogràficde Catalunya, el Col·legi Oficial d’EnginyersTècnics en Topografia (divisió de Catalunya)i l’Escola Universitària Politècnica de Barce-lona, el jurat va atorgar el premi al treballd’investigació: “Noves tecnologies per a l’es-tabliment de serveis de correccions diferen-cials GPS”, d’Ernest Bosch (ICC).

Enhorabona!

CONTRIBUCIÓ DE L’ICC AL XIX CONGRÉS DE LA ISPRS

Integració de sensors aerotransportats i orientació directa del CASIRamon Alamús, Julià TalayaInstitut Cartogràfic de Catalunya – ralamus@icc.es, talaya@icc.es

Els dies 16-23 de juliol de 2000 se celebrarà a Amsterdam el XIX Congrésde la Societat Internacional de Fotogrametria i Teledetecció. Igual

que en les celebracions anteriors, la participació de l’Institut Cartogràficde Catalunya hi serà força present ja que presentarà cinc pòsters, trescomunicacions i un tutorial. Cadascuna d’aquestes contribucions es pre-senta, de manera resumida, en aquest número del Full informatiu de l’ICCtot i que, un cop celebrat el Congrés, es publicaran ampliades a la Webde l’ICC:

Aquesta celebració, a més, té un valor afegit: la Sociedad Española deCartografía, Fotogrametría y Teledetección, societat que reuneix i repre-senta les entitats espanyoles dedicades a aquestes especialitats, presen-tarà la seva candidatura perquè l’ICC aculli el XX Congrés de la ISPRS, quese celebrarà l’any 2004.

Cal, doncs, esperar que aquesta proposta tingui el ressò que tots de-sitgem i que Barcelona, una vegada més, sigui la seu d’un esdevenimentinternacional que té com a objectius la reunió dels més prestigiosos tèc-nics sobre cartografia, fotogrametria i teledetecció, i la posada en comúde les experiències i dels nous coneixements que es van desenvolupant iaplicant en aquests camps.

La producció cartogràfica a Veneçuela utilitzant InSAR aerotransportatRoman ArbiolInstitut Cartogràfic de Catalunya – arbiol@icc.es

Gloria GonzálezServicio Autónomo de Geografía y Cartografía Nacional, Caracas, Veneçuela – gloriag@telcet.net.ve

Una base de dades altimètrica TIN per a tot un paísAntonio RuizInstitut Cartogràfic de Catalunyatoni@icc.es

Imatge geocodificada després de la correcció radiomètrica.

FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

FULL INFORMATIUI N S T I T U T C A R T O G R À F I C D E C A T A L U N Y A

A N Y 5 � J U N Y 2 0 0 0 � N Ú M E R O 1 1

Generalitat de CatalunyaInstitut Cartogràficde Catalunya

Aquest full és una publicació gratuïta disponible en català, castellà i anglès.

Any 5 – Juny 2000 – Número 11 – ISSN: 1137-2362Dipòsit Legal: B. 40 192-1996

BREUS

Adreces de contacte de l’ICC

Parc de Montjuïc – E-08038 Barcelona – Telèfon 34-93 567 15 00 – Telefax 93 567 15 67 – E-mail: estherm@icc.es

Balmes, 209-211 – E-08006 Barcelona – Telèfon 34-93 218 87 58 – Telefax 93 218 89 59Emili Grahit, 10 A – E-17002 Girona – Telèfon 34-972 20 04 93 – Telefax 972 20 04 93Doctor Fleming, 19 – E-25006 Lleida – Telèfon 34-973 27 47 76 – Telefax 973 27 47 76Anselm Clavé, 1 – E-43004 Tarragona – Telèfon 34-977 23 01 56 – Telefax 977 23 01 56

© Institut Cartogràfic de Catalunya http://www.icc.es

PAPER ECOLÒGIC

El Servicio Autónomo de Geografía y Carto-grafía Nacional de Veneçuela ha assolit el

desafiament d’elaborar la cartografia de la regiósituada entre l’Orinoco i la frontera amb el Brasil.Aquesta remota regió veneçolana, quasi per-manentment ennuvolada, es caracteritza pel seuclima càlid i humit. La seva topografia és acci-dentada, amb escasses àrees planes i abrupteselevacions que emergeixen des de les planures.La seva superfície es troba quasi completamentcoberta per selva tropical, amb arbres d’alçadesde fins a 40 m.

Aquest projecte cartogràfic va consistir en laproducció d’imatges d’ortofoto digital de 5 m/píxel i de mapes d’ortofoto a escala1:50 000, amb corbes cada 40 m derivades d’unmodel digital d’elevacions molt dens sobre unaregió de 266 616 km2. Un total de 536 fullscobreixen l’àrea de referència.

L’Institut Cartogràfic de Catalunya va pre-sentar una proposta tècnica basada en la tec-nologia interferomètrica SAR per tal d’assegurarque els productes s’obtindrien i es lliurarien enun període previsible de temps. Donades la pre-cisió necessària i les especificacions de la midadel punt/píxel, es va excloure l’ús del satèl·litradar, i es va proposar i seleccionar la utilitzaciódel radar interferomètric aerotransportat de pasúnic AeS-1 de l’empresa AeroSensing Radar-systeme, GmbH.

El sistema AeS-1 es basa en la informació GPSi INS per a la georeferenciació, per això el con-trol sobre el terreny s’utilitza només amb pro-pòsits de comprovació. Els punts de control espoden visualitzar des de la imatge del radar mit-jançant la instal·lació de reflectors de radar (cor-ner reflectors) en posicions conegudes. Finalment,

es va establir la situació sobre el terreny i sobrela imatge del radar de 35 reflectors.

La campanya de vol es va dur a terme entreel 28 d’octubre de 1998 iel 3 de febrer de 1999,amb un total de 66 dies devol efectiu.

El primer pas del procésva consistir en processar lareconstrucció de dues imat-ges complexes (intensitat ifase) a partir de les dades enbrut de dues antenes. L’in-terferograma, que s’obtémultiplicant la primera imat-ge amb el conjugat complexde la segona, representa ladiferència de fase deguda al’elevació del terreny, i s’ex-pressa en mòdul 2π. El pro-cés de “desenrotllar” ladiferència de fase s’obté cal-culant la diferència absolu-ta de fase sumant (o restant)2π quan es detecta unavariació més gran que 2π al’interferograma. Aleshoreses calculen les elevacionsdes de la fase absoluta unavegada aquesta s’ha cali-brat. Un cop es coneixen leselevacions, es procedeix ala geocorrecció i muntatgede les imatges correspo-nents a les diferents líniesde vol mitjançant un procésde mosaic.

Per a aconseguir una estimació de l’alçadadels arbres i per a convertir el Model Digital deSuperfície (DSM) en un Model Digital del Terreny(DTM) s’utilitza una cobertura d’imatges delsatèl·lit Landsat pràcticament lliure de núvols.Després de corregistrar amb les imatges de radar,les escenes se segmenten utilitzant un classifi-cador màxim versemblant. Les diferències d’al-çada entre les categories adjacents s’obtenendibuixant perfils a través d’elles i així és possi-ble extreure les alçades des del DSM. El resul-tat és una taula que indica la diferència mitjanad’alçada per a cada tipus de transició entre lescategories. La categoria del sòl s’utilitza com areferència, i les alçades es resten del DSM obte-nint així el DTM. Les categories es deriven deles textures de les imatges de radar en els llocson les escenes del Landsat es troben recober-tes de núvols.

Arribats en aquest punt, les corbes de nivelles calculen automàticament i se suprimeixen elsmínims locals. Els noms geogràfics s’extreuende mapes existents i es fixen al mapa. Finalment,un cop incorporats taules, llegendes i marges,es filma i s’imprimeix el mapa.

Probablement, la conclusió més rellevant ésque el radar interferomètric aerotransportat depas únic representa un instrument fiable per amissions de cartografia en àrees caracteritzadesper la seva alta nuvolositat. D’altra banda, esrequereix un període de temps considerable pera processar les dades de radar. Comparativament,la quantitat de maquinari i temps necessaris ésmolt superior al que suposaria una missió òpti-ca equivalent.

4

L’Institut Cartogràfic de Catalunya ha desen-volupat un sistema SISA (Sistema Integrat

de Sensors Aerotransportats) que integra sen-sors aerotransportats (d’imatge, de posició, d’ac-titud, etc.) i algorismes que es poden usar pera georeferenciar sensors d’imatge. Fins almoment, el SISA s’ha utilitzat per a orientar elsistema CASI (Compact Airborne SpectographicImager) i en un vol gravimètric sobre Catalunya.

L’objectiu principal del SISA és proporcionar,a un sensor d’imatge, actitud i posició precisa.Per a dur a terme aquesta tasca, el SISA integradades GPS (Global Positioning System) i dadesd’una IMU (Inertial Measurement Unit), i disposad’un procediment de sincronització de conjuntde tots els sensors. La configuració actual del SISAproporciona una interfície al subsistema d’acti-tud (basat en un INS Litton LTN 101 FLAGSHIP–Inercial Navigation System–), una interfície a unreceptor GPS de doble freqüència i un procedi-ment robust per a sincronitzar el sensor d’acti-tud (IMU/INS) i el sensor d’imatge (CASI). L’ICCha desenvolupat el programari per a assegurar lacorrecta assignació de temps a les dades inercialsi a les imatges, i determinar la trajectòria i acti-tud de la plataforma aerotransportada.

Les diferències entre el sistema de referèn-cia imatge i el sistema de referència inercialcausades pel muntatge dels sensors són deter-minades conjuntament amb certs paràmetresde calibratge del CASI en un ajust fotogramè-tric usant el programari GeoTeX/ACX.

Els mètodes d’orientació directa requereixenun bon coneixement a priori de les relacionsgeomètriques entre els sensors involucrats.L’estabilitat de l’acoblament SISA-CASI ha estatestudiada comparant els paràmetres de matriusde desalineament i autocalibratge en sèries devols CASI.

Com a conclusió, el SISA demostra la sevavalidesa per a l’orientació directa del sistemaCASI.

La base de dades altimètrica en malla regu-lar que té l’Institut Cartogràfic de Catalunya

des de 1987 és insuficient per a algunes aplica-cions. Per aquesta raó es va iniciar el desenvo-lupament d’una nova base de dades amb laintenció de construir un model irregular de trian-gles (TIN) d’una sola peça amb precisió suficientper a generar corbes de nivell de qualitat car-

togràfica per a escales 1:5 000 o més grans i pera tot Catalunya (32 000 km2).

És previst carregar a la base aproximadament300 milions de punts. El model ha de ser dinà-mic per a permetre la inserció i l’esborrat dedades, el model de superfície cal que sigui refi-nable, els algorismes han de ser robustos i calque es preservi la integritat de les dades. La trian-gulació escollida és la triangulació restringidade Delaunay i es fa servir l’algorisme de cons-trucció incremental. El seu rendiment és bo quan

les dades d’entrada són ben distribuïdes i éscompletament dinàmic.

La dificultat principal és el maneig de la trian-gulació amb memòria externa. Els programeshabituals de triangulació mantenen tota la infor-mació a la memòria central i no poden trian-gular conjunts de dades molt grans (algunsmilions de vèrtexs). En aquest projecte es fa ser-

vir un arbre quaternari de blocs de punts ambregions (bucket point-region quadtree) per a millo-rar la localització del triangle que conté un punti per a reduir les fallades de pàgina mitjançantagrupament en blocs (buckets).

El model de superfície és per defecte unterreny polièdric però es pot estendre de mane-res diferents. L’ús de la tecnologia de progra-mació orientada a l’objecte vol dir que aquestesextensions poden ser programades fàcilment idóna al disseny una gran flexibilitat.

1

SUMARIContribució de l’ICC al XIX Congrés de la ISPRS:

Integració de sensors aerotransportats i orientació directa del CASI

Posicionament cinemàtic GPS robustper a la georeferenciació directa

La Visual Factory Suite. Fent front als requerimentscanviants dels sistemes de producció massiva en entorns de procés de dades espacials

Extracció de parcel·les d’imatges aèries utilitzant “Competició entre Regions”

Producció de mapes del sòl mitjançant la fusió de la classificació multiespectral d’imatges Landsat i l’anàlisi de textura d’imatges d’alta resolució

Precisió potencial en el mesurament de punts en imatges MOMS usant un model rigorós i funcions racionals

La producció cartogràfica a Veneçuela utilitzant InSAR aerotransportat

Una base de dades altimètrica TIN per a tot un país

Els mapes en la història de la cartografia del segle XX

Premi a la millor comunicació

Premi “Jordi Viñas i Folch”

4FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

ELS MAPES EN LA HISTÒRIADE LA CARTOGRAFIADEL SEGLE XX

El projecte de l’ICC sobre l’estudi de l’e-volució i la influència de les col·leccions demapes en la història de la cartografia delsegle XX ha estat admès en un programade recerca de tres anys de duració finançatper la National Science Foundation delsEUA.

La proposta forma part dels treballsefectuats per a l’elaboració del volum 6ède la History of Cartography, editada per laUniversitat de Chicago sota la direcció delprofessor David Woodward. Aquest volumtracta precisament de la cartografia delsegle XX i és coeditat pel professor MarkMonmonier.

PREMI A LA MILLOR COMUNICACIÓ

Durant la celebració, el passat setembrede 1999, del 12th International TechnicalMeeting of The Satellite Division de l’Instituteof Navigation de Nashville (Tennessee), esva atorgar el premi a la millor comunicaciópresentada a la sessió Carrier-Phase Posi-tioning & Ambiguity Resolution: “ResolvingCarrier-Phase Ambiguities On-The-Fly, AtMore Than 100 km From Nearest ReferenceSite, With Help From Ionospheric Tomo-graphy”, pronunciada per O. L. Colombo(USRA/NASA GSFC), M. Hernandez-Pajares,J. M. Juan i J. Sanz (Universitat Politècnicade Catalunya) i Julià Talaya (InstitutCartogràfic de Catalunya).

Enhorabona!

PREMI “JORDI VIÑAS I FOLCH”

Coincidint amb les successives celebra-cions biennals de la Setmana Geomàticade Barcelona, l’ICC convoca el premi “JordiViñas i Folch” a un treball individual de recer-ca inèdit en el camp de la geomàtica.

Durant la celebració de la 4a Setmana,els dies 3-6 d’abril de 2000, organitzada perl’Institut de Geomàtica, l’Institut Cartogràficde Catalunya, el Col·legi Oficial d’EnginyersTècnics en Topografia (divisió de Catalunya)i l’Escola Universitària Politècnica de Barce-lona, el jurat va atorgar el premi al treballd’investigació: “Noves tecnologies per a l’es-tabliment de serveis de correccions diferen-cials GPS”, d’Ernest Bosch (ICC).

Enhorabona!

CONTRIBUCIÓ DE L’ICC AL XIX CONGRÉS DE LA ISPRS

Integració de sensors aerotransportats i orientació directa del CASIRamon Alamús, Julià TalayaInstitut Cartogràfic de Catalunya – ralamus@icc.es, talaya@icc.es

Els dies 16-23 de juliol de 2000 se celebrarà a Amsterdam el XIX Congrésde la Societat Internacional de Fotogrametria i Teledetecció. Igual

que en les celebracions anteriors, la participació de l’Institut Cartogràficde Catalunya hi serà força present ja que presentarà cinc pòsters, trescomunicacions i un tutorial. Cadascuna d’aquestes contribucions es pre-senta, de manera resumida, en aquest número del Full informatiu de l’ICCtot i que, un cop celebrat el Congrés, es publicaran ampliades a la Webde l’ICC:

Aquesta celebració, a més, té un valor afegit: la Sociedad Española deCartografía, Fotogrametría y Teledetección, societat que reuneix i repre-senta les entitats espanyoles dedicades a aquestes especialitats, presen-tarà la seva candidatura perquè l’ICC aculli el XX Congrés de la ISPRS, quese celebrarà l’any 2004.

Cal, doncs, esperar que aquesta proposta tingui el ressò que tots de-sitgem i que Barcelona, una vegada més, sigui la seu d’un esdevenimentinternacional que té com a objectius la reunió dels més prestigiosos tèc-nics sobre cartografia, fotogrametria i teledetecció, i la posada en comúde les experiències i dels nous coneixements que es van desenvolupant iaplicant en aquests camps.

La producció cartogràfica a Veneçuela utilitzant InSAR aerotransportatRoman ArbiolInstitut Cartogràfic de Catalunya – arbiol@icc.es

Gloria GonzálezServicio Autónomo de Geografía y Cartografía Nacional, Caracas, Veneçuela – gloriag@telcet.net.ve

Una base de dades altimètrica TIN per a tot un paísAntonio RuizInstitut Cartogràfic de Catalunyatoni@icc.es

Imatge geocodificada després de la correcció radiomètrica.

FULL INFORMATIU DE L’INSTITUT CARTOGRÀFIC DE CATALUNYA. JUNY 2000. NÚMERO 11

FULL INFORMATIUI N S T I T U T C A R T O G R À F I C D E C A T A L U N Y A

A N Y 5 � J U N Y 2 0 0 0 � N Ú M E R O 1 1

Generalitat de CatalunyaInstitut Cartogràficde Catalunya

Aquest full és una publicació gratuïta disponible en català, castellà i anglès.

Any 5 – Juny 2000 – Número 11 – ISSN: 1137-2362Dipòsit Legal: B. 40 192-1996

BREUS

Adreces de contacte de l’ICC

Parc de Montjuïc – E-08038 Barcelona – Telèfon 34-93 567 15 00 – Telefax 93 567 15 67 – E-mail: estherm@icc.es

Balmes, 209-211 – E-08006 Barcelona – Telèfon 34-93 218 87 58 – Telefax 93 218 89 59Emili Grahit, 10 A – E-17002 Girona – Telèfon 34-972 20 04 93 – Telefax 972 20 04 93Doctor Fleming, 19 – E-25006 Lleida – Telèfon 34-973 27 47 76 – Telefax 973 27 47 76Anselm Clavé, 1 – E-43004 Tarragona – Telèfon 34-977 23 01 56 – Telefax 977 23 01 56

© Institut Cartogràfic de Catalunya http://www.icc.es

PAPER ECOLÒGIC