PROJEKT TVORBY NOVÉHO VÝŠKOPISU ČESKÉ REPUBLIKY

Transkript

1 ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD PROJEKT TVORBY NOVÉHO VÝŠKOPISU ČESKÉ REPUBLIKY Mgr. Petr Dušánek ZÚ - zeměměřický odbor Pardubice 1

2 OBSAH PREZENTACE Litemapper 6800 Stručný popis postupu zpracování Předletové přípravy Preprocessing Robustní filtrace Současný stav projektu Digitální model reliéfu 4. generace Digitální model reliéfu 5. generace Ukázky 2

3 LITEMAPPER

4 Litemapper 6800 AeroControl GPS (NovaTel) frekvence 2 Hz dvoupásmová anténa IMU (IGI mbh) frekvence 400 Hz gyroskop (optická vlákna) úhly roll (ω), pitch (φ) a yaw (κ) akcelerometr - zrychlení Skener RIEGL GmbH (LMS Q-680) full-waveform LiDAR měření navracející se energie každou ns technologie Multiple Time Arround paprsek může být vyslán před návratem předchozího frekvence khz efektivní měření ¾ nižší frekvence = vyšší energie = delší dosah Záznamové zařízení 4

5 Litemapper 6800 záznamové zařízení Aero Control skener LMS Q-680 IMU 5

6 POPIS POSTUPU ZPRACOVÁNÍ 6

7 PRACOVNÍ POSTUPY plán letu skenování preprocessing uložení do DB měření stanic CZEPOS export pravidelných oblastí Robustní filtrace nejnižší bodu v oblasti 5x5 m manuální editace kontrola a editace Tvorba DMR 5G Interpolace DMR 4G 7

8 PŘEDLETOVÉ PŘÍPRAVY 8

9 Rajonizace území 2010/ / /2012 9

10 Zpoždění projektu 2010/ /

11 Plánování letů SW IGIPlan Určena střední výška terénu (nejčastější hodnota) pro čtverec 10x10 km Spojeny sousední čtverce s podobnými středními výškami terénu Většina bloku ve Z V směru ± 50 % překryt (příčný) Šířka bloků 10 km Délka bloků 20 nebo 30 km (spojovány na 40, 50 a 60 km) Projekt pro střední výšku letu 1400 m nad terénem 12 podélných os (rozestup cca. 830 m) 2 příčné osy 2 km od okrajů bloků využíván v bezvegetačním období frekvence skeneru 120 khz Projekt pro střední výšku letu 1200 m nad terénem 14 podélných os (rozestup cca. 715 m) 2 příčné osy 2 km od okrajů bloků využíván ve vegetačním období frekvence skeneru 80 khz 11

12 LLS bloky 12

13 Plánování letů 13

14 PREPROCESSING 14

15 Preprocessing DGPS oprava SW GrafNav Data z palubní GNSS přijímače frekvence 2 Hz přesnost v řádu m Poloha měřená v aktuálním datu GPS Data ze sítě pozemních stanic (CZEPOS) frekvence 1 Hz poloha stanice určená v řádu mm poloha vztažena k elipsoidu GRS 80 (ETRS 89) 15

16 Preprocessing spojení DGPS a IMU dat SW AeroOffice GNSS data po diferenční opravě frekvence 2 Hz přesnost v řádu cm poloha vztažena k elipsoidu GRS 80 (ETRS 89) Data z palubní IMU frekvence 400 Hz okamžité úhly náklonu letadla (vůči souřadnicovému systému IMU) data o zrychlení Tzv. Lever Arms laboratorně změřená (v osách x, y, z souřadnicového systému IMU) vzdálenost projekčního centra skeneru a středu souřadnic IMU tachymetricky změřená (v osách x, y, z souřadnicového systému IMU) vzdálenost středu GNSS antény a středu souřadnic IMU Výsledek trajektorie s údaji o poloze a náklonech letadla/skeneru s frekvencí 400 Hz 16

17 Poloha souřadnicových systémů zdroj: 17

18 Preprocessing extrakce odrazů z full-waveform dat SW RiProcess Data ve formátu.sdf záznam o průběhu návratu energie do skeneru digitalizovaná po 1 ns záznam o GPS čase vyslání/přijetí záznam o úhlu vyslání paprsku Nalezení lokálních maxim v návratové vlně určení výšky vlny (amplituda) určení šířky vlny odstranění šumu (amplituda pod prahovou hodnotou) Určení polohy bodů v souřadnicovém systému skeneru vzdálenost odvozena z tranzitního času směr určen pomocí úhlu vyslání paprsku Výsledek Data ve formátu.sdc mračno bodů v souřadnicovém systému skeneru (nezobrazitelné) 18

19 Full-waveform data zdroj: Riegl.com 19

20 Preprocessing georeferencování dat SW RiProcess Data ve formátu.sdc mračno bodů v souřadnicovém systému skeneru (nezobrazitelné) každý bod má určen GPS čas Trajektorie ve formátu.pof záznam o poloze a náklonech letadla/skeneru k poloze je znám GPS čas Určení polohy bodů v geocentrickém souřadnicovém systému souřadnice x, y, z osa x v rovině Greenwichského poledníku osa y v rovině poledníku 90 východní délky osa z směřuje ke konvenčnímu (severnímu) pólu Země Export dat data v kartézském souřadnicovém systému UTM/GRS 80 (N, E) s elipsoidickou (elipsoid GRS 80) výškou (h). formát.sdw archivace dat v surovém formátu s pseudo full-waveform informací standardizovaný formát.las následně transformován do nadmořské výšky Bpv (H) a rovinných souřadnic UTM/WGS84-G873 (N, E) 20

21 ROBUSTNÍ FILTRACE 21

22 Robustní filtrace SW SCOP++, nutný modul Kernel a LiDAR původně určený na interpolaci řidších dat tzv. hybridní DMR grid + zlomové hrany a terénní hrany, kóty interaktivní ovládání User Unfriendly dávkové ovládání pomocí tzv. Command Language simulace klikání na tlačítka nejednoznačná a zmatená syntaxe vývoj ukončen Algoritmus robustní filtrace vyvinutý na Technische Universität Wien iterační zpracování DMR je postupně méně ovlivňován body mimo terén Kroky robustní filtrace odstranění budov zředění mračna bodů filtrace interpolace roztřídění bodů (jen dvě třídy) vyplnění prázdných míst klasifikace (roztřídění bodů do více tříd) 22

23 Robustní filtrace 23

24 Robustní filtrace odstranění budov 24

25 Zředění mračna bodů, filtrace, interpolace 25

26 Zředění mračna bodů, filtrace, interpolace 26

27 Roztřídění bodů 27

28 Klasifikace mračna bodů 28

29 SOUČASNÝ STAV PROJEKTU 29

30 Současný stav ( ) skenování 30

31 Současný stav ( ) DMR4G 31

32 Současný stav ( ) DMR5G 32

33 Současný stav ( ) v číslech Skenování Naskenováno km % ČR % pásma střed % pásma západ 95.3 % pásma východ Nalétáno 940 letových hodin 640 hodin skenování 333 vzletů Data (v pásmu východ odhad) měřických pásů 105 mld. bodů (všechny odrazy včetně vysokých a nízkých chyb) DMR 4G km 2 DMR 5G km 2 Manuální kontrola km 2 33

34 DIGITÁLNÍ MODEL RELIÉFU 4. GENERACE 34

35 Digitální model reliéfu 4. generace (DMR 4G) Tvorba DMR 4G Výběr nejnižšího bodu v síti 5x5 m Odstranění bodů nenáležících terénu Interpolace pravidelné mříže 5x5 m DMR ve formě pravidelné čtvercové sítě 5x5 m Souřadnicové systémy systém UTM/WGS84-G873 (E, N) a nadmořská výška Bpv (H) matematický souřadnicový referenční systém JTSK (realizace S- JTSK/Krovak East North EPSG: 5514 (dříve ESRI kód102067), kdy x = -y jtsk a y = -x jtsk ) a H ve výškovém referenčním systému Bpv Klad listů UTM/WGS84-G873 oblast 2x2 km, tak že souřadnice rohů jsou dělitelné 2000 pojmenování po levém dolním rohu, pi_e/1000_n/1000_4g.xyz (př. pi_490_5580_4g.xyz) matematický souřadnicový systém S-JTSK Klad listů SM5 (2,5x2 km) Příklad pojmenování SOBO00 35

36 Přesnost DMR 4G komparační základny Systematická chyba: Úplná střední chyba: Metoda určení výšky v DMR 4G: Bilineární interpolace Přesnost DMR 4G na komparačních základnách (240 jasně definovaných vodorovných ploch o rozloze minimálně 50 x 50 m) před odstraněním systematické chyby c H = - 0,12 m (maxi -0,28 m) m H = 0,14 m po odstranění systematické chyby c H = + 0,01 m m H = 0,08 m 36

37 Přesnost DMR 4G kategorie povrchu a půdního krytu Kategorie povrchu a půdního krytu Systematická chyba [m] Úplná střední chyba [m] Maximální chyba [m] cesty a silnice -0,25 0,34 0,77 zpevněné plochy v intravilámnu -0,01 0,07 0,26 parky v intravilánu -0,09 0,14 0,22 orná půda -0,01 0,13 0,66 louky a pastviny -0,09 0,18 0,85 křoviny stromořadí a lesy -0,02 0,13 0, bodů ve 25 lokalitách 37

38 DIGITÁLNÍ MODEL RELIÉFU 5. GENERACE 38

39 Digitální model reliéfu 5. generace (DMR 5G) Tvorba DMR 5G Podrobná manuální kontrola (norma 1h/ km 2 ) Výběr nejnižšího bodu v síti 1x1 m (odstranění zbytkového šumu) Ředění mračna bodů (až na 10% původního objemu) DMR ve formě uzlových bodů TINu Souřadnicové systémy systém UTM/WGS84-G873 (E, N) a nadmořská výška Bpv (H) matematický souřadnicový referenční systém JTSK (realizace S- JTSK/Krovak East North EPSG: 5514 (dříve ESRI kód102067), kdy x = -y jtsk a y = -x jtsk ) a H ve výškovém referenčním systému Bpv Klad listů UTM/WGS84-G873 oblast 2x2 km, tak že souřadnice rohů jsou dělitelné 2000 pojmenování po levém dolním rohu, pi_e/1000_n/1000_4g.xyz (př. pi_490_5580_4g.xyz) matematický souřadnicový systém S-JTSK Klad listů SM5 (2,5x2 km) Příklad pojmenování SOBO00 39

40 Přesnost DMR 5G komparační základny Systematická chyba: Úplná střední chyba: Metoda určení výšky v DMR 5G: Odečtení výšky referenčního bodu z TINu Přesnost DMR 5G na komparačních základnách (152 jasně definovaných vodorovných ploch o rozloze minimálně 50 x 50 m) po odstranění systematické chyby c H = - 0,002 m m H = 0,058 m 40

41 Přesnost DMR 5G kategorie povrchu a půdního krytu Kategorie povrchu a půdního krytu Systematická chyba [m] Úplná střední chyba [m] Maximální chyba [m] Terénní hrany a komunikace -0,11 0,18 0,66 zpevněné plochy -0,09 0,13 0,37 orná půda -0,07 0,14 0,56 louky a pastviny -0,03 0,21 0,42 křoviny stromořadí a lesy -0,06 0,13 0,46 Průměrná hodnota -0,7 0,14 0, bodů ve 25 lokalitách 41

42 UKÁZKY 42

43 Vyrovnání měřických pásů 43

44 Mračno bodů obarvení dle měřických pásů hráz slapské přehrady 44

45 Mračno bodů obarvení dle tříd Terezín malá pevnost 45

46 Mračno bodů data pořízená

47 Mračno bodů data pořízená

48 Mračno bodů data pořízená vs

49 Rozdíl výšek mezi měřickými pásy ( ) 49

50 Rozdíl výšek mezi měřickými pásy Sněžka, Obří důl 50

51 Hustota mračna bodů soutok Vltavy a Berounky 51

52 Rozhraní listnatého a jehličnatého lesa ( ) rozhraní katastru Černošic a Vonoklas 52

53 Intenzita odrazu Kozí hřbety 53

54 Stínovaný model zřícenina Levín 54

55 Stínovaný model zřícenina Kozlov 55

56 ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD DĚKUJI ZA POZORNOST Mgr. Petr Dušánek petr.dusanek@cuzk.cz 56