Landelijke hoogtekaart en TrueOrtho uit 7,5cm luchtfoto

Inleiding

In deze blog vertellen we waarom en hoe we van de landelijke 7,5cm luchtfoto een landelijke hoogtekaart/DSM en TrueOrtho maken. De hoogtekaart en TrueOrtho zijn beschikbaar als download en via onze API.

Luchtfoto als open data

Vanaf dit jaar is de 7,5cm hoge resolutie luchtfoto van beeldmateriaal.nl open data. Eerder werden de 25cm luchtfoto en het Algemeen Hoogtebestand Nederland (AHN) al open data gemaakt. We juichen dit van harte toe om twee redenen:

1. Efficiency: We analyseren veel luchtfoto’s voor gemeenten, omgevingsdiensten en provincies en het kost vaak veel tijd om die luchtfoto’s beschikbaar te krijgen. Denk aan: het vinden van de juiste contactpersoon, het tekenen van een verwerkingsovereenkomst, het uploaden van enkele terabytes aan data of het versturen van een harddisk. We proberen daarom steeds meer van onze opdrachtgevers van de 7,5cm gebruik te laten maken, dat scheelt voor iedereen een hoop werk.
2. Landelijke producten: De landelijke luchtfoto biedt de mogelijkheid om landelijke dataproducten te ontwikkelen. Bestaande producten zoals onze database met zonnepanelen kunnen we verbeteren, doordat we nu van 7,5cm foto’s gebruik kunnen maken in plaats van 25cm. Ook gaan we nieuwe producten lanceren, zoals een land dekkend hoogtemodel en een TrueOrtho.

Landelijke hoogtekaart uit luchtfoto

Waarom maken we een hoogtekaart?

Het Algemeen Hoogtebestand Nederland is al een paar jaar open data en het wordt inmiddels voor allerlei toepassingen gebruikt, zoals:

• Geluidsstudies
• 3D stadsmodellen
• Potentie voor zonne-energie
• Overstromingsmodellen

AHN wordt ingewonnen met behulp van een laserscanner. De inwinning duurt ongeveer 3 jaar en het duurt ongeveer een jaar na inwinning tot de data beschikbaar komt. Dat betekent dat de data tot wel 4 jaar oud is. Momenteel is AHN 3 grotendeels nog in gebruik, de oudste stukken daarvan dateren zelfs van 2014.

Voordelen hoogtekaart luchtfoto ten opzichte van AHN

Uit de landelijke luchtfoto kunnen we door middel van dense matching ook een hoogtekaart genereren. Dit model heeft een aantal voordelen ten opzichte van het AHN; het is recenter van datum, namelijk: voorjaar 2021. Bovendien is er is geen tijdsverschil tussen de luchtfoto en de hoogtekaart: wat je kunt zien in de luchtfoto zit in het hoogtemodel en andersom. Daarnaast heeft het een veel hogere resolutie. AHN heeft een resolutie van 50cm (gesampled uit 8-12 laserpunten per m2), ons hoogtemodel heeft een resolutie van 8cm (156 punten per m2).

Hoe maken we de hoogtekaart uit een luchtfoto?

Door gebruik te maken van overlappende luchtfoto’s kunnen we het stereobeeld gebruiken om een hoogtekaart te maken. Het genereren van de hoogtekaart (of hoogtemodel) wordt gedaan door middel van een neuraal netwerk (CNN). Hiermee wordt een maximale dekking van de data gerealiseerd bij een hoge hoogtenauwkeurigheid. De hiermee verkregen hoogtenauwkeurigheid is vergelijkbaar met concurrerende technieken op basis van semi global matching (SGM). De dekking van onze CNN oplossing is significant hoger.

Om de hoogtenauwkeurigheid onafhankelijk te bepalen hebben we het hoogtemodel van het CNN vergeleken met een hoogtemodel op basis van laserdata (AHN3). De luchtfoto’s en laserdata zijn volledig onafhankelijk ingewonnen (separate vluchten). Het CNN hoogtemodel dat is gebruikt voor deze meting is gegenereerd op basis van luchtfoto’s met 10cm grondresolutie. Het laserdatabestand heeft een bekende en door het Waterschapshuis gecontroleerde hoogtenauwkeurigheid van beter dan 5cm stochastisch (1-sigma) + 5 cm systematisch. Als van het hoogtemodel uit het CNN het laserhoogtemodel wordt afgetrokken verkrijgen we een kansdichtheidsgrafiek. De middenwaarde van de afwijking is 8,5 cm. Het is onbekend hoeveel hiervan wordt veroorzaakt door de systematische afwijking in het AHN (tot 5cm). 95% van de datapunten ligt binnen 13 cm van de middenwaarde. Om invloed van planimetrische fouten (tot ca 50cm in het laserbestand) uit te sluiten zijn alleen datapunten vergeleken op vlakken met een helling van minder dan 45 graden.

Op basis van luchtfoto’s met 10cm grondresolutie en een overlap van 60% voorwaarts en 30% zijwaarts wordt een dekking verkregen van 97% over het gehele terrein en 98% binnen gebouwen. De dekking is uitgerekend op basis van een hoogtemodel met een grondresolutie van 10cm.

Landelijke TrueOrtho

Waarom maken we een True Ortho?

De bekendste toepassing van luchtfoto’s is waarschijnlijk de Orthofoto: zie bijvoorbeeld de “satelliet” weergave uit Google Maps. Uit de landelijke luchtfoto kunnen we door middel van dense matching een Trueo Ortho genereren. Een True Ortho heeft een aantal voordelen ten opzichte van de normale Orthofoto.

Een Orthofoto bevat perspectief: Naar de randen van de foto toe hellen de gebouwen steeds meer over. Hierdoor ligt een Orthofoto nooit perfect op andere kaartlagen die dit perspectief niet hebben. Dit levert bijvoorbeeld problemen op als we een dakkapel op de Orthofoto zien: het is niet altijd direct duidelijk bij welk pand de dakkapel hoort. Een luchtfoto zonder perspectief, waarbij alles recht van boven bekeken wordt, noemen we een TrueOrtho.

Onderstaand ziet u een voorbeeld van de landelijke 7,5cm Orthofoto, zoals deze als open data beschikbaar is en de door Readar gegenereerde TrueOrtho met daarop de BAG geprojecteerd. In de ortho foto is duidelijk sprak van perspectief, de TrueOrtho heeft dat niet. Dit is bijvoorbeeld handig voor het uitvoeren van mutatiesignalering, doordat objecten in beide foto’s op precies dezelfde positie liggen, zijn de foto’s makkerlijker te vergelijken. Om dezelfde reden is het met een TrueOrtho ook eenvoudiger om een WOZ-objectenkaart te genereren, danwel te controleren. Neem bijvoorbeeld een object als een dakkapel, die ligt in de TrueOrtho elk jaar op dezelfde positie, terwijl deze bij een ortho foto elk jaar verschuift.

Hoe maken we een TrueOrtho?

De TrueOrtho wordt gegenereerd uit het hoogtemodel; de ruwe puntenwolk. Technisch gezien zouden we dit kwalificeren als een true pixel product. We filteren de puntenwolk op basis van het hoogste punt per rastercel. Daardoor oogt het beeld als een natuurlijk beeld van boven. Als we niet filteren, of filteren op basis van het laagste punt, zal in veel gevallen het oppervlak onder vegetatie en dakoverstekken zichtbaar zijn. Omdat je soms wel en soms niet onder de dakoverstek kunt doorkijken zal dit een rommeliger beeld geven.

Daar waar sprake is van occlusie is de true ortho geïnterpoleerd op basis van de laagst gelegen aangrenzende punten, omdat de hoger gelegen punten vaak wel op (meerdere) stereo foto’s zichtbaar zijn. Dit betreft ca. 3% van het totale oppervlak. In de 4e band van de tiff is opgenomen welke pixels zijn geïnterpoleerd. Door deze te selecteren als transparency band zijn alleen de niet geïnterpoleerde pixels zichtbaar te maken.

Proefdata ontvangen?

Hoogtemodel/DSM/TrueOrtho: Van het hoogtemodel en de true ortho hebben we een testgebied van 100km klaar gezet wilt u deze data bekijken? Stuur dan een mailtje aan proefdata@readar.com met uw naam, telefoonnummer en de naam van uw organisatie en wij zorgen dat u de data ontvangt.

Ontsluiting via download of API

Wil je gebruik maken van de landelijke luchtfoto, ons hoogtemodel of onze True Ortho. De benodigde opslagruimte voor deze data is aanzienlijk. We kunnen ons goed voorstellen dat deze data liever niet zelf opslaat, in dat geval kunt u gebruik maken van onze API, download de API-documentatie.