Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena dokładności modelu 3D zbudowanego na podstawie danych skaningu laserowego - przykład Zamku Piastów Śląskich w Brzegu

Borkowski A., Józków G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

37--47

PL

Coraz większa dostępność technik skanowania laserowego z jednej strony i wzrost gęstości skanowania lotniczego skaningu laserowego z drugiej strony, przyczyniają się do wzrostu zainteresowania modelami 3D zabudowy, tworzonymi w oparciu o dane skaningu laserowego. Modele 3D zabudowy tworzone są coraz częściej na potrzeby zarządzania, administracji, analiz przestrzennych czy promocji miasta lub regionu. W ramach niniejszej pracy przeprowadzono analizę dokładności modelowania Zamku Piastów Śląskich w Brzegu. Model zamku zbudowano na zlecenie Urzędu Marszałkowskiego Województwa Opolskiego, na podstawie danych z lotniczego I naziemnego skaningu laserowego. Dane pozyskano odpowiednio: skanerem ScanStation 2 z rozdzielczością 2 cm na obiekcie i z wykorzystaniem systemu LiteMapper 6800i firmy Riegl z rozdzielczością 12 punktów na metr kwadratowy. Modelowanie wykonano na poziomie szczegółowości LoD3 (Level-of-Detail), to znaczy z uwzględnieniem detali, zarówno na dachach jak i ścianach budynków. Jako tekstury nałożono zdjęcia cyfrowe metodą transformacji rzutowej. Do modelowania wykorzystano program Cyclone 7.1 oraz opracowane w Instytucie Geodezji i Geoinformatyki programy do nakładania tekstur i konwersji danych. Ocenę dokładności modelowania przeprowadzono na podstawie niezależnych pomiarów terenowych wybranych elementów (punktów charakterystycznych) modelowanego obiektu. Pomiar wykonano z punktów niezależnej osnowy założonej techniką RTK, z wykorzystaniem dalmierza bezlustrowego. Obliczone współrzędne punktów potraktowano jako bezbłędne i porównano z odpowiednimi punktami modelu. W wyniku porównania otrzymano następujące średnie wartości odchyleń poszczególnych elementów modelu: 0.14 m dla elementów wektorowych, 0.13 m dla elementów tekstur. Uzyskane wartości świadczą o tym, że pod względem dokładności utworzone modele spełniają założenia dokładnościowe poziomu LoD4.

EN

Both the increasing availability of laser scanning techniques and the density augmentation of airborne laser scanning data contribute to the growing interest in building 3D models that are created on the basis of laser scanning data. More often 3D building models are being created for the management, administration, spatial analysis and promotion of the city or region. In this paper the modeling accuracy of the Silesian Piast Dynasty Castle in the Brzeg city was performed. The model of the castle based on airborne and terrestrial laser scanning data was built at the Opole Voivodeship Marshal's Office request. This data were obtained respectively by ScanStation 2 scanner with a resolution of 2 cm on the object and by Riegl LiteMapper 6800i system with resolution of 12 points per square meter. Modeling was performed at the level of detail LoD3. It means that details, both on roofs and walls of buildings were included. Textures were created on the basis of digital photos and converted with use of projective transformation. For modeling the Cyclone 7.1 software and developed in the Institute of Geodesy and Geoinformatics software for texturing and data conversion were used. Accuracy assessment was performed on the basis of independent field measurements of modeled object’s selected elements (characteristic points). Measurements were made with use of the reflectorless tachymeter basing on the independent geodetic warp established by RTK technique. The calculated coordinates of these points treated as error-free were compared with the corresponding points of the model. As a result of comparison the following mean values of deviations were obtained: 0.14 m for the vector components, 0.13 m for the texture components. The obtained values show that created models in terms of accuracy satisfy the assumptions of LoD4.

2

Ocena poprawności filtracji danych lotniczego skaningu laserowego metodą aktywnych powierzchni

Borkowski A., Józków G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

83--92

PL

W procesie tworzenia numerycznego modelu terenu (NMT) z danych lotniczego skaningu laserowego istnieje konieczność wydzielenia z surowej chmury punktów tylko tych, które były odbiciami wiązki lasera od powierzchni terenu. Zadanie to realizowane jest w znacznym stopniu automatycznie z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania służącego do klasyfikacji, bądź filtracji danych. W pracy przedstawiono algorytm filtracji bazujący na minimalizacji energii całkowitej powierzchni, która wyraża się suma energii wewnętrznej i zewnętrznej. Energia wewnętrzna opisuje geometryczne właściwości modelowanej powierzchni i dla modelu flakes jest ważona suma jej krzywizny i nachylenia. Energia zewnętrzna opisuje natomiast rozbieżność pomiędzy estymowana powierzchnia aktywna a danymi pomiarowymi i zależy od różnicy wysokości pomierzonej i aproksymowanej. W wyniku minimalizacji energii całkowitej, powierzchnia aktywna „dopasowuje” sie do powierzchni terenu. Występujące w prezentowanym modelu zadanie wariacyjne rozwiązane zostało metoda bezpośrednia, tzw. metoda Ritza. Testy numeryczne wykonano na rzeczywistych danych skaningu, do których dołączone były dane referencyjne w postaci prawidłowo sklasyfikowanych punktów terenu i obiektów. Dzięki temu możliwe było określenie poprawności filtracji prezentowanej metody. W wyniku porównania danych referencyjnych ze zbiorami punktów po filtracji określone zostały błędy procentowe filtracji. Uzyskane wyniki potwierdziły wysoka skuteczność prezentowanej metoda - poprawność filtracji porównywalna jest z innymi metodami i wynosi ponad 90%.

EN

In the process of creating digital terrain model from airborne laser scanning data, there is a need (a necessity) to extract, from the raw points cloud, only those points which are the reflections of laser beam from the ground. This task is performed mainly automatically, using specialized software for data classification or filtering. In the present paper, and algorithm based on surface energy minimisation was presented. The total energy of surface, is the sum of an internal and external energy. Internal energy describes geometrical properties of modelled surface and, in the flakes model, it is a weighted sum of surface membrane kernel and surface thin plate kernel. External energy describes difference between estimated active surface and measured data and depends on the measured height and approximated height. As a result of total surface energy minimisation, active surface is “matched” with the terrain surface. The variation problem, which occurs in the task of surface energy minimisation, was solved using direct method (Ritz method). Numeric tests were carried out on the real scanning data that contained referenced data in the form of correctly classified ground and object points. Throughout referenced data, the evaluation of presented filtering method correctness could be estimated. As a result of comparison of the referenced data with the sets of points, after filtering the percentage values of filtering, errors were calculated. The results achieved confirmed that flakes method is effective – the filtering correctness value is similar to the values obtained using other methods, and amounts to above 90%.

3

Ocena dokładności danych lotniczego skaningu laserowego systemu SCALARS

Gołuch P., Borkowski A., Józków G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

251--260

PL

Dokładność NMT interpolowanych na podstawie danych skanowania laserowego zależy w głównej mierze od dokładności danych źródłowych, jak równie_ od zastosowanej metody filtracji tych danych i metody interpolacji. Na dokładność źródłowych danych lotniczego skaningu laserowego wpływa wiele czynników, miedzy innymi stabilność nalotu fotogrametrycznego, jakość danych nawigacyjnych, dokładność kalibracji, terenowa wielkości śladu plamki promienia lasera (wysokości lotu i zbieżności wiązki), ukształtowanie terenu oraz pokrycie terenu. Wpływ poszczególnych czynników trudno jest rozdzielić i dlatego należy rozpatrywać ich ogólny wpływ na dokładność produktu końcowego. W pracy przedstawiono ocenę dokładności wysokościowej danych zarejestrowanych prototypowym skanerem ScaLARS. Skaning laserowy zrealizowano dla 20 kilometrowego odcinka doliny rzeki Widawy. Rejestracje sygnałów z INS i GPS przeprowadzono przy użyciu systemu Applanix POS/AV 510. Skanowanie zrealizowano z pokładu samolotu AN-2, z wysokości 550 m. Terenowa wielkość śladu plamki lasera wyniosła około 0.6 m. Badanie dokładności danych skaningu przeprowadzono w oparciu o punkty pozyskane z bezpośredniego pomiaru terenowego technikami GPS i tachimetryczna. Pomiary przeprowadzono na czterech reprezentatywnych obszarach obiektu badawczego (razem 10 obszarów testowych o zróżnicowanym pokryciu terenu). Uzyskano dokładności wysokościowe rzędu: a) tereny zalesione i zadrzewione – obszary o bardzo zróżnicowanym ukształtowaniu pionowym – 0.40 m, b) teren wzdłuż koryta rzeki, z wysoka trawa i zaroślami – 0.40 m, c) tereny użytkowane rolniczo (pola orne, łąki, pastwiska) – generalnie obszary płaskie - 0.25 m, d) drogi asfaltowe, brukowe i gruntowe – 0.20 m.

EN

The accuracy of DTMs interpolated based on laser scanning data depends mainly on the accuracy of original data, filtering and interpolation method. There are many factors that influence the accuracy of original data, namely the stability of photogrammetric flight, quality of navigation data, accuracy of calibration, size of the footprint on the ground (flight height and beam convergence), landscape and land cover. It is difficult to separate the influence of each factor, therefore the total impact of all factors on the final product should be taken into consideration. In this work, the evaluation of height accuracy of data acquired by prototypical scanner ScaLARS was presented. Laser scanning was performed for 20-kilometer section of Widawa river valley. Registration of INS and GPS signals was carried out using Applanix POS/AV 510 system. Scanning was performed from airplane AN-2 at flight height 550 m. Terrain size of footprint was about 0.6 m. The study of scanning data accuracy was executed based on points obtained from direct terrain measurements using GPS and tachometry techniques. From the 20-kilometer section, four representative areas were selected. In those areas, there were ten testing fields of miscellaneous land cover. The height accuracy results obtained were as follows: a) forestry terrains – areas of considerable height differences – 0.40 m, b) terrain along river bed with high grass and bush – 0.40 m, c) agricultural terrain (arable fields, meadows, pastures) – mainly flat terrain – 0.25 m, d) tarmac, cobblestone and gravel roads – 0.20 m.