, Brno Připravil: Ing. Jaromír Landa, Ph.D. AGP Geografické informační systémy

Transkript

1 , Brno Připravil: Ing. Jaromír Landa, Ph.D. AGP Geografické informační systémy LS2015

2 strana 2 Co je GIS? GIS je elektronický systém pro zpracování geografických informací. Jakýkoliv soubor manuálních nebo počítačových procedur používaných k ukládání a manipulaci geograficky definovaných údaju. Informační technologie, která ukládá, analyzuje a zobrazuje prostorové a neprostorové údaje

3 strana 3 K čemu je to dobré? Jak se dostat z bodu A do bodu B Odpady Rozvoj města Turismus Záchranný systém (kde je nejbližšší nemocnice) Povodňové plány Vizualizace

4 strana 4 Základní prvek - mapa Mapa vždy něco zobazuje Nejběžněji se používá pro zobrazení geografických dat Musí být perfektně čitelná Může mít tisíce různých podob

5 strana 5

6 strana 6

7 strana 7

8 strana 8 DALŠÍ PŘÍKLADY MAP

9 Co je to? strana 9

10 strana 10 Náležitosti mapy Titulek Měřítko Legenda Tiráž (důvěryhodnost) Nejdůležitější část: geodata

11 strana 11

12 strana 12 Důvěryhodnost mapy Mapa zdarma OpenStreetMap Placená mapa Mapa zakoupená od společnosti, která ji vytvořila Placená mapa za kterou ale nemusím platit mapy.cz, Google Maps, Bing Maps

13 strana 13 Geodata 3 typy informace Prostorová kde objekt je Atributová co je to za objekt Časová jak se objekt změnil v čase Rastrová data Vektorová data

14 strana 14 Vektorová data Bod, Linie, Polygon TIN, ESRI Shapefile SHP, Autocad - DWG, Google KML, GML1, SketchUP Komplexní scény s různými geodaty: projektové soubory ArcScene, ArcGlobe, aj. VRML (bez informací o poloze), Google KMZ.

15 strana 15 Rastrová data Data uložená v podobě rastrového obrazu Každému pixelu je přiřazena hodnota Hodnota představuje nějakou informaci Formáty: TIFF, Geo JPEG, PNG, MrSID, DEM, aj. Klasické formáty doplněné o souřadný systém a souřadnice

16 strana 16 Na pořadí záleží Body Linie Polygony (land use) Základová mapa satelitní nebo letecké obrazy)

17 strana 17 Postupné zobrazení dat Není možné zobrazit vše naráz Scale in a scale out Čím blíže jsme, tím více detailů je zobrazeno Pyramidy a zjednodušování

18 strana 18 Pořízení geodat Zdroje dat Primární Ruční sběr - měření pomocí GPS Automatický sběr Laserové skenování z letadel a automobilů, skupiny stacionárních stanic (meteorologická data) Sekundární analýza již pořízených dat - odvozování Nejdůležitější, nejnákladnější a časově nejnáročnější část

19 strana 19 Jak změřit vzdálenost? Souřadné systémy Požadavky na souřadné systémy Definice polohy je jednoznačná Definice polohy je kvantifikovatelná Musí být definována metrika tak, že lze měřit vzdálenost mezi objekty

20 strana 20 Souřadné systémy Lokální Rastrový obraz Globální WGS84 Národní S-JTSK/Krovak (jednotkou je metr)

21 strana 21 GPS Globální navigační systém Tři segmenty Vesmírný (satelity 24) Kontrolní (pozemní řídící stanoviště) Uživatelský (uživatelé s GPS přístroji) Vždy jsou vidět alespoň tři satelity

22 strana 22 Přesnost GPS Teoretická: 7,8 metrů s 95% jistotou Záleží na: atmosférických podmínkách, množství mraků, kvalita přijímače Selective availability Normální přesnost cca. 15 metrů

23 strana 23 Jak je možné zvýšit přesnost? Mobilním telefonem (GPS, Wi-Fi, Cell towers, other information) Diferenciální GPS LIDAR

24 strana 24 Diferenciální GPS Metoda pro zpřesnění GPS Mobilní vs. permanentní stanice Mobilní: základna + rover (cca 1.5 mil) Permanentní stanice Základem je, že stanice ví svou přesnou pozici a je tím pádem je schopna vypočítat odchylku GPS signálu

25 strana 25 LIDAR LIght Detection And Ranging Metoda dálkového průzkumu země Systém složený z mnoha různých zařízení: 3D skener Kamera (kamery) GPS přijímač INS (Inertial Navigation System)

26 strana 26 Jak to funguje? 3D skener vyšle laserový paprsek a měří čas, který paprsek potřebuje k návratu. Čas je pak přepočítán na vzdálenost. Zároveň s 3D skenerem pracuje i kamera Topografické LIDARy infračervené laserové paprsky Hloubkové LIDARy světlo zelené části světla

27 strana 27 Co je výsledkem? Výsledkem je georeferencovaný mrak bodů (mračno bodů) Mrak bodů množina 3D bodů kde každý bod má přidělenu souřadnici v souřadném systému Přesnost na centimetry, milimetry nebo až tisíciny milimetru Georeferencované obrazy

28 strana 28

29 strana 29 Proč LIDAR a ne pouze fotografie Přesnější a hustší digitální výškový model Body na povrchu jsou získány automaticky, a ne v postprocessingu Pořizování může probíhat za jakýchkoliv světelných podmínek Rychlejší pořízení dat Cenově výhodný pro velké projekty

30 strana 30 Mapování pomocí LIDARu Letecké mapování Mobilní mapování Pozemní mapování (Vesmírné mapování)

31 Letecké mapování strana 31

32 strana 32 Letecké mapování Aerial Laser Scanning LIDAR je připevněný na letadlo nebo helikoptéru Letadlo prolétá nad požadovanou oblastí a snímá ji Výhoda: schopnost pokrýt velké území Nevýhoda: cena (musím si koupit letadlo)

33 strana 33 Pozemní mapování Většinou se používá pouze 3D skener Skenování omezeno pouze na malou oblast Křižovatka Památka Most Mnohem větší přesnost než u leteckého Mrak bodů nemusí být ani georeferencovaný

34 strana 34

35 strana 35 Mobilní mapování Stejný princip jako u leteckého, ovšem s použitím automobilu LIDAR je připevněn na automobil, který projíždí danou oblastí Výhoda: levnější než letecké, přesnost Nevýhoda: schopnost pokrýt menší uzemí

36 strana 36

37 A K ČEMU TO JE DOBRÉ? strana 37

38 strana 38 Letecké mapování Digitální výškový model Digitální model terénu Digitální model povrch Ortofotomapa

39 strana 39 Digitální výškový model Inventarizace a sledování stavu lesů Rekonstrukce střech a tím sledování změn v obydlených oblastech Inspekce stavu objektů (např. sloupy vysokého napětí) Inventarizace a sledování lesního porostu Analýza povodňových oblastí Solární potenciál Armáda

40 strana 40 Mobilní mapování Hledání objektů Pasportizace Autonomní automobily 3D rekonstrukce měst

41 strana 41 DARPA Challange (autonomní automobily) Vyhlášena Ministerstvem obrany USA Cílem bylo vytvořit systém který je schopen se navigovat v místech, kam člověk nemůže 2004: $ pouštní trasa (228 km) nikdo nevyhrál 2005: $ týmu projelo vyhrál Stanford 2007: Urban Challange 96 km - $ LIDAR je použit pro detekci značení, Lane Departure Warning nebo detekce kolizí