Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The assessment of elevation data consistency : A case study using the ALS and georeference database in the City of Kraków

Piech Izabela, Policht-Latawiec Agnieszka, Lackóová Lenka, Inglot Paulina

Journal of Water and Land Development

|

2023

|

no. 59

135--144

EN

The integration of geodetic and photogrammetric data has become a new tool that has expanded the existing measurement capabilities, as well as it found its application outside the geodetic sector. As a result, over the past decades, the process of topographic data acquisition has caused cartographic industry to move from classical surveying methods to passive and active detection methods. The introduction of remote sensing technology has not only improved the speed of data acquisition but has also provided elevation data for areas that are difficult to access and survey. The aim of the work is to analyse consistency of elevation data from the Georeference Database of Topographic Objects (Pol. Baza danych obiektów topograficznych - BDOT500) with data from airborne laser scanning (ALS) for selected 15 research areas located in the City of Kraków. The main findings reveal discrepancies between elevation data sources, potentially affecting the accuracy of various applications, such as flood risk assessment, urban planning, and environmental management. The research gap identified in the study might stem from the lack of comprehensive investigations into the consistency and accuracy of elevation data across different databases and technologies in urban areas. This gap highlights the need for a thorough examination of the reliability of various data sources and methods of urban planning, disaster management, and environmental analysis. The integration of diverse databases and technologies, like ALS and geodetic measurements, in various applications introduces potential discrepancies that can significantly impact decision-making and outcomes.

2

Methods of identification and delimitation of concave terrain features based on ISOK-NMT data

Oberski T.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2016

|

nr 19(1)

59--70

EN

Airborne Laser Scanning (ALS) products are now often used to study the terrain due to their numerous advantages such as relatively low cost and ease of data collection. The ISOK project (pl: Informatyczny System Osłony Kraju – national hazard protection information system) developed elevation data for about 65% of the Polish territory. Parallel to the airborne laser scanning point cloud collection, additional products, such as orthophotomaps, digital terrain models (DTM), and digital surface models (DSM) were created. This resource is not only a reference material for the project, but also a valuable source of the analysis used in various fields of economy and science. Important features of the ISOK-data are the availability and their standardized format based on uniform technical conditions. The article presents the results of an experiment in which an attempt was made to use the digital elevation model with a resolution of 1 m based on airborne laser scanning data to determine concave terrain features using GIS tools. The ISOK-DTM has a height accuracy of 0.15 m for the outdoor areas, which makes it a better representation of small terrain forms than previous products. The research area is located at an undeveloped open ground with comparatively little variation of its shape for a long period. Several methods were tested to classify the terrain shape based of topographic attributes. Those methods led to similar locations of the concave features and further on coincide with results of the pre-analysis. Also, attention was drawn to the selection of the analysis parameters and their influence on the result. The results show the usefulness of ISOK’s DTM for locating field concave terrain shapes.

3

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.

4

SAFEDAM - zaawansowane technologie wspomagające przeciwdziałanie zagrożeniom związanym z powodziami

Kurczyński Z., Bakuła K.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2016

|

Vol. 28

39--52

PL

Artykuł prezentuje trendy panujące w nieinwazyjnym monitorowaniu wałów przeciwpowodziowych z wykorzystaniem różnorodnych technologii fotogrametrycznych i teledetekcyjnych pozyskujących dane z różnego pułapu lotniczego. Na tym tle zaprezentowano projekt SAFEDAM, którego celem jest stworzenie systemu monitorującego wały przeciwpowodziowe z użyciem nieinwazyjnej, latającej bezzałogowej platformy pomiarowej - skanującej z niskiego pułapu lotu i wykorzystaniu zobrazowań lotniczych i satelitarnych. System będzie wykorzystywał wieloźródłowe dane fotogrametryczne. SAFEDAM umożliwi wykorzystanie z pułapu satelitarnego zarówno danych optycznych (z zakresu światła widzialnego i bliskiej podczerwieni) jak i danych radarowych. W odniesieniu do technik lotniczych wykorzystanie mają dane fotogrametryczne z pzgik zasobu jak i dane pozyskane z platformy BSP (UAV) dedykowanej projektowi SAFEDAM. Wśród danych niskopułapowych wykorzystane są dane z lekkiego skanera lotniczego, obrazowe dane wielospektralne, a także dane termalne. Wieloźródłowe dane pozwalają na przeprowadzenie oceny stan wałów przeciwpowodziowych, jak również umożliwić będą wykrycie ewentualnych zmian, które mogą zaistnieć zarówno w prewencyjnej jak i interwencyjnej konfiguracji systemu. W założeniach system umożliwiać będzie ekspercką ocenę wałów przeciwpowodziowych, która potrzebna jest w pracy specjalistów od zarządzania infrastrukturą przeciwpowodziową, a także organom bezpieczeństwa kryzysowego. Kompleksowy system IT będzie gromadził dane i automatycznie je analizował i wizualizował dostarczając informacji o stanie zagrożenia dla służb hydrologicznych i specjalistów zarządzania kryzysowego. Całość systemu będzie uzupełnieniem dotychczasowych projektów ochrony przeciwpowodziowej kraju (np. ISOK). Projekt SAFEDAM realizujący te założenia finansowany jest ze środków Narodowego Centrum Badania i Rozwoju w programie Bezpieczeństwo i Obronność

EN

The article presents the trends in non-invasive monitoring of flood levees using a variety of photogrammetry and remote sensing technologies. Referring to those solutions of the SAFEDAM project is introduced in this article. The aim of the SAFEDAM project is the creation of system for levees monitoring using unmanned aerial vehicles (equipped with light LiDAR unit, multispectral and/or thermal camera), optical and radar satellite imagery and archival aerial imagery. Multi-sourced and multi-temporal data allow to evalute the levees condition. A comprehensive IT system enables the collection, automatic data analysis and visualization for hydrological services and crisis management professionals. Its implementation will ensure effective management of flood risk. SAFADAM complements the already implemented projects of flood protection in Poland such as ISOK. The project is financed by National Centre for Research and Development in Defense, Security Programme [grant number DOB-BIO7/06/01/2015].

5

Algorytm modelowania 2D zabudowy na podstawie danych lotniczego skanowania laserowego z projektu ISOK

Sochiera K., Borkowski A.

Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum

|

2016

|

Vol. 15, nr 1-4

19--33

PL

Dane lotniczego skanowania laserowego (ALS) pozyskiwane są najczęściej na potrzeby budowy numerycznych modeli wysokościowych. W Polsce dane takie pozyskane zostały dla obszaru niemal całego kraju w ramach projektu ISOK, związanego z osłoną przed zagrożeniami naturalnymi. Dane te zostały wykorzystane w niniejszej pracy do modelowania obrysów budynków. W tym celu zaproponowano algorytm będący kombinacją algorytmu α-shape do detekcji konturów budynków oraz iteracyjnego ogólnego modelu wyrównawczego do aproksymacji rzutów ortogonalnych ścian budynków. Identyfikację punktów reprezentujących obrysy budynków wykonano na podstawie chmury punktów, z której odrzucono punkty powyżej zadanej wysokości progowej. Identyfikacja obrysów budynków jako otoczki pustych powierzchni reprezentujących budynki dokładniej przybliża rzeczywiste położenie przyziemi ścian budynków. Do weryfikacji algorytmu wykorzystano chmurę punktów o gęstości 12 pkt/m2 reprezentującą miejski obszar zurbanizowany o zabudowie regularnej. Wyniki modelowania 2D budynków porównano z ich reprezentacją w bazie Ewidencji Gruntów i Budynków oraz obliczono odchyłki liniowe odpowiadających sobie narożników. Otrzymano średnią wartość odchyłki liniowej na poziomie 0,56 m. Wartość ta jest zgodna z nominalną dokładnością sytuacyjną danych ALS projektu ISOK. Błąd średniokwadratowy policzony na podstawie odchyłek liniowych wynosi 0,64 m. Otrzymane wyniki modelowania spełniają wymagania dokładnościowe Bazy Danych Obiektów Topograficznych 1:10000 (BDOT10k) i mogą być wykorzystane do jej weryfikacji, aktualizacji bądź zasilania.

EN

Airborne laser scanning data (ALS) are acquired mostly for the purpose of digital elevation models generation. In Poland, ALS data have been obtained for the whole country within the ISOK project, established for natural hazards risk mitigation. These data were used in this study to model the outlines of buildings. For this purpose an algorithm is proposed, that is a combination of α-shape algorithm and iterative total least squares adjustment. α-shape is used to detect points representing building outlines while the total least squares method is performed to receive regularized 2D building vector models. Identification of points representing outlines of buildings was performed on the point cloud thresholded at the given height with rejection of points above that height. Identification of a building as a gap (internal hull) in ALS data set is a better approximation of real building shape. For the algorithm verification a point cloud with a density of 4 points /m2 is utilized. This point cloud represents a city urban area, covering 21 large buildings. The results of 2D modeling of buildings have been compared with their representation in the cadaster data base. The linear deviation between corresponding corners of modeled and represented in cadaster data base buildings have been measured. The received mean value of the deviation equal 0.56 m is consistent with the nominal planar accuracy of ISOK ALS data. RMSE of building outline modelling calculated on the basis of linear deviations was equal 0,64 m. The results of modeling meet the requirements of Topographic Database Objects 1: 10000 (BDOT10k) and can be used for verification and updating of this data base.

6

Ocena dokładności wysokościowej danych lotniczego skaningu laserowego systemu ISOK na obszarze doliny rzeki Widawy

Pawłuszek K., Ziaja M., Borkowski A.

Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum

|

2014

|

Vol. 13, nr 3-4

27--37

PL

Głównym obszarem zastosowań lotniczego skaningu laserowego (ALS) jest budowa wysokorozdzielczych precyzyjnych numerycznych modeli terenu (NMT). W Polsce, na potrzeby budowy systemu osłony przed nadzwyczajnymi zagrożeniami, zeskanowano niemal całą powierzchnię kraju. Jakość i dokładność danych skaningu były przedmiotem kontroli na etapie ich pozyskiwania. W niniejszej pracy dane te poddano ocenie dokładności wysokościowej według odmiennej metodyki. Dokonano oceny dokładności wewnętrznej polegającej na wpasowaniu, metodą najmniejszych kwadratów, płaszczyzny w zbiór danych repezentujących płaską powierzchnię, np. połać dachu, oraz oszacowaniu błędu średniego na podstawie odchyłek danych ALS od tej powierzchni. Testy wykonano dla 36 płaszczyznowych powierzchni reprezentujących dachy, drogi, łąki oraz pola orne. W przypadku powierzchni antropogenicznych otrzymany błąd średni kształtuje się na poziomie zbliżonym do dokładności pomiaru odległości przez system skanujący i wynosi od 2 do 4 cm. Dla powierzchni naturalnych, o dużej szorstkości błąd ten rośnie do wartości od 3 do 20 cm. Ocenę dokładności zewnętrznej (absolutnej) wykonano na podstawie porównania wysokości danych ALS z wysokościami punktów referencyjnych pomierzonych technikami geodezyjnymi. Oszacowanie dokładności przeprowadzono w przypadku trzech klas pokrycia terenu (pola i łąki, drogi, lasy) oraz czterech obszarów testowych, zlokalizowanych na obszarze doliny rzeki Widawy. Ocenę dokładności wykonano na potrzeby modelowania hydrologicznego. Dokładność absolutna waha się w poszczególnych typach pokrycia od niewiele ponad 10 cm w przypadku dróg do ponad dwukrotnie większej wartości na terenach leśnych.

EN

The main application of airborne laser scanning (ALS) technology is the data collection for creating high quality digital elevation models (DEM). In Poland, almost entire area of the country has been scanned for the implementation phase of extraordinary hazards (mostly water hazards) protection system (ISOK). The quality of acquired data was a subject of inspection at the acquisition time. In this study, an alternative methodology was applied to evaluate the height component accuracy of the ALS data. For the inner accuracy evaluation (data consistency), subsets of the point cloud representing flat surfaces (e.g. roofs) were used. This data was approximated by a plane using least squares method. Based on residuals between approximated plane and the ALS data a mean square error was calculated. Numerical tests were executed for 36 planes representing roofs, roads, meadows and arable fields. For the anthropogenic areas the estimated mean square error is similar to the accuracy of distance measurement by a scanning system and ranges from two to four cm. In the case of natural surfaces that are characterized by high roughness, the error increases to a value of three to twenty cm. In order to assess the external (absolute) accuracy of the ALS data, heights of the reference points measured by geodetic techniques were compared with the heights of corresponding (neighboring) ALS points. The accuracy assessment was carried out for three classes of the land use (arable fields and meadows, roads, forests) and four test areas, located in the area of Widawa River Valley. The absolute accuracy varies for different types of land use from slightly more than ten cm for roads to more than double the value for forests.

7

Określania obszarów lokalnych podtopień na podstawie NMT i bazy HYDRO

Oberski T, Szczepaniak-Kołtun Z.

Roczniki Geomatyki

|

2013

|

T. 11, z. 2(59)

79--85

PL

Od wielu lat borykamy się z problemem związanym z powodziami, które powodują duże straty materialne, a w skrajnych przypadkach nawet zagrożenie życia ludzi. W celu zwiększenia bezpieczeństwa społeczeństwa oraz ograniczeniu strat spowodowanych występowaniem powodzi tworzony jest projekt „Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami” zwanym w skrócie ISOK. Podstawowym zadaniem ISOKu jest stworzenie kompleksowego systemu osłony społeczeństwa, a cel ten ma zostać osiągnięty poprzez wyselekcjonowanie obszarów zagrożonych powodzią a docelowo poprzez ograniczanie ekspansji gospodarczej na tych obszarach (http://www.gugik.gov.pl/projekty/isok). Realizacja projektu nie dotyczy jednak całego terenu naszego kraju, a tylko obszarów, które ocenione zostaną jako te o dużym ryzyku powodziowym. W artykule podjęto próbę przedstawienia takich obszarów, na których występuje zjawisko podtopień, ale o zasięgu i charakterze lokalnym. Do tego celu wykorzystano NMT oraz bazy HYDRO – dane dostępne w Państwowym Zasobie Geodezyjnym i Kartograficznym. Bazy danych HYDRO, to istotny komponent Mapy Hydrograficznej Polski w skali 1:50 000, która wykonywana jest pod auspicjami Głównego Geodety Kraju już od kilkunastu lat. W bazach tych zgromadzone są dane przestrzenne o charakterze tematycznym zawierające informacje specjalistyczne dla obszaru blisko 60% kraju (w tym roku powstają kolejne opracowania, które pokryją kolejny fragment naszego państwa). Niniejszy artykuł ma na celu ukazanie nowych możliwości wykorzystania istniejących baz danych HYDRO, jakie daje ich integracja z NMT. Do tego celu wykorzystano model danych wysokościowych pochodzący z lotniczego skaningu laserowego (średni błąd dla większości obszarów, nie przekracza 1 m). Tak zdefiniowana interoperacyjność zbiorów danych: HYDRO i NMT oraz harmonizacja informacji sytuacyjnej jak i wysokościowej pozwala na ich pełniejsze wykorzystanie. Głównym aspektem podjętym w pracy, jest przedstawienie analiz z wykorzystaniem danych HYDRO. Dzięki narzędziom GIS wyznaczono kierunki spływu wody i określono miejsca jej gromadzenia. Pozwoli to na wyznaczenie obszarów występowania lokalnych podtopień spowodowanych nie tylko gwałtownymi opadami, ale również wskutek roztopów pokrywy śnieżnej. Takie informacje, związane z podtopieniami, poprzez stworzenie odpowiednich map i umieszczenia ich w geoportalach, mogą być pomocne dla indywidualnych inwestorów (czy to w związku z zakupem działki, czy zastosowaniem odpowiednich izolacji np. w trakcie budowy domów). Określanie stref podtopień może być także przydatne dla gmin, dla których ze względu na znikome występowanie obszarów zagrożonych powodziami, nie zostaną w projekcie ISOK opracowane mapy zagrożenia powodziowego, czy mapy ryzyka powodziowego. Pozwoli to gminom na umieszczenie informacji o lokalnych podtopieniach w planach zagospodarowania przestrzennego, co może posłużyć m.in. do wydawania decyzji lokalizacyjnych. Wyznaczenie miejsc, w których gromadzi się woda, to także potencjał informacyjny dla KZGW, który może stanowić punkt wyjściowy do tworzenia okresowych zbiorników (rozlewisk), a następnie wykorzystania ich w okresach suszy dla potrzeb np. nawadniania pól.

EN

HYDRO databases are an important component of the Polish hydrographic maps made for several years. Special thematic data stored in spatial databases cover an area of nearly 60% of the country. This paper aims to show new possibilities of using existing HYDRO databases integrated with Digital Terrain Models. DTM is shown as the background for selected hydrographic data layers. For this purpose, the authors use an elevation data model developed with Airborne Laser Scanning data. These kinds of DTMs were developed for large part of the country, and the average error for most areas is less than 1 m. These results are kind of a three-dimensional view, which allows better understanding of hydrographic phenomena. Using the GIS tools allowed to find runoff directions and to determine the places of water gathering. This will allow to designate areas of local flooding caused by heavy rain and also as a result of snow melt. This information could be a root for creation of relevant maps and place them in geoportals to help individual investors planning to purchase the land parcel or to use appropriate insulation in construction of houses. Delineation of flooding zones may also be useful for municipalities in areas not covered by the flood risk maps. Targeting the places where water accumulates is also valuable information for the National Water Management Authority (KZGW) which can help to create periodic reservoirs (wetlands) and then use them in times of drought for the irrigation purposes.

8

Mapa podziału hydrograficznego Polski w skali 1:10 000 – nowe hydrograficzne dane referencyjne

Barszczyńska M., Borzuchowski J, Kubacka D., Piórkowski P., Rataj C., Walczykiewicz T., Woźniak Ł.

Roczniki Geomatyki

|

2013

|

T. 11, z. 3(60)

15--26

PL

Mapę Podziału Hydrograficznego Polski w skali 1:10 000 (MPHP10) opracowano w ramach projektu Informatyczny System Osłony Kraju przed Nadzwyczajnymi Zagrożeniami (ISOK). MPHP10 to jednolita, ciągła baza danych hydrograficznych obejmująca obszar całego kraju łącznie z częściami dorzecza Wisły i Odry położonymi poza jej granicami. Mapa ta zawiera charakterystykę geometryczną i opisową sieci rzecznej oraz zlewni. MPHP jest jedynym źródłem danych o granicach zlewni. MPHP jest podstawą do tworzenia różnych map tematycznych związanych z gospodarką wodną. Może być pomocna w bilansowaniu wodno gospodarczym, ocenie zasobów wodnych, ocenie przepływów i w konsekwencji symulowaniu ich zmian spowodowanych zmianami klimatu lub działaniami z zakresu gospodarki wodnej. Analizy takie można przeprowadzać w zadanych obszarach takich jak jednolite części wód, zlewnie. regiony wodne oraz dorzecza. Podstawą do utworzenia MPHP10 były warstwy zasobów Bazy Danych Obiektów Topograficznych. Materiał ten został zweryfikowany przez hydrografów. Dzięki temu utworzona mapa numeryczna jest materiałem, który może uzupełnić bądź poprawić zasób geodezyjny w zakresie nazewnictwa cieków i zbiorników wodnych oraz przebiegu, lokalizacji źródeł i ujść cieków. Wymagać to będzie konsultacji między odpowiedzialnymi instytucjami oraz zmiany obowiązujących przepisów. MPHP jest jednym z referencyjnych zbiorów danych tworzących krajową infrastrukturę informacji przestrzennej. Dzięki dostosowaniu MPHP do standardów INSPIRE produkt ten ma taką samą strukturę jak zbiory danych hydrograficznych innych państw Unii Europejskiej. Zharmonizowany zbiór danych MPHP stanie się częścią europejskiej infrastruktury informacji przestrzennej. Pozwoli to dane pochodzące z MPHP10 łączyć z danymi z innych państw i tworzyć opracowania kartograficzne oraz prowadzić analizy przestrzenne o charakterze transgranicznym i paneuropejskim.

EN

Hydrographic Map of Poland at a scale of 1:10 000 (MPHP10) was developed under the project “IT System of the Country's Protection Against Extreme Hazards (ISOK)”. MPHP10 is a uniform, continuous hydrographic database covering the whole country, including the river basin of the Vistula and the Oder located outside the borders of Poland. MPHP10 comprises geometrical and descriptive characteristics of river systems and their catchments. It is the only source of data on catchment boundaries for Poland. MPHP10 is a proper basis for creating a variety of thematic maps related to water management. It can assist in carrying out analyses such as economic water balance, water resources assessment, assessment of river flow and, in consequence, simulate changes in the foregoing, caused by climate change or activities in the area of water management. Such an analysis can be performed in selected areas such as water bodies, catchments, water regions and river basins. Geometric basis of MPHP10 provide data sets adopted from the Database of Topographic Objects (BDOT). This material has been analyzed, reviewed and transformed by hydrographers. Therefore MPHP10 is a proper reference to be used for complementing or improving the geodetic data in the following areas: geographic names of rivers, lakes and artificial reservoirs, courses of streams and rivers, location of springs and estuaries. In such cases, additional consultations between responsible bodies and changes in existing law will be required. MPHP10 is one of the reference data sets creating the Spatial Information Infrastructure in Poland. By adopting INSPIRE standards, this product has been structured in the same way as hydrographic data sets of other countries in the European Union. A harmonized set of MPHP data will become a part of the Infrastructure for Spatial Information in Europe. This will allow the data from MPHP10 to be combined with data from other countries to create cartographic products and to conduct cross-border and pan-European spatial analysis.

9

Zastosowanie technologii lotniczego skaningu laserowego na przykładzie projektu Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami (ISOK)

Kowalski M.

Przegląd Geodezyjny

|

2013

|

R. 85, nr 11

9--12

10

Wizualizacja wyników modelowania hydrodynamicznego z wykorzystaniem sytemów GIS 3D

Hadaś E., Tymków P.

Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum

|

2013

|

Vol. 12, nr 4

5--12

PL

Podstawowe opracowania Informatycznego Systemu Osłony Kraju, tworzonego na potrzeby zwiększenia bezpieczeństwa ludzi i mienia, mają charakter dwuwymiarowy. Rozwój technologii informacyjnych pozwala na wizualizacje danych przestrzennych z wykorzystaniem systemów GIS 3D. Szczegółowa wizualizacja wymaga jednak integracji danych przestrzennych pochodzących z różnych źródeł – np. z bezpośrednich pomiarów geodezyjnych, danych ze skaningu laserowego, zdjęć lotniczych, ortofotomapy lub innych opracowań fotogrametrycznych – oraz obiektów z różnych baz danych, w szczególności baz topograficznych. W pracy zaprezentowano koncepcję i efekty trójwymiarowej wizualizacji wyników modelowania hydrodynamicznego wezbrań dla fragmentu doliny rzeki Widawy. Wykorzystano numeryczny model terenu pochodzący z lotniczego skaningu laserowego, na który nałożono teksturę w postaci ortofotomapy. Dane przestrzenne uzupełniono trójwymiarowymi modelami budynków i drzew pochodzącymi z ogólnodostępnej kolekcji galerii 3D Google. Dla zbudowanego modelu przestrzennego wykonano wizualizację wyników modelowania hydrodynamicznego. Integrację i wizualizację danych wykonano w oprogramowaniu ArcGIS, w module ArcScene.

EN

The Polish national IT crisis management system for protection against extreme hazards (ISOK), which was created to increase the protection of people and property, produces two-dimensional data. The development of information technology has made it possible to visualize spatial data using 3D GIS systems. However, detailed visualization requires the integration of spatial data that comes from different sources, e.g. from direct land-surveying measurements, laser scanning data, aerial photography, orthophotomaps and other photogrammetric products, as well as sites from various databases, in particular from topographic databases. This paper presents a concept and the results of three-dimensional visualization of hydrodynamic modeling for a section of the Widawa River valley. The digital terrain model from airborne laser scanning was used and was overlaid with the texture of an orthophotomap. Spatial data was supplemented with three-dimensional models of buildings and trees that were taken from the publicly-available Google 3D Warehouse gallery. Visualization of the hydrodynamic modeling was done using the constructed spatial model. The integration and visualization of data was performed in ArcGIS software using the ArcScene module.

11

Wzmocnienie procesu klasyfikacji obiektowej wielospektralnych ortofotomap lotniczych danymi z lotniczego skanowania laserowego

Wężyk P., Mlost J., Pierzchalski M., Wójtowicz-Nowakowska A., Szwed P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

467--476

PL

Klasyfikacja obiektowa (OBIA, ang. Object Based Image Analysis) jest nowatorską metodą analizy zobrazowań teledetekcyjnych, w której homogeniczne obiekty (segmenty), na które podzielony został obraz (za pomocą specyficznych algorytmów) poddawane są klasyfikacji. Dotychczasowe projekty wykazały, iż OBIA przeprowadzana na wysokorozdzielczych i wielospektralnych lotniczych ortofotomapach cyfrowych, wspierana modelami wysokościowymi, prowadzi do uzyskania bardzo dokładnych wyników. Stosunkowo niewiele prac koncentruje się na określeniu wpływu produktów pochodnych chmury punktów lotniczego skanowania laserowego (ang. Airborne Laser Scanning), takich jak wartość: odchylenia standardowego wysokości, gęstości punktów czy intensywności odbicia, na poprawę wyników klasyfikacji OBIA. W prezentowanej pracy poddano ocenie wzmocnienie procesu klasyfikacji OBIA danymi ALS na podstawie dwóch transektów badawczych („A” oraz „B”) o powierzchni 3 km2, położonych w okolicach Włocławka. Celem końcowym procesu analizy OBIA było uzyskanie aktualnej mapy klas pokrycia terenu. W opracowaniu wykorzystano lotnicze ortofotomapy cyfrowe oraz dane z lotniczego skaningu laserowego, pozyskane na przełomie sierpnia I września 2010 roku. Na podstawie punktów danych ALS wygenerowano warstwy pochodne takie jak: liczba odbić, intensywność, odchylenie standardowe, jak również wygenerowano znormalizowany Numeryczny Modelu Powierzchni Terenu (zNMPT). W wariancie pierwszym „I” wykorzystano dane uzyskane wyłącznie w nalocie fotogrametrycznym, tj. wielospektralne ortofotomapy lotnicze (kamera Vexcel) oraz indeksy roślinności (w tym NDVI i in.). Wariant drugi prac ”II” zakładał wykorzystanie dodatkowo danych z lotniczego skaningu laserowego. Określona dokładność klasyfikacji OBIA wykonanej w oparciu o cyfrową ortofotomapę lotniczą wyniosła 91.6% dla transektu badawczego „A” oraz 93.1% dla transektu „B”. Użycie danych ALS spowodowało podniesienie dokładności ogólnej do poziomu 95.0% („A”) oraz 96.9% („B”). Praca wykazała, iż zastosowanie danych ALS podnosi dokładność klasyfikacji segmentów o bardzo zbliżonych właściwościach spektralnych (np. rozróżnienie powierzchni dużych, płaskich dachów budynków od parkingów czy klas roślinności niskiej od średniej i wysokiej. Wprowadzenie warstw pochodnych ALS do procesu segmentacji poprawia także kształt powstających obiektów a tym samym klas końcowych. Analiza „surowych” danych ALS w postaci plików w formacie LAS otwiera dodatkowe możliwości, których nie daje wykorzystywanie rastrowych warstw takich jak zNMPT. Pojawiająca się w nowej wersji oprogramowania eCognition (TRIMBLE) możliwość operowania segmentami przestrzennymi jeszcze te możliwości klasyfikacji podnosi. Niewątpliwie sporym problemem w integracji informacji spektralnej (ortoobraz) oraz geometrycznej (ALS) jest efekt rzutu środkowego skutkujący przesunięciami radialnymi dla wysokich obiektów leżących w znacznej odległości od punktu głównego zdjęcia.

EN

Object Based Image Analysis (OBIA) is an innovative method of analyzing remote sensing data based not on the pixels, but on homogenous features (segments) generated by specific algorithms. OBIA based on high-resolution aerial orthophotography and powered by digital terrain models (nDSM) brings high accuracy analysis. Not many scientific papers brings implementation of ALS point cloud directly into OBIA image processing. Paper present study done on two test areas of approx. 3 km2, situated close to Wloclawek, representing different land use classes (transect “A” – urban area; transect “B” – rural and forest landscape). Geodata (digital aerial orthophotographs and Airborne Laser Scanning data) were captured almost at the same time (September 2010). Different raster layers were created from *. LAS file, like: intensity, number of returns, normalized elevation (nDSM). Two version (I and II) of OBIA classification were performed. First version (I) based only on aerial orthophotographs and different coefficients (like NDVI). Second variant of OBIA (wariant II) based additionally on ALS data. Total accuracy of variant I was 94.1% (transect “A”) and 92.6% (transect “B”). OBIA classification powered by ALS data provide to increase of the results up to 96.9% (transect “A”) and 95.0% (transect “B”) as well. Classification of objects with similar type of surface properties (like buildings and bare soil) was much better using ALS information. The ALS data improve also the shape of objects, that there are more realistic. Data fusion in OBIA processing brings new capabilities,. These capabilities are bigger thanks to processing based on 3-dimensional segments. The results of analysis would be more accurate, when orthoimages (“true ortho”) would be used, instead of standard orthophotographs. The running ISOK project in Poland will bring soon a huge data set (approx. 150 TB) of ALS and photogrammetry connected products. This situation requires suitable software to analyze it fast and accurate on the full automatic way. The OBIA classification seems to be a solution for such challenge.