Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stosowanie wybranych metod generowania regularnych modeli terenu z lotniczego skaningu laserowego do badań środowiskowych

Rozpondek K., Wancisiewicz K.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2017

|

T. 20, nr 1

83--95

EN

The accuracy of models representing the shape of the land surface is important in environmental studies. Accurate model can be used to detect even small changes in the landform and landuse, as well as to develop a spatial model of water and soil pollution. Due to the fact that environmental studies are carried out on diversified areas in terms of landuse, this study indicated the appropriate methods for generating Digital Terrain Model (DTM) and Digital Surface Model (DSM). Both of them can be used in processes and analyzes research. Those analyzes mainly take into account the formation of the Earth’s surface in the context of hydrological, geomorphological and biological modeling. The example of practical use of hydrological modeling is a ISOK project, which goal is to reduce the danger and minimize losses caused by the floods. The main aim of this study was to select the appropriate method of generating regular models from airborne laser scanning. The data on which analysis was performed, were obtained for the area of Cracow city within the project ISOK. To achieve this goal, four methods available in ArcGIS, were selected: nearest neighbour, inverse distance weighted, triangulation with linear interpolation and triangulation with natural neighbour interpolation. Additionally several different sizes of the cell of regular model were selected: 0.125, 0.25, 0.5, 1, 2.5, 5 m. Each generated model has been studied in terms of a accuracy (Gaussian statistical model was used). Firstly the analysis was made for digital terrain model and digital surface model for one archive module of point cloud. For this stage, 48 models were generated. After that, the area of analysis was expanded. Because of similar results obtained by both triangulations methods in the first stage, only the method of triangulation with linear interpolation was studied. In the second stage of research, 54 models were generated for other archive modules of point cloud. The results of the two stages were compatible. It has been noticed that the nearest neighbour method is the most accurate for generating Digital Surface Models.

PL

Dokładność modeli reprezentujących ukształtowanie powierzchni terenu jest istotna w badaniach środowiska. Poprawnie wykonane modele mogą być wykorzystane do wykrywania nawet niewielkich zmian w ukształtowaniu i zagospodarowaniu terenu, a także do opracowania modelu przestrzennego zanieczyszczeń wód oraz gleby. Ze względu na to, że badania nad środowiskiem prowadzone są na obszarach zróżnicowanych pod kątem zagospodarowania terenu, w niniejszej pracy wskazano odpowiednie metody generowania Numerycznych Modeli Terenu (NMT) i Numerycznych Modeli Pokrycia Terenu (NMPT). Dane, na których wykonano analizy, były pozyskane dla obszaru miasta Kraków w ramach projektu ISOK. Aby osiągnąć założony cel, wybrano cztery metody dostępne w oprogramowaniu ArcGIS: najbliższego sąsiada, wagowanej odwrotnej odległości, triangulacji z metodą interpolacji liniowej i naturalnego sąsiada. Wybrano także kilka różnych rozmiarów oczek siatki modelu (0,125 m, 0,25 m, 0,5 m, 1 m, 2,5 m, 5 m). Każdy wykonany model został poddany analizom dokładnościowym - zastosowano model Gaussa. W pierwszym etapie badań wygenerowano 48 modeli dla arkusza chmury punktów zawierającego zróżnicowane klasy pokrycia terenu. W drugim wykonano dodatkowo 54 modele dla pozostałych badanych arkuszy. Wyniki obu etapów prac były ze sobą zgodne. Stwierdzono, że metoda najbliższego sąsiada jest najbardziej dokładna w przypadku generowania modeli NMPT. Natomiast w przypadku NMT badania nie wskazały jednoznacznie najlepszej metody interpolacji danych wysokościowych terenu.

2

Czynniki wpływające na gęstość chmury punktów „leżących na gruncie” lotniczego skanowania laserowego na przykładzie danych pochodzących z projektu ISOK

Maślanka M.

Roczniki Geomatyki

|

2016

|

T. 14, z. 4(74)

511--519

PL

Obszary gęsto pokryte roślinnością charakteryzują się obniżoną gęstością chmury punktów „leżących na gruncie”. Wpływa to negatywnie na odwzorowanie szczegółów terenowych na danym obszarze. W Polsce w latach 2011 - 2015 pozyskano dane lotniczego skanowania laserowego w ramach projektu Informatyczny Systemu Osłony Kraju (ISOK) przed nadzwyczajnymi zagrożeniami. Ze względu na coraz częstsze wykorzystanie tych danych do generowania NMT, należy ocenić czynniki wpływające na gęstość chmury punktów pod obszarami gęsto pokrytymi roślinnością. Praca przedstawia przykład takiej oceny. W pierwszym etapie wykonano modele rastrowe: gęstości chmury punktów, procentowego udziału punktów gruntu, liczby szeregów, NMT, nachylenia terenu, kąta skanowania, zwarcia drzewostanów i znormalizowanego numerycznego modelu pokrycia terenu (zNMPT). W dalszej części dla punktów testowych przeprowadzono analizę związków między zmiennymi na podstawie wielkości z wygenerowanych modeli oraz obiektów wektorowych. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że gęstość chmury punktów warunkowana jest głównie przez zwarcie drzewostanów, wysokość szaty roślinnej i kąt skanowania, przy czym pewien wpływ na kształtowanie się gęstości chmury punktów ma również nachylenie terenu oraz liczba szeregów.

EN

Areas covered with vegetation are characterized by a lower density of ground points. This issue has a negative impact on the accuracy of terrain representation and terrain details that could be detected. Country-wide ALS data was delivered in Poland within the ISOK Project (the IT System of the Country’s Protection against Extreme Hazards) between 2011 and 2015. Considering the increasing use of this data in the process of generation of Digital Terrain Models (DTM), factors affecting the density of ground points in areas covered with vegetation should be carefully assessed. During the first step various raster models were generated: the point cloud density, the percentage of ground points, the point source number, the slope, the scan angle, the canopy cover, the DTM and the normalized Digital Surface Model (nDSM). In the next step statistical analysis of relations between variables, basing on values from generated models and vector objects, was performed. The results showed that the density of ground points is mainly determined by the canopy cover, the forest height and the scan angle; however it is also influenced by the slope and the point source number.

3

Experiment with remotely piloted aircraft systems imagery for dtm modelling

Wajs J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2016

|

Vol. 28

125--136

EN

The current, appropriate and highly accurate digital terrain model (DTM) is one of the essential aspects of the spatial database in 3D open-pit mining monitoring. Remotely piloted aircraft systems (RPAS), named unmanned aerial vehicles (UAVs), are becoming standard platforms for moving the digital camera in space and allowing for the collection of aerial images. The images can be processed using computer vision (CV) and structure from motion (SfM) with the traditional, established procedures of photogrammetry. The presented work shows the processing workflow of low-cost multi-rotor UAV platforms, capable of acquiring the photogrammetric data with a singlelens reflex (SLR) digital camera and Agisoft PhotoScan post-processing software. Regarding the photogrammetric minimum constraints results, like digital surface model (DSM) / DTM and contour lines, textured point clouds can be produced. With high-quality UAV equipment and resources, this study is focused on the feasibility and adaptability analysis of low-cost UAV techniques and their applications for 3D mapping. The first tests were developed using the multimedia Pergola fountain in Wroclaw regarding image acquisition, big data problems and data reduction. The objective of the study is to determine the accuracy of the photogrammetry output and to evaluate the internal quality control (IQC) of the DSM of the region of interest (ROI) regarding the open-pit mine characteristics.

PL

Aktualny, poprawny oraz dokładny numeryczny model terenu (DTM) jest jednym z podstawowych elementów w przestrzennej bazy danych w modelowaniu trójwymiarowym kopalń odkrywkowych. Zdalnie sterowane systemy powietrzne (RPAS) znane w nomenklaturze branżowej pod nazwą bezzałogowe statki latające (UAV) coraz częściej stanowią doskonałą platformę do wyniesienia kamery w przestrzeń lotniczą niskiego pułapu. Wykorzystując fotogrametryczne warunki wykonywania zdjęć lotniczych oraz komputerowe przetwarzanie obrazów cyfrowych (CV) oraz algorytmy (SfM) możliwe jest przetwarzanie danych do generowania numerycznego modelu pokrycia terenu (DSM) oraz ortomozaiki z kamer niemetrycznych. Prezentowana praca pokazuje ścieżkę opracowania danych z kamer niemetrycznych (SLR) oraz kontrola jakości danych wynikowych (IQC) uzyskanych w oprogramowaniu Agisoft PhotoScan Professional. Do badań wykorzystana została nisko kosztowa platforma wielowirnikowca składająca się z hexakoptera wyposażona w autopilot Pixhawk oraz trójosiowy stabilizator kamery. Prace testowe wykonane zostały na objekcie testowym fontanna Pergola we Wrocławiu, która stanowiła testowy rejon opracowania (ROI). Wyniki pokazują, iż przy wykorzystaniu wiedzy fotogrametrycznej i wykonaniu odpowiedniej sekwencji zdjęć z pułapu lotniczego oraz inwestycji odpowiednio rozmieszczonych fotopunktów (GCP) istnieje możliwość opracowania produktu finalnego z wymaganą decymetrową dokładnością. Celem niniejszej pracy było zbadanie dokładności wewnętrznej (IQC) oraz spójności danych uzyskanych z pułapu bezzałogowego statku latającego przy wykorzystaniu zobrazowań z kamery niemetrycznej. Opracowany produkt wynikowy numerycznego pokrycia terenu (DSM) z oprogramowania Agisoft PhotoScan Professional poddany został dalszym analizom. Dane referencyjne stanowił zbiór chmury punktów z projektu ISOK. Wyniki prac ukazały, że produkt finalny opracowany w oparciu o małoformatową kamerę niemetryczną charakteryzuje się stosunkowo wysoką dokładnością. Mobilność systemu oraz duża szybkość pozyskania danych przez bezzałogowe systemy latające stanowi przewagę dla opracowań NMT dla wybranych obszarów zainteresowania.

4

Określenie zakresu wykorzystania danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego w procesie generowania ”prawdziwej” ortofotomapy

Zabrzeska-Gąsiorek B., Borowiec N.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17b

831--840

PL

Generowanie „prawdziwej” ortofotomapy (ang. true orto) staje się obecnie coraz bardziej popularne. Produkt ten, dotychczas zarezerwowany głównie dla wielkoskalowych zdjęć lotniczych, dzisiaj wkracza nawet do wysokorozdzielczych zobrazowań satelitarnych. Szczególne zainteresowanie „prawdziwa” ortofotomapa daje się zauważyć dla miast o wysokiej zabudowie, bowiem tradycyjna ortofotomapa traci na czytelności przy pojawiających się dużych przesunięciach radialnych dachów budynków. Powodują one zasłonięcie istotnych elementów infrastruktury, takich jak chodniki, ulice, czy sąsiednie budynki. Rozwój w produkcji ortofotograficznej wydaje się być skutkiem zautomatyzowania procesu produkcji, dotychczas w dużej części manualnego i przez to drogiego. Staje się to możliwe przez postęp w dziedzinie pozyskiwania wysokorozdzielczych zobrazowań lotniczych i satelitarnych, a przede wszystkim przez możliwość uzyskiwania precyzyjnego Numerycznego Modelu Pokrycia Terenu w sposób automatyczny, głównie za sprawą lotniczego skaningu laserowego, oraz automatycznych technologii fotogrametrycznych. W części opisowej artykuł przybliża najnowsze technologie stosowane w produkcji true ortho, kładąc szczególny nacisk na możliwości automatyzacji procesu. Zawiera próbę rozstrzygnięcia kwestii, czy gęste dane pochodzące ze skaningu laserowego (około 16 pkt/m2) gwarantują wystarczającą jakość i automatyzacje wytwarzania „prawdziwej” ortofotomapy, czy konieczna jest dodatkowa obróbka „chmury punktów” skaningu laserowego.

EN

Generation of a true ortho is getting increasing popularity. To date, that product has been reserved mainly for airborne images. Nowadays, it is taken into account even for high resolution satellite images. True ortho is most important for cities with high buildings. When conventional orthoimages are generated, the relief displacement of the objects above the surface, such as buildings, trees are not considered. This means that some of the ground coverage may be hidden by objects. Conventional orthoimage lose accuracy. The development of true ortho seems to result from the automation of processing methods, which have so far been manual and costly. This becomes possible thanks to the improvement in the accuracy of Digital Surface Model acquisition with laser scanning or matching images. This paper describes some examples of high technology of true ortho generation. It attempts to solve the problem of the influence of laser scanner data density on the true ortho quality and production automation.

5

Ortofotomapa w terenach miejskich

Borowiec N., Zabrzeska-Gąsiorek B.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2006

|

T. 12, z. 2/1

95-106

PL

Ortofotomapa jako warstwa bazowa w systemach GIS ma znaczące zalety: jest kartometryczna jako mapa - posiada równocześnie walory fotografii. W terenach zurbanizowanych konwencjonalna ortorektyfikacja oparta na numerycznym modelu terenu natrafia na wiele problemów, gdyż nie uwzględnia elementów wystających ponad teren, takich jak budynki, mosty itp. Obiekty te pozostają na końcowej ortofotomapie zniekształcone perspektywicznie. Jeśli do ortorektyfikacji wykorzystamy numeryczny model pokrycia terenu, przesunięcia budynków i innych elementów wystających ponad teren będą skorygowane, w rezultacie powstanie "prawdziwa ortofotomapa". Artykuł ten prezentuje problematykę generowania "prawdziwej ortofotomapy" w terenach miejskich z wykorzystaniem danych ze skaningu laserowego.

EN

Orthophotomap is a very beneficial layer in a GIS - it provides accurate base map with advantages of the photograph. In urban areas the conventional orthorectification based on a Digital Terrain Model has encountered many difficulties, because do not consider the surface of buildings, bridges, etc. Such objects remain in perspective view and have radial distortion on the resulting orthophotomaps. If buildings and other elements higher then ground describes a Digital Surface Model, the displacement can also be corrected, and results are called "true orthophotomap" - imagery without building lean. This paper presents the problems of the generation digital "true orthophotomap" in urban areas with acquisition of laser scanner data.

6

Rejestracja doliny rzeki Widawy z wykorzystaniem lotniczego skanowania laserowego

Borkowski A., Gołuch P., Wehr A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

53--62

PL

W ramach projektu badawczego wykonano skaning laserowy doliny rzeki Widawy, w okolicy Wrocławia. Wykorzystano w tym celu prototypowy skaner ScaLARS (CW scanner), skonstruowany w Instytucie Nawigacji Uniwersytetu Stuttgarcie, a do rejestracji sygnału GPS i INS wykorzystano system Applanix POS/AV 510. Skaning wykonano dla 20 kilometrowego ujściowego odcinka rzeki Widawy w pasie o szerokości 2 km. Zarejestrowano około 150 milionów punktów ze średnią rozdzielczością około 3 pkt/m2 i dokładnością wysokościową na poziomie 0.2 m. Skaning laserowy doliny Widawy wykonany został dla pozyskania danych dla potrzeb modelowania hydrodynamicznego. W pracy podano podstawowe informacje dotyczące systemu ScaLARS, oraz doświadczenia związane z realizacją projektu. Omówiono produkty pochodne skaningu oraz ich przydatność w procesie modelowania hydrodynamicznego.

EN

Airborne Laser Scanning (ALS) is a modern technology, which within last years has revolutionized the process of collecting data on terrain topography, especially in afforested terrains and wooded areas. The laser scanning system integrates three measuring techniques: GPS, INS and laser scanning. The airborne laser scanning of the Widawa river valley near Wrocław was performed in the research project. A prototype scanner - ScaLARS, constructed at Institute of Navigation, University of Stuttgart, was used. The Applanix POS/AV 510 system (Position and Orientation System for Airborne Vehicles) was used for GPS and INS signals registration. The ScaLARS, as opposed to commercial systems, uses the Continuous Wave (CW scanner). The project involved scanning 20 kilometres of the Widawa river estuary with a width range of about 2 km. The calibration of system was executed in support of control areas measured by GPS techniques. The mean error of calibration in reference to control areas carried out 0.3 m along the flight direction and across the flight direction, as well as 0.1 m in the vertical direction About 150 million points were registered with an average resolution of about 3pts / m2. The vertical accuracy of laser scanning was estimated at the level of 0.2 m based upon a large-scale map (1:500) using infrastructure elements. The laser scanning of the Widawa river valley was executed in order to collect data for hydrodynamic modelling. Traditionally, the laser scanning data is used for generation of Digital Terrain Models (DTM) and Digital Surface Models (DSM). The spatial distribution of laser points on forest terrain is also useful information for hydrodynamic modelling. The ScaLARS system also records the intensity of the reflection of the laser ray as well as the quality parameters of the registered returned signal. Moreover, this information can be helpful in classifying land cover that is necessary in hydrodynamic modelling. In this paper, the basic data on the ScaLARS system and the research carried out while implementing the project were presented. Additional products of laser scanning, as well as their usefulness in hydrodynamic modelling were also shown.

7

Ocena dokładności generowania NMP z wykorzystaniem Cartosat-1

Dąbrowski R., Fedorowicz-Jackowski W., Kędzierski M., Różycki S., Walczykowski P., Wolniewicz W., Zych J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

147--154

PL

Numeryczny Model Pokrycia (NMP) o zasięgu światowym, coraz częściej jest pozyskiwany z danych pochodzących z systemów satelitarnych. Do tych zadań wykorzystywane są systemy pracujące w zakresie optycznym jak i mikrofalowym (interferometrii radarowej InSAR). Ostatnio pojawiły się nowe rozwiązania obrazowania stereoskopowego w systemach satelitarnych takich jak: japoński PRISM czy indyjski CARTOSAT-1, charakteryzujące się między innymi dwiema sprzężonymi kamerami skierowanymi w przód i do tylu, z pikselem ok. 2.5 m. Referat przedstawia charakterystykę funkcjonującego od maja 2005, indyjskiego satelity zaprojektowanego dla potrzeb generowania ze zdjęć stereoskopowych precyzyjnych NMP. Jest to kolejny system z rodziny Indian Remote Sensing (IRS) pracujący tylko w zakresie panchromatycznym. W ramach programu prowadzonego przez Indyjskie Ministerstwo Kosmosu (Department of Space, Government of India), zespół badawczy w Polsce wykonał eksperyment generowania NMP dla obszaru na południowy-zachód od Warszawy. Zostały zaprojektowane i pomierzone fotopunkty techniką dGSP. Do opisu geometrii obrazów wykorzystano metodę wielomianową (RPF). Generowanie Numerycznego Modelu Pokrycia prowadzono w środowisku Leica Photogrammetry Suite (LPS) i PCI OrthoEngine. Dokonano analizy wpływu liczby fotopunktów na precyzję generowanego modelu. W wyniku przeprowadzonego eksperymentu uzyskano błędy wysokości wygenerowanego NMP na punktach kontrolnych są na poziomie 1.5 m przy wykorzystaniu tych samych 9 fotopunktów dla różnych oprogramowań. Uzyskane wyniki są powyżej oczekiwań. System CARTOSAT-1 może stanowić ekonomicznie atrakcyjne źródło danych dla generowania NMP o zasięgu globalnym.

EN

The Digital Surface Model (DSM) of world coverage is increasingly coming from data from satellite systems. This involves systems operating both in optical and microwave ranges (radar interferometry InSAR). Most recently, new solutions have emerged for stereoscope imaging in such satellite systems as the Japanese satellite PRISM and Indian satellite CARTOSAT-1, which can be characterized by two coupled forward and backward cameras with a pixel size of 2.5 m. This paper outlines characteristics of the Indian satellite, which has been operating since May 2005, and which has been designed for generation of accurate DSM from stereoscope images. This is the next system from Indian Remote Sensing (IRS) family, working solely in the panchromatic range. In the framework of a program conducted by the Department of Space, Government of India, a research team in Poland conducted an experiment of DSM generation for an area situated south-west of Warsaw. With a use of dGSP technique, they designed and measured the photo-points (ground control points - GCP). The polynomial method (RPF) for the description of image geometry was also applied. The generation of a Digital Surface Model was conducted in LPS and PCI environments and the influence of the number of GCP on the accuracy of the generated DSM was analyzed. The obtained errors in altitude of the control points (CP) were 1.5 m using 9 GCP. The obtained results are above expectations. The CARTOSAT-1 System may constitute an economically attractive source of data for the generation of global range DSM.