Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Forest succession mapping for post-agricultural areas using Sentinel-2, PlanetScope imageries and LiDAR data

Szostak Marta

Advances in Geodesy and Geoinformation

|

2022

|

Vol. 71, no. 2

art. no. e30, 2022

EN

The research investigates the possibility of applying Sentinel-2, PlanetScope satellite imageries, and LiDAR data for automation of land cover mapping and 3D vegetation characteristics in post-agricultural areas, mainly in the aspect of detection and monitoring of the secondary forest succession. The study was performed for the tested area in the Biskupice district (South of Poland), as an example of an uncontrolled forest succession process occurring on post-agricultural lands. The areas of interest were parcels where agricultural use has been abandoned and forest succession has progressed. This paper indicates the possibility of automating the process of monitoring wooded and shrubby areas developing in post-agricultural areas with the help of modern geodata and geoinformation methods. It was verified whether the processing of Sentinel-2, PlanetScope imageries allows for reliable land cover classification as an identification forest succession area. The airborne laser scanning (ALS) data were used for deriving detailed information about the forest succession process. Using the ALS point clouds vegetation parameters i.e., height and canopy cover were determined and presented as raster maps, histograms, or profiles. In the presented study Sentinel-2, PlanetScope imageries, and ALS data processing showed a significant differentiation of the spatial structure of vegetation. These differences are visible in the surface size (2D) and the vertical vegetation structure (3D).

2

The height survey of mount Łysica in the context of verification of geodesical and cartographic studies

Romanyshyn Ihor, Hajdukiewicz Maciej

Structure and Environment

|

2019

|

Vol. 11, no. 2

153--164

EN

The subject of the article is the measurements of normal height (H) of the western top of Mount Łysica (Świętokrzyskie Mountains, Poland), carried out using the GNSS and geometric leveling methods according to standards for geodetic control network. As the elevation system EN-KRON86-NH was assumed. The reference data was the result of earlier measurements made using different methods: ALS, GNSS RTN and geometric levelling between selected points of Mount Łysica. The analysis of the survey results showed differences between the DEM from ALS measurement and the actual height reaching up to 0.47 m on small boulders and not exceeding the value of 0.17 m in the flat area. Differences between GNSS RTN measurement and geometric leveling based on GNSS static measurement did not exceed 0.03 m. An inventory of former state geodetic control network point “12 Góra Łysica” was also conducted. The point was found to be partially destroyed, and located 12 m south and 1.5 m below the actual top of the mountain. Therefore it was assumed, that a new geodetic control network point should be located on the top for the needs of forest inventory as well as setting the actual height of Mount Łysica.

PL

W artykule opisano wyniki pomiarów wysokości normalnej H wybranych punktów na wierzchołku zachodnim góry Łysicy w paśmie Łysogór (Góry Świętokrzyskie), przeprowadzone metodami GNSS i niwelacji geometrycznej według standardów dla osnowy wysokościowej. Jako układ wysokościowy przyjęto PL-KRON86-NH, a wyniki zestawiono z wcześniejszymi pomiarami ALS, GNSS RTN i niwelacją geometryczną między wybranymi punktami wysokościowymi na masywie Łysicy. Analiza wyników pomiarów wykazała rozbieżności pomiędzy modelem terenu z pomiaru ALS a wysokością rzeczywistą osiągające wartości do 0,47 m na niewielkich wypukłych formach terenu i nieprzekraczające wartości 0,17 m na terenie płaskim. Rozbieżności pomiędzy pomiarem GNSS RTN a niwelacją geometryczną w oparciu o pomiar GNSS static nie przekraczały wartości 0,03 m. Przeprowadzono również inwentaryzację stanu starego punktu osnowy geodezyjnej 12 góra Łysica. Wobec faktu, że punkt ten jest częściowo zniszczony i znajduje się w odległości 12 m w poziomie i 1,5 m poniżej rzeczywistego wierzchołka, zasadne wydaje się założenie nowego punktu osnowy, który służyłby m.in. pomiarom w ramach inwentaryzacji stanu lasu, a także wyznaczał rzeczywistą wysokość szczytu Łysicy.

3

Quantitative Estimate of Trees in Urbanized Area Based on Automatic Detection of Afforestation

Piotrowski P.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2018

|

Vol. 12, no. 2

93--100

PL

W ostatnich latach mieszkańcy polskich miast odczuwają skutki rosnącego niedoboru roślinności. Polityka przestrzenna w tych miastach nie skupia się obecnie na formowaniu nowych terenów zielonych. Istotną informacją dla właściwego zarządzania terenami zielonymi jest ilość drzew, która obrazuje stan roślinności wysokiej na danym terenie. Badaniami został objęty fragment miasta charakteryzującego się wysokim wskaźnikiem intensywności zabudowy. Artykuł prezentuje metodykę automatycznej detekcji drzew na podstawie danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego. Zadrzewienie wykrywano z wykorzystaniem modelowania baldachimowego danych LiDAR (Light Detection and Ranging). W rezultacie otrzymano informację o położeniu drzew. Dzięki różnicy modeli DSM (Digital Surface Model) i DTM (Digital Terrain Model) utworzono numeryczny model koron drzew, który dostarczył informacji o wysokości poszczególnych drzew. Ważną cechą drzewostanu jest ilość drzew i ich powierzchniowe zagęszczenie. Parametry te zmieniają się dynamicznie w trakcie całego okresu żywotności drzewostanu. Podczas realizacji badań przy użyciu oprogramowania GIS zostały obliczone statystyki dotyczące stanu istniejącego zadrzewienia. Przeprowadzone analizy wykazały, że dane laserowe umożliwiają przybliżone oszacowanie ilości drzew oraz dostarczają informacji o ich wymiarach.

EN

In recent years, inhabitants of Polish towns have been affected by an increasing shortfall in green vegetation. The spatial planning policy in those towns is not currently focused on the formation of new green areas. The crucial information for the proper management of green areas is the number of trees, which reflects the current state of high vegetation in the particular region. The study was conducted in respect to the part of town characteristic of a high rate of intensity in housing development. Hereby, the article presents methodology of the automatic detection of trees based on airborne laser scanning data. The detection of trees was performed based on the canopy modeling of LiDAR data (Light Detection and Ranging). As a result, the information about their situation could be obtained. Thanks to the differences between the DSM (Digital Surface Model) and DTM (Digital Terrain Model), it was possible to create a numerical model of tree crowns, which provided data regarding the heights of respective trees. The essential feature of a tree stand is the number of trees and their spatial density. The parameters change dynamically throughout the entire life span of the tree stand. While carrying out the study using GIS software, the statistics concerning the current state of the tree stand were calculated. The conducted analyses proved that laser data enabled an approximate estimation of the number of trees and provided information about their spatial dimensions.

4

Using airborne laser scanning data for automation land cover mapping in the aspect of monitoring forest succession areas

Szostak M., Bochenek J.

Geoinformatica Polonica

|

2018

|

T. 17

91--97

EN

Paper concerning possibilities of using airborne laser scanning (ALS) data for monitoring land cover changes, mainly land abandonment, especially for the aspect of detection forest succession area. Automated method was developed based on the product of ALS data processing − normalized Digital Surface Model (nDSM). The results of ALS data processing were compared with the official cadastral data and the result of photointerpretation and manual vectorization orthophotomap. As a test site was chosen area in Wieliczka district (Małopolska voivodship, south of Poland). The area of study consisted of several plots listed in the cadastral database mainly as agricultural areas, meadows or pastures but most of them not used for agriculture, but abandoned and covered by process of the secondary forest succession. Detailed information about actual land cover was determined for year 2012 based on ALS data from ISOK project (Head of Geodesy and Cartography). Research showed discrepancy between the cadastral data and actual state for plots. Using ALS data, there was possibility in the semi-automatic way to confirm the process of forest succession in the analysed area, according to the results of vectorization orthophotomap.

PL

Artykuł dotyczy oceny możliwości zastosowania danych z lotniczego skanowania laserowego (ALS) do monitorowania pokrycia terenu, głównie w aspekcie detekcji zmiany użytkowania rolniczego gruntów i postępującego procesu sukcesji leśnej. Metoda zautomatyzowana została opracowana w oparciu o produkt przetwarzania danych ALS − znormalizowany Numeryczny Model Pokrycia (zNMPT). Wyniki porównano z danymi ewidencyjnymi oraz wynikiem fotointerpretacji i wektoryzacji ortofotomapy. Jako obszar testowy wybrano teren w powiecie wielickim (woj. małopolskie). Obszar badań obejmował kilkadziesiąt działek wyszczególnionych w ewidencji gruntów jako tereny rolnicze, łąki lub pastwiska Większość analizowanych działek nie była użytkowana rolniczo, lecz objęta procesem wtórnej sukcesji leśnej. Szczegółowe informacje o aktualnym pokryciu terenu określono na rok 2012 w oparciu o dane ALS z projektu ISOK (Główny Urząd Geodezji i Kartografii). W wyniku opracowania wskazano rozbieżności pomiędzy danymi katastralnymi a stanem rzeczywistym. Wykorzystując dane ALS, w zautomatyzowany sposób można było potwierdzić postępujący proces sukcesji leśnej na analizowanym obszarze w odniesieniu do wyników wektoryzacji ortofotomapy

5

Wyodrębnienie drzew z danych lidarowych z zastosowaniem transformaty Hougha

Borowiec N., Niemiec B.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2018

|

vol. 30

55--66

PL

W niniejszej pracy podjęto próbę automatycznego wyodrębnienia drzew z chmury punktów na podstawie utworzonego obrazu wysokiej roślinności z przefiltrowanych danych laserowych. W tym celu został napisany skrypt w programie MATLAB. Idea jego działania opiera się na tezie, że na obrazach cyfrowych kształt drzew w górnych piętrach zbliżony jest do okręgów. Do ich detekcji posłużono się transformatą Hougha - jedną ze skutecznych metod wykrywania kształtów w widzeniu komputerowym. Badania przeprowadzono na danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego, obejmujących teren Cmentarza Rakowickiego w Krakowie.

EN

In the present study attempts to automatically extract trees from image which was created from points cloud representing high vegetation. For this purpose the script was written in MATLAB. The idea of the operation is based on the thesis that on the digital image trees shape in the upper floors is similar to circles. To detect trees the transform Hough was used - one of the effective methods to detect shapes in computer vision. The research was conducted on data from airborne laser scanning, which included the area of the Rakowicki cemetery in Krakow. In order to check the number of trees, a manual vectorization (indication of the trees tops) on the orthophotomap was made. However this measurement is sub-optimal, but allowed to assess the correctness of the HT algorithm.

6

Możliwości generowania precyzyjnego NMT na podstawie chmury punktów z projektu ISOK

Biszof A., Oberski T.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2018

|

vol. 30

95--106

PL

Procesy tworzenia oraz wizualizacji NMT na podstawie danych z lotniczego skaningu laserowego stają się coraz powszechniejsze. Jakość NMT jest uzależniona od wielu czynników. W pracy poddano analizie proces tworzenia NMT w aspekcie zróżnicowania ukształtowania terenu, wielkości siatki GRID oraz metod interpolacji na podstawie danych pozyskanych z projektu ISOK dla fragmentu (1km2) miasta Koszalin. Wykorzystano interpolacje deterministyczne oraz stochastyczną do uzyskania modeli o rozdzielczościach 0.1 m, 0.25 m oraz 0.5 m. Porównano ponadto otrzymane modele ze standardowym NMT pozyskanym z ISOK. Największy wpływ na jakość NMT zbudowanego na podstawie danych LIDAR ma zróżnicowanie terenu. Ponadto w zależności od przeznaczenia modelu sprawdzono, czy zmiana wielkości oczka tworzonego modelu GRID ma wpływ na jakość NMT zwłaszcza w kontekście odwzorowania form morfologicznych rzeźby.

EN

Creating and visualizing DTM based on data from airborne laser scanning become a common practice. Quality of DTM depends on many factors. The paper analyzes the process of creating a DTM in terms of diversity of terrain, the size of grid (the cell size) and methods of interpolation, based on data obtained from the project ISOK for a part (1km2) of the city of Koszalin. Deterministic and stochastic interpolations are used for cellsizes of 0.1 m, 0.25 m and 0.5 m. Moreover, the models were compared with DTM obtained from the ISOK. Diversity of terrain has the biggest impact on the quality of DTM based on LIDAR data. Furthermore, depending on the application of the model, it has been checked if reducing the cellsize of the created model GRID affects the quality of the DTM, especially in the context of mapping morhological forms.

7

An accuracy assessment of spot heights on Digital Elevation Model (DEM) derived from ALS survey: case study of Łysica massif

Hajdukiewicz M., Romanyshyn I.

Structure and Environment

|

2017

|

Vol. 9, no. 2

125--132

EN

The paper presents an analysis of ALS – derived DEM (created as part of ISOK project) of Łysica massif in Łysogóry range, Poland. The contour map, slope map, and cross sections of the massif were derived of DEM, and compared to reference data – an earlier cartographical elaborations, including topographical map 1:10000 and forest economical map 1:5000, and to field survey, conducted in 2016 sep. using GNSS and differential leveling methods. A high accuracy of DEM was confirmed, corresponding to requirements of ISOK project. The surveys revealed, that real elevations of the tops of Łysica massif vary from the values shown on topographical map 1:10000. According to precise GNSS and leveling surveys, the main top is higher by 1.2 m (GNSS measurement 613.4 m a.s.l., DEM measurement 613.14 m a.s.l.), and the eastern top, named Skała Agaty, being higher by 5 m (GNSS measurement 613.7 m a.s.l., DEM measurement 613.4 m a.s.l.), and this top is actual highest point of Łysica massif and thus Świętokrzyskie mountains.

PL

W artykule opisano analizę NMT otrzymanego z pomiarów ALS (opracowanego w ramach projektu ISOK) dla masywu Łysicy w Górach Świętokrzyskich. Mapa warstwicowa, mapa spadków oraz profil poprzeczny otrzymane z NMT zostały porównane z wcześniejszymi opracowaniami, takimi jak mapa topograficzna w skali 1:10000, leśna mapa gospodarcza w skali 1:5000 oraz z wynikami pomiarów terenowych przeprowadzonych w 2016 roku metodą GNSS RTK i niwelacji geometrycznej. Potwierdzono wysoką dokładność NMT, odpowiadającą wymogom projektu ISOK. Pomiary wykazały również, że rzeczywiste wysokości wierzchołków masywu Łysicy różnią się od wartości podawanych na mapach topograficznych w skali 1:10000. Według dokładnych pomiarów GNSS oraz niwelacji geometrycznej, wierzchołek główny jest wyższy o ponad 1,2 m (pomiar GNSS: 613,4 m n.p.m., pomiar na NMT: 613,14 m n.p.m.), a wschodni wierzchołek (Skała Agaty) jest wyższy o ponad 5 m (pomiar GNSS: 613,7 m n.p.m., pomiar na NMT: 613,4 m n.p.m.), co oznacza, że jest on faktycznie najwyższym wierzchołkiem masywu Łysicy, a tym samym również Gór Świętokrzyskich.

8

Lotniczy skaning laserowy (LiDAR-ALS) jako źródło danych do obliczeń stateczności skarp na terenach zadrzewionych i zakrzewionych

Piechota A.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 10/2

811--816

EN

The paper discusses the problem of quick acquire height data for calculation of escarpment stability. In past the slope of profile was obtainedfrom classical land survey methods (like Total Station, GNSS, etc.), carto- metric measurement on maps or measurements based on a Digital Terrain Modelfrom aerial photography. Now we have a new method that is Airborne Laser Scanning (LiDAR-ALS). In 2011-2014 almost all country was measured in this method. The declared accuracy of height measurement on the durable surfaces is about 0.10-0.15 m. Author compared this method with classical method Global Navigation Satellite System - Real Time Network (GNSS-RTN) on two wooded and bushy areas. The comparison was based on the measurement characteristic points on the profiles and acquisition of height data from LiDAR-ALS data. Data in this method were obtained in two ways: from point cloud and from DTM createdfrom this point cloud. In the next step, height differences were calculated and these data were subjected to basic statistical calculations. The result of the study was a mean error of height data from LiDAR-ALS and conclusions about its usefulness in acquire height data for calculation of escarpment stability.

9

Cycle paths design based on aerial laser scan data

Bacior S., Gniadek J., Piech I., Stachowicz J.

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2017

|

no. 2

21--35

EN

Development of cycle routes in Poland is a frequently discussed topic. This type of infrastructure may be designed using a variety of methods. Manual planning of new cycle paths based on aerial laser scan data is relatively quick and also precise. The ALS technique can provide the required accuracy of design map in terms of elevation measurements. It is worth noting that only a few years ago studies indicated that elevation measurements were less accurate when using this particular technique [Hejmanowska, Warchoł 2010]. The designer has a detailed insight into the studied area. He may easily assess the terrain and choose the optimal location for the given object. Planning the route course and its elevation variability is simple when using a Digital Terrain Model. The first stage of the present study analyses the rules that apply to bicycle route design and the area covered by the study. The course of the new cycle path was planned in such a way as to connect the most important places in towns as well as places of tourist interest. The resultant route is 1.8 km long and runs along the main road. Development of DTM and its visualizations were performed mainly on the basis of two point clouds provided by the Geodetic and Cartographic Documentation Center. The initial works were performed in MicroStation PowerDraft V8i software. In the next stage, a 3D visualization of the model was generated with the use of Surfer 11 program. Based on that, a longitudinal profile of the route was created.

PL

Rozwój tras rowerowych w Polsce jest często poruszanym tematem. Projektowanie tego typu infrastruktury może być wykonane różnymi sposobami. Ręczne planowanie nowych ścieżek rowerowych w oparciu o dane z lotniczego skaningu laserowego odbywa się stosunkowo szybko, a zarazem dokładnie. Technika ALS jest w stanie zagwarantować wymagane dokładności mapy projektowej w zakresie pomiaru wysokościowego. Warto zwrócić uwagę, że jeszcze kilka lat temu badania wykazywały mniejszą dokładność pomiaru wysokości tą techniką [Hejmanowska, Warchoł, 2010]. Projektant ma szczegółowy wgląd w badany obszar. Łatwo może dokonać oceny terenu i wybrać optymalne położenie projektu. Bazując na wykonanym Numerycznym Modelu Terenu można w prosty sposób zaplanować przebieg trasy oraz określić jej zróżnicowanie wysokościowe. W pierwszym etapie opracowania dokonano analizy zasad obowiązujących przy projektowaniu tras rowerowych oraz obszaru badań. Zaplanowano przebieg nowej ścieżki tak, aby łączyła najważniejsze punkty miejscowości oraz obiekty turystyczne. W efekcie powstała trasa o długości 1,8 km biegnąca wzdłuż głównej drogi. NMT oraz jego wizualizację dokonano głównie na podstawie dwóch chmur punktów pochodzących z Centralnego Ośrodka Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej. Opracowanie rozpoczęto w programie MicroStation PowerDraft V8i. W kolejnym etapie opracowano trójwymiarową wizualizację modelu w programie Surfer 11. Na jego podstawie stworzono profil podłużny powstałej trasy.

10

Modelowanie 3d budynków na potrzeby waloryzacji miejskiego krajobrazu z wykorzystaniem analiz widoczności na przykładzie Krakowa

Piskorski R.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 4/I

331--341

PL

Ochrona walorów krajobrazowych w miastach, szczególnie w aspekcie uwzględnienia obiektów zabytkowych, jest istotnym problemem urbanistów i planistów przy kreowaniu sylwety miejskiej. W tego typu zagadnieniach często wykorzystuje się analizy widoczności, które pozwalają na symulację widoku z wybranego miejsca w oparciu o cyfrowe modele terenu (NMT) i jego pokrycia (NMPT). W związku z tym w pracy podjęto badania nad problemem modelowania 3d budynków w aspekcie optymalizacji tworzenia numerycznego modelu pokrycia terenu z wykorzystaniem danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego. Zaproponowano trzy warianty uwzględniania budynków w tego typu analizach: pierwszy bazujący na modelu nieregularnej siatki trójkątów (TIN) oraz dwa warianty wykorzystujące obiekty multipatch o różnym stopniu szczegółowości (LoD1 i quasi-LoD2). W procesie ich generowania wykorzystano informację pochodzącą ze sklasyfikowanej chmury punktów oraz obrysów budynków pochodzących z bazy BDOT10k. Pozostałe komponenty pokrycia terenu (głównie roślinność) oraz powierzchnię terenu uwzględniono w analizach w postaci modelu TIN. Jako obszar badawczy wybrano wzgórze Wawelskie, jedno z najbardziej charakterystycznych miejsc krakowskiego krajobrazu. Z wykorzystaniem algorytmu opartego na liniach widoczności (LoS) sprawdzono wpływ sposobu modelowania budynków na uzyskane wyniki analiz widoczności. W wyniku stwierdzono wyższość rozwiązań opartych na obiektach multipatch, głównie z powodu prostoty ich implementacji względem modelu TIN, bez utraty dokładności modeli budynków. Stwierdzono również, że szczegółowość takich obiektów nie wpływa w znaczny sposób na uzyskane wyniki, głównie ze względu na analizowanie dużego obszaru w trakcie analiz dotyczących oceny miejskiego krajobrazu.

EN

Protecting landscape values in cities, especially in terms of taking into account historical monuments, is an important issue for urbanists and planners in creating urban silhouettes. In these types of issues, visibility analysis is often used to simulate a view from a selected location based on digital terrain models (DTM) and digital surface model (DSM). Therefore, work has been undertaken on the problem of 3d building modeling in the aspect of optimizing the digital surface model using airborne lasser scanning data. Three variants of building models have been proposed for this type of analysis: the first based on the triangulated irregular network model (TIN) and two variants using different type of detail multipatch objects (LoD1 and quasi-LoD2). In the process of generating them, information from the classified cloud of points and outlines of buildings from the BDOT10k topographic base was used. Other components of the land cover (mainly vegetation) and terrain surface were included in analysis as the TIN model. Wawel’s Hill, one of the most characteristic places of Krakow's landscape, was chosen as the research area. Using the line of sight algorithm, the impact of building modeling on the results of the visibility analysis was examined. As a result, the superiority of multipatch-based solutions was found, mainly because of the simplicity of their implementation with respect to the TIN model, without losing the accuracy of the building models. It has also been found that the specificity of such objects does not significantly affect the results obtained, mainly due to the large area analysis during urban landscape assessment studies.

11

Metoda OptD do redukcji danych w opracowaniu wyników pomiarów linii elektroenergetycznych

Błaszczak-Bąk W., Sobieraj-Żłobińska A.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 4/II

319--330

PL

Skaning laserowy to technologia dostarczająca we względnie krótkim czasie dużą ilość danych pomiarowych. Jest to zarazem pozytywna jak i negatywna cecha tej technologii. Z jednej strony w wyniku skaningu otrzymuje się dane, które szczegółowo odzwierciedlają pomierzony obiekt. Z drugiej strony trudność sprawia przetwarzanie takiej ilości danych i nie zawsze wszystkie dane ze skaningu są niezbędne do realizacji wybranego zadania. Z tych względów nieustannie trwają prace nad opracowaniem algorytmów umożliwiających usprawnienie ich przetwarzania. Jednym z rozwiązań jest zmniejszenie ilości danych. W pracy przedstawiono wyniki redukcji danych pochodzących z pomiaru lotniczym skaningiem laserowym napowietrznych sieci elektroenergetycznych. Pomiary były przeprowadzone na potrzeby inwentaryzacji. Uzyskaną chmurę punktów przetworzono wykorzystując metodę Optimum Dataset (OptD). Celem było sprawdzenie czy punkty obrazujące linie elektroenergetyczną nie zostaną utracone w trakcie przetwarzania metodą OptD. W metodzie OptD jako kryterium optymalizacyjne przyjęto stopień redukcji czyli jaki procent punktów ma zostać usunięty z oryginalnego zbioru (p%). Badania przeprowadzono dla dwóch przypadków: 1) p%=70%, (zbiór Ω1) oraz 2) p%=85% (zbiór Ω2). Uzyskane wyniki pokazały, że metoda OptD nie zakłóca obrazu linii elektroenergetycznych. Liczba punktów obrazująca linie jest wystarczająca do prawidłowego wyznaczenia przebiegu tej linii.

EN

Laser scanning is a technology that provides a large amount of measurement data in a relatively short time. It is both a positive and a negative feature of this technology. On the one hand, as a result of scanning, data is obtained that accurately reflects the measured object. On the other hand, it is difficult to process such a large amount of data, and not all of the data from the scanning is necessary to accomplish the selected task. For these reasons, works on developing algorithms to improve data processing are constantly conducted. One of the solution is to reduce the amount of data. The paper presents the results of data reduction from surveying of overhead power lines by means of ALS. The measurements were carried out for inventory purposes. The obtained point cloud was processed using the Optimum Dataset method (OptD). The aim was to check whether the points displaying the power lines will not be lost during the OptD processing. In the OptD method as the optimization criterion the degree of reduction was assumed. It is percentage of points which should be removed from the original dataset (p%). The research was carried out for two cases: 1) p% = 70%, (dataset Ω1) and 2) p% = 85% (dataset Ω2). The obtained results showed that the OptD method does not interfere with the image of power lines. The number of points displaying the lines is sufficient to correctly determine the course of this line.

12

Projektowanie instalacji solarnych z wykorzystaniem GIS - studium przypadku

Krawczyk D. A., Kolendo Ł.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2017

|

T. 48, nr 1

20--23

PL

W artykule omówiono zagadnienia związane z planowaniem instalacji z kolektorami słonecznymi na potrzeby podgrzania ciepłej wody użytkowej w budynkach jednorodzinnych. Wykorzystano wyniki wcześniejszych badań związanych z wyznaczeniem połaci dachowych cechujących się największą przydatnością do posadowienia instalacji solarnych na terenie jednego z osiedli Białegostoku. Przeanalizowano możliwość rozmieszczenia na dachach rurowych, próżniowych kolektorów słonecznych zapewniających w okresie letnim przygotowanie ciepłej wody użytkowej dla 1-4 mieszkańców. W większości przypadków (80,92%) możliwe było zaspokojenie potrzeb rodziny 4-osobowej na c.w.u., w przypadku 2,89% połaci możliwe było umieszczenie 2 kolektorów, które zapewniłyby przygotowanie wody dla 2-3 osób, a w przypadku 12,79% budynków - 1 mieszkańca. Wykorzystanie technik GIS może być przydatne w fazie oceny możliwości zastosowania kolektorów słonecznych w przypadku istniejących budynków.

EN

In this paper the issues involved in planning of the systems with solar collectors for the domestic hot water preparation in single-family houses. The analysis is based on the results of previous studies related to the highest suitability of roofs in terms of mounting solar installations in one of the residential districts in Bialystok. The possibility of installation of tube, vacuum solar collectors on roofs to provide in summer full DHW heating for 1-4 people was analyzed. In the vast majority of cases (80,92%) it was possible to meet the needs of the 4-person family of 4-person, in the case of 2,89% slopes it was possible to install 2 collectors that would ensure the heating of water for 2-3 people, and 12,79% of the buildings could be used only for preparing water for 1 capita. The applying of GIS techniques may be useful in the evaluation phase of the possibility of the use of solar collectors in case of existing buildings.

13

Wykorzystanie warstw tematycznych sklasyfikowanej chmury punktów w analizach widoczności w przestrzeni miejskiej

Piskorski R.

Roczniki Geomatyki

|

2016

|

T. 14, z. 5(75)

609--616

PL

Miasto jako przestrzeń składa się z wielu zróżnicowanych komponentów: zabudowy o zmiennej wysokości i kształcie, mnogości gatunków drzew bądź licznie występujących obiektów małej architektury. Powoduje to konieczność uwzględnienia specyfiki obszaru podczas przygotowania modeli pokrycia terenu wykorzystywanych w analizach dotyczących widoczności. Szczególnie ważnym problemem w takich badaniach jest uwzględnienie sposobu prezentacji wysokiej roślinności (drzew). Pomimo faktu występowania wielu algorytmów pozwalających na wykrywanie koron i osi drzew, wciąż dużym problemem jest ich prezentacja pozwalająca na wierne odzwierciedlenie sposobu postrzegania rzeczywistości. W związku z tym opracowano podejście wykorzystujące dane lidarowe do modelowania drzew, oparte na wykrywaniu ich osi przez wyszukiwanie maksimów lokalnych na warstwie tematycznej pokrycia terenu, reprezentującej wysoką roślinność. Warstwy tematyczne powstałe w oparciu o sklasyfikowaną chmurę punktów posłużyły do zaproponowania i porównania dwóch wariantów numerycznych modeli pokrycia terenu: klasycznego NMPT uwzględniającego drzewa jako korony oraz NMPT przedstawiającego drzewa jako pnie (osie). Zostały one stworzone w celu sprawdzenia czy uwzględnienie niejednorodności prezentacji drzew przy założonym pionowym kącie patrzenia wpływa na uzyskanie wyników bliższych ludzkiemu sposobowi percepcji. Badania przeprowadzono na obszarze krakowskich Błoń. Głównym celem analiz było przedstawienie złożoności problemu optymalizacji danych w aspekcie analiz widoczności oraz zaprezentowanie potencjału, jaki tkwi w technologii lotniczego skaningu laserowego w aspekcie badań dotyczących obszarów miejskich. Otrzymane wyniki wykazały wyższość analiz wykorzystujących kombinację zakresów widoczności w porównaniu z klasycznym NMPT nieuwzględniającym zróżnicowanego charakteru drzew.

EN

The city as a space is made up of many different components: buildings of variable heights and shapes, the multitude of trees' species and many other objects (bench, street lights, banners etc.). This makes it necessary to take into account the particularities of the preparation of digital surface model used in the visibility analyses. Consideration of presentation of high vegetation (trees) is a particularly important issue in such studies. Although the occurrence of a number of algorithms that allow for the detection of crowns and axes of trees, their presentation allowing for an exact reflection of the perception of reality still creates a big problem. Therefore an approach using ALS data was drawn up for the modelling of trees based on the detection of their axes by searching for local maxima on the high vegetation thematic layer. Thematic layers formed on the basis of a classified points cloud were used to propose and compare two variants of a digital surface model (DSM): the classical DSM presenting trees as crowns and the DSM showing trees as trunks (axes). They were created in order to verify whether the inclusion of non-uniform presentation of trees at a given vertical viewing angle affects the possibility to achieve results closer to the actual mode of human perception. Cracow Błonia was selected as the study area. The main objective of the analysis was to present the complexity of the optimization problem of data analysis in terms of visibility and to demonstrate the potential that lies in the ALS technology, taking into account the urban areas. The results proved the superiority of analysis performed with the use of a combination of ranges of visibility compared to the classical DSM without consideration of diversified nature of trees.

14

Modelowanie cienia w obszarach zurbanizowanych

Brach M., Stępniak J.

Roczniki Geomatyki

|

2016

|

T. 14, z. 4(74)

427--435

PL

Światło i promieniowanie słoneczne są czynnikami, które od dawna wywierały znaczny wpływ na proces projektowania środowiska życia człowieka. Zapewnienie prawidłowego oświetlenia przestrzeni otwartych i wnętrz mieszkalnych wymaga uwzględnienia zjawiska zacienienia. Szczególnie ważne okazuje się to na terenach zurbanizowanych, gdzie gęsta zabudowa ogranicza w znacznym stopniu dostęp do światła słonecznego. Wykorzystując komputerowe narzędzia do symulacji można jednak przewidzieć miejsce i czas wystąpienia cienia. W niniejszej pracy zaprezentowano metodę modelowania zjawiska zacienienia przy wykorzystaniu danych z lotniczego skaningu laserowego oraz narzędzi GIS. Zastosowano proste narzędzia do modelowania budynków w oparciu o sklasyfikowaną chmurę punktów oraz numeryczny model pokrycia terenu. Dedykowana aplikacja programu ArcGIS o nazwie Sun Shadow Volume, pozwoliła na budowę bryłowego modelu zacienienia. Umożliwiło to ocenę wpływu zabudowy na ograniczenie dostępu do światła słonecznego na wybranym obszarze badawczym w Warszawie, co przedstawiono za pomocą mapy (rys. 4) i zestawienia tabelarycznego (tab. 2). Dla badanego terenu stwierdzono, że jedynie 11% jego powierzchni spełnia warunki optymalnego nasłonecznienia. Wyniki mogą pomóc w reorganizacji sposobu zagospodarowania i wykorzystania terenu przez mieszkańców okolicznych wieżowców.

EN

Light and solar radiation are the factors which have a big impact on the design process of the human environment. Providing proper lighting for open spaces and households requires considering phenomenon of shading. It is particularly important in urban areas, where the high density of housing limits access to sunlight. Nowadays the man can predict place and time of the shadow by using computer tools. This paper presents a shadow modelling method by using data Airborne Laser Scanning data and GIS tools. Simple three dimensions modelling tools were used in order to create virtual buildings models. It was achieved by means of classification of a lidar point cloud and the result of point interpolation expressed by the digital surface model (DSM). A special ArcGIS software apliaction called Sun Shadow Volume was used in order to generate the shadow solid model. The effect of the analysis was the assessment of the impact of buildings on the limiting access to sunlight in selected green sites in Warsaw what was presented in graphical and tabular forms (Fig. 4, Tab. 2). Calculations show that only 11% of the total area meets the requirements of the optimal solar illumination. The results may help to reorganize the land use and land management ways of the analysed areas.

15

Application of airborne laser scanning in monitoring of land subsidence caused by underground mining expoloitation

Kuzia K.

Geoinformatica Polonica

|

2016

|

T. 15

7--13

EN

Laser technology is relatively new and is just being developed, nevertheless, it has been widely applied in various areas of geodesy. This article presents a method of use of measurements based on airborne laser scanning to ﬁ nd the range of continuous land deformations (subsidence basin) caused by underground exploitation of coal deposits. A short theoretical introduction on laser scanning is followed by a discussion of data collection and processing of a point cloud. Methods of presentation of results and the possibilities created in eﬀ ect are shown. The resume discusses pros and cons of airborne laser scanning measurement.

PL

Technologia laserowa jest stosunkowo młoda i dopiero się rozwija, pomimo to znalazła szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach geodezji. W niniejszym artykule przedstawiono szerzej sposób wykorzystania pomiarów z zastosowaniem lotniczego skaningu laserowego do opracowania zasięgu powstałych ciągłych deformacji terenu (niecki obniżeniowej) wywołanych na skutek podziemnej eksploatacji złoża węgla kamiennego. Po krótkim wstępie teoretycznym, wprowadzającym w tematykę skaningu laserowego, zaprezentowano etapy pozyskiwania danych i obróbki chmury punktów. Następnie przedstawiono sposoby prezentacji uzyskanych wyników i możliwości jakie daje. W podsumowaniu określono zalety i wady przeprowadzonego pomiaru za pomocą lotniczego skaningu laserowego.

16

Applying RANSAC algorithm for fitting scanning strips from airborne laser scanning

Błaszczak-Bąk W., Janicka J., Sobieraj-Żłobińska A.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

No. 23(4)

29--41

EN

During the development of the data acquired by airborne laser scanning the important issue is the fitting and georeferencing of ALS point clouds by means of the tie surfaces and the reference planes. The process of scanning strips adjustment is based on mutual integration of point clouds (scanning strips) and their adaptation to the reference planes. In simultaneous adjustment all strips are combined into one geometrically coherent block, to which the coordinates are given. In the process of determining discrepancies between scanning strips it is important to determine the correct size of the shifts (offsets). Authors propose to do this by using RANSAC algorithm.

PL

Podczas opracowywania danych pozyskanych w wyniku lotniczego skaningu laserowego istotną kwestią jest wpasowanie i nadanie georeferencji szeregom ALS w oparciu o powierzchnie wiążące oraz płaszczyzny referencyjne. Proces wyrównania szeregów polega na wzajemnym wpasowaniu szeregów oraz ich dopasowaniu do płaszczyzn referencyjnych. W jednoczesnym procesie wyrównawczym wiąże się wszystkie szeregi w jeden spójny geometrycznie blok, któremu nadaje się współrzędne terenowe. W procesie wyznaczania rozbieżności szeregów istotne jest określenie prawidłowej wielkości przesunięć (offsetów). Autorzy proponują w tym celu wykorzystanie algorytmu RANSAC.

17

Metoda oceny przydatności połaci dachowych do posadowienia instalacji solarnych i wykorzystaniem geodanych 3D

Kolendo Ł., Krawczyk D. A.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2016

|

T. 47, nr 10

400--405

PL

W artykule przedstawiono problematykę budowy katastru solarnego 3D dachów budynków o zróżnicowanej geometrii z wykorzystaniem nowoczesnych danych teledetekcyjnych. Przedstawione zostały możliwości odwzorowania dachów i brył budynków jednorodzinnych na podstawie danych ze skaningu laserowego. Szczególną uwagę zwrócono na weryfikację poprawności klasyfikacji chmury punktów ALS. Dokonano delimitacji i ustalenia ważności kryteriów oceny przydatności połaci dachowych do montażu instalacji solarnych. Uzyskane wyniki wykazały, że przydatność połaci dachowych jest w dużej mierze warunkowana usytuowaniem bryły budynku względem stron świata, występowaniem roślinności wysokiej wokół budynków, jak również uwarunkowaniami geometrycznymi dachu.

EN

This paper describes issues related to a solar cadastre 3D for the roofs of houses with different geometries using modern remote sensing data. We have presented the possibilities of mapping the roofs and solids of single-family houses on the basis of data from a laser scanning. Particular attention was paid to the verification of the correct classification of point clouds ALS. Moreover the delimitation and determination of the validity criteria for assessing the suitability of roof to install solar systems were performed. The results showed that the utility of roofs significantly depends on the location of the building, the high vegetation around the buildings, as well as the determinants of roofs’ geometry.

18

Radiometric calibration of airborne laser scanning data

Pilarska M.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2016

|

Vol. 28

79--90

EN

Airborne laser scanning (ALS) is widely used passive remote sensing technique. The radiometric calibration of ALS data is presented in this article. This process is a necessary element in data processing since it eliminates the influence of the external factors on the obtained values of radiometric features such as range and incidence angle. The datasets were captured with three different laser scanners; since each of these operates at a different wavelength (532, 1064 and 1550 nm) this makes the experiment more interesting. Radiometric calibration is a complex process, and a short theoretical background is therefore provided at the beginning of the article. The applied calibration procedure relies on areas with known reflectivity. The calibration regions should exhibit stable radiometric properties, therefore asphalt is used to calibrate each dataset and calculate a calibration constant for each flight block (wavelength) independently. Following this, the results of radiometric calibration, reflectance and backscattering coefficient, are presented and discussed in detail. Finally, the obtained reflectance values are compared with spectral characteristics. It could be shown that the reflectance values which result from radiometric calibration are similar to values presented on spectral characteristics.

PL

Lotniczy skaning laserowy (ALS) jest szeroko wykorzystywaną technologią w pomiarach fotogrametrycznych. Na podstawie dyskretnej rejestracji punktów tworzone są m.in. numeryczne modele terenu (NMT), numeryczne modele pokrycia terenu (NMPT), modele 3D miast. Większość skanerów rejestrujących z pułapu lotniczego pozyskuje dane w zakresie bliskiej podczerwieni. Jednak od pewnego czasu można spotkać się z pojęciem skaningu multispektralnego, który polega na rejestracji danych w więcej niż jednym zakresie spektralnym. Oprócz zakresu podczerwonego (λ=1064 nm), powszechne jest użycie skaningu batymetrycznego rejestrującego w zakresie zielonym oraz zakresie podczerwonym charakteryzującym się inną długością fali (λ=1500 nm). Aby móc korzystać z danych radiometrycznych, które dostarczane dzięki skaningowi multispektralnemu, niezbędne jest przeprowadzenie kalibracji radiometrycznej. Kalibracja radiometryczna jest kluczowym procesem przeprowadzanym podczas przetwarzania zobrazowań z pułapu satelitarnego w teledetekcji. Dzięki kalibracji niwelowany lub całkowicie wyeliminowany zostaje wpływ czynników zewnętrznych na otrzymane wartości radiometryczne. Mniej popularna, lecz również wskazana jest kalibracja radiometryczna w kontekście danych ze skaningu laserowego, kiedy to eliminowany zostaje wpływ m.in. zasięgu i kąta skanowania na rejestrowane wartości intensywności. Wynikiem kalibracji radiometrycznej są wartości współczynnika odbicia dla każdego echa, co wpływa na wzrost możliwości wykorzystania danych ze skaningu. W powyższym artykule zaprezentowane zostały wyniki kalibracji radiometrycznej danych ze skaningu lotniczego. Analizowane dane pochodziły z trzech różnych sensorów, a każdy z nich charakteryzował się inną częstotliwością lasera: 532 nm (lotniczy skaner batymetryczny), 1064 nm (skaner lotniczy) oraz 1550 nm (skaner zamontowany na bezzałogowym statku powietrznym UAV). Wyniki kalibracji zaprezentowane zostały w postaci rastrów oraz histogramów, a następnie omówione zostały różnice między wartościami odbicia w poszczególnych zakresach. W ostatnim rozdziale przeprowadzone zostało porównanie otrzymanych wartości współczynnika odbicia z krzywymi spektralnymi dla wybranych obiektów.

19

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.

20

Algorytm dekompozycji i modelowania sygnału full-waveform w lotniczym skaningu laserowym

Walicka A., Borkowski A.

Acta Scientiarum Polonorum. Geodesia et Descriptio Terrarum

|

2016

|

Vol. 15, nr 1-4

35--48

PL

Lotniczy skaning laserowy jest obecnie jedną z najwydajniejszych technik pozyskiwania danych o powierzchni i elementach pokrycia terenu. Dynamiczny rozwój technologii pozwolił na szersze zastosowanie systemów typu full-waveform, które rejestrują kształt całej krzywej fali powracającej do odbiornika. W celu pozyskania dodatkowych informacji o obiektach, od których nastąpiło odbicie, zapisane dyskretne wartości przybliża się za pomocą zestawu funkcji parametrycznych. Prace badawcze koncentrują się na tworzeniu algorytmów pozwalających na przeprowadzenie szybkiej dekompozycji fali przy jednoczesnym wykryciu i aproksymacji słabych oraz nakładających się ech. Większość istniejących metod dekompozycji wymaga znajomości liczby wierzchołków występujących w sygnale i określenia przybliżonych parametrów wpasowywanych krzywych. W artykule zaproponowano alternatywny algorytm będący modyfikacją metody progresywnej, który pozwala na skuteczne przeprowadzenie dekompozycji sygnału z pominięciem prac przygotowawczych. Metoda polega na iteracyjnym wpasowaniu krzywych za pomocą algorytmu Levenberga–Marquardta z zastosowaniem wagowania poszczególnych sampli. Wykorzystując dane testowe, wykonano dwuetapową walidację algorytmu. W pierwszej kolejności zbadano wielkość i rozkład błędów aproksymacji powstałych podczas dekompozycji sygnału przy zastosowaniu funkcji Gaussa. W drugim etapie porównano otrzymane wyniki z wynikami aproksymacji za pomocą standardowej procedury. Na podstawie walidacji algorytmu można stwierdzić, że umożliwia on prawidłowe wykrycie wszystkich komponentów oraz ich poprawną aproksymację przy użyciu wybranego modelu matematycznego.

EN

Airborne laser scanning is one of the most powerful techniques for acquiring information about Earth’s surface and land cover. Dynamic development of technology enabled the broader use of full-waveform’s type systems, which register the entire reflected waveform. In order to provide some additional information about the structure of the illuminated surface, discrete values should be approximated by parametric functions. Research is focused on algorithm development that would allow to carry out a rapid decomposition of the wave while detecting and approximating weak and overlapping echoes. Most of existing methods for full-waveform signal modeling requires knowledge of the number of peaks and approximate parameter values. In this paper new algorithm for signal decomposition has been investigated. It allows to carry out the decomposition effectively without preprocessing. This algorithm can be considered as a progressive algorithm modification. The method involves an iterative curve fitting using weighted Levenberg-Marquardt algorithm. Two-step validation of decomposition method has also been carried out on test data. Firstly, the quantity and distribution of approximation error have been investigated. Furthermore the results have been compared to standard procedure. Basing on algorithm validation it can be stated that the method allows proper detection of all components and their correct approximation.