Referát digitální ortofoto Fotogrammetrie 30 TVORBA DIGITÁLNÍHO ORTOFOTA PRO PRAHU A JEHO HISTORIE. Lukáš Brábník Lukáš Weiss

Transkript

1 TVORBA DIGITÁLNÍHO ORTOFOTA PRO PRAHU A JEHO HISTORIE Lukáš Brábník Lukáš Weiss ČVUT v Praze, Fakulta stavební, obor geodézie a kartografie Lukas.Brabnik@seznam.cz Lukas.Weiss@volny.cz Klíčová slova: referát, digitální ortofoto pro Prahu, historie ortofota pro Prahu ANOTACE Historie tvorby ortofotomap na území hlavního města Prahy od 30. let 20. století po současnost. Informace o snímkování, ukázková data. Tvorba digitálního ortofota pro Prahu firmou Geodis Brno. Využití ortofota v praxi. 1

2 TVORBA DIGITÁLNÍHO ORTOFOTA PRO PRAHU A JEHO HISTORIE Nejstarší historie První snímky Prahy z ptačí perspektivy vznikaly už v 19. století. Snímkování bylo prováděno nejprve z balónů, později také ze vzducholodí a ještě později z letadel. Postupem let se zlepšovala technika fotografických přístrojů a tím tedy i kvalita vlastních snímků. Ortofotomapa z let První snímkování, které bylo použito pro tvorbu ortofotomapy a je dnes běžně k vidění např. na internetu, je z let Snímkování bylo provedeno ze speciálně upravené vzducholodi a fotografován byl pouze střed města. Z těchto leteckých snímků byly vytvořeny ortofotomapy v kladu mapových listů 1:5000 s rozlišením 0,50m. V současnosti jsou tyto ortofotomapy k dispozici v digitální formě ve formátech TIF a JPG [1], [2]. Ortofotomapa z let 1953 a 1975 obrázek č. 1: část ortofotomapy Prahy z roku 1938 Další snímkování proběhlo v letech 1953 a V roce 1953 bylo fotografováno ze stejné vzducholodi, jako o 15 let dříve. Ale s tím rozdílem, že už bylo zabráno celé území hlavního města Prahy. Obě ortofotomapy kladu mapových listů 1:5000 mají rozlišení 0,50m. Tato ortofota jsou k dispozici v digitální formě také ve formátech TIF a JPG [1]. Snímkování z roku 1996 Pro potřeby správy hlavního města bylo v roce 1996 zahájeno letecké snímkování území Prahy. Na základě požadavků byly provedeny tři nálety: Černobílé snímkování v období vegetačního klidu (listopad 95 - duben 1996) určené především pro vyhotovení digitálního modelu terénu. Barevné snímkování v začátku vegetačního období (červen 1996) určené pro užití v GIS a CAD aplikacích a spektrozonální snímkování v plném vegetačním období (srpen 1996) pro zjišťování kvality zeleně. 2

3 Černobílé snímkování V první etapě bylo provedeno černobílé snímkování. Nejprve proběhla signalizace vlícovacích bodů; v intravilánu nátěrem silniční bílou barvou, v extravilánu bílými terči. Zaměření bodů ve třídě přesnosti III. bylo provedeno metodou GPS. Letecké snímkování se uskutečnilo v řízeném náletu ve směru sever - jih po osách mapových listů 1:1000. Měřítko náletu se pohybovalo mezi 1:4800 až 1:5300, podélný překryt snímků byl 80%, příčný překryt 30%. Použito bylo letadlo CESSNA 206G s kamerou ZEISS a fotomateriálem FOMA 200. Při minimální rychlosti letu km/h byl interval mezi expozicemi 4-5 s. Smaz 43 až 110 mikrometrů byl kompenzován protismazovým zařízením kamery ZEISS. Skenování leteckých snímků (1400 DPI) bylo provedeno skenerem COLORGETTER III od firmy OPTRONICS. Výsledné ortofotomapy v kladu listů mapy 1:1000 mají pixel o velikosti 20 cm ve skutečnosti. Velikost jednoho mapového listu 1:1000 ve formátu TIF je 8 MB. Území Prahy pokrývá 1683 listů, což znamená, že celkový objem dat činí téměř 14 GB [1]. Barevné snímkování obrázek č. 2: černobílé snímkování Prahy z roku mapový list 301 Další etapou bylo barevné snímkování. Po kontrole a doplnění signalizace vlícovacích bodů bylo provedeno letecké snímkování ve směru východ - západ. Jednalo se o cílené snímkování vedené rovnoběžně s kladem mapových listů, přičemž osa letu byla vedena tak, aby středy snímků odpovídaly středům mapových listů 1:2000. Měřítko náletu bylo 1:7300 až 1:8000, podélný překryt dosahoval 60%, příčný překryt 40%. Snímkování bylo prováděno letadlem CESSNA 206G s kamerou ZEISS. Použitý materiál by. AGFA AVICOLOR NP 200. Minimální rychlost letu se pohybovala mezi 140 až 180 km/h, interval mezi expozicemi byl přibližně 10 s, smaz byl kompenzován protismazovým zařízením kamery ZEISS. Výsledné ortofotomapy v kladu listů mapy 1:2000 mají pixel o skutečné velikosti 40 cm. Velikost jednoho mapového listu 1:2000 ve formátu TIF je 24 MB. Území Prahy pokrývá 461 listů, takže celkový objem dat činí více než 11 GB. Při aktualizaci byla velikost pixelu zmenšena na 30 cm. Tím došlo k zvětšení objemu dat mapového listu na 42 MB [1]. obrázek č. 3: barevné snímkování Prahy - mapový list Praha 7-1/2 3

4 Spektrozonální snímkování Na závěr bylo provedeno spektrozonální snímkování. Snímkování bylo vedeno ve směru východ - západ. Jednalo se opět o cílené snímkování vedené rovnoběžně s kladem mapových listů, přičemž osa letu byla vedena tak, aby středy snímků odpovídaly středům mapových listů 1:2000.Měřítko náletu bylo 1:7300 až 1:8000, podélný překryt činil 60%, příčný překryt 40%. Užilo se letadla CESSNA 206G s kamerou ZEISS. Použitý materiál byl KODAK AEROCHROME Interval mezi expozicemi byl 10 s, smaz kompenzován protismazovým zařízením kamery ZEISS. Výsledné ortofotomapy v kladu listů mapy 1:2000 mají pixel o skutečné velikosti 40 cm. Velikost jednoho mapového listu 1:2000 ve formátu TIF je 24 MB. Území Prahy pokrývá 461 listů, což celkově činí objem dat přes 11 GB [1]. obrázek č. 4: spektrozonální snímkování Prahy - mapový list Praha 7-1/3 Poznámka: Ortofotomapy z roku 1996 v kladu listů mapy 1:2000 mají pixel o velikosti 40 cm po aktualizaci 30 cm. To znamená, že je lze vykreslovat v maximálním měřítku 1:2000. Při použití většího měřítka již dochází k neostrosti kresby. Snímky jsou distribuovány ve formátech TIF a BMP, popřípadě JPG. Snímky jsou souřadnicově připojeny v systémech ArcView a Kokeš. Zájemcům lze vykreslit ortofotomapu v požadovaném měřítku, s možností připojení vektorové katastrální mapy, názvů ulic atd. Snímkování z roku povodně Další významnější snímkování proběhlo při záplavách v roce 2002, kdy bylo provedeno barevné snímkování zaplaveného území den po kulminaci Vltavy v Praze. Ortofotomapy byly vytvořeny v kladu mapových listů 1:2000 s rozlišením 0,20m. K dispozici jsou ve formátech TIF a JPG [1]. obrázek č. 5 : výřez ortofotomapy z okolí Karlína při záplavách v roce

5 Současnost Další snímkování probíhá postupně tak, aby se celé území hlavního města Prahy průběžně aktualizovalo. Tuto aktualizaci provádí brněnská firma Geodis Brno, a to tak, aby se každý rok obnovila ortofotomapa Prahy z 50%. Takto je tedy celá Praha pokryta 1x za 2 roky. Technické vybavení firmy Geodis Brno Firma Geodis, která zajišťuje tvorbu ortofot pro hlavní město Prahu vlastní 3 letadla: Cessna 402, Cessna 206, GZ37-A Čmelák Pro snímkování Prahy využívá zejména stroj Cessna 206 G Letadla mohou být osazena různými druhy kamer: ZEISS RMK TOP mm a 300 mm, RMK A, MRB spektrozonální kamera digitální kamera a fotoaparát Dále firma vlastní speciální zařízení na vyvolávání fotogrammetrických snímků a 2 fotogrammetrické skenery [3]. Zpracování snímků Zpracování snímků a vlastní tvorba ortofotomapy se provádí na digitální fotogrammetrické stanici DPW. Vybavení patří mezi nejmodernější v České republice. Základem je monitor s vysokou obnovovací frekvencí, zařízení na tvorbu sterea, stereobrýle a samozřejmě kompletní fotogrammetrický software. Obrázek č.6: tvorba ortofotomapy 5

6 Použité kamery pro snímkování Prahy Do roku 2004 se užívalo pro snímkování území hlavního města především kamer ZEISS RMK TOP s ohnisková vzdáleností 152mm. Od roku 2004 se začalo provádět snímkování kamerami ZEISS RMK TOP s ohniskovou vzdáleností 300mm. Změnou ohniskové vzdálenosti došlo ke zmenšení vlivu sklonu objektů na snímku. Zároveň s tím se zvětšila měřítka snímků a tím se dosáhlo vyššího rozlišení. To se sice odrazilo na velikosti dat, ale také především na přesnosti výsledných ortofotomap [3]. Jako příklad může být dána názorná ukázka snímků pořízených v roce 2003 (užití kamery o ohniskové vzdálenosti f = 152mm a měřítku výsledné ortofotomapy M = ) a v roce 2005 (kamera o ohniskové vzdálenosti f = 300mm a měřítku výsledné ortofotomapy M = ) [3]. Obrázek č. 7: porovnání dvojice výřezů z ortofotomap Levá část: rozlišení cca 20cm/pixel, měřítko: 1:15 000; pravá část: rozlišení cca 50cm/pixel, měřítko: 1: Současná přesnost V dnešní době se výsledná přesnost ortofota Prahy pohybuje okolo cm / pixel. V budoucnosti se očekává, že se bude přesnost ortofotomap Prahy zlepšovat. 6

7 Využití ortofota Využítí ortofota se v současné době značně rozšiřuje. Nejvíce využívané jsou ortofotomapy především při tvorbě a doplňování tématických vrstev v GIS (geografických informačních systémech). Další využití ortofota představují tzv. hybridní mapy. Jedná se o vektorovou kresbu, ve které jsou zdigitalizovány parcely s parcelníma číslama, což uživateli umožňuje získat informace o parcele v digitální podobě. Obrázek č.8: využítí ortofota v praxi Ortofoto lze použít i s kompletní vektorovou kresbou. Lze například vyhledávat sousední parcely, parcely se společnou hranicí apod. Pomocí ortofotomapy se tak naskýtá jedinečná kontrola výstupních dat. Obrázek č.9: využítí ortofota v praxi Posledním z nejvíce využívaných typů využití ortofotomap je použití snímků jako renderu pro digitální model terénu. Data pro DMT mohou být získána buď v průběhu vyhodnocení ortofota nebo nějakou jinou metodou. 7

8 ZÁVĚR V tomto referátu jsme se zabývali historií a současností vzniku ortofotomap pro Prahu. V budoucnosti podle našeho názoru poptávka po ortofotomapách, význam a obliba ortofot nadále poroste. I díky jejich nenahraditelné názornosti každý se lépe zorientuje v ortofotomapě, kde je vše vidět jako ve skutečnosti, než ve změti čar např. jednotné digitální mapy. Ortofotomapy se stále častěji dostávají mezi základní zdroje geometrických dat při práci v oblasti státní správy, při projektování pozemkových úprav, v oblasti životního prostředí, lesního hospodářství i jinde. Tak tomu je i v Praze. Zlepšovat se bude i samotný proces výroby zapříčiněné rychle se rozvíjející výpočetní technikou. Začne převládat digitální snímkování, GPS metody určování vnějších prvků orientace budou samozřejmostí. Tím se zvýší kvalita, přesnost. Do budoucna se dá také předpokládat postupné zlevňování ortofotomap, což povede ještě k většímu rozšíření - i mezi laickou veřejností, např. formou ortofotoatlasů. ZDROJE [1] IMIP Praha, www odkaz: [2] mapový server hlavního města Prahy ortofotomapy pro veřejnost, www odkaz: _anonymous=1 [3] Geodis Brno, www odkaz: 8