Generalizacja NMT w opracowaniu metodologii reprezentacji rzeźby terenu

• Autorzy: Bakuła K. , Olszewski R. , Bujak Ł. , Gnat M. , Kietlińska E. , Stankiewicz M.

Warianty tytułu

EN

DTM generalization in a development of the methodology for the representation of terrain shape

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje metodę generalizacji numerycznego modelu terenu dla potrzeb prezentacji rzeźby terenu na mapach topograficznych „nowej generacji”. Poprawna generalizacja numerycznego modelu terenu ma szczególnie istotne znaczenie dla zasilania systemów informacji geograficznej (GIS). Dla prowadzenia wiarygodnych analiz przestrzennych szczególnie istotne jest bowiem zachowanie rzeczywistego położenia punktów charakterystycznych kluczowych form terenu. Zdecydowano, że proces generalizacji numerycznych modeli terenu polegać będzie na generowaniu modelu o strukturze hybrydowej z najdokładniejszych danych wysokościowych dostępnych w zasobie geodezyjnym i kartograficznym, które do tego celu musiały zostać odpowiednio przygotowane. Danymi wykorzystywanymi w całym procesie były numeryczne modele terenu pozyskane technologią lotniczego skaningu laserowego w ramach systemu ISOK, a także dane fotogrametryczne z projektu LPIS. W ramach badań stworzono aplikację wykorzystującą w procesie generalizacji: ekstrakcję punktów charakterystycznych wybranymi metodami oraz punktów uzupełniających rozmieszczonych w regularnej siatce, a także ekstrakcję linii strukturalnych do utworzenia wtórnego NMT. Utworzony dla danego poziomu generalizacji model posłużył następnie do generowania warstwic w odpowiedniej skali, prezentujących rzeźbę terenu na mapach topograficznych.

EN

The paper presents the generalization methodology for data contained in digital terrain model (DTM) for the purpose of relief presentation on new topographic maps. An appropriate generalization process of digital terrain model is especially significant for geographic information systems (GIS). It is particularly important for reliable spatial analysis, therefore, to retain real position of characteristic points defining key landforms. It was decided that the proposed generalization process of digital terrain models was based on the hybrid structure of DTM generation from the most accurate height data in geodetic and cartographic resource. For this reason special application was developed which uses: an extraction of characteristic points and regularly distributed complementary points, as well as an extraction of structural lines to create a secondary DTM during generalization. The implementation of the whole process was carried out in Model Builder in ArcGIS 10. DTM created for a selected level of generalization was used then to generate contours for an appropriate scale, presenting the terrain on topographic maps. Two data source was used in presented research i.e. DTM from aerial laser scanning obtained in ISOK project and DTM created from photogrammetric data acquired in LPIS project. The proposed algorithm was tested on five areas representing different types of terrain: old glacial and young glacial landscape, low and high mountains and urban area. The results were compared for both data source. The statistical parameters were also calculated for the selected level of DTM generalization with regard to the raw data. For each test area DTM from LPIS and ISOK projects were positively generalized to hybrid structure which allowed for effective contours creation and acceptable relief representation on topographic maps in selected scale. Only few percent of initial data guaranteed appropriate cartographic accuracy in relief representation in result. As a conclusion authors indicate that full automation procedure of DTM generalization is not possible for whole Poland because of large morphometric diversity of our country. Presented research proved that achieving optimal results and satisfied cartographic accuracy can be obtained with usage of high resolution height data, exposed to the generalization algorithms, and supplemented by the current data from topographic data bases (TBD, BDOT).

Słowa kluczowe

PL

numeryczny model terenu; generalizacja; mapa topograficzna

EN

digital terrain model (DTM); generalization; topographic map

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 25
• Strony: 19--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Bakuła K.

• Zakład Fotogrametrii, Teledetekcji i Systemów Informacji Przestrzennej, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

autor

Olszewski R.

• Zakład Kartografii, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

autor

Bujak Ł.

• Zakład Kartografii, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

autor

Gnat M.

• Zakład Kartografii, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

autor

Kietlińska E.

• Zakład Kartografii, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

autor

Stankiewicz M.

• Zakład Kartografii, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• 1. Ai T., Li J., 2010. A DEM generalization by minor valley branch detection and grid filling, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 65 pp. 198-207.
• 2. Bakuła K., 2011. Reduction of DTM obtained from LiDAR data for flood modeling, Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing, vol. 22, pp. 51-61.
• 3. Chen Z. T., Guevara J. A., 1987. Systematic selection of very important point (VIP) from digital terrain model for constructing triangular irregular networks. Proceedings of International Symposium on Computer-Assisted Cartography (AUTO-CARTO 8), Baltimore, U.S.A., pp. 50-56.
• 4. Danovaro E., De Floriani L., Magillo P., Mesmoudi M.M., Puppo E., 2003. Morphology-Driven Simplification and Multiresolution Modeling of Terrains, Proceedings ACM-GIS 2003 - The 11th International Symposium on Advances in Geographic Information Systems, E. Hoel and P. Rigaux (Eds.), ACM Press, pp. 63-70, www.disi.unige.it/person/DeflorianiL/publications.html
• 5. De Floriani L., Mirra D., Puppo E., 1993. Computer Graphics Forum nr 12(3).
• 6. Firkowski, H., Carvalho, C.A.P. and Sluter, C.R., 2003. Regular grid DEM generalization based on information theory, materiały XXI Międzynarodowej Konferencji Kartograficznej, Durban.
• 7. Gerstner T., Hannappel M., 2000. Error Measurement w: Multiresolution Digital Elevation Models, w: Heuvelink G., Lemmens M., editors, Accuracy (Proc. 4th International Symposium on Spatial Accuracy Assessment in Resources and Environmental Sciences).
• 8. Gonzalez R. C., Wintz P. A., 1987. Digital Image Processing, Massachusetts, Addison – Wesley.
• 9. Höhle J., Potuckova M., 2011. Assessment of the Quality of Digital Terrain Models, Official Publication No 60 of European Spatial Data Research.
• 10. Kondracki J. 2000. Geografia regionalna Polski, PWN, Warszawa.
• 11. Jenness, J. 2006. Topographic Position Index (tpi_jen.avx) extension for ArcView 3.x, v. 1.2. Jenness Enterprises. http://www.jennessent.com/arcview/tpi.html
• 12. Mark, D. M., 1975. Computer Analysis of Topography: A Comparison of Terrain Storage Methods, Geografisker Annaler 57A:179-188. A quantitative comparison of regular grids and triangulated networks.
• 13. Olszewski R., 2003. Grid generalization based on cellular automata theory, Geodezja i Kartografia, t. LII, z. 2, Warszawa.
• 14. Olszewski R., 2005. Generalizacja NMT, w: A. Makowski (red.), System informacji topograficznej kraju. Teoretyczne i metodyczne opracowanie koncepcyjne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• 15. Olszewski R., 2009. Kartograficzne modelowanie rzeźby terenu metodami inteligencji obliczeniowej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• 16. Piątkowski F., 1961. Atlas kartowania form terenu Polski, PPWK, Warszawa.
• 17. Weibel R., 1992. Models and experiments for adaptive computer-assisted terrain generalization, Cartography and Geographic Information Systems, Vol. 19, No. 3.
• 18. Weibel R., 1995. Map generalization in the context of digital systems, Cartography and GIS, vol. 22, no. 4.
• 19. Wolfram S., 2002. A New kind of science. Winnipeg: Wolfram Media Inc.
• 20. Zakšek K., Podobnikar T., 2005. An Effective DEM generalization with basic GIS operations.
• 21. 8th ICA workshop on Generalisation and Multiple Representation, Coruna, Spain. http://ica.ign.fr/Acoruna/Papers/Zaksek_Podobnikar.pdf
• 22. Zhou Q., Chen Y, 2011. Generalization of DEM for terrain analysis using a compound method. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 66, pp. 38-45.