Due to the ever-better accessibility of the digital terrain model (DTM), it is enjoying growing popularity as a source of information about the surrounding world. It became even more approachable when DTM data covering the whole of Poland was made available free of charge on the Geoportal website. The GRID with a resolution of 1 meter per 1 meter covers virtually the entire country. The data on the Geoportal does not only refer to the measurements processed into a grid of squares, but also includes measurement data. They can be accessed through a systematic division into section sheets in the 1992 system. The paper presents research on assessing the accuracy of these publicly available data, compared to measurements obtained with the GNSS observations. The analysis involved data directly from the measurement device, not yet processed into a grid of squares. As part of the research, the height of 3 objects was compared. It was decided to measure the terrain profiles. To get as close as possible to the source data provided at the Geoportal website, the selected points of profiles previously identified in the point cloud were measured. This approach freed the final results from the need for height interpolation for the data selected for analysis. As result, the potential source of errors in such an approach was eliminated. Although during a classical profile measurement with this technology the selection of points would certainly be different, for research purposes this approach seems optimal. For this reason, in addition to the expected deviations resulting from the height differences of the tested points, deviations from the data from the point cloud of the XY coordinates, related to the adopted technology, are also presented.
PL
Numeryczny model terenu (NMT) jako źródło informacji o otaczającym nas świecie wraz z dostępem do niego staje się coraz bardziej powszechny. Korzystanie z niego stało się jeszcze prostsze w momencie udostępnienia nieodpłatnie danych NMT obejmujących całą Polskę na stronach Geoportalu. Siatka GRID o rozdzielczości 1 metr na 1 metr pokrywa praktycznie cały kraj. Dane zawarte na stronach Geoportalu nie dotyczą tylko przetworzonych pomiarów do siatki kwadratów, ale zawierają także dane pomiarowe. Dostęp do nich jest możliwy poprzez usystematyzowany podział na arkusze sekcyjne w układzie 1992. Artykuł przedstawia prace badawcze polegające na ocenie dokładności tych ogólnodostępnych danych w porównaniu z pomiarem uzyskanym za pomocą obserwacji GNSS. Analizie poddano dane pochodzące bezpośrednio z pomiaru, nie przetworzone do siatki kwadratów. W ramach badań przeprowadzono porównanie wysokości dla 3 obiektów. Zdecydowano się na pomiar profili terenu. Aby podczas badań maksymalnie zbliżyć się do danych źródłowych udostępnionych na stronach Geoportalu, zdecydowano się na pomiar wybranych punktów profili zidentyfikowanych wcześniej na chmurze punktów. Tego typu podejście uwolniło wyniki końcowe z potrzeby interpolacji wysokości dla wybranych do analizy danych. Skutkowało to wyeliminowaniem potencjalnego źródła błędów wynikających z takiego podejścia. Co prawda podczas klasycznego pomiaru profili tą technologią, wybór punktów byłby z pewnością inny, jednak dla celów badawczych takie podejście wydaje się optymalne. Z tego powodu oprócz oczekiwanych odchyłek wynikających z różnic wysokości dla badanych punktów, przedstawiono także odchyłki względem danych pochodzących z chmury punktów dla współrzędnych XY, wynikające z przyjętej technologii.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono podstawowe zasady budowania i uczenia sieci neuronowych jednokierunkowych wielowarstwowych wykorzystywanych jako narzędzia do tworzenia numerycznego modelu terenu. Dane opisujące powierzchnie terenu są danymi ciągłymi o charakterze trójwymiarowym, określonym przez trzy współrzędne (x, y, H). Chcąc wykorzystać przedstawione dane w procesie analizy przestrzennej, należy wprowadzić je do trójwymiarowego modelu danych przestrzennych, zwanego też numerycznym modelem terenu (NMT). Celem tworzenia NMT z zastosowaniem sztucznych sieci neuronowych jest analiza możliwości jego wykorzystana jako narzędzia przy opracowaniu planów zagospodarowania przestrzennego terenu oraz w zadaniach inżynierskich, takich jak: wyznaczanie objętości mas ziemnych, tyczenie elementów inwestycji drogowych czy określenie terenów zagrożonych powodzią. Przykładowe zastosowania są jednymi z wielu elementów planowania i realizacji przedsięwzięć budowlanych, w których występują pomiary geodezyjne.
EN
This article presents the basic principles of constructing and training unidirectional multilayer neural networks as a tool for creating a digital terrain model. Data that describe the land surfaces are three-dimensional continuous data, specified by three coordinates (x, y, H). In order to use the data presented in the process of spatial analysis, they must be entered to the three-dimensional spatial data model, also called digital terrain model (DTM). The purpose of creating DTM using artificial neural networks is to analyze the possibilities of its use as a tool in the development of land development plans and in engineering tasks such as the determination of the volume of earth masses, the placement of elements of road investments or the identification of areas threatened with floods. Exemplary applications are one of the many elements of the planning and implementation of construction projects in which geodetic measurements are performed.
W niniejszej publikacji został opisany proces tworzenia numerycznego modelu terenu w oparciu o dane z precyzyjnych pomiarów satelitarnych i danych pozyskanych w wyniku pomiarów SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Przedmiotem opracowania jest teren oraz otoczenie lotniska Olsztyn-Dajtki. W pierwszym rozdziale przedstawiono teoretyczne aspekty związane z tworzeniem numerycznego modelu terenu, zdefiniowano go oraz pokazano najpopularniejsze z metod jego tworzenia. Drugi rozdział porusza tematykę związaną z pomiarami SRTM oraz opisuje w jaki sposób pozyskiwane były dane wysokościowe w oparciu o pomiary z misji SRTM. Następnie opisano proces praktycznego pozyskiwania precyzyjnych danych sytuacyjno-wysokościowych dotyczących płyty lotniska, za pomocą metod geodezyjnych. Ostatni rozdział opisuje procedurę wpasowania modeli stworzonych w oparciu o zupełnie różne metody pomiarowe oraz porusza aspekt związany z dokładnością zobrazowania SRTM.
EN
The paper describes the process of creating digital terrain model based on precise field measurements and satellite data obtained by SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) measurements. The study covers the area and the surroundings of the Olsztyn-Dajtki airport. The first chapter presents the theoretical aspects related to the creation of digital terrain model, defines it and shows the most popular methods of its creation. The second chapter raises issues related to the SRTM measurements and describes method used to collect elevation data based on the SRTM mission. It also presents the process of collecting precise filed data of the runway, using surveying methods. The last chapter describes the procedure for fitting models developed with a completely different measurement methods and addresses aspects related to the accuracy of SRTM model.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Numeryczne modelowanie powierzchni w systemach informacji przestrzennej (SIP, GIS) wymaga zastosowania odpowiednich struktur danych (TIN, GRID). Wybór rodzaju struktury zależy od przyjętych założeń w systemie oraz często od rozmieszczenia i zagęszczenia punktów pomiarowych. Zastosowanie struktury GRID pozwala na ujednolicenie i uporządkowanie przechowywanej informacji, ograniczenie redundancji oraz ilości przechowywanych danych. Rozwiązanie to wymaga zastosowania algorytmów interpolacyjnych, których dokładność obliczeń w dużej mierze zależy od lokalizacji punktów pomiarowych wokół tworzonego węzła struktury GR ID. Na krawędziach zewnętrznych interpolowanych obszarów występują węzły brzegowe, które nie zawsze posiadają dogodne rozmieszczenie punktów pomiarowych. W związku z tym prawidłowe wyznaczenie wartości w takich węzłach wymaga spełnienia szczególnych założeń. W artykule zaproponowano rozwiązanie tego problemu przez wykorzystanie algorytmów aproksymacji wielomianowej dwu i trójwymiarowej. W tym celu opracowane zostały autorskie aplikacje pozwalające na wyznaczanie węzłów brzegowych oraz przeprowadzona została analiza dokładności zaproponowanych rozwiązań.
EN
Digital terrain modeling in spatial information systems (SIS, GIS) requires the use of adequate data structures (TIN, GRID). The type of structure is selected in view of system requirements, and it is often determined by the distribution and density of measurement points. The use of a GRID-type structure supports the homogenization and organization of the stored data, it limits redundancy and the quantity of stored information. The above solution requires interpolation algorithms whose accuracy is largely contingent on the location of measurement points surrounding the created GRID node. The external boundaries of the interpolated areas feature boundary nodes whose measurement points do not always follow the most desirable distribution pattern. For this reason, a number of requirements have to be met to correctly map values at boundary nodes. This paper proposes a solution to this problem through the use of 2D and 3D polynomial approximation algorithms. Custom-designed software has been developed to map boundary nodes. The proposed solutions were subjected to an accuracy analysis.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Jednym ze sposobów reprezentacji numerycznego modelu terenu (DTM) w systemach informacji przestrzennej (SIP, GIS) jest regularna siatka kwadratów (GRID). Podstawowym problemem pojawiającym się podczas konstrukcji takiej siatki jest odpowiednie ustalenie jej zagęszczenia w zależności od ukształtowania terenu. W większości przypadków dobór elementarnego parametru konstrukcyjnego, jakim jest wielkość kwadratu bazowego, dokonywany jest przez operatora systemu. Różnie ukształtowany teren wymaga różnej rozdzielczości siatki interpolacyjnej, odpowiednio dobranej, w celu uchwycenia szczegółów morfologicznych terenu i przedstawienia go w odpowiedniej jakości oraz z odpowiednią dokładnością. Dobór zagęszczenia siatki w zależności od ukształtowania terenu jest pracochłonny i bywa często intuicyjny oraz subiektywny ponieważ wynika z doświadczenia danego operatora. Rosnące wymagania, stawiane współczesnym systemom informacji przestrzennej, determinują stosowanie procedur, które automatyzują proces przetwarzania danych, czyniąc go obiektywnym dla różnego rodzaju informacji. Dotyczy to także definiowania zagęszczenia węzłów GRID. W artykule zaproponowano automatyzację ustalania tej wielkości w zależności od ukształtowania morfologicznego terenu. Po zastosowaniu opisywanych procedur różnie ukształtowany teren otrzymuje różne zagęszczenie siatki, co pozwala zminimalizować niedokładności tworzonego modelu powierzchni. W rezultacie powstaje GRID niejednorodny, który umożliwia ograniczenie liczby punktów przechowywanych w bazie DTM do niezbędnego minimum, przy jednoczesnym zachowaniu zrównoważenia dokładności modelu terenu na całym obszarze.
EN
A regular network of squares (GRID) is often used to represent digital terrain models (DTM) in spatial information systems (SIS, GIS). The need to adjust network density to terrain morphology is one of the greatest challenges in the network construction process. In most cases, the basic structural parameter, namely the size of the base square, is selected by the system operator. Variously shaped terrains require GRID of different resolution that will adequately capt ure morphological details and represent the terrain with satisfactory quality and precision. The selection of network density that appropriately matches a terrain's morphological features is a labor-consuming process that is often intuitive and subjective since it relies on the experience of a given operator. The growing demands placed on contemporary spatial information systems predetermine the choice of procedures which automate data processing, turning them into objective tools for handling various types of information. The above also applies to the density of GRID. This paper proposes an automated method for determining density values subject to terrain morphology. The discussed procedures are applied to create networks with different densities for morphologically varied terrains, and the proposed approach minimizes inconsistencies in the developed surface model. The result is a non-homogenous GRID which limits the number of points stored in the DTM base to the required minimum, while preserving an equiva lent level of model accuracy throughout the terrain.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Obserwowany obecnie rozwój metod i technik pozyskiwania informacji o terenie górniczym stwarza coraz to większe możliwości opisu i prezentacji zachodzących na nim zmian. Jednym z podstawowych problemów występujących w rejonach podziemnej eksploatacji górniczej jest zmiana morfologii powierzchni terenu w wyniku zjawiska jej osiadania. W związku z tym, w przypadku numerycznych modeli terenu opracowanych dla terenów górniczych, zachodzi konieczność dokonywania ich okresowej aktualizacji. W referacie przedstawiono koncepcję wykorzystania pomiarów geodezyjnych, zrealizowanych na zamarkowanych punktach terenowych metodą GPS-RTK oparty na sieci stacji referencyjnych ASG-EUPOS, do celów zaktualizowania NMT, sporządzonego dla terenu górniczego LW „Bogdanka” S.A.
EN
The currently observed development of methods and technologies of gathering information about the mining area creates new possibilities for the description and presentation of changes coming into being in the area. One of the basic problems occurring in underground exploitation regions is the change of morphology of terrain surface as a result of the subsidence phenomenon. Therefore there occurs the necessity to perform periodical updating of numerical terrain models developed for mining areas. The paper presents the concept to apply geodetic surveys realized by means of the GPS-RTK method basing on a network of reference stations ASG-EUPOS aiming at Digital Elevation Model updating, performed for the mining area of the “Bogdanka” SA mine.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW