Analiza przydatności lotniczego skaningu laserowego do opracowania modelu budynków 3D zgodnego ze specyfikacją INSPIRE

• Autorzy: Cisło-Lesicka U. , Borowiec N. , Marmol U. , Pyka K.

Identyfikatory

DOI

10.14681/afkit.2014.003

Warianty tytułu

EN

Analysis of usefulness of airborne laser scanning for preparation of 3D buildings model consistent with INSPIRE specification

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Inspiracją do podjęcia tematu było ogłoszenie przygotowań do projektu Polska 3D+. Po przedstawieniu tła analizy metod modelowania przypomniano zasady modelowania budynków, narzucone przez specyfikację INSPIRE. Omówiono uwarunkowania konwersji bazy danych przestrzennych 2D do 3D, na podstawie doświadczeń pozyskanych dzięki projektowi badawczemu wykonywanemu w AGH w latach 2009-2012. Badania wskazały na skaning lotniczy jako najlepsze źródło danych ale jednocześnie wykazały, że modele o wysokiej szczegółowości rozważane dla dużego obszaru mogą okazać mało wydajne dla technologii GIS. Przedstawiono systematyzację metod modelowania ze skaningu lotniczego z wyartykułowaniem zalet i wad podejścia parametrycznego i nieparametrycznego. Praca kończy się propozycją strategii modelowania w kontekście stanu georeferencyjnych baz danych w Polsce, perspektyw ich rozwoju oraz zapotrzebowania na dane przestrzenne z punktu widzenia społecznego i gospodarczego. Zaproponowano rozwiązanie etapowe, w którym wpierw próbuje się zastosować metodę parametryczną a w przypadku niepowodzenia przechodzi się do metody nieparametrycznej, co pozwala wymodelować budynki o złożonych kształtach, ale nie gwarantuje pełnej automatyzacji. Takie postępowanie zdaniem autorów byłoby optymalne przy realizacji projektu Polska 3D+.

EN

The inspiration to undertake the subject was the announcement of preparations for project Poland 3D+. First the presentation of background analysis of modelling methods was sketched. Then the principles of buildings modelling, imposed by INSPIRE specification, were recalled. Next the conditions of conversion of 2D spatial database to 3D ones, on the basis of experience acquired thanks to the research project performed in AGH in the years 2009-2012, was discussed. The research indicated airborne scanning as the best data source but at the same time indicated that highly detailed models considered for large areas may turn out to be poorly efficient for the GIS technology. Then the systematization of modelling methods of airborne scanning, with emphasis on advantages and disadvantages of the approach model driven and date driven, was presented. The thesis is concluded with a suggestion of modelling strategy in the context of condition of geo-reference databases in Poland, prospects of their development and demand for spatial data from the social and economic point of view. A gradual solution was suggested, in which, firstly, attempts are made to apply the model driven method and in case of failure, the data driven method is applied, which enables modelling the buildings of complex shapes but does not guarantee full automation. Such a procedure, in the opinion of the authors, would be optimal at implementation of project Poland 3D+.

Słowa kluczowe

PL

ALS; INSPIRE; model 3D; GIS 3D; budynki

EN

ALS; INSPIRE; 3D model; 3D GIS; buildings

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 26
• Strony: 39--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Cisło-Lesicka U.

• AGH w Krakowie, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, telefon: [phone]

autor

Borowiec N.

• AGH w Krakowie, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, telefon: [phone]

autor

Marmol U.

• AGH w Krakowie, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, telefon: [phone]

autor

Pyka K.

• AGH w Krakowie, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, telefon: [phone]

Bibliografia

• 1. Ameri, B., Fritsch, D., 2000. Automatic 3D building reconstruction using plane-roof structures, ASPRS, Washington DC.
• 2. Borowiec N. 2013. Transformata Hougha jako narzędzie wspomagające wykrywanie dachów budynków. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 25, s. 45-54.
• 3. Brédif M., 2010. Building modeling: Topology-Aware Kinetic Fitting of Polyhedral Roofs and Automatic Roof Superstructure Reconstruction. Doctoral thesis. Télécom ParisTech, France.
• 4. Bujakiewicz A., Preuss R., 2009. Ocena możliwości automatycznej rekonstrukcji 3D modeli budynków z danych fotogrametrycznych. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 19, s. 23-33.
• 5. Cisło-Lesicka U., 2013a. BDOT10k w postaci trójwymiarowej, Rola Bazy Danych Obiektów Topograficznych w tworzeniu infrastruktury informacji przestrzennej w Polsce (R. Olszewski, D. Gotlib [red.]), s. 249-253.
• 6. Cisło-Lesicka U., 2013b. Konwersja Bazy Danych Topograficznych do postaci 3D (monografia). Wydawnictwa AGH, Kraków, s. 79-101.
• 7. Durupt M., Taillandier F., 2006. Automatic building reconstruction from digital elevation model and cadastral maps: an operational approach. IAPRS&SIS, Vol.36 (Part 3/W24), s. 142-147.
• 8. ESRI, 1994. Arc/Info Data Managment: concepts, data models, database design and storage. ESRI, Redlands.
• 9. Gaździcki J., 2009. Druga faza programu prac INSPIRE: stan w Europie i†wyzwania dla Polski. Roczniki Geomatyki, Tom VII, z. 6; s. 61-72.
• 10. GUS - Główny Urząd Statystyczny, 2012. Wyniki Narodowego Spisu Powszechnego Ludności i Mieszkań 2011. Warszawa, marzec 2012, s. 1-30, http://stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/lu_nps2011_wyniki_nsp2011_22032012.pdf
• 11. Jarząbek-Rychard M., 2012. Automatyczna budowa wektorowych modeli 3D budynków na podstawie danych lotniczego skaningu laserowego. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 24, s. 99-109.
• 12. Kolbe T. H. & Gröger, G., 2003. Towards Unified 3D-City-Models. In: Proc. of. ISPRS Commission IV Joint Workshop on Challenges in Geospatial Analysis, Integration and Visualization II, September 8-9, Stuttgart, Germany.
• 13. Kolbe T. H.; König, G.; Nagel, C. (Eds.) 2011: Advances in 3D Geo-Information Sciences, ISBN 978-3-642-12669-7Series Editors: Cartwright, W., Gartner, G., Meng, L., Peterson, M.P., ISSN: 1863-2246.
• 14. Kurczyński Z., Bakuła K., 2013. Generowanie referencyjnego numerycznego modelu terenu o zasięgu krajowym w oparciu o lotnicze skanowanie laserowe w projekcie ISOK. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, wydanie specjalne – monografia „Geodezyjne Technologie Pomiarowe”, s. 59-68.
• 15. Lafarge F., Descombes X., Zerubia J. Pierrot-Deseilligny M., 2010. Structural Approach for Building Reconstruction from a Single DSM. IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. 32, no. 1, s. 135-147.
• 16. Laat R. de, Berlo, L. van, 2011. Integration of BIM and GIS: The Development of the CityGML GeoBIM Extension. In: Advances in 3D Geo-Information Sciences, Lecture Notes in Geoinformation and Cartography, Springer, pp 211-225.
• 17. Maas H.-G., Vosselman, G., 1999. Two algorithms for extracting building models from raw laser altimetry data. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, Vol. 54, No. 2/3, s. 153-163.
• 18. Milde J., Brenner, C., 2009. Graph-based modeling of building roofs. In: Proceedings of the 12th AGILE Conference on GIScience, Hannover, Germany (on CD-ROM).
• 19. Nagel C, Stadler A, Kolbe T., 2009. Conceptual Requirements for the Automatic Reconstruction of Building Information Models from Uninterpreted 3D Models. Academic Track of Geoweb 2009 Conference,Vancouver.
• 20. OGC (Open Geospatial Consortium), 2012. OpenGIS® City Geography Markup Language (CityGML) Encoding Standard. http://www.opengis.net/spec/citygml/2.0.
• 21. Oude Elberink S., Vosselman G., 2009. Building Reconstruction by Target Based Graph Matching on Incomplete Laser Data: Analysis and Limitations. Sensors 9(8), s. 6101-6118.
• 22. Oude Elberink S., Vosselman G., 2011. Quality analysis on 3D building models reconstructed from airborne laser scanning data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 66, Issue 2, s. 157–165.
• 23. Tarsha-Kurdi F., Landes, T., Grussenmeyer, P., 2007. Hough-transform and extended RANSAC algorithms for automatic detection of 3D building roof planes from Lidar data. ISPRS Workshop on Laser Scanning and SilviLaser , Espoo, September 12-14, Finland.
• 24. Xiong B., Oude Elberink S., Vosselman G., 2013. Effects of Building Primitive Library and Automatic Correction of Roof Topology Graph. ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume II-5/W2, s. 337-342.