Integrating surveying, photogrammetric, and remotesensing data to generate large-scale maps

• Autorzy: Klapa Przemysław , Gawronek Pelagia , Gargula Tadeusz , Sokołowska Agnieszka , Sajdak Kamil

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2025.154106

Warianty tytułu

PL

Integracja danych geodezyjnych, fotogrametrycznych i teledetekcyjnych dla potrzeb generowania wielkoskalowych opracowań kartograficznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Integration means the combination of smaller elements into a coherent system that can function as a whole. In civil engineering, integration combines data from different sources to yield complete information about an object. Data synergy significantly helps consolidate all types of data while considering their content, quantity, and diversity of formats. It involves the removal of inconsistencies and redundant pieces of information from acquired data, resulting in a consistent image (dataset). A combination of survey data, maps, photogrammetry, and remote sensing gives a 3D spatial database. A holistic approach to object data acquisition with diverse methods, techniques, and measuring tools facilitates high-quality measurement results. Information acquired this way, supplemented with spatial data from official (state-controlled) surveying and cartographic resources, paves the way for generating large-scale maps, including the master map, in line with applicable legal and technical requirements. The paper describes the process of acquiring, processing, and integrating geospatial data of a specific structure and its surroundings, using point clouds from terrestrial laser scanning, an orthophoto, databases from the State Surveying and Cartographic Inventory, and classical tacheometric surveys and GNSS-RTK surveys.

PL

Integracja jest działaniem polegającym na łączeniu mniejszych elementów w spójny system, dzięki czemu może on działać jako jedność. W aspektach inżynierii lądowej jest to zabieg łączenia danych pochodzących z różnych źródeł w celu zapewnienia kompletności zebranej informacji o obiekcie. Synergia danych pomaga w znaczącym stopniu skonsolidować wszystkie typy danych, uwzględniając ich treść, ilość i różnorodność formatów. Polega na usuwaniu sprzeczności i nadmiarowych informacji z pozyskanych danych z otoczenia, co pozwala na uzyskanie jednolitego obrazu (zestawu danych). Łącząc ze sobą dane geodezyjne z materiałami kartograficznymi oraz opracowaniami fotogrametrycznymi i teledetekcyjnymi otrzymujemy trójwymiarową bazę danych o przestrzenni. Zintegrowane pomiary geodezyjne są niezbędne w sytuacjach, kiedy jednym narzędziem pomiarowym nie jesteśmy w stanie pozyskać wszystkich niezbędnych informacji o obiekcie, celem jego pełnej inwentaryzacji, bądź jesteśmy zmuszeni do przeprowadzenia kontroli poprawności pozyskanych danych przy pomocy innego źródła danych (sprzętu pomiarowego) np. w celu uzupełnienia braków wynikających z ograniczeń sprzętu pomiarowego. Takie prace są realizowane, aby pozyskać kompleksową i spójną bazę danych (geoprzestrzennych) o obiekcie, bądź celem uzupełnia braków informacji w bazie danych (pomiarze) w sytuacji ograniczenia dostępu do urządzenia, czy też systemu pierwotnego (np. pomiar wykonywany był kilka lat wcześniej, sprzęt pomiarowy jest uszkodzony bądź nie ma możliwości powtórzenia pomiarów). Holistyczne podejście do pozyskiwania informacji o obiekcie pomiarowych, przy wykorzystaniu różnych metod, technik i narzędzi pomiarowych umożliwia pozyskanie wysokiej jakości wyników pomiarów. Tak zgromadzona informacja dodatkowo wzbogacana o dane przestrzenne pozyskane z urzędowych (państwowych) zasobów geodezyjnych i kartograficznych umożliwia generowania wielkoskalowych opracowań kartograficznych, w tym również mapy zasadniczej – zgodnie z obowiązującymi wymaganiami prawnymi i technicznymi. Wykorzystanie różnych źródeł danych dla potrzeb generowania wielkoskalowych opracowań kartograficznych umożliwia kompleksowe oraz dokładne pozyskiwanie informacji o obiektach i szczegółach sytuacyjnych. Synergia informacji powoduje ich wzajemne uzupełnianie Liczne bazy mogą powodować powstawanie informacji redundantnych, co z jednej strony utrudnia pracę, jednakże umożliwia kontrolę poprawności prezentowanych wartości. Generowanie mapy w oparciu o taki zbiór danych geoprzestrzennych umożliwia całościowe podejście do obiektu, a także pozyskanie wszystkich, nawet bardzo szczegółowych informacji. W pracy przedstawiono proces pozyskiwania, przetwarzania oraz integracji danych geoprzestrzennych na przykładzie obiektu budowanego wraz z jego otoczeniem, dla którego wykorzystano dane zapisane w postaci chmur punktów z naziemnego skanowania laserowego, ortofotomapy, a także baz danych z Państwowego Zasobu Geodezyjnego i Kartograficznego oraz klasyczne geodezyjne pomiary tachimetryczne oraz GNSS-RTK.

Słowa kluczowe

EN

geodesy; cartography; master map; geospatial data; terrestrial laser scanning; integrated survey

PL

geodezja; kartografia; mapa zasadnicza; dane geoprzestrzenne; skanowanie laserowe naziemne; pomiary zintegrowane; pomiar geodezyjny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 71, nr 2
• Strony: 37--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Klapa Przemysław

• University of Agriculture in Krakow, Department of Geodesy, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1964-7667

autor

Gawronek Pelagia

• University of Agriculture in Krakow, Department of Geodesy, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7806-909X

autor

Gargula Tadeusz

• University of Agriculture in Krakow, Department of Geodesy, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3109-5922

autor

Sokołowska Agnieszka

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy,Kraków, Poland

autor

Sajdak Kamil

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] C. Todman, Projektowanie hurtowni danych. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2003.
• [2] M. Jarke, M. Lenzerini,Y.Vassiliou, and P.Vassiliadis, Hurtownie danych. Podstawa organizacji i funkcjonowania. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 2003.
• [3] V. Poe, P. Klauer, and S. Brobst, Tworzenie hurtowni danych. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2000.
• [4] A. Chrzanowski, Y. Chen, P. Romero, and J.M. Secord, “Integration of geodetic and geotechnical deformation surveys in the geosciences”, Tectonophysics, vol. 130, no. 1-4, pp. 369-383, 1986.
• [5] M. Ballarin, V. Buttolo, F. Guerra, and P. Vernier, “Integrated surveying techniques for sensitive areas: San Felice sul Panaro”, ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. 2, pp. 19-24, 2013, doi: 10.5194/isprsannals-II-5-W1-19-2013.
• [6] F. Agnello and M.L. Brutto, “Integrated surveying techniques in cultural heritage documentation”, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences (International Society of Photogrammetry and Remote Sensing Archives), vol. 36, no. 5, 2007.
• [7] V. Croce, G. Caroti, A. Piemonte, and M.G. Bevilacqua, “Geomatics for Cultural Heritage Conservation: Integrated survey and 3D modeling”, in Proceedings of the IMEKO TC4 International Conference on Metrology for Archaeology and Cultural Heritage, MetroArchaeo, Florence, Italy. IMEKO, 2019, pp. 4-6.
• [8] Z. Ali, A. Tuladhar, and J. Zevenbergen, “An integrated approach for updating cadastral maps in Pakistan using satellite remote sensing data”, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, vol. 18, pp. 386-398, 2012, doi: 10.1016/j.jag.2012.03.008.
• [9] M. Mika and M. Siejka, “Wykorzystanie zintegrowanych technik geodezyjnych do celów wstępnej oceny ryzyka powodziowego”, Acta Scientiarum Polonorum Dormatio Circumiectus, vol. 13, no. 4, pp. 175-184, 2014, doi: 10.15576/ASP.FC/2014.13.4.175.
• [10] K. Karsznia, “Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej”, in X Jubileuszowa Jesienna Szkoła Geodezji Imienia Jacka Rejmana – Współczesne Metody Pozyskiwania i Modelowania Geodanych. Polanica Zdrój, 2007.
• [11] G. Krzan, “Technologia zintegrowanych pomiarów klasycznych i satelitarnych GPS”, Biuletyn WAT, vol. 62, no. 4, pp. 47-61, 2013.
• [12] L. Danisch, A. Chrzanowski, J. Bond, and M. Bazanowski, “Fusion of geodetic and MEMS sensors for integrated monitoring and analysis of deformations”, in 13th FIG International Symposium on Deformation Measurements and Analysis. Lisbon, Portugal: Citeseer, 2008, pp. 12-15.
• [13] G. Wang, D. Philips, J. Joyce, and F. Rivera, “The integration of TLS and continuous GPS to study landslide deformation: a case study in Puerto Rico”, Journal of Geodetic Science, vol. 1, no. 1, pp. 25-34, 2011, doi: 10.2478/v10156-010-0004-5.
• [14] D. Tapete, N. Casagli, G. Luzi, R. Fanti, G. Gigli, and D. Leva, “Integrating radar and laser-based remote sensing techniques for monitoring structural deformation of archaeological monuments”, Journal of Archaeological Science, vol. 40, no. 1, pp. 176-189, 2013, doi: 10.1016/j.jas.2012.07.024.
• [15] P. Klapa, “Integration of Terrestrial Laser Scanning and UAV-based photogrammetry for Heritage Building Information Modeling”, Geomatics, Landmanagement and Landscape, no. 1, pp. 23-34, 2023, doi: 10.15576/GLL/2023.1.23.
• [16] P. Gawronek, M. Makuch, B. Mitka, and T. Gargula, “Measurements of the vertical displacements of a railway bridge using TLS technology in the context of the upgrade of the Polish railway transport”, Sensors, vol. 19, no. 19, art. no. 4275, 2019, doi: 10.3390/s19194275.
• [17] P. Gawronek and M. Makuch, “TLS measurement during static load testing of a railway bridge”, ISPRS International Journal of Geo-Information, vol. 8, no. 1, 2019, doi: 10.3390/ijgi8010044.
• [18] N. Melnikov, A. Kalashnik, and N. Kalashnik, “Integrated multi-level geofluid mechanics monitoring system for mine waterworks”, Eurasian Mining, vol. 2, pp. 7-10, 2018.
• [19] N. Melnikov, A. Kalashnik, N. Kalashnik, and D. Zaporozhets, “Integrated multi-level geomonitoring of natural-and-technical objects in the mining industry”, Journal of Mining Science, vol. 54, pp. 535-540, 2018, doi: 10.1134/S1062739118043977.
• [20] M. Makuch and P. Gawronek, “3D Point Cloud Analysis for Damage Detection on Hyperboloid Cooling Tower Shells”, Remote Sensing, vol. 12, no. 10, art. no. 1542, 2020, doi: 10.3390/rs12101542.
• [21] P. Klapa and P. Gawronek, “Synergy of Geospatial Data from TLS and UAV for Heritage Building Information Modeling (HBIM)”, Remote Sensing, vol. 15, no. 1, 2023, doi: 10.3390/rs15010128.
• [22] M.G. Bevilacqua, G. Caroti, A. Piemonte, P. Ruschi, and L. Tenchini, “3D survey techniques for the architectutal restoration: The case of St. Agata in Pisa”, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. 42, pp. 441-447, 2017, doi: 10.5194/isprs-archives-XLII-5-W1-441-2017.
• [23] A. Cardaci, G. Mirabella Roberti, and A.Versaci, “The Integrated 3d Survey for Planned Conservation: the Former Church and Convent of SANT’AGOSTINO in Bergamo”, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. 42, pp. 235-242, 2019, doi: 10.5194/isprs-archives-XLII-2-W9-235-2019.
• [24] P. Gawronek and T. Noszczyk, “Does more mean better? Remote-sensing data for monitoring sustainable redevelopment of a historical granary in Mydlniki, Kraków”, Heritage Science, vol. 11, no. 1, pp. 1-17, 2023, doi: 10.1186/s40494-023-00864-0.
• [25] A.A. Prusevich, A.I. Shiklomanov, and R.B. Lammers, “RIMS: An Integrated Mapping and Analysis System with Application to Siberia”, in Regional Environmental Changes in Siberia and Their Global Consequences. Springer, 2012, doi: 10.1007/978-94-007-4569-8_2.
• [26] H. Kaczmarek, “Airborne LiDAR data as a key element of the integrated monitoring of the reservoir shore zone development”, in EGU General Assembly Conference Abstracts, vol. 17, art. no. 12529. Vienna, 2015.
• [27] D. Tully, A. El Rhalibi, C. Carter, and S. Sudirman, “Hybrid 3D rendering of large map data for crisis management”, ISPRS International Journal of Geo-Information, vol. 4, no. 3, pp. 1033-1054, 2015, doi: 10.3390/ijgi4031033.
• [28] F. Chiabrando, G. Sammartano, A. Spanò, and A. Spreafico, “Hybrid 3D models: When geomatics innovations meet extensive built heritage complexes”, ISPRS International Journal of Geo-Information, vol. 8, no. 3, art. no. 124, 2019, doi: 10.3390/ijgi8030124.
• [29] P. Klapa, B. Mitka, and M. Zygmunt, “Integration of TLS and UAV data for the generation of a three-dimensional basemap”, Advances in Geodesy and Geoinformation, vol. 71, no. 2 art. no. e27, 2022, doi: 10.24425/agg.2022.141301.
• [30] Data from the resource: https://www.geoportal.gov.pl/pl/dane/uzbrojenie-terenu-gesut/. [Accessed: 15. Dec. 2023].
• [31] Data from the resource: https://www.google.pl/maps/@50.0820405,19.8555029,16.59z?entry=ttu. [Accessed: 01. Nov. 2023].
• [32] Data from the resource: https://earth.google.com/web/@50.08318819,19.85189531,222.39768673a,213.62974115d,35y,-22.14492005h,53.7499048t,0r/data=OgMKATA. [Accessed: 01. Nov. 2023].
• [33] P. Klapa and B. Mitka, “Application of terrestrial laser scanning to the development and updating of the base map”, Geodesy and Cartography, vol. 66, no. 1, pp. 59-72, 2017, doi: 10.1515/geocart-2017-0002.
• [34] A. Doskocz and E. Lewandowicz, “Modyfikacja i integracja danych przestrzennych pozyskanych z różnych źródeł w celu wykonywania analiz przestrzennych oraz opracowania modeli 3D budynków”, Builder, vol. 298, no. 5, pp. 30-35, 2022, doi: 10.5604/01.3001.0015.8331.
• [35] G. Zaniewicz, W. Kazimierski, and M. Włodarczyk-Sielicka, “Problematyka integracji danych przestrzennych z różnych źródeł w systemie mobilnej nawigacji śródlądowej”, Roczniki Geomatyki, vol. 12, no. 3(65), pp. 337-346, 2014.
• [36] A.T.T. Phan and N.T. Huynh, “Generating 3D point-cloud based on combining adjacent multi-station scanning data in 2D laser scanning: A case study of Hokuyo UTM 30lxk”, Archives of Civil Engineering vol. 67, no. 4, pp. 451-467, 2021, doi: 10.24425/ace.2021.138511.
• [37] J. Zaczek-Peplinska and M. Kowalska, “Application of non-contact geodetic measurement techniques in dam monitoring”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 3, pp. 49-70, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.141873.