SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník DMT DIGITÁLNÍ MODEL TERÉNU DMR DIGITÁLNÍ MODEL RELIÉFU DMP DIGITÁLNÍ MODEL POVRCHU

Transkript

1 SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník DMT DIGITÁLNÍ MODEL TERÉNU DMR DIGITÁLNÍ MODEL RELIÉFU DMP DIGITÁLNÍ MODEL POVRCHU

2 TERMINOLOGIE DMR - Digitální model reliéfu (DMR), digitální model terénu (DMT) - angl. digital terrain model (v angl. DTM) - je dle Terminologického slovníku zeměměřičství a katastru nemovitostí digitální reprezentace reliéfu zemského povrchu v paměti počítače, složená z dat a interpolačního algoritmu, který umožňuje mj. odvozovat výšky mezilehlých bodů. Další definice jej definuje jako komplexní povrch zahrnující výšku (topografickou plochu bez vegetace) se zpřesňujícími a jednoznačnými liniovými a polygonovými geoprvky jako jsou říční toky a koryta, náspy komunikací, vodní plochy a hrany na terénu. DEM - Digitální výškový model angl. digital elevation model (DEM) - pracuje výhradně s výškovými údaji udávanými nad nějakým datumem (např. elipsoidem WGS 1984)

3 TERMINOLOGIE DMP - Digitální model povrchu angl. digital surface model (angl. DSM) je zvláštní případ digitálního modelu reliéfu konstruovaného zpravidla s využitím automatických prostředků (např.obrazové korelace ve fotogrammetrii) tak, že zobrazuje povrch terénu a vrchní plochy všech objektů na něm (střechy, koruny stromů apod.) Jedná se tedy o model aktivního povrchu, pokud je použit termín z klimatologie. DMK - Digitální model krajiny (DMK) - angl. digital landscape model - představuje minimálně trojrozměrné počítačem generované schéma výřezu krajiny prezentující její základní strukturní vlastnosti v generalizované, avšak integrované podobě. DMK krajiny sestává z digitálního modelu reliéfu, atributů krajiny integrovaných do vrstvy jediné v podobě mapy přírodní krajiny a multiparametrické integrované vrstvy antropogenních vlivů na krajinu.

4 TERMINOLOGIE

5 TERMINOLOGIE DMÚ - Digitální topografický model, digitální model území (DMÚ) angl. digital landscape model (angl.dlm) je komplex dat a programových prostředků pro sběr, zpracování, aktualizaci a distribuci digitálních informací o území. V České republice se jedná např. o ZABAGED či DMÚ 25 (Digitální model území 1:25 000). Z kartografického pohledu se jedná o soubor topografických dat o území (reliéf, zástavba, vegetace, vodstvo, ), z pohledu 3D modelování pak o komplexní model obsahující 2.5D model reliéfu krajiny a integrované 3D objekty. 2D je kreslené na papíře nebo ve 2D grafickém software objekty jsou v něm zobrazené v předním a bočním zobrazení. Obvykle s dimenzemi a uvedením typu povrchu. 3D je modelované fyzickou hmotou (plasticky) nebo počítačem ve 3D grafických programech. Toto je reprezentace objektu, kde může být objekt a zobrazen z libovolného úhlu. 2.5 D je něco, co se snaží pro 2D výkres nějakým způsobem napodobovat hloubku - obvykle vrstvami, sítí, barvami apod. Nelze z něj definovat výšky mezilehlých bodů.

6 TERMINOLOGIE V prostředí GIS se k vizualizaci DMR používá zejména 2D a 2,5D. Vzhledem k žádaným analytickým operacím se k 3D zobrazení využívá pokročilejší počítačová grafika. Problémem programových prostředků GIS je, že jsou schopny pracovat jen ve 2D, protože pro každou souřadnici x, y existuje v datovém záznamu pouze jeden atributový řádek pro hodnotu výšky. Pro pravé 3D by ale pro jednu dvojici souřadnic byly potřeba dva atributové řádky. To znemožňuje popsat takové prvky reliéfu, jako jsou jeskyně, převisy aj. integrovaný 3D model Pravčické brány do 2,5D TIN modelu odfiltrovaný 2,5 D TIN model (Ivo Brýdl, UK, bak.práce 2012)

7 Výškopisná data Zeměměřického úřadu poskytují informace o výškových poměrech terénního reliéfu, respektive povrchu (včetně staveb a rostlinného pokryvu) České republiky. Zeměměřický úřad v současné době spravuje a poskytuje několik výškopisných datových sad rozdílné úrovně podrobnosti a přesnosti výškopisu.

8 Digitální model reliéfu České republiky 4. generace (DMR 4G) představuje zobrazení přirozeného nebo lidskou činností upraveného zemského povrchu v digitálním tvaru ve formě výšek diskrétních bodů v pravidelné síti (5 x 5 m) bodů s úplnou střední chybou výšky 0,3 m v odkrytém terénu a 1 m v zalesněném terénu.

9 Digitální model reliéfu České republiky 4. generace (DMR 4G) - TVORBA Letecké laserové skenování (LLS) je realizováno s využitím leteckého laserového skeneru RIEGL LMS Q680 s příslušenstvím pro autonomní určování polohy skeneru GNSS. Nosičem leteckého laserového skeneru je speciální letoun MO typu L 410 FG. Vlastní skenování se uskutečňuje z průměrné výšky 1200 m nebo 1400 m Předzpracování leteckých laserových dat - Cílem tohoto procesu zpracování leteckých laserových dat je analýza surových (nezpracovaných) dat s cílem nalezení jednotlivých odrazů laserového paprsku, georeferencování jednotlivých odrazů paprsků a transformace souřadnic do pracovního souřadnicového referenčního systému UTM/WGS84-G873 a výškových údajů do výškového referenčního systému Bpv. Výběr reprezentativního uzlového výškového bodu pro tvorbu DMR 4G ve čtverci sítě 5x5 m - K řešení je zvolen přístup, kdy jednotlivé zpracovávané oblasti jsou rozřezány na čtverce 5 x 5 m a v každém čtverci je vybrán pravděpodobný uzlový bod reliéfu jako bod s nejnižší výškou. Přitom se kontroluje, zda se tento bod extrémně neodlišuje výškou od okolních bodů. Pokud ano, pak se předpokládá, že se jedná o zbloudilý paprsek a v tomto případě je vybrán jiný uzlový bod, který splňuje podmínky přiměřené odchylky výšky od okolních bodů. Transformace dat do S-JTSK. Interpolace výškového modelu v síti 5 x 5 m Cílem je interpolovat z nepravidelné sítě uzlových bodů model DMR 4G v pravidelné čtvercové síti bodů o rozměrech 5 x 5 m.

10 Digitální model reliéfu České republiky 4. generace (DMR 4G) - VYUŽITÍ Při užívání DMR 4G je nutné vždy brát zřetel na možnosti a omezení generalizované reprezentace terénního reliéfu pomocí čtvercové sítě bodů (GRID), která pochopitelně nemůže vystihnout lokální terénní anomálie a hrany. Jeho hlavním účelem je být zdrojem informací o terénním reliéfu pro účely ortogonalizace leteckých měřických snímků (tvorbu ortofotografického zobrazení celého území ČR). Lze jej využít pro řadu dalších úloh, které v regionálním a celostátním měřítku řeší např. obory meteorologie, hydrologie, vojenství, letectví, lesní hospodářství, krizové řízení a další. Pro účely pasportizace komunikací, projektování pozemních, dopravních a vodohospodářských staveb, zobrazování výškopisu ve velkých měřítkách, pasportizace vodních toků a staveb a tvorbu územně analytických podkladů a v povrchovém důlním hospodářství je třeba používat přesnější modely, např. typu DMR 5G, ve tvaru nepravidelné trojúhelníkové sítě (TIN), které zobrazují výstižněji i lokální terénní anomálie. Při užívání DMR 4G je vždy nutné vzít v úvahu skutečnost, že se terén mohl v období od provedeného LLS výrazně změnit ať již v důsledku přírodních jevů tak v důsledku lidské činnosti.

11 Digitální model reliéfu České republiky 5. generace (DMR 5G) představuje zobrazení přirozeného nebo lidskou činností upraveného zemského povrchu v digitálním tvaru ve formě výšek diskrétních bodů v nepravidelné trojúhelníkové síti (TIN) bodů s úplnou střední chybou výšky 0,18 m v odkrytém terénu a 0,3 m v zalesněném terénu.

12 Digitální model reliéfu České republiky 5. generace (DMR 5G) - TVORBA Letecké laserové skenování (LLS) stejné jako u DMR 4G Předzpracování leteckých laserových dat - stejné jako v DMR 4G Výběr reprezentativního uzlového výškového bodu pro tvorbu DMR 5G ve čtvercové síti, ale ve dvou polygony vymezených typech oblastí v zemědělsky obhospodařovaných oblastech (polygony dle databáze LPIS) a v ostatních areálech - K řešení je zvolen přístup, kdy jednotlivé zpracovávané oblasti jsou rozřezány na čtverce 5 x 5 m u zemědělsky obhospodařovaných oblastech a v síti 1x1 m v ostatních areálech - v každém čtverci je vybrán pravděpodobný uzlový bod reliéfu jako bod s nejnižší výškou. Opět s kontrolou, zda se tento bod extrémně neodlišuje výškou od okolních bodů. Pokud ano, pak se předpokládá, že se jedná o zbloudilý paprsek a v tomto případě je vybrán jiný uzlový bod, který splňuje podmínky přiměřené odchylky výšky od okolních bodů. Interpolace výškového modelu terénu v oblastech neobsahujících naměřená data - v místech, kde nebyla pořízena data terénního reliéfu (vodní plochy, pod budovami a částečně i v hustých vegetačních porostech), byly interpolovány z nepravidelné sítě okolních blízkých výškových bodů reliéfu body reprezentující výšku v těchto místech - a to v pravidelné síti 5 x 5 m Zjednodušení modelu reliéfu při zachování maximální úplné výškové chyby Transformace dat do S-JTSK.

13 Digitální model reliéfu České republiky 5. generace (DMR 5G) - VYUŽITÍ Dosavadní ověřovací zkoušky parametrů přesnosti DMR 5G potvrzují, že deklarovaná úplná střední chyba výšky tohoto mírně generalizovaného modelu reliéfu (0,18 m v terénu bez souvislé vegetace a zástavby a 0,3 m v terénech pokrytých hustou vegetací) je dosažena. Výraznější odchylky od rostlého terénu (reliéfu) se mohou vyskytovat v místech, kde byly body uměle vytvořeny interpolací, zejména v lokalitách porostlých hustou souvislou vegetací (husté křoviny, nízké lesní školky, apod.). Vzhledem ke značné podrobnosti je distribuovaný model DMR 5G poměrně datově objemný. S ohledem na výkonnost současného hardware se proto doporučuje zpracovávat najednou pouze úlohy lokálního charakteru. V případě zpravování větších územních celků je vhodné území rozdělit do dílčích částí. Při užívání DMR 5G je též nutné vzít v úvahu skutečnost, že se reliéf terénu mohl v období od provedeného LLS i výrazně změnit, ať již v důsledku přírodních jevů nebo lidské činnosti.

14 Digitální model povrchu České republiky 1. generace (DMP 1G) představuje zobrazení území včetně staveb a rostlinného pokryvu ve formě nepravidelné sítě výškových bodů (TIN) s úplnou střední chybou výšky 0,4 m pro přesně vymezené objekty (budovy) a 0,7 m pro objekty přesně neohraničené (lesy a další prvky rostlinného pokryvu). 3D model DMP 1G s rozlišením kategorií bodů

15 Digitální model povrchu České republiky 1. generace (DMR 1G) - TVORBA Letecké laserové skenování (LLS) stejné jako u DMR 4G Předzpracování leteckých laserových dat - stejné jako v DMR 4G Výběr reprezentativního uzlového výškového bodu pro tvorbu DMP 1G ve čtvercové síti 5x5 m a 1x1 m, opět ve dvou polygony vymezených typech oblastí v zemědělsky obhospodařovaných oblastech (polygony dle databáze LPIS) a v ostatních areálech stejně jako u DMR 5G. Interpolace výškového modelu terénu v oblastech neobsahujících naměřená data stejně jako u DMR 5G. Zjednodušení modelu reliéfu při zachování maximální úplné výškové chyby Identifikace bodů modelu povrchu stavebních objektů (budov) a vzrostlé vegetace (stromů) Vstupními daty pro určení oblastí pravděpodobné polohy budov, ve kterých jsou v laserových datech detekovány střešní roviny jsou vrstva budov v DKM a Vrstva budov v ZABAGED. Body objektů, které nebyly zahrnuty do kategorie budov, jsou dále považovány za vegetaci. Z mračna bodů objektů se odstraní body ležící příliš nízko nad zemí (nevýznamné nízké objekty) a body ležící příliš vysoko (chybné odrazy od mraků, kouře apod.). Aby byly stěny budov tvořeny (přibližně) kolmými stěnami, jsou do vyfiltrovaného mračna laserových bodů přidány i zlomové linie ležící na spodní (patě) a horní hraně (okapu) budov. Transformace dat do S-JTSK.

16 Digitální model povrchu České republiky 1. generace (DMR 1G) - VYUŽITÍ DMP 1G je prioritně určen pro potřeby MO, respektive pro vojenské aplikace. Ve vojenství: optická viditelnost a dohlednost v terénu, identifikace zakrytých prostorů, analýzy průchodnosti terénem, létání vojenských vrtulníků a letadel za omezené viditelnosti (v kombinaci s databází výškových překážek). Telekomunikace: šíření elektromagnetického záření a signálů v území, prostory bez příjmu televizního signálu. Zeměměřictví: podklad pro tvorbu 3D modelů území a objektů s rozlišením bodů DMP 1G do kategorií terénní reliéf, střechy a stromová vegetace Distribuovaný model DMP 1G je poměrně datově objemný. Při užívání DMP 1G je též nutné vzít v úvahu skutečnost, že jak terénní reliéf, tak i výška staveb a rozsah vzrostlé vegetace se mohly v období od provedeného LLS i výrazně změnit, ať již v důsledku přírodních jevů nebo lidské činnosti.

17 Oblast historického středu Českého Krumlova z dat DMR5G a DMP1G

18 ANALÝZY VÝŠKOPISU V APLIKACI NA GEOPORTÁLU ČÚZK