Wykorzystanie danych lotniczego skaningu laserowego w metodyce badawczej zespołów fortyfikacji nowszej w Polsce

• Autorzy: Zawieska D. , Ostrowski W. , Antoszewski M.

Warianty tytułu

EN

Utilization of aerial laser scanning data in investigations of modern fortifications complexes in Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z uwagi na burzliwą historię, na obszarze Polski znajduje się niezwykle bogaty i unikatowy w swojej różnorodności zbiór obiektów architektury militarnej (zespołów fortyfikacji nowszej). Artykuł prezentuje wyniki analiz wykorzystania danych z lotniczego skaningu laserowego do identyfikacji i wizualizacji fortów w Polsce. W tym celu wykorzystano chmurę punktów dla standardu I i II z projektu ISOK (Informatyczny System Osłony Kraju). Przeprowadzono badania pod kątem jakości klasyfikacji geoprzestrzeniach danych w aspekcie późniejszych analiz topografii fortyfikacji. Badania przeprowadzono na czterech polach testowych, po dwa pola z każdego standardu. Obiekty dobrano tak by fortyfikacje cechowały się wystarczającym stopniem zachowania oraz żeby w każdym ze standardów, znalazł się przynajmniej jeden położony w lesie i jeden odkryty. Wstępną weryfikację poprawności klasyfikacji wykonano w programie ArcGIS 10.1 w oparciu o cieniowany Numeryczny Model Terenu (NMT) i Numeryczny Model Fortyfikacji (NMF), ortofotomapę oraz analizę przekrojów przestrzennej chmury punktów. Zmianę klasyfikacji chmur punktów przeprowadzono z wykorzystaniem oprogramowania TerraSolid. Na podstawie przeprowadzonych analiz wykryto dwie grupy błędów klasyfikacji chmury punktów. W pierwszej z nich błędnie sklasyfikowane są fragmenty urządzeń fortu, w drugiej błędnie sklasyfikowane lub nieklasyfikowane pozostają całe jego elementy. Najczęściej występujący z błędów pierwszego rodzaju powoduje błędy w lokalizacji rzędu 2÷4 m oraz kilku metrowe (max. do 14 m) różnice w wysokości tych fragmentów w NMF. Obecnie fortyfikacje pokryte są częściowo lub w całości lasami lub roślinnością inwazyjną. Dlatego też w ocenie potencjału danych z ISOK do celów badania topografii fortyfikacji, należy uwzględnić również wpływ pokrycia oraz nachylenie terenu na jakość NMT uzyskiwanego z LiDAR. Przeprowadzone eksperymenty wykazały dużą przydatność wykorzystania danych ze skaningu laserowego z projektu ISOK do identyfikacji form fortyfikacji oraz wizualizacji tych obiektów. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod pozyskiwania informacji (inwentaryzacje terenowe w zestawieniu z dokumentacją historyczną), dane ze skaningu laserowego stanowią nową generację danych geoprzestrzennych. Stwarzają możliwość opracowania nowej technologii wykorzystywanej w ochronie i inwentaryzacji architektury militarnej w Polsce.

EN

Due to the turbulent history extremely reach and unique resources of military architectural objects (modern fortification complexes) are located in Poland. The paper presents results of analysis of utilization of aerial laser scanning data for identification and visualization of forts in Poland. A cloud of point from the ISOK Projects has been utilized for that purpose. Two types of areas are distinguished in this Project, covered by products of diversified standards: standards II - laser scanning of the increased density (12 points per sq.m.), standard I - laser scanning of the basic density (4 points per sq.m.). Investigations were carried out concerning the quality of geospatial data classification with respect to further topographic analysis of fortifications. These investigations were performed for four test sites, two test sites for each standard. Objects were selected in such a way that fortifications were characterized by the sufficient level of restoration and that at least one point located in forest and one point located in an open area could be located for each standard. The preliminary verification of the classification correctness was performed with the use of ArcGIS 10.1 software package, basing on the shaded Digital Elevation Model (DEM) and the Digital Fortification Model (DFM), an orthophotomap and the analysis of sections of the spatial cloud of points. Changes of classification of point clouds were introduced with the use of TerraSolid software package. Basing on the performed analysis two groups of errors of point cloud classification were detected. In the first group fragments of fortification facilities were classified with errors; in the case of the second group - entire elements of fortifications were classified with errors or they remained unclassified. The first type error, which occurs in the majority of cases, results in errors of 2÷4 meters in object locations and variations of elevations of those fragments of DFM, which achieve up to 14 m. At present, fortifications are partially or entirely covered with forests or invasive vegetation. Therefore, the influence of the land cover and the terrain slope on the DEM quality, obtained from Lidar data, should be considered in evaluation of the ISOK data potential for topographic investigations of fortifications. Investigations performed in the world proved that if the area is covered by dense, 70 year old forests, where forest clearance is not performed, this may result in double decrease of the created DTM. (comparing to the open area). In the summary it may be stressed that performed experimental works proved the high usefulness of ISOK laser scanning data for identification of forms of fortifications and for their visualization. As opposed to conventional information acquisition methods (field inventory together with historical documents), laser scanning data is the new generation of geospatial data. They create the possibility to develop the new technology, to be utilized in protection and inventory of military architectural objects in Poland.

Słowa kluczowe

PL

lotniczy skaning laserowy; fortyfikacja; chmura punktów

EN

aerial laser scanning; fortification; point cloud

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 25
• Strony: 303--314
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Zawieska D.

• Zakład Fotogrametrii, Teledetekcji i Systemów Informacji Przestrzennej, Politechnika Warszawska

autor

Ostrowski W.

• Zakład Fotogrametrii, Teledetekcji i Systemów Informacji Przestrzennej, Politechnika Warszawska

autor

Antoszewski M.

• Zakład Konserwacji Zabytków, Wydział Architektury, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• 1. Hyyppä, H., Yu, X., Hyyppä, J., Kaartinen, H., Honkavaara, E., Rönnholm P., 2005. Factors affecting the quality of DTM generation in forested areas. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol.XXXVI, s. 85-90.
• 2. Jarząbek J., Kurczyński Z., Woźniak P., 2011. Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami. GEODETA nr 5 (192), maj 2011, s. 12-17.
• 3. Kurczyński Z., 2010. Trendy w pozyskiwaniu danych lotniczych. XII Konferencja. Ośrodki Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej "Na progu nowej legislacji", Elbląg, 22-23 Kwietnia 2010, Materiały Konferencyjne, s. 114-123.
• 4. Kurczyński Z., 2012. Metodyka tworzenia map powodziowych. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 23, s. 209-211.
• 5. Michalska G. i Michalski Ł., 1997. Twierdza Dęblin Iwanogród; Fort II Mierzwiączka; Studium ochrony i zagospodarowania obiektów i terenów po-fortecznych, Lublin.
• 6. Molski P., 2007. Ochrona i zagospodarowanie wybranych zespołów fortyfikacji nowszej w Polsce. Seria Architektura, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej; s. 5-30; 85-91.
• 7. Reutebuch, S.E., McGaughey R.J., Andersen H.-E., Carson W.W., 2003. Accuracy of a high-resolution LIDAR terrain model under a conifer forest canopy. Canadian Journal of Remote Sensing 29(5), s. 527-53.
• 8. Vosselman G., Mass H.-G., 2010. Airborne and Terrestial Laser Scanning. Whittles Publishing, s. 137-166.