ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA GEOMATIKY Využití výškopisných laserových dat poskytovaných ČÚZK k mapování pro orientační běh Use of altimetric laser data provided by the COSMC for orienteering mapping DIPLOMOVÁ PRÁCE Studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie a kartografie Vedoucí práce: Ing. Růžena Zimová, Ph.D. Bc. Pavel Hradec Praha 2014
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Zadání diplomové práce 1
PROHLÁŠENÍ Prohlášení Prohlašuji, že jsem předloženou diplomovou práci vypracoval samostatně a použil jsem pouze podklady uvedené v přiloženém seznamu. V Praze dne podpis 2
PODĚKOVÁNÍ Poděkování Rád bych touto cestou poděkoval vedoucí mé diplomové práce paní Ing. Růženě Zimové, Ph.D., odbornému konzultantovi Ing. Tomáši Janatovi a dále oddílu orientačního běhu OK Chrastava za poskytnutí podkladových map a výškopisných dat. 3
ABSTRAKT Abstrakt Diplomová práce zpracovává téma využití výškopisných laserových dat poskytovaných ČÚZK pro mapování v orientačním běhu. Hlavním cílem je vytvoření nové mapy pro orientační běh pomocí těchto dat a porovnat ji s dřívější mapou dané oblasti. V budoucnu by mohla práce posloužit k výběru vhodného podkladu pro mapování v oblasti orientačního běhu. V práci jsou zahrnuty staré a nové dostupné mapové podklady, příprava a zpracování výškopisných dat v programu OCAD, porovnání staré a nově vytvořené mapy, přehled laserových dat v zahraničí. Klíčová slova orientační běh, mapa pro orientační běh, software OCAD, výškopisná laserová data DMR 5G a DMP 1G... Abstract The diploma thesis focuses on the application of altimetric laser data provided by the COSMC for making maps for orienteering. The main aim of the thesis is to create a new map for orienteering running by means of these data and compare it with a previously used map in the given area. In the future, the thesis may serve as an aid for choosing a suitable basemap for making maps for orienteering running. The diploma thesis comprises old and new basemaps available, the preparation and processing of the altimeter data in the software application OCAD, the comparison of an old map with a newly created one, and the overview of the usage of laser data abroad. Keywords orienteering running, orienteering map, OCAD software, altimetric laser data DEM 5G and DSM 1G 4
OBSAH Obsah 1 Úvod... - 8-2 Charakteristika orientačního běhu... - 10-2.1 Jednotlivé disciplíny... - 11-2.2 Mapová rada ČSOS... - 11-2.3 Tematická mapa pro OB... - 12-2.3.1 Přesnost mapy... - 13-2.3.2 Generalizace... - 13-2.3.3 Mapový klíč... - 14-3 Program OCAD 11... - 15-3.1 Výškopisné funkce a jejich výstupy... - 18-3.1.1 Sloučení DEM... - 19-3.1.2 Výpočet rozdílu DEM... - 19-3.1.3 Vrstevnice (izolinie)... - 19-3.1.4 Hypsometrické mapy... - 20-3.1.5 Stínovaný reliéf... - 21-3.1.6 Sklon rastr sklonitosti terénu... - 22-3.1.7 Klasifikace výšky vegetace... - 23-3.1.8 Sloučení vrstevnic dle vybraného symbolu... - 25-3.1.9 Tvorba výškového profilu... - 25-4 Mapové podklady... - 26-4.1 Původní podklady pro mapování... - 26-4.1.1 ZM 10... - 26-4.1.2 ZABAGED... - 27-4.1.3 ORTOFOTOMAPA ČR... - 28-4.2 Nové podklady pro mapování... - 29-4.2.1 DMR 4G... - 30-4.2.2 DMR 5G... - 31-4.2.3 DMP 1G... - 31-4.3 Další podklady pro mapování... - 32-4.3.1 Lesnické mapy... - 32-4.4 Zhodnocení podkladů... - 34-4.4.1 Polohopisné podklady... - 34-5
OBSAH 4.4.2 Výškopisné podklady... - 36-5 LLS data v zahraničí... - 39-5.1 Dánsko... - 40-5.2 Lotyšsko... - 40-5.3 Německo... - 41-5.4 Rakousko... - 41-5.5 Spojené království Velké Británie... - 42-5.6 Švédsko... - 43-6 Tvorba mapy pro orientační běh z nového výškopisu... - 44-6.1 Příprava mapových podkladů... - 44-6.1.1 Výškopisné produkty ČÚZK (DMR 5G a DMP 1G)... - 45-6.1.2 Ortofotomapa ČR... - 46-6.1.3 Magnetický sever... - 46-6.1.4 Předkreslení mapy z domova... - 47-6.1.5 Tisk podkladu... - 47-6.2 Mapování v terénu... - 49-6.2.1 Pomůcky k mapování v terénu... - 49-6.2.2 Metody měření... - 51-6.2.3 Práce s vygenerovanými vrstevnicemi... - 52-6.3 Identifikace objektů a tvarů... - 54-6.3.1 Liniové objekty... - 54-6.3.2 Bodové objekty... - 55-6.3.3 Plošné objekty... - 56-6.3.4 Velikosti objektů znatelné z dat... - 59-6.4 Vektorizace mapy v programu OCAD... - 61-6.5 Závěrečná revize... - 61-6.6 Tiráž mapy... - 61-6.7 Časová náročnost na zmapované území... - 61-7 Vzájemné porovnání map... - 62-8 Ověření kvality výškopisných dat ČÚZK... - 66-8.1 Porovnání výškových bodů... - 66-8.2 Porovnání výškových profilů... - 67 - Závěr... - 69-6
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK Seznam použitých zkratek CZEPOS Síť permanentních stanic GNSS České republiky ČR Česká republika ČSOB Český svaz orientačního běhu ČSOS Český svaz orientačních sportů ČÚZK Český úřad zeměměřický a katastrální DBP Databáze bodových polí DEM Digital Elevation Model (digitální model terénu) DMP 1G digitální model povrchu 1. generace DMR 4G digitální model reliéfu 4. generace DMR 5G digitální model reliéfu 5. generace GIS geografický informační systém GNSS Global Navigation Satellite System (globální družicový polohový systém) GPS Global Positioning System (globální polohový systém) IMU Inertial Measurement Unit (inerciální měřicí jednotka) IOF International Orienteering Federation (Mezinárodní federace orientačního běhu) ISOM International Specification for Orienteering Maps ISSOM International Specification for Sprint Orienteering Maps LIDAR Light Detection And Ranging LLS letecké laserové skenování LOB lyžařský orientační běh MO Ministerstvo obrany MR Mapová rada MTBO Mountain Bike Orienteering (orientační závod na horských kolech) MZe Ministerstvo zemědělství OB orientační běh OK orientační klub PC Personal Computer (osobní počítač) RTK Real Time Kinematic SM 5 Státní mapa 1 : 5 000 TB trigonometrický bod WMS Web Map Services (webová mapová služba) ZABAGED Základní báze geografických dat České republiky ZhB zhušťovací bod ZM 10 Základní mapa České republiky 1 : 10 000 7
ÚVOD 1 Úvod Orientační běh je sport, který v České republice nepatří mezi nejpopulárnější, ale přesto ho ve světě provozuje více jak 1 milión lidí. S tímto číslem jsem úzce spojen od svých 12 let, kdy jsem se začal věnovat tomuto krásnému přírodnímu sportu. Orientační běh ve mně vypěstoval kladný vztah k mapám a také mi pomohl při důležitém rozhodování, jakým směrem se budou ubírat mé kroky v oblasti vzdělání. Tímto postojem byl ovlivněn také výběr mého tématu diplomové práce. Mapy pro orientační běh jsou tematické mapy, jejichž tvorba vyžaduje zkušené, zručné mapaře a zároveň je velice časově náročná. Díky tomu je mapování velmi finančně nákladné a tvoří nejvyšší peněžní položku při uspořádání závodů. Snem každého mapaře je mít co nejpřesnější mapové podklady obsahující přiměřené množství informací tak, aby činnost v terénu byla co nejméně psychicky a fyzicky obtížná, rychlá, a tím i ekonomicky efektivní. Největším kamenem úrazu byl donedávna nekvalitní a nepřesný výškopis, kdy práce především v komplikovaných terénech byla namáhavá a zdlouhavá. Také často docházelo ke vzniku mnohých chyb, které bylo nutno zamaskovat různými úpravami a posuny. Tato situace se změnila v roce 2010 s příchodem nových výškopisných produktů Českého úřadu zeměměřického a katastrálního. Hlavním cílem diplomové práce je poukázat na způsob, jak využít nové výškopisné produkty ČÚZK k mapování závodního prostoru pro orientační běh. Věnuje se především produktům DMR 5G a DMP 1G, které jsou zatím dostupné přibližně pro 1/3 území ČR. Více rozšířený produkt DMR 4G není v této práci řešen, touto problematikou se zabývala např. práce S. Karochové [12]. V úvodní části je všeobecně charakterizován orientační běh, základní pojmy s ním spojené a hlavně specifikace mapy a mapového klíče. Následující kapitola je věnovaná programu OCAD 11, který je nejvíce využíván pro přípravu mapových podkladů, kreslení map a dalších užitečných věcí v oblasti orientačního běhu. Detailně jsou popsány jednotlivé funkce, které slouží ke zpracování výškopisných dat, a dále možnost přípravy podkladů pomocí služby WMS. Postupem času dochází k rozšiřování možností v dostupnosti různých mapových podkladů. Následující kapitola popisuje a porovnává podklady nejčastěji využívané před vznikem nového výškopisu, nové podklady vzniklé leteckým laserovým skenováním a pro zajímavost jsou zařazeny a vyzkoušeny málo využívané lesnické mapy. Za stěžejní část práce je považována Tvorba mapy pro orientační běh z nového výškopisu, kde je popsán sled jednotlivých kroků od pořízení dat až po vznik nové mapy. Řešena je příprava - 8 -
ÚVOD mapových podkladů, práce v terénu, správné využívání a získávání informací z podkladů, vektorizace mapy, jak velké objekty jsou zřetelné z dat atd. Veškeré příklady a ukázky jsou demonstrovány na datech získaných leteckým laserovým skenováním zájmové oblasti. Nově vzniklá mapa je následně porovnána se starou, již existující mapou. Dále se zaměřuje na zahraniční situaci v oblasti poskytování dat vzniklých leteckým laserovým skenováním a jejich využití. Práci uzavírá kapitola, která vypovídá o kvalitě výškopisných dat, které jsou ověřeny zaměřením bodů státního bodového pole, a dalších podrobných bodů metodou GNSS s využitím dostupných korekcí ze sítě referenčních stanic. - 9 -
CHARAKTERISTIKA ORIENTAČNÍHO BĚHU 2 Charakteristika orientačního běhu Orientační běh je krásný a zajímavý sport, jenž se provozuje ve většině případů ve zdravém prostředí přírody. Zejména lesy tvoří nejpřirozenější prostory této sportovní disciplíny. Orientační běh patří mezi sporty, kterému se lze věnovat po celý svůj život. Mezi orientačními běžci najdeme jak čtyřleté děti, které jdou s rodiči kategorii HDR, tak i 80leté veterány, nadšeně bojující v kategorii H80. Jednou z výhod orientačního běhu proti jiným sportovním odvětvím můžeme nalézt také v tom, že spojuje fyzickou složku výkonu s duševní. Podstatnou část výkonu sportovce tvoří jeho rychlost a správnost rozhodování, volba postupu a vůbec celková psychická síla. Orientační běh je sportovní odvětví, jehož podstatou je spojení vlastního pohybu s orientací v neznámém terénu. Závodníci při něm za pomoci mapy a buzoly absolvují předepsanou trať určenou startem, kontrolami a cílem, která je zakreslena v mapě. Běžec si během svého výkonu libovolně volí cestu terénem pomocí vlastních sil. Volný pohyb může být omezen přikázanými povinnými úseky a zakázanými prostory. Cílem sportovního výkonu je proběhnout celou závodní trať v co nejkratším čase. Všechny podstatné informace k absolvování tratě by měl běžec vyčíst z mapy [6] [28]. Obrázek č. 1 Mapa pro orientační běh s ukázkou tratí závodu - 10 -
CHARAKTERISTIKA ORIENTAČNÍHO BĚHU 2.1 Jednotlivé disciplíny Orientační běh nabízí mnoho podob. Základní členění v rámci mezinárodní federace orientačního běhu (IOF) je vidět v tab. 1. Tabulka č. 1 Základní členění orientačních sportů Ik. Název Zkratka pěší OB lyžařský OB orientační závod na horských kolech orientační závody pro vozíčkáře OB LOB MTBO Trail-O Jednotlivé disciplíny bývají jak v podobě individuální, tak štafetové. Velmi se mohou lišit svojí délkou: od nejkratších parkových sprintů až po závody na dlouhé trati. Navíc existuje spousta dalších speciálních variant disciplín, jako jsou závody dvojic, noční, bez určeného pořadí kontrol, s hromadným startem, horské, radiové atd. Práce je zaměřena pouze na mapu pro pěší OB, jelikož patří k nejpodrobnějším [3]. 2.2 Mapová rada ČSOS Mapová rada ČSOS (dříve Mapová rada ČSOB) byla založena usnesením VH ČSOB ze dne 6. 12. 1997 a zabezpečuje hlavně aktivity související s tvorbou map pro všechny disciplíny orientačních sportů. Mapová rada je partnerem pro jednání s Map Commission IOF. Je složena minimálně z pěti členů včetně předsedy, kterého jmenuje P-ČSOS. Vede evidenci nově vzniklých map, evidenci aktivních kartografů, podporuje rozvoj mapování v oblasti, provádí hodnocení nově vzniklých map, vydává Směrnici pro tvorbu a evidenci map ČSOS (platná od 1. 7. 2001), která byla novelizována v únoru 2011. Dále na návrh oblasti schvaluje oblastního kartografa, který plní úkoly určené MR. Mezi ně patří například tyto činnosti: řídí a eviduje mapovou činnost v oblasti, přiděluje evidenční čísla map vznikajících v oblasti, vede evidenci map financovaných ze zdrojů oblasti, vede evidenci aktivních kartografů v oblasti, v určených termínech předává MR požadované údaje a hodnocení mapové práce v oblasti. - 11 -
CHARAKTERISTIKA ORIENTAČNÍHO BĚHU Mapová rada se stará o správnost a dodržování zásad vydávání map pro orientační běh. Všechny mapy se kreslí podle předem sjednaných mapových značek, které jsou stanoveny v ISOM a ISSOM. Další vykonávané funkce MR archivuje mapy, vede seznam oblastních kartografů, sleduje tvorbu a evidenci map, překládá mapové klíče, pořádá školení začínajících kartografů atd. Archiv map ČSOS je zřízen za účelem uchování všech historicky vydaných map pro OB [20] [31]. 2.3 Tematická mapa pro OB Mapa je základní pomůckou orientačního běžce. Pro závody OB se používají speciálně zpracované podrobné topografické mapy, ve kterých jsou zobrazeny všechny informace potřebné pro závodníka. Pro OB jsou vytvářeny speciální mapy. Mapa by měla obsahovat veškeré objekty, které jsou zřetelné ve skutečnosti při běžecké rychlosti. Musí znázorňovat každý útvar, který by mohl ovlivnit čtení mapy či volbu postupu terénní tvary, skalní útvary, povrch, průběžnost, základní využití půdy, vodopis, sídliště a jednotlivé budovy, síť pěšin a cest, ostatní komunikační linie a útvary použitelné pro orientaci. Podobu mapy určuje norma (závazný předpis) pro příslušnou disciplínu orientačního běhu. V mapách se používají základní barvy bílá, žlutá, zelená, hnědá, modrá a černá. Pro účely sportovně technických dokumentů jsou normy souhrnně označovány pojmem Mapový klíč (kap. 2.3.3). Mapy jsou navíc doplněny o další údaje: měřítko, ekvidistance (interval sousedních vrstevnic) a stav (období zhotovení). V současné době využíváme převážně měřítka map 1 : 10 000, 1 : 15 000 a pro sprint 1 : 5 000, 1 : 4 000. Pokud je terén bohatý s mnoha detaily, dává se přednost mapám s měřítkem 1 : 7 500. Důležitá je ekvidistance, která označuje výškový rozdíl mezi dvěma sousedními vrstevnicemi. Nejčastější ekvidistance činí 5 metrů (v mapách označovaná písmenem E). Mapa musí obsahovat severojižní čáry (magnetické poledníky) a navíc se v ní mohou objevit některá místní jména a okrajový text pro pomoc závodníkovi při orientaci mapy k severu. Text musí být psán od západu k východu a nápisy uvnitř mapy jsou umístěny tak, aby nezakrývaly důležité objekty, a mají jednoduchý typ písma. Okraje mapy jsou rovnoběžné s magnetickými poledníky a ke zvýraznění magnetického severu může být použita šipka. Tvorba map pro OB, LOB, MTBO a Trail-O se řídí závazným předpisem Mapy pro orientační běh, který je překladem normy International Specification for Orienteering Maps ISOM vydané IOF v roce 2000, a tvorba map pro orientační sprint musí vyhovovat předpisu Mapy pro orientační sprint, který je upraveným překladem normy International Specification for - 12 -
CHARAKTERISTIKA ORIENTAČNÍHO BĚHU Sprint Orienteering Maps ISSOM vydané IOF v roce 2006. Mapy pro OB, LOB, MTBO, Trail-O a sprint vydávané v ČR musí být v souladu s těmito normami [31]. 2.3.1 Přesnost mapy U mapy platí základní pravidlo, že závodníci nemají vnímat žádné nesrovnalosti v mapě. Přesnost mapy jako celku závisí na přesnosti měření polohy, výšky a vystižení tvaru, což také souvisí s kvalitou mapových podkladů a pečlivostí kreslení. Objekty musí být umístěny s takovou přesností, aby závodník užívající buzolu a krokování nevnímal žádný nesoulad mezi mapou a skutečností. Obecně platí, že požadavky na přesnost jsou splněny, je-li vzdálenost mezi sousedními útvary chybná o méně než 5 %. Absolutní výšková přesnost má na mapě pro orientační běh malý význam. Důraz je spíše kladen na správné vykreslení relativních výškových rozdílů mezi sousedními útvary. Pro orientačního běžce je velmi důležité přesné znázornění terénních tvarů, neboť přesný, podrobný a někdy i nadsazený obraz terénního tvaru je základním předpokladem pro orientaci. Pokud má mapa dobrou absolutní přesnost je možnost využití pozičního systému [21]. 2.3.2 Generalizace Ke krásnému orientačnímu zážitku napomáhá i bohatý a rozmanitý terén, který nabízí nesčetně mnoho útvarů a objektů. Do mapy je nutno vybrat a zobrazit ty, které jsou pro orientačního běžce při závodě nejpodstatnější. Pro snadnou srozumitelnost a čitelnost mapy je zapotřebí využít kartografické generalizace (generalizace výběrem, generalizace grafická). U generalizace výběrem rozhodujeme, které detaily a tvary mají být zobrazeny v mapě. V ní by se měly objevit objekty, které jsou důležité z pohledu orientačního běžce, ale zároveň musí být zachována čitelnost mapy. Proto se často stanovují minimální rozměry pro mnohé typy objektů. Liší se pro různé druhy terénů v závislosti na četnosti detailů. Grafická generalizace má napomáhat k lepšímu dosažení přehlednosti mapy za pomoci zjednodušení tvaru objektu, posunutí a kresby přes míru. Pro zajištění čitelnosti je nezbytné, aby velikost značek, síla čar a mezery mezi čarami vycházely z vnímání normálním zrakem, a tudíž jsou tyto velikosti definovány přímo v mapovém klíči. U menších terénních tvarů musí být rozměr zvětšen (vykreslen přes míru) a nebo vynechán [21]. - 13 -
CHARAKTERISTIKA ORIENTAČNÍHO BĚHU 2.3.3 Mapový klíč Je stanoven mezinárodní normou a slouží k dodržování jednotné formy zákresu mapových a jiných doplňujících značek na mapách pro orientační sporty. Pro dobré porozumění mapy a pohyb závodníků po lese je zapotřebí dobré znalosti mapových značek, jejichž přehled a definice jsou uvedeny v mapovém klíči podle mezinárodního standardu IOF. Značky jsou děleny do 7 kategorií: terénní tvary (hnědá barva) voda a bažiny (modrá barva) umělé objekty (černá barva) skály a balvany (černá + šedá barva) porost (zelená + žlutá barva) technické značky (černá + modrá barva) značky pro dotisk (fialová barva) Obrázek č. 2 Mapové značky Na obr. 2 jsou vyobrazeny mapové značky, které se používají na mapách pro OB. Jediná skupina, která není zahrnuta na obr. 2, jsou značky pro dotisk fialové barvy. Tato skupina značek se využívá k znázorňování závodních tratí a je využita na obr. 1 [21]. - 14 -
PROGRAM OCAD 11 3 Program OCAD 11 Vektorový kartografický počítačový program, který byl původně vytvořen na tvorbu map pro orientační běh a postupem času byl zobecněn pro širší produkci různých druhů map. Pochází z dílny společnosti OCAD AG a je úspěšně využíván ve více než 65 zemích v nejrůznějších odvětvích. Je dostupný v šesti verzích ACADEMIC, COURSE SETTING, ORIENTEERING STANDARD, PROFESSIONAL, STARTER a VIEWER s podporou 13 jazyků včetně češtiny [23]. Popis a historie Historii začal psát švýcarský programátor Hans Steinegger ve své firmě Steinegger Software roku 1992. Roku 2005 byla tato firma převedena na společnost OCAD AG. Program svojí jednoduchostí, cenovou dostupností, malými nároky na výkon počítače a velmi intuitivním pojetím se stal uznávaným kartografickým programem, který používá velká většina kartografických společností v České republice a v celém středoevropském regionu. Je využíván pro tvorbu plánů měst, turistických map, automap, map pro orientační běh a dalších produktů. Program OCAD nabízí celou řadu funkcí a možností pro jednoduchou správu podkladových a digitálních map, tvorbu kartografických znaků a především velmi nenáročnou, a přesto přesnou tvorbu samotné kresby mapy. Zpočátku byla prováděna digitalizace podkladů pomocí tabletu. Revoluční změnou byla verze 5, která umožňovala obtahovat naskenovaný podklad na monitoru pomocí myši. Po dvaceti letech si program prošel mnoha aktualizacemi, rozšířením a v dnešní době je k dispozici na trhu verze OCAD 11. V současnosti je OCAD rozdělen do dvou velkých skupin z pohledu využitelnosti. Jednu část tvoří samostatná tvorba kartografických děl, kdy dochází ke kresbě mapového díla, druhá nám umožňuje pracovat s vytvořenými mapami jako podkladem, na který doplňujeme závodní tratě pro orientační běh. Tato struktura je zavedena až od roku 2002 ve verzi programu OCAD 8. x a vyšší, kde se nachází oddíl stavba tratí. Tím využitelnost programu oslovila větší záběr orientačních běžců, kteří se nezabývají pouze mapováním, ale i stavbou tratí. Příchodem nové verze 11 se program OCAD posunul o krok dále, kdy rozšířil možnosti generování výstupů z výškopisných dat o rastr sklonitosti svahů, klasifikace výšky vegetace, vytvoření výškového profilu. Dále lze digitální model terénu (DEM) nově sčítat a odečítat. Nyní nabízí bohatou konverzi z/do různých datových formátů, lepší práci s podklady, kdy lze využít webové mapové služby (WMS) atd. - 15 -
PROGRAM OCAD 11 Speciálně pro skupinu orientačních běžců firma OCAD AG vytvořila levnější adaptace programu OCAD s názvem COURSE SETTING a ORIENTEERING STANDARD. Tyto verze nabízí podporu, jak v celé oblasti stavby tratí od počátku až po export, tisk tratí, tak i pro kreslení map. Je vybavena přednastavenými šablonami dle daných specifikací Mezinárodní federace pro orientační běh (IOF ISOM 2000, ISSOM 2007 a Popisy kontrol IOF 2004). Využití naleznou všechny orientační sporty jako pěší, lyžařský, závody horských kol a tělesně postižených [23] [30]. Tabulka č. 2 Přehled cen programu OCAD 11 Verze Cena EUR CZK Academic 740 19 240 Kč Course setting 48 1 248 Kč Orienteering standard 483 12 558 Kč Professional 1 233 32 058 Kč Starter 150 3 900 Kč Viewer ZDARMA ZDARMA *Pozn.: Cena přepočtena při kurzu 1 = 26 Kč Cena programu se pohybuje v závislosti na verzi. Veškeré ceny jsou udávány za koupi nové licence. Cena za upgrade je nižší podle verze, z jaké má být aktualizována. Nově je možnost zdarma stažení verze OCAD Viewer, který poslouží k prohlížení a drobné editaci už vytvořených souborů OCD [23]. WMS Web Map Service Program OCAD 11 ve verzi Professional umožňuje využití služby webové mapy, která velice zrychlila a zjednodušila přípravu mapových podkladů. Čas strávený stahováním podkladů, získávání souřadnic z různých serverů k georeferencování a poté načítání podkladů s touto verzí odpadá. Mnohdy bylo velice obtížné vůbec podklady přesně umístit na sebe, ale pomocí služby WMS jsou tyto problémy vyřešeny. Takto připravené podklady, které jsou georeferencované, umožňují pracovat s GPS lokátorem v reálném čase, který lze připojit k tabletu. Mezi nejvíce využívané podklady, které podporují službu WMS, patří produkty ortofotomapa, vrstevnice ZABAGED, katastrální mapa, ZM 10 a mnoho dalších [23]. - 16 -
PROGRAM OCAD 11 Obrázek č. 3 WMS nabídka k připojení jednotlivých podkladů - 17 -
PROGRAM OCAD 11 3.1 Výškopisné funkce a jejich výstupy Výškopisné funkce jsou založené na práci s DEM, který obsahuje body (Y, X) s nadmořskou výškou (Z). Data DEM jsou získávána z LIDAR měření, které je známo také pod názvem Airborne Laser Ranging (LLS). Bodová data v DEM jsou pravidelně uspořádána v mřížce s konstantní vzdáleností, která se nazývá velikost buňky. Program OCAD 10 umožňoval zpracování s nejmenší možnou nastavenou hodnotou velikosti buňky 1,0 m a verze 11 už nabízí 0,01 m (z vlastní zkušenosti byl zpracován DEM s velikostí buňky 0,2 m). Na obr. 4 je znázorněno schéma zpracování dat z LLS s možnými výstupy [23]. Obrázek č. 4 Proces zpracování výškopisu s výstupy Dále jsou uvedeny jednotlivé funkce podporované programem OCAD 11, které lze využít ke zpracování a vizualizaci DEM společně s možným uplatněním v praxi. U každé funkce se nachází obrázek s nabídkou a případnými výstupy. - 18 -
PROGRAM OCAD 11 3.1.1 Sloučení DEM Sloučení DEM nachází uplatnění, jestliže máme více modelů a chceme s nimi pracovat jako s celkem. Spojení má za následek nárůst objemu dat, a tudíž i větší nárok na výkon PC. Obrázek č. 5 Nabídka sloučit DEM 3.1.2 Výpočet rozdílu DEM Důležitá funkce, která následně umožní provézt například vizualizaci výšky vegetace. Funkce založená na odečtení dvou DEM. Pro získání výšky vegetace se využije DMR (digitální model reliéfu pouze reliéf), který bude zvolen jako dolní vrstva DEM, a DMP (digitální model povrchu zahrnuje reliéf, budovy a vegetaci), který bude určen jako horní DEM. Tyto modely se následně od sebe odečtou a zůstane pouze jeden model, jenž obsahuje výšku vegetace, budov atd. Pro správný průběh je důležité zvolit stejný rozměr buňky obou odečítaných modelů. Následně lze výsledný rozdíl vizualizovat využitím funkce pro klasifikaci výšky vegetace (kap. 3.1.7). Obrázek č. 6 Nabídka výpočet rozdílu DEM 3.1.3 Vrstevnice (izolinie) Nejčastěji využívaná funkce pro přípravu výškopisných podkladů pro mapování v orientačním běhu. Na základě vloženého DEM proběhne výpočet vrstevnic a vektorové znázornění. Výpočet vrstevnic je prováděn od nejnižší nadmořské výšky (minimální pro oblast dat) až po nejvyšší. Před samotným výpočtem je možné definovat 3 různé intervaly (rozestupy) vrstevnic (např. 1 m, 5 m a 25 m) a typ čáry (symbol) pro znázornění. Tato operace může trvat - 19 -
PROGRAM OCAD 11 několik minut, a proto je možno výpočetní proces urychlit metodou rozdělením na dlaždice. V tomto případě je DEM rozčleněn na malé dlaždice a počítán samostatně po jednotlivých dlaždicích. Obrázek č. 7 Nabídka generování vrstevnic Obrázek č. 8 Výsledné vygenerované vrstevnice 3.1.4 Hypsometrické mapy Program nabízí vytvoření hypsometrické mapy ve dvou variantách, a to ve stupních šedi nebo barevné hypsometrii s výstupem ve formátu GeoTIFF. Obrázek č. 9 Nabídka hypsometrická mapa Na obr. 10 jsou vidět hypsometrické mapy ve stupních šedi a v barevném podání. V levém sloupci je vizualizován DMR a vpravo DMP. - 20 -
PROGRAM OCAD 11 Obrázek č. 10 Hypsometrie DMR 5G a DMP 1G 3.1.5 Stínovaný reliéf Nabízí dva druhy výpočtu. Za prvé jako stínování svahů, kde jsou optimalizovány jasné obrysy cest ve svahu. Za druhé lze využít stínování s kombinací šikmého osvětlení. Stínovaný reliéf vytváří plastický vjem a v kombinaci s mapou napomáhá čitelnosti reliéfu mapy. Terén je uměle nasvícen pod zvoleným úhlem (nejčastěji severozápadu), kde výsledkem je vržený stín. Vykreslení objektů závisí na směru a výškovém úhlu dopadajícího světla. Obrázek č. 11 Nabídka stínovaný reliéf - 21 -
PROGRAM OCAD 11 Obr. 12 opět znázorňuje oba možné výstupy jak terénu, tak povrchu. Obrázek č. 12 Stínovaný reliéf DMR 5G a DMP 1G 3.1.6 Sklon rastr sklonitosti terénu Sklonem rozumíme míru strmosti či stupeň sklonu prvku vzhledem k vodorovné rovině. Sklon je obvykle vyjádřen jako procentní podíl, úhel nebo poměr. Poté každá buňka v rastru nese informaci o sklonitosti terénu, kde nižší hodnota sklonu znázorňuje plošší terén a naopak vyšší poukazuje na prudší terén. Výpočtem rastru sklonitosti lze identifikovat útesy, srázy, liniové objekty, jako jsou cesty, meze, hraniční příkopy atd. Lze zvolit dvě metody kontinuální (stupně šedi) a nebo černo/bílá. Vhodným nastavením gradientu se jeví hodnoty v rozsahu 42-45. Tato funkce je velice užitečná v rovinatém terénu, kde často nedochází k vykreslení ani 1 m vrstevnic nebo naopak jsou vykreslovány nesmyslné tvary. - 22 -
PROGRAM OCAD 11 Obrázek č. 13 Nabídka spád (gradient) svahu Obrázek č. 14 Sklonitost DMR 5G a DMP 1G 3.1.7 Klasifikace výšky vegetace Výšku vegetace je možno analyzovat na základě odečtení dvou DEM (kap. 3.1.2). Vegetaci lze klasifikovat ve stupních šedi s možností lineární, kvadraticky negativní a kvadraticky pozitivní. Další možností je barevná klasifikace, kde dochází k definici jednotlivých tříd podle výšky. Veškeré možné varianty výstupů jsou viditelné na obr. 16. - 23 -
PROGRAM OCAD 11 Obrázek č. 15 Nabídka klasifikace výšky vegetace Obrázek č. 16 Různé znázornění klasifikace výšky vegetace - 24 -
PROGRAM OCAD 11 3.1.8 Sloučení vrstevnic dle vybraného symbolu Funkce využitelná po vygenerování vrstevnic metodou dlaždic, kdy jednotlivé vrstevnice stejné výšky nepůsobí jako celistvá linie. Spojování je možné i u jiných liniových objektů než jenom u vrstevnic, záleží na volbě daného symbolu, který má být sloučen do jednoho celku. 3.1.9 Tvorba výškového profilu Automatická tvorba výškového profilu s mnoha možnostmi nastavení finálního výstupu, který lze exportovat do rastrového formátu, či přímo do zadaného OCD souboru ve vektorové formě. Možnost tvorby je zpřístupněna při použití DEM společně s vybranou trasou, která je vykreslena jakýmkoliv liniovým symbolem v úseku, pro něhož má být získán výškový průběh terénu. Obr. 17 zachycuje trasu o délce přibližně 1,3 km s faktorem znázornění výšky 5 m (oproti délce je výška 5 násobně převýšená). Obrázek č. 17 Výškový profil - 25 -
MAPOVÉ PODKLADY 4 Mapové podklady 4.1 Původní podklady pro mapování V této kapitole je poukázáno na využívání mapových podkladů před uvedením nových výškopisných dat vzniklých leteckým laserovým skenováním. Výškopis patří mezi nedílnou součást map pro orientační běh. Polohopisná část byla v roce 2003 s příchodem ortofotomap zpřesněna a zrychlena, ale výškopisná složka neustále trpěla zastaralostí a nepřesností. Nejvhodnější výškopisný podklad používala Základní mapa 1 : 10 000, respektive aktualizovaný a zpřesněný odvozený ZABAGED -výškopis 3D vrstevnice. Tento podklad má pro mapování v lesních prostorech neustále nedostatečnou přesnost, a tudíž hlavně rozhoduje zkušenost a cit mapaře. Nápomocí mu mohl být barometrický výškoměr či laserový dálkoměr s funkcí určení výšky objektu a sklonu [14]. 4.1.1 ZM 10 Nejpodrobnější základní státní mapové dílo středního měřítka je Základní mapa České republiky s měřítkem 1 : 10 000. Zobrazuje celé území České republiky v souvislém kladu mapových listů s celkovým počtem 4 533. Označení a rozměr mapových listů ZM 10 jsou odvozeny z mapového listu Základní mapy České republiky 1 : 50 000, rozděleného na 25 dílů. Obsahem ZM 10 je polohopis, výškopis a popis. Mezi předměty polohopisu patří sídla a jednotlivé objekty, komunikace, vodstvo, hranice správních jednotek a katastrálních území, hranice chráněných území, body polohového a výškového bodového pole, porost a povrch půdy. Výškopis zahrnuje terénní reliéf zobrazený vrstevnicemi a terénními stupni. Popisné informace mapy jsou tvořeny z druhového označení objektů, standardizovaného geografického názvosloví, kót vrstevnic, výškových kót, rámových a mimorámových údajů. Mapové listy jsou doplněny o rovinnou pravoúhlou souřadnicovou síť a zeměpisnou síť. Míra generalizace polohopisu je na takové úrovni, že nedochází k rozsáhlejšímu spojování jednotlivých staveb do bloků a ke zjednodušování tvarů. Základní mapa tak poskytuje velmi podrobnou představu o zobrazovaném území. Počínaje roku 2001 se ZM 10 vyhotovuje digitální technologií ze Základní báze geografických dat České republiky (ZABAGED ) a databáze geografických jmen České republiky Geonames. V roce 2006 byla tato nová podoba ZM 10 dokončena pro celé území České republiky a je dále aktualizována. Tvorbu a aktualizaci ZM 10 zajišťuje Zeměměřický úřad [4]. - 26 -
MAPOVÉ PODKLADY 4.1.2 ZABAGED Základní báze geografických dat České republiky (ZABAGED ) je digitální geografický model území České republiky, který je na úrovni podrobnosti Základní mapy ČR 1 : 10 000. ZABAGED patří mezi součást informačního systému zeměměřictví a katastru a dále mezi informační systémy veřejné správy. Pro celé území ČR je vedena v bezešvé podobě v centralizovaném informačním systému, který je spravován Zeměměřickým úřadem. V současné době je ZABAGED tvořena 123 typy geografických objektů začleněných do polohopisné nebo výškopisné části ZABAGED. Do polohopisu ZABAGED jsou zařazeny dvourozměrně vedené prostorové informace a popisné informace o sídlech, komunikacích, rozvodných sítích a produktovodech, vodstvu, územních jednotkách a chráněných územích, vegetaci a povrchu, terénním reliéfu a vybrané údaje o geodetických bodech na území ČR. Výškopisná část ZABAGED obsahuje trojrozměrně vedené prvky terénního reliéfu a je reprezentována 3D souborem vrstevnic. Využití nalézá jako základní vrstva v geografických informačních systémech, zejména v informačních systémech veřejné správy. Patří mezi hlavní datový zdroj pro tvorbu základních map ČR měřítek 1 : 10 000 až 1 : 100 000. Zahájení tvorby ZABAGED započalo v roce 1995 vektorizací tiskových podkladů ZM 10. Do roku 2004 byla v celém rozsahu území ČR a nadefinovaných objektů ZABAGED naplněna. V letech 2000 až 2005 byla prováděna první aktualizace a současné zpřesňování polohy objektů s využitím fotogrammetrických metod a terénního šetření. Mezi roky 2006 až 2009 proběhl druhý cyklus změn a následně byl zahájen třetí. Aktualizace byla postupně zkrácena na periodu tří let s převážným využitím leteckých měřických snímků a barevných ortofoto snímků, které jsou každoročně obměňovány pro 1/3 území ČR. Na základě získaných změnových informací od různých správců jsou prováděny minimálně jednou ročně celoplošné aktualizace významných objektů (silnice, správní hranice a další). V závislosti na vytvoření nového digitálního modelu reliéfu ČR byla v roce 2009 na celém území ČR ukončena fotogrammetrickými metodami kontrola a zpřesnění 3D vrstevnic výškopisné části ZABAGED současně s doplněním významných terénních hran. Výškopisná část ZABAGED je tvořena 3 typy objektů vrstevnic se základním intervalem 5 m, 2 m nebo 1 m v závislosti na charakteru terénu. Obsahem datové sady ZABAGED výškopis jsou 3D vrstevnice doplněny o další vybrané výškopisné prvky, jako jsou hrany a body, které byly vyhodnoceny stereofotogrammetrickou metodou při zpřesňování vrstevnicového výškopisu a jsou uživateli nabízeny k případnému dalšímu využití. Veškeré objekty jsou reprezentovány trojrozměrnou vektorovou prostorovou složkou [4]. - 27 -
MAPOVÉ PODKLADY 4.1.3 ORTOFOTOMAPA ČR Ortofotomapa ČR představuje periodicky aktualizovanou sadu barevných ortofotomap v rozměrech a kladu mapových listů Státní mapy 1 : 5 000 (2 2,5 km). Obsahem ortofotomapy je fotografický obraz zemského povrchu překreslený tak, aby byly odstraněny posuny obrazu vznikající při pořízení leteckého měřického snímku. Dále jsou snímky barevně vyrovnány a zdánlivě bezešvé (švy jsou vedeny po přirozených liniích). Tvorbou a správou Ortofotomapa ČR se zabývá Zeměměřický úřad ve spolupráci s Vojenským geografickým a hydrometeorologickým úřadem na základě dohody ČÚZK s Ministerstvem zemědělství a Ministerstvem obrany. V letech 2003 až 2011 bylo prováděno každoroční snímkování 1/3 území ČR po poledníkových pásech (pásmo Západ, Střed a Východ). Ortofotomapa vytvářená do roku 2008 má hodnotu velikosti pixelu 0,5 m. Od roku 2009 je vytvářena s velikostí pixelu 0,25 m. V roce 2010 dochází k snímkování digitální kamerou, která způsobila významné zvýšení kvality produktu. Počínaje rokem 2012 se přechází na letecké měřické snímkování a tvorbu Ortofotomapy ČR ve dvouleté periodě, kdy každý rok bude snímkována přibližně polovina území ČR (pásmo Západ a Východ). Z plánu aktualizace vyplývá, že nejdříve bude mít přednost pásmo Západ (2013) a následně bude obnoveno pásmo Východ (2014). Ortofotomapa ČR nalézá uplatnění v resortu MZe, ČÚZK a MO. Dále je poskytována řadě dalších uživatelů, především organizacím a orgánům státní správy a územním samosprávám, kde nachází uplatnění v oblasti plánování a přípravy projektů, v ochraně životního prostředí, v krizovém řízení a v mnoha dalších. Využívá se také dále jako základní datová vrstva geografických informačních systémů, mapových portálů a webových aplikací. Slouží jako podkladová vrstva v rámci všech služeb pro přístup k datům katastru nemovitostí (Nahlížení do KN, DP, WS DP, WMS KN) [4]. - 28 -
MAPOVÉ PODKLADY 4.2 Nové podklady pro mapování Kapitola se věnuje popisem nových výškopisných produktů, které spravuje a poskytuje ČÚZK na našem území. Především se bude jednat o produkty, které vznikly leteckým laserovým skenováním, a to DMR 5G a DMP 1G. Tato data řeší zastaralost a nepřesnost dosavadních výškopisných podkladů. Z hlediska mapování pro OB dochází s použitím těchto dat k významné časové úspoře a zvýšení přesnosti map. Projekty leteckého laserového skenování Přípravné práce projektu nového mapování výškopisu území České republiky s využitím technologií leteckého laserového skenování byly započaty v roce 2008. Projekt je realizován v rámci Dohody o spolupráci při tvorbě digitálních databází výškopisu území České republiky mezi ČÚZK, MZe a MO České republiky. Mezi nově připravované produkty patří DMR 4G, DMR 5G a DMP 1G. Odhadované dokončení všech modelů je plánováno do konce roku 2015, kdy nejprve bude zpracován DMR 4G a dále postupně DMR 5G a DMP 1G. Nový výškopis zvýší přesnost a podrobnosti výškopisných dat na území České republiky, což významně rozšíří možnosti využití jako například v oblasti orientačního běhu [4]. Obrázek č. 18 Stav aktualizace výškopisných produktů k 9. 12. 2013 Základní charakteristika skenování Letecké laserové skenování je realizováno systémem LiteMapper 6800 od firmy IGI mbh s využitím leteckého laserového skeneru RIEGL LMS Q680 s příslušenstvím pro autonomní určování polohy skeneru GPS a IMU. Nosičem leteckého laserového skeneru je speciální letoun MO typu L 410 FG. Vlastní skenování je prováděno z průměrné výšky 1200 m nebo 1400 m nad střední rovinou terénu v jednotlivých blocích dle realizačního projektu a v závislosti na vzrůstu vegetace, přičemž bloky (převážně o šířce 10 km) s podobnou členitostí a v určitém rozmezí nadmořských výšek se pro realizaci LLS spojují do větších bloků s maximální délkou 60 km. - 29 -
MAPOVÉ PODKLADY Skenování pásma Střed se uskutečnilo v období od 22. března do 10. října 2010, skenování pásma Západ v období od 9. března do 27. června 2011 [1]. Jednotlivé parametry skenování se liší pro různá dvě období, jarní a vegetační. Každé z období má své výhody a nevýhody v pořizování DMR nebo DMP. Skenování zájmové oblasti (LIBE64) bylo provedeno 22. 8. 2010, a tudíž pro tuto oblast platí parametry skenování uváděné v tab. 3 ve sloupci označeném vegetační období [7]. Tabulka č. 3 Parametry skenování pro jednotlivá období Parametry Jarní období Vegetační období (1. 1. - 30. 4.) (1. 5. - 31. 12.) Letová výška 1 400 m 1 200 m Vzdálenost letových řad 830 m 714 m Frekvence skeneru 120 khz 80 khz efektivní měření 90 000/s efektivní měření 60 000/s Boční překryt 50 % (70 %, 30 %)* 50 % (70 %, 30 %)* Průměrná hustota bodů cca 1,2 bod/m 2 cca 1,2 bod/m 2 Důvod málo odrazů od vegetace (především listnaté lesy), občasné ztráty odrazů na střechách (především vlhké) v hustých lesích málo odrazů od zemského povrchu * u členitějších terénů na hřebenech cca 30 %, v údolích 70 % 4.2.1 DMR 4G Tvorba digitálního modelu reliéfu České republiky 4. generace byla zahájena v roce 2009 v pásmu Střed. Model představuje zobrazení přirozeného nebo lidskou činností upraveného zemského povrchu v digitálním tvaru ve formě výšek diskrétních bodů v pravidelné síti (GRID 5 5 m) bodů se souřadnicemi X, Y, H. Třetí souřadnice H reprezentuje nadmořskou výšku ve výškovém referenčním systému Balt po vyrovnání s úplnou chybou výšky 0,3 m v odkrytém terénu a 1 m v zalesněném terénu. V současné době DMR 4G pokrývá 3/4 našeho území (12 905 z 16 300 mapových listů SM 5). S plánovaným dokončením celkového pokrytí ČR se počítá do konce roku 2013. Tento produkt nebude v práci více rozepisován a řešen, aby bylo možné se více zaměřit na produkty DMR 5G a DMP 1G, které jsou hlavním tématem této práce [4]. - 30 -
MAPOVÉ PODKLADY 4.2.2 DMR 5G Obdobně jako digitální model reliéfu České republiky 4. generace, tak i tvorba modelu 5. generace byla zahájena v roce 2009 a představuje zobrazení přirozeného nebo lidskou činností upraveného zemského povrchu v digitálním tvaru ve formě výšek diskrétních bodů, které jsou na rozdíl od předchozího modelu rozmístěny v nepravidelné trojúhelníkové síti (TIN). Síť je složená z bodů o souřadnicích X, Y, H, kde H reprezentuje nadmořskou výšku ve výškovém referenčním systému Balt po vyrovnání s úplnou střední chybou výšky 0,18 m v odkrytém terénu a 0,3 m v zalesněném terénu. V současné době pokrývá DMR 5G necelou 1/2 našeho území (7 292 z 16 300 mapových listů SM 5). Celé území by mělo být pokryto do roku 2015 [4]. 4.2.3 DMP 1G Posledním vyvíjeným výškopisným produktem, jenž byl zahájen v roce 2009, je digitální model povrchu České republiky 1. generace, který 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). Je tvořen z bodů vzniklých z prvních odrazů laseru. V současnosti DMP 1G zaujímá 1/3 našeho území (5 319 z 16 300 mapových listů SM 5). Dokončení je plánováno společně s DMR 5G do konce roku 2015 [4]. Shrnutí základních parametrů všech modelů: Tabulka č. 4 Základní parametry výškových modelů Specifikace DMR 4G DMR 5G DMP 1G Cena výd. jedn. (m. l. SM 5) 500 Kč (125 Kč) * 620 Kč (155 Kč) * 700 Kč (200 Kč) * Formát rozmístění bodů GRID (5 5 m) TIN TIN Úplná střed. chyba výšky Pokrytí území ČR 79,17 % 44,7 % 32,6 % odkrytý terén 0,30 m 0,18 m 0,40 m ** zalesněný terén 1,00 m 0,30 m 0,70 m *** Plánované dokončení produktu 12/2013 12/2015 12/2015 * zvýhodněná cena platná od 21. výdejní jednotky ** úplná střední chyba výšky pro přesně vymezené objekty (budovy) *** úplná střední chyba výšky pro objekty přesně neohraničené vymezené objekty (budovy) - 31 -
MAPOVÉ PODKLADY 4.3 Další podklady pro mapování Mezi další mapové podklady, které by teoreticky mohly být vhodné pro mapování v OB, patří lesnické mapy. Přesněji se tato kapitola zaměří na porostní lesnickou mapu, která je volně dostupná na geoportálu Lesů ČR. 4.3.1 Lesnické mapy Lesnické mapy jsou nedílnou součástí každodenní práce lesního hospodáře. Mají za úkol zobrazit prostorové rozdělení lesa a mnoho dalších informací dle druhu mapy. Podkladem pro jejich zhotovení je státní mapa odvozená v měřítku 1 : 5 000 (SMO 5), která na mapovém listu zachycuje nákres katastrální situace a výškopis (informace o průběhu nadmořské výšky). Vychází ze starších katastrálních map v měřítku 1 : 2 880, které byly vytvořeny v období rakousko-uherské monarchie a kompletně zobrazují celou Českou republiku. Černobílá mapa v měřítku 1 : 5 000, která oproti SMO navíc zobrazuje, jak trvalou lesní situaci (průběh vodních toků a trvalých komunikací), tak i lesní situaci proměnlivou (hranice porostních skupin). V těchto mapách je již k orientaci potřeba znalosti smluvených značek pro lesnické mapy, které najdeme v mapovém klíči. Lesnické mapy mají mnoho podob, mezi něž patří mapy obrysové, porostní, těžební, dopravní, typologické a mnohé další. Následující řádky budou věnovány nejpřínosnější lesnické mapě porostní [19] [22]. Mapa porostní Základní lesnickou mapou v měřítku 1 : 10 000 je porostní mapa, která barevně znázorňuje porostní rozdělení, stáří lesních porostů a zakmenění. Každá barva odpovídá jedné z několika věkových tříd, kde třída představuje časový úsek 20 let. Obrázek č. 19 Lesnická mapa porostní ZDROJ: [19] - 32 -
MAPOVÉ PODKLADY Pokud je v porostní skupině vytvořen např. dvouetážový porost, je tato plocha vyplněna střídajícími se proužky barev odpovídajících příslušné věkové třídě. Zakmenění je ukazatel toho, jak porost využívá své růstové prostředí, a v porostní mapě je stupeň zakmenění vyjádřen vyšrafováním ploch. Úplná legenda map je součástí informačního standardu lesního hospodářství. Základní barvy věkových tříd a znázornění zakmenění obsahuje tab. 5 [22]. Tabulka č. 5 Legenda porostní mapy Popis Upřesnění Znázornění holina - bílá I. věková třída 1-20 let žlutá II. věková třída 21-40 let červená III. věková třída 41-60 let světle zelená IV. věková třída 61-80 let světle modrá V. věková třída 81-100 let hnědá VI. věková třída 101-120 let tmavě šedá VII. věková třída 121-140 let fialová VIII. věková třída 141 a více let tmavě zelená zakmenění 1-3 v barvách tříd zakmenění 4-6 v barvách tříd zakmenění 7-10 v barvách tříd - 33 -
MAPOVÉ PODKLADY 4.4 Zhodnocení podkladů V této podkapitole jsou shrnuty a zhodnoceny polohopisné a výškopisné mapové podklady. Kapitola má poukázat na výběr nejvhodnější podkladů, aby práce byla co nejefektivnější. 4.4.1 Polohopisné podklady Mezi nejvíce užívané mapové podklady, z nichž je možné vyhodnotit polohopisné informace, patří ZM 10 a Ortofotomapa ČR v základní podobě. Dalšími vhodnými podklady jsou produkty vzniklé z leteckého laserového skenování DMR 5G a DMP 1G, které jsou vhodně vizualizovány do podoby, z nichž lze polohopisné informace snadno získat. Pro DMR 5G se jedná o stínovaný reliéf či rastr sklonitosti a u DMP 1G o klasifikaci výšky vegetace. Dalším polohopisným podkladem může být lesnická mapa porostní. ZM 10 je odvozována ze ZABAGED a v dnešní době je tento produkt v porovnání s jinými nepřesný, především v zalesněných oblastech. Převratnou novinkou se začínají stávat nové výškopisné produkty, které přinášejí nepřeberné množství informací za pomoci správných úprav a výstupů. Ortofotomapa má stále své využití a její výhodou je snadné vizuální rozeznání typu objektu či plochy (obrazová informace). Z vlastní zkušenosti a testování porostní lesnické mapy jsem zjistil, že podklady mají spíše informativní přínos, než že by se daly jednotlivé porostní hranice obkreslit a použít do mapy (napoví přibližný průběh rozhraní porostů). Obrázek č. 20 Druhy polohopisných podkladů - 34 -
MAPOVÉ PODKLADY Porovnání ortofotomapy s DMP 1G Zajímavé je porovnání ortofotomapy s DMP 1G. Klasická ortofotomapa má velice dobrou přesnost, ale nese si s sebou některé nevýhody, které se zrodily už při jejím vzniku. Jedná se o snímkování území zešikma, o nevhodné době pořizování snímků (vegetační období) a o zkreslení hran stíny. Vizualizovaný DMP 1G pomocí klasifikace výšky vegetace eliminuje některé z nevýhod ortofotomapy, ale chybí obrazová informace k rozeznání typu objektu/plochy. Na obr. 21 je vidět využití obou podkladů s výslednou mapou pro orientační běh. Obrázek č. 21 Porovnání ortofotomapy s DMP 1G Z následujícího obr. 21 jsou vidět výhody a nevýhody DMP 1G oproti ortofotomapě, které jsou následně sepsány v tab. 6 [15]. Tabulka č. 6 Výhody a nevýhody DMP 1G oproti ortofotomapě Výhody Nevýhody - nic není skryto ve stínech - není zachycen různý charakter vegetace - nic není zkresleno snímáním zešikma (jehličnatý/listnatý) - vykreslení korun přesně na místě - špatné rozlišení domů od stromů - rozlišení mladší/nižší a starší/vyšší vegetace (lze řešit další analýzou) Shrnutí polohopisných podkladů V dnešní době se dá říci, že nejvhodnějším podkladem z hlediska polohopisu jsou laserová data, a to i přes jejich poměrně vysokou cenu za mapový list. Přináší zrychlení prací, což je vázáno i se snížením nákladů za práci, a dále zvyšují kvalitu mapy. Nabízí velmi vysokou přesnost i velké množství identifikovatelných objektů. Jejich nevýhodou může být současná dostupnost v různých částech ČR, doba pořízení dat a následná aktualizace. Stárnutí a znehodnocování dat bude spíše znatelné u DMP 1G než u DMR 5G, což bude způsobeno častějšími změnami povrchu (především vegetace a stavby) než u samotného terénu. - 35 -
MAPOVÉ PODKLADY Dalším vhodným polohopisným podkladem je ortofotomapa, která je velmi přesná, aktuální a nese s sebou mnoho obrazových informací. V otevřených oblastech nabízí nepřeberné množství identifikovatelných objektů. V zalesněných oblastech vykazuje horší využitelnost, která je způsobena pořízením dat (stíny, zkreslení). Nejméně vhodným podkladem je ZM 10, která je velmi nepřesná hlavně v zalesněných částech, její polohová přesnost se může místy pohybovat až okolo 10 m, což je při tvorbě OB mapy nedostačující. Posledním zmíněným, ale málo využívaným podkladem je porostní lesnická mapa, která je vyhotovována na podkladě SMO 5. Ta má spíše informativní účel, pouze dává představu o průběhu jednotlivých porostních rozhraní a stáří vegetace, než že by se daly informace přesně obkreslit do výsledné mapy. 4.4.2 Výškopisné podklady Přesné výškopisné podklady jsou asi nejdůležitějším mapovým podkladem, který nejvíce zefektivní, zpřesní a urychlí práci v terénu. S příchodem produktů vzniklých laserovým skenováním není potřeba váhat s volbou správného podkladu. Bohužel data v současné době nepokrývají celou ČR, tak je zapotřebí někdy využít i jiné možné podklady, které jsou v dané oblasti dostupné. Mezi ně patří terénní reliéf ZABAGED, který je znázorněný vrstevnicemi. Obrázek č. 22 Výškopisné podklady (DMR 5G a ZABAGED ) Shrnutí výškopisných podkladů Nejvhodnějším podkladem z hlediska výškové přesnosti je bez pochybností nový DMR získaný LLS, a to i při jeho vysoké ceně. Mapařům nabízí velice přesný podklad, ze kterého je možné vyhodnotit velké množství informací, na nichž můžeme kresbu mapy ukotvit. Vzhledem k výborné výškové přesnosti není nutné náročné a zdlouhavé měření v terénu. Pouze dochází k úpravě průběhu vrstevnic v některých místech, aby se zdůraznily terénní prvky. Opět problémem může být dostupnost dat. Nejméně vhodným podkladem z hlediska výškopisu je - 36 -
MAPOVÉ PODKLADY ZM 10, která i při nízké ceně za mapový list přináší nejhorší výsledky. Výškopis je odvozen z dat ZABAGED a průběh vrstevnic v zalesněných oblastech plní spíše funkci orientační. Jaká data pořídit? Pokud jsou výškopisná data dostupná pro danou oblast, je nejlepší volbou zakoupit DMR 4G nebo DMR 5G společně s DMP 1G. Dále je vhodné tyto podklady doplnit o ortofotomapu. Pro homogenní terén bez terénních detailů a komplikovaných míst postačí DMR 4G, ale pokud se jedná o detailnější terén, je lepší použít DMR 5G, kde jsou zachyceny rýhy, potoky, cesty a snazší identifikace skalních masivů. Každá získaná informace z těchto dat zrychlí a zefektivní práci (kudrlinky ve vrstevnicích, kvalitní stínovaný reliéf nebo rastr sklonitosti). Vyšší peněžní investice do kvalitních podkladů se odrazí jak na lepší, přesnější a kvalitnější mapě, tak na rychlosti zmapování území a množství potřebných finančních prostředků pro mapaře. Tabulka č. 7 Souhrn informací o mapových podkladech (část 1) Podklad Základní mapa 1 : 10 000 ZABAGET výškopis 3D vrstevnice Lesnická mapa porostní Informace polohopis/výškopis výškopis polohopis Cena 81 Kč (zdarma)* 244 Kč (zdarma)* zdarma Výdejní jednotka m. l. ZM 10 (2 2 km) m. l. ZM 10 (18 km 2 ) - Výdejní formát TIFF SHP, DGN7, DXF - Souřadnicový systém S-JTSK, WGS 84 S-JTSK, WGS84 - Podpora WMS ANO ANO NE Přesnost výškopisu výškopis odvozen ze ZABAGED 0,7-1,5 m odkrytý 1,0-2,0 m sídla 2,0-5,0 m zalesněný - Pokrytí 100 % 100 % území vlastn. Lesy ČR Aktualizace průběžná průběžná (čtvrtletní) průběžná Výhody zdarma, dostupnost na celém území ČR zdarma, dostupnost na celém území ČR zdarma Nevýhody nepřesné v zalesněných oblastech nepřesné v zalesněných oblastech nepřesné, dostupné jen pro zalesněné oblasti ve vlastnictví Lesů ČR * cena platí pro papírový formát, zdarma platí pro WMS - 37 -
MAPOVÉ PODKLADY Tabulka č. 8 Souhrn informací o mapových podkladech (část 2) Podklad Ortofotomapa ČR DMR 5G DMP 1G Informace polohopis polohopis/výškopis polohopis/výškopis Cena 150 Kč (zdarma)* 620 Kč 700 Kč Výdejní jednotka m. l. SM 5 (2,5 2 km) m. l. SM 5 (2,5 2 km) m. l. SM 5 (2,5 2 km) Výdejní formát JPG TXT TXT Souřadnicový systém S-JTSK, WGS 84 S-JTSK S-JTSK Podpora WMS ANO NE NE Přesnost výškopisu - 0,18 m odkrytý 0,30 m zalesněný 0,40 m budovy 0,70 m vegetace Pokrytí 100 % 44,7 % 32,6 % Aktualizace tříletý cyklus, od roku 2012 dvouletý cyklus dokončení 2015 dokončení 2015 Výhody vysoká přesnost, obrazová informace, mnoho bodů a linií vysoká přesnost, mnoho bodů a linií, snadná polohová lokalizace vysoká přesnost, mnoho bodů a linií, snadná polohová lokalizace Nevýhody zkreslení hran (stíny), koruny stromů, bez výškové informace cena, pokrytí cena, pokrytí, stáří, bez obrazové informace, obtížné rozeznání domů od stromů * cena platí pro papírový formát, zdarma platí pro WMS - 38 -
LLS DATA V ZAHRANIČÍ 5 LLS data v zahraničí Tato kapitola poukazuje na situaci využití laserových dat v některých zahraničních státech. Data jsou čím dál více dostupná a patří tak mezi nový zdroj získávání informací. V Evropě došlo již k značnému pokroku s využitím laserových dat k mapování a bylo již vytvořeno značné množství map pomocí těchto mapových podkladů. Doposud bylo sepsáno několik publikací o této problematice, kde jsou vyjmenovány výhody, nevýhody a přínosy nového produktu. Například se jedná o prezentace: Dánsko Flemming Nørgaard LIDAR data [29], Lotyšsko Janeta Turka Laserscanning in Latvia [29], Německo Michael Frenzel, Andreas Lückmann ALS Daten in der OL-Kartenarbeit [8], Rakousko Georg Gartner Automatic derivation of large scale topographic maps from ALS and possible applications for orienteering maps [29], Švédsko Tord Hederskog Laser scanning and O-mapping in Sweden [29]. Všeobecné informace V mnoha zemích jsou dostupná data z dřívějšího skenování, což je umožňuje získat za rozumnou cenu. Pořízení laserových dat v oblastech, kde nejsou dostupná, je velice nevýhodné a finančně nákladné, což často vede k zmapování oblastí, kde již data existují. Pokrytí daty je pro jednotlivé země různorodé a ve srovnání s evropskými státy jsme na tom velice dobře. Cena dat je závislá na mnoha faktorech. Nejvíce ovlivňujícím faktorem, který rozhoduje velkou měrou o ceně produktu, je existence dat. Pokud jsou již data dostupná, tak je možné kilometr čtverečný pořídit v rozmezí 0-3 200 Kč. U takto zakoupených dat může být nevýhoda v kvalitě dat, která je závislá na volbě parametrů skenování, což u existujících dat neovlivníme. Naopak můžeme být rádi, že nějaká laserová data můžeme vůbec zakoupit. Speciální objednávka na nové pořízení laserových dat určité zájmové oblasti je velice finančně nákladná a nikdy se nepřiblíží ceně za již vytvořené data, ale máme možnost volby parametrů skenování dle našich požadavků. V každé zemi jsou data poskytována v jiných formátech, jinak jsou zpracována a dodávána. Nejběžnějším poskytnutím dat je seznam bodů se souřadnicemi X, Y, Z (H) v podobě pravidelné mřížky (GRID) nebo nepravidelné trojúhelníkové síti (TIN), kdy následné zpracování si cílový uživatel provádí sám. Mnohdy je možné zakoupit již vyinterpolované vrstevnice ve vektorové podobě, stínovaný reliéf v rastrovém formátu atd. - 39 -
LLS DATA V ZAHRANIČÍ Dále následuje popis několika zemí s charakteristikou situace v oblasti využití leteckých laserových dat. 5.1 Dánsko Současný DMT a DMP byl získán LLS mezi roky 2005-2007 společnostmi COWI a Aerokort. Letová výška skenování činila 1 600 m s průměrnou hustotou sběru dat 0,5 bod/m 2 a střední chybou výšky ±15 cm. Nový sběr dat s hustotou 4 bodů/m 2 je plánovaný na rok 2014-2015, kdy dojde ke zpřesnění a aktualizaci DMT a DMP. Mezi nejčastěji užívané mapové podklady v Dánsku patří laserová data v kombinaci s ortofotomapou. Cena ortofotomapy s rozlišení 50 cm/pixel a vrstevnice s intervalem 1,25 m jsou dodávány ve formátu GeoTIFF (2 2 km) pro orientační kluby zdarma [10] [29]. Tabulka č. 9 Parametry dat Dánsko Prům. cena km 2 zdarma Hustota bodů na m 2 0,5 Pokrytí 100 % Letová výška cca 1 600 m Výdejní jednotka 2,0 2,0 km Překryt - Formát dat XYZ, SHP Úhel skenování - Rastr bodů (mřížka) 1,6 1,6 m DMT ANO Výšková přesnost 0,10-0,25 m DMS ANO 5.2 Lotyšsko Začátek využívání laserových dat započal roku 2007, kdy takto vznikla první mapa. V dalších letech docházelo k zvyšování produkce těchto map (2008 25 z 50, 2009 27 ze 47). Mezi dodavatele laserových dat v Lotyšsku patří společnost SIA Metrum, která využívá k laserovému skenování skener Leica Airborn Laser Scanner ALS50 Phase II. Cena je závislá na rozsahu území, technických parametrech (hustota bodů a přesnost). Lotyšsko patří mezi země, kde laserová data nemají zatím velké zastoupení a pokrývají přibližně 4 % území v oblastech velkých měst. Cena za existující data se pohybuje okolo 1 095-1 825 Kč/km 2 (min. cena za mapu 3 650 Kč). Nové skenování oblastí, kde jsou data nedostupná, je velice nákladné a cena 1 km 2 se může pohybovat až okolo 146 000 Kč (min. cena za let 73 000 Kč). Proto se často kartografové uchylují k zmapování oblastí, kde jsou podklady dostupné (hlavně v oblastech velkých měst). Nejvíce je to znát v okolí hlavního města Riga [17] [29]. - 40 -
LLS DATA V ZAHRANIČÍ 5.3 Německo V Německu je situace v dostupnosti laserových dat pozitivnější a jsou prodávána jednotlivými provinciemi. Pro celé území jsou vytvořena data v mřížce 5 m a data s vyšším rozlišením (mřížka 2 m, 1 m) jsou k dispozici jen částečně dle provincií. Data jsou nabízena v různých formátech (seznam souřadnic X, Y, Z (H), samostatné vrstevnice, stínovaný reliéf, rastr sklonitosti) a za různé ceny, které si stanovují samostatné provincie. V okolí Berlína jsou k zakoupení přesnější data na mřížce 2 m. Hustota sběru bodů u DMT s rastrem mřížky 1 m činí 3-4 body/m 2 s polohovou přesností 0,3 cm a výškovou přesností ±0,2 m. DMT s mřížkou 5, 10, 25 m jsou následně odvozovány z těchto modelů. Cena za nejpřesnější DMT s mřížkou 1 m jsou dostupná v Německu přibližně za 2 160 Kč/km² [8]. Tabulka č. 10 Parametry dat Německo Prům. cena km 2 810-2160 Kč Hustota bodů na m 2 1-4 Pokrytí 100 % Letová výška 1 000 m Výdejní jednotka 1,0 1,0 km Překryt 200 m Formát dat XYZ, OCD Úhel skenování ±10 Rastr bodů (mřížka) 1, 2, 5 m DMT ANO Výšková přesnost 0,20-0,50 m DMS ANO 5.4 Rakousko Většina map v Rakousku je vytvořena pomocí vrstevnic získaných z fotogrammetrických dat, které jsou nabízeny státní správou a soukromými společnostmi. Tyto vrstevnice představují velice dobrý a přesný podklad pro mapování v orientačním běhu. Výšková přesnost vrstevnic se pohybuje okolo ±0,20 m. Laserová data udávají hodnoty mezi ±0,25 m v plochých oblastech a ve svažitém terénu ±1 m. V Rakousku je průměrně každý rok vydáno 55 map, ale není s určitostí známo, kolik map bylo vytvořeno pomocí laserových dat. Pouze z diskuzí je zřejmé, že produkce pomocí těchto dat a klesající cenou dat stoupá. Sběr dat v Rakousku není tak snadný kvůli 9 provinciím, na které se dělí. V každé provincii se nachází správa, která odpovídá za průzkum, aktualizaci, distribuci a cenovou politiku. Digitální výškový model nabízejí jednotlivé správy provincií. Každá provincie poskytuje data v různých formátech a odlišných cenách. Při společném nákupu DMT a DMP jsou možné slevy. Z DMT byly odvozeny vrstevnice, které lze také samostatně zakoupit. K ceně se dále musí přičíst dodatečné náklady za objednávku a poplatek za obchodování. Data můžou být získána jako sportovní sponzoring bez jakéhokoli poplatku [5] [9] [29]. - 41 -
LLS DATA V ZAHRANIČÍ Tabulka č. 11 Parametry dat Rakousko Prům. cena km 2 1 755-3 650 Kč Hustota bodů na m 2 0,05-10 Pokrytí - Letová výška 500-1 000 m Výdejní jednotka 2,5 2,5 km Překryt 250 m Formát dat XYZ Úhel skenování - Rastr bodů (mřížka) 0,5, 1, 2 m DMT ANO Výšková přesnost 0,25-1,00 m DMS ANO 5.5 Spojené království Velké Británie Situace ve Velké Británii oproti jiným zemím ohledně dostupnosti LLS dat je komplikovanější. V Anglii jsou veškeré náklady hrazeny uživatelem a cena se může pohybovat až okolo 3 200 Kč/km 2. Podklady reprezentující tvar země byly dříve odvozovány pomocí fotogrammetrické metody využívající dvojici leteckých snímků (stereofotogrammetrie). V dnešní době se začínají čím dál více uplatňovat data z leteckého laserového skenování. Mezi další používané podklady se řadí ortofoto snímky. Pokrytí daty z LLS je odlišná pro různé části Spojeného království. Například Skotsko neposkytuje rozsáhlé pokrytí daty. Společností zabývající se leteckým laserovým skenováním je mnoho. Společnost Geomatika nabízí data z oblasti Anglie a Walesu, kde jsou dostupná data v 2 m mřížce (cca 60 % pokrytí) a v mřížce 1 m (10 % pokrytí), která jsou dodávána v rozsahu 1 km 2. Mezi jiné společnosti patří Bluesky, CentreMapLive, BLOM atd. Ceny jsou odlišné dle zvoleného dodavatele a druhu zadání, je možné skenovat území ve čtvercích či jako polygon [2] [24]. Tabulka č. 12 Parametry dat Spojené království Velké Británie Prům. cena km 2 3 500-4 300 Kč Hustota bodů na m 2 - Pokrytí cca 50 % Letová výška - Výdejní jednotka 1,0 1,0 km Překryt - Formát dat XYZ Úhel skenování - Rastr bodů (mřížka) 0,5, 1, 2 m DMT ANO Výšková přesnost 0,15 m DMS ANO - 42 -
LLS DATA V ZAHRANIČÍ 5.6 Švédsko V roce 2009 byl zahájen projekt laserového skenování celého švédského území, který má být dokončen přibližně do roku 2015. Laserová data jsou ve Švédsku poskytována orientačním klubům za symbolickou cenu přibližně 9-80 Kč/km 2, což je způsobeno tím, že orientační sporty patří do kategorie národních sportů a celkově dochází k jejich velké podpoře kvůli snazšímu rozvoji. Tabulka č. 13 Parametry dat Švédsko Prům. cena km 2 8-80 Kč Hustota bodů na m 2 0,5-1,0 Pokrytí cca 70 % Letová výška 1 700-2 300 m Výdejní jednotka 2,5 2,5 km Překryt 200 m (min.) Formát dat XYZ, LAS Úhel skenování ±20 Rastr bodů (mřížka) 2 2 m DMT ANO Výšková přesnost 0,10-0,25 m DMS ANO Hustota bodů se zdá nízká, ale ze zkušeností je patrné, že je dostačující, ale dá se zvýšit na objednávku. Skenování je prováděno v jižní oblasti Švédska mimo vegetační období (pozdní podzim zima brzké jaro) a na severu lze skenovat během celého roku za předpokladu, že terén není pokryt sněhem nebo záplavami [16] [29]. - 43 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU 6 Tvorba mapy pro orientační běh z nového výškopisu Zájmová oblast Bedřichovecký les se rozprostírá přibližně 5 km SZ od města Liberec. Les se nachází na mapovém listu SM 5 s označením Liberec 6-4. Tato lokalita byla vybrána z důvodu existence starších map pro orientační běh, dostupnosti nových výškopisných produktů DMR 5G a DMP 1G, které umožnilo porovnání staré mapy s nově vytvořenou. Terén lesa se řadí ke středně náročným s hustou sítí cest a různými terénními detaily. V oblasti vegetační struktury patří mezi porostově rozmanité lesy s převahou jehličnatých stromů. Zajímavostí tohoto území jsou vojenské pevnosti, které tu byly vybudovány v rámci československého opevnění před 2. světovou válkou. Obrázek č. 23 Přehledka umístění zájmové oblasti v ČR 6.1 Příprava mapových podkladů Pro mapu k orientačním sportům není nutná absolutní přesnost, ale přesnost relativní (správné vztahy sousedních objektů). Nejpřirozenější a nejschůdnější cestou k relativní přesnosti je však právě přesnost absolutní. V dnešní době, kdy lze využít mapové podklady, které jsou georeferencované (např. výškopisné produkty ČÚZK a podklady získané WMS), máme tak absolutní přesnost k vytvoření dobré mapy velice dobře zajištěnou. Čím přesnější a bohatší má mapař podklad, tím méně musí měřit, tím je práce rychlejší a tím více se mapování skládá z obkreslování objektů z podkladů. Dobré je si mapový podklad kontrolně ověřit přímo měřením v terénu [18]. - 44 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU 6.1.1 Výškopisné produkty ČÚZK (DMR 5G a DMP 1G) V současné době nejlepší dostupný podklad pro mapování v terénu, který mapaři ušetří velice mnoho práce a času. Surová data pro svou přípravu potřebují nástroje ke vhodnému zpracování, které nám nabízí program OCAD 11 (omezeně OCAD 10). Pomocí programu jsou výšková data převáděna do vhodné podoby, ze které následně dokážeme snadno vyhodnotit mnoho důležitých informací. Mezi vhodně zpracované podklady patří vrstevnice se správně zvoleným intervalem, stínovaný reliéf, rastr sklonitosti, klasifikace výšky vegetace atd. Před samotným vygenerováním výsledných podkladů je zapotřebí surová výšková data (body X, Y, Z) převést na DEM, kde je důležité nastavit správnou hodnotu velikosti buňky. Zpracovávaná data mohou být dodávána v pravidelné mřížce (GRID) nebo v nepravidelné trojúhelníkové síti (TIN). Velikost buňky při tvorbě DEM modelu Správné zvolení velikosti buňky generovaného DEM nám zaručí vytvoření ostrých a čitelných vizualizací terénu. Před zpracováním dat je důležité vědět, v jakém formátu máme data. Pro pravidelnou mřížku je velikost buňky automaticky nastavena podle zdrojových dat. Pokud se jedná o nepravidelnou trojúhelníkovou síť, je velikost buňky volena uživatelem a výsledný DEM model je uložen jako GRID. V programu OCAD 10 je možno zpracování modelu s velikostí buňky minimálně 1,0 m, u verze 11 byla otestována minimální hodnota velikosti buňky 0,2 m. Pro nižší nastavenou hodnotu nebyl dostatečný výkon počítače (velikost paměti), ale výrobcem udávaná minimální hodnota činí 0,01 m. Na obrázcích níže jsou vidět jednotlivé vygenerované výstupy s různým nastavením velikosti buňky [23]. Tabulka č. 14 Příklady podkladů s různou velikostí buňky Velikost buňky 0,2 m 0,5 m 1,0 m Rastr sklonitosti Stínovaný reliéf - 45 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Vrstevnice (intervalem 1 m) Výška vegetace Tab. 14 porovnává vygenerované podklady s různými velikostmi nastavené buňky. Čím menší velikost buňky je zvolena, tím větší velikost má výsledný podkladový soubor a je kladen vyšší důraz na výkon PC. Porovnáním stínovaného reliéfu a rastru sklonitosti s různou velikostí buňky poukazuje, že pro hodnotu 1,0 m nenabízí dosti ostrý obraz, kdežto u hodnot 0,2 m a 0,5 m je rozlišení čitelné a srovnatelné. Různá velikost buňky nemá velký vliv na vygenerované vrstevnice. Pro výšku vegetace jsou patrné rozdíly v přechodech rozhraní porostů, kdy pro menší velikost buňky je hrana přechodu plynulejší. Z tohoto porovnání plyne, že pro vhodné nastavení velikosti buňky se jeví hodnota 0,5 m, která nabízí čitelné podklady s rozumnou velikostí dat. 6.1.2 Ortofotomapa ČR S příchodem nové verze OCAD 11 Professional nabízí nástroj umožňující práci s WMS službou. Příprava podkladů nebyla doposud snazší a rychlejší. V programu je zapotřebí pouze nastavit cestu k požadované službě a vybrat, zda chceme ortofotomapu načíst online, či offline. Další výhodou je kompletní práce s georeferencovanými podklady. Z vlastní zkušenosti bych volil režim offline, kdy se práce s uloženými podklady stane plynulejší a nebude docházet k trhání obrazu jako v online režimu při neustálém načítání podkladů. Kladem offline režimu je i stažení jednotlivých výřezů do PC, které umožňují v budoucnu práci i mimo přístup na internet. 6.1.3 Magnetický sever Hodnota magnetického severu se nejčastěji určuje měřením v terénu, ale lze zjistit i výpočtem. Tato odchylka se skládá z meridiánové (poledníkové) konvergence a deklinace (rozdíl mezi kartografickým a magnetickým severem). Měření magnetického severu v terénu probíhá vytipováním jasné a přímé linie v podkladu (silnice, průsek, případně dvojici jasných, - 46 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU navzájem viditelných bodů). Nehodí se železnice, elektrické vedení a podobné magneticky podezřelé objekty. Následuje změření azimutu této linie v terénu a překreslení severu zpětně na podklad. Tento postup se provádí minimálně u třech linií a následně se průměruje. Vypočtená a naměřená hodnota stočení mapových podkladů ke správnému magnetickému severu pro zájmovou oblast je patrná z tab. 15 [18]. Tabulka č. 15 Hodnoty stočení podkladů k magnetickému severu Vypočtená hodnota 10 49 (10,82 ) Naměřená hodnota (3 měřené azimuty) 10 30 (10,50 ) 6.1.4 Předkreslení mapy z domova Před mapováním v terénu je velice výhodné si předkreslit co nejvíce možných objektů, linií, záchytných bodů, které jsou z podkladů dobře zřetelné/identifikovatelné a v terénu nám pomohou k snazší lokalizaci a orientaci. V kap. 6.3 jsou uvedeny jednotlivé ukázky podkladů a objekty, které lze z těchto podkladů získat. Předem předkreslené informace je výhodné si barevně odlišit podle svého uvážení a zkušeností, příkladem vhodného zvolení barev a typu čar může být tab. 16. Tabulka č. 16 Příklad typů čar pro předkreslení mapy Prvek Tloušťka Barva Typ Příklad Vrstevnice 1 m 0,03 mm černá plná Vrstevnice 5 m 0,07 mm hnědá plná Komunikační síť 0,07 mm černá čárkovaná Hranice vegetace 0,07 mm zelená plná 6.1.5 Tisk podkladu Před tiskem samotného podkladu se doporučuje umístit na mapu čtvercovou síť nebo vlícovací křížky, které nám později poslouží ke správnému a přesnějšímu polohovému umístění podkladu do mapy. Dále je důležité při tisku zvolit správné měřítko, intenzitu a tloušťku čar. Je dobré dát přednost laserové tiskárně před inkoustovou, jelikož při špatných klimatických podmínkách venku může dojít k navlhnutí a následnému rozmazání podkladu. Na obr. 24 jsou znázorněny různé varianty mapových podkladů, které se vyhotovují pro práci v terénu. - 47 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Obrázek č. 24 Různé varianty mapových podkladů pro práci v terénu - 48 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU 6.2 Mapování v terénu Kapitola je věnována popisu mapování v terénu s využitím nového výškopisu ČÚZK a Ortofotomapy ČR. Velký kus práce je proveden z pohodlí domova, kde si s využitím různě vizualizovanými podklady získanými zpracováním digitálního modelu terénu a povrchu předkreslíme hlavní komunikační síť, rozhraní porostů, kupky, rýhy, jámy, lomy atd. Výškové řešení z velké části odpadá, jelikož výškopis ČÚZK je velice přesný a zásahů je prováděno minimálně. Následuje plošné mapování v terénu uvnitř jednotlivých uzavřených obrazců, které jsou často tvořeny cestami. Po ukončení prací v terénu je zapotřebí převést kresbu do vektorové podoby. Až je mapa celkově překreslena do elektronické podoby, provádí se finální revize pochůzkou v terénu s vytištěnou mapou. 6.2.1 Pomůcky k mapování v terénu Pro mapování v terénu byly použity pouze pomůcky uváděné níže. Daly by se rozšířit o příruční PC podobný PDA s podporou lokalizátoru GPS nebo laserový dálkoměr se sklonoměrem. Buzola je naprosto nezbytná pomůcka pro mapování v terénu, která slouží k orientaci mapy k magnetickému pólu Země. Přesnost měření azimutu se pohybuje okolo ±2. Tato přesnost je postačující pro dlouhé azimuty a u krátkých azimutů se neprojeví. Buzola s úzkou střelkou a dobře viditelnými čarami na dně otočné části přispívá k lepší přesnosti a snazší práci. Rychlost ustálení střelky není rozhodující. Další pomůckou, která se kombinuje s buzolou, je měřítko (pravítko). Velice jemně a přesně narýsované měřítko na kousku fólie je připevněno na dvě, či tři hrany buzoly. Je vytvořeno s ohledem na měřítko podkladu, aby nedocházelo k neustálému přepočítávání metrů na milimetry [18]. Obrázek č. 25 Buzola Silva 2NL-360 EXPLORER - 49 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Laserový dálkoměr nahrazuje metodu krokování při měření délek v terénu, zpřesňuje a zrychluje tuto činnost. Pro venkovní práce byl využit dálkoměr značky VISIONKING, který patří do kategorie levnějších dálkoměrů, což pro potřeby mapování v OB z hlediska přesnosti a dosahu vyhovuje. V tab. 17 jsou uvedeny základní technické parametry laserového dálkoměru. Obrázek č. 26 Laserový dálkoměr VISIONKING ZDROJ: [32] Tabulka č. 17 Technické parametry laserového dálkoměru VISIONKING 6 25 laserový dálkoměr Rozsah měření 6-600 m Přesnost měření ±1 m Zvětšení 6 Displej interní LCD Provozní teplota 20 C až +40 C Napájení lithiová baterie CR2 (3.0 V DC) Rozměry 130 80 45 mm (D V Š) Hmotnost 180 g Laser třída bezpečnosti třída 1 vlnová délka 905 nm ZDROJ: [32] Podložka pro umístění podkladu s fólií je zapotřebí kvalitní podložka, která by měla splňovat tyto vlastnosti lehká, tvrdá, hladká, vodovzdorná, nemagnetická a nejlépe bílá formátu A4. Kreslicí potřeby pro zakreslování naměřených údajů je zapotřebí dobrých kreslicích potřeb, které odpovídají následujícím požadavkům ostré, tvrdé, vodovzdorné s jasnými barvami a nemagnetické. Pro vlastní potřebu se mi nejvíce osvědčila kombinace patentní tužka - 50 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU s padacím mechanismem (verzatilka) a mikrotužka s barevnými tuhami s připevněnou gumou na konci tužky. DTP fólie (pauzák) jako vhodná fólie pro kreslení mapy byla využita oboustranná DTP fólie, která má velice dobré vlastnosti: stálost (drží stejné rozměry) za každého počasí, odolnost proti dešti, gumování, přilnavost barev, průhlednost (cena A3 cca 40 Kč). Tloušťka fólie je volena tak, aby přes ni byla dobrá viditelnost podkladu, ale na druhou stranu nerušila vlastní kresbu na fólii. Oboustranná fólie má výhodu, že na zadní stranu lze nakreslit prvky, které nemají zmizet gumováním (čtvercová síť k magnetickému severu). Jako náhrada za DTP fólii může posloužit klasický pauzovací papír (pauzák). Ten je vhodný do suchého a pěkného počasí, v jiných případech dochází k nasáknutí vlhkostí a roztažení [18]. 6.2.2 Metody měření Vznik mapy je dán měřením směrů (buzola) a délek (dálkoměr). Poloha objektů je často dána rajónem nebo protínáním ze směrů (vpřed, vzad). Průběh liniových objektů je měřen jako polygonový pořad. Určení délek se zjednodušuje využitím laserového dálkoměru, kdy dochází k zrychlení postupu práce. Dálkoměr se však špatně uplatňuje v hustším porostu, kde není dobrá viditelnost a paprsek se odráží od nejbližší překážky. Metody měření Rajón pomocí změřeného směru a délky je získána poloha objektu. Protínání vpřed postupně z jednoho a z druhého známého bodu změříme a narýsujeme azimut k novému bodu. Jejich průsečík je nový bod. Pokud jsou azimuty získány z více bodů a neprotínají se ve stejném bodě, výsledkem je těžiště. Protínání vzad stojíme na novém bodě a změříme z něj azimuty ke dvěma (třem, čtyřem) viditelným známým bodům. Azimuty rýsujeme samozřejmě z těch bodů opačným směrem. Polygon (azimutální tah) více měřených směrů za sebou, kdy se začíná na známém místě a snaha je končit opět na známém místě (vetknutý polygonový pořad). Měření pomocí GNSS nejčastěji se využívá v kombinaci s příručním PC, kterému podává informaci o správné poloze měřiče, který obchází a následně zanáší důležité body a linie do mapy. - 51 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU 6.2.3 Práce s vygenerovanými vrstevnicemi Terén je v mapách pro orientační běh obvykle nejlépe zobrazen vrstevnicemi s 5 m intervalem. Data z LLS nabízejí mnohem přesnější a někdy až příliš detailní informace o průběhu terénu, což vyžaduje nemalé zkušenosti se zpracováním a úpravou vygenerovaných vrstevnic. Mapový podklad lze vygenerovat s různým intervalem vrstevnic. Níže jsou uvedeny tři příklady intervalů vrstevnic s jejich výhodami a nevýhodami. 0,5 m slévání vrstevnic, špatná čitelnost, obtížná orientace, 1,0 m vrstevnice dobře vyjadřují veškeré terénní tvary, 2,5 m nedostatečné zachycení drobných tvarů a průběhu některých linií. Nejčastěji je volen rozestup vrstevnic s intervalem 1 m. Takto vygenerované vrstevnice mohou svádět nezkušeného mapaře k nadměrnému používání pomocných vrstevnic, které následně komplikují a snižují čitelnost mapy. Při práci v terénu je vždy dobré se na chvíli odvrátit od vygenerovaných vrstevnic a pohlédnout na průběh terénu očima běžícího závodníka, což napomůže s rozhodnutím, zda v některých místech použít pomocnou vrstevnici či ne, a jestli má vůbec důležitou informační hodnotu. I přes velice dobrou absolutní přesnost vygenerovaného podkladu, nemusí vrstevnice správně a zřetelně vystihovat tvar reliéfu pro samotného závodníka. Mnohdy se stává u některých tvarů, že poloha vrstevnice, která nejlépe zachycuje průběh terénu, se nachází mezi dvěma vrstevnicemi. S nimi je zapotřebí vystoupat či sklesat tak, aby tvar byl co nejlépe zachycen. Výškový posun vrstevnic je povolen dle Mapového klíče: Je přípustné měnit výšku vrstevnice, pokud to zlepší vyjádření terénního tvaru. Tato odchylka nemá překročit 25 % intervalu vrstevnic a je nutné brát ohled na sousední tvary. Pro interval vrstevnic 5 m je tedy možné vrstevnice posunout o ±1,25 m. Tab. 18 znázorňuje různé úpravy vrstevnic (sklesání, vystoupání, kresba přes míru), dále vhodné využití pomocné vrstevnice a určení přesné polohy objektu z vrstevnic. Vrstevnice vygenerované z dat LLS jsou na obrázcích znázorněny fialově a finální vrstevnice použité v mapě pro orientační běh hnědou barvou [13] [15] [21]. - 52 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Tabulka č. 18 Příklady s úpravami vygenerovaných vrstevnic Vzorové příklady Popis a) Vystoupání místo, kde je zapotřebí vrstevnici vyhladit a změnit její polohu přibližně o jeden výškový metr. b) Sklesání snížení vrstevnice k lepšímu zachycení průběhu drobných údolíček. a) Sklesání posun vrstevnice o jeden výškový metr k lepšímu znázornění hřbetu. b) Polohově určená jáma či kupa, po návštěvě v terénu je rozeznána jáma. a) Kresba přes míru se objevuje často v členitějším terénu, kdy jsou tvary přehnány kvůli lepší čitelnosti. b) Vystoupání vystoupání s vrstevnicí ke zvýraznění průběhu údolí. a) Využití pomocné vrstevnice, která zpřesňuje vystižení úzkého údolí. b) Vyhlazení a zvýraznění malého údolíčka. c) Dlouhý hřbítek zakončený malými kupkami. d) Opět polohově určený objekt, kterým je prohlubeň. Z těchto ukázek je patrné, že vygenerované vrstevnice se nemůžou použít jako konečné v mapě pro orientační běh, ale je zapotřebí správné úpravy a generalizace pro lepší čitelnost. - 53 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU 6.3 Identifikace objektů a tvarů LLS data obsahují detailní výškové informace, které jsou snáze viditelné v různých typech výstupu, jako například stínovaný reliéf, sklon svahu a klasifikace výšky vegetace. Následující kapitola poukazuje na množství získaných informací z těchto různých typů výstupů. 6.3.1 Liniové objekty Průběh a umístění liniových objektů, mezi něž patří cesty, erozní rýhy, příkopy, hliněné či kamenné hrázky (valy), skály, skalní a hliněné srázy, lze snadno vyčíst z vhodných podkladů. Mezi tyto podklady se řadí stínovaný reliéf, rastr sklonitosti, klasifikace výšky vegetace i samostatné vrstevnice. Tab. 19 znázorňuje jednotlivé příklady podkladů a získání informací z nich. Tabulka č. 19 Příklady identifikace liniových objektů Podklad Objekty Typ podkladu Popis použitého objektu stínovaný reliéf (DMR 5G) komunikační síť stínovaný reliéf (DMR 5G) erozní rýha nebo příkop stínovaný reliéf (DMR 5G) hliněný sráz stínovaný reliéf (DMR 5G) překonatelný malý vodní tok - 54 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU rastr sklonitosti (DMR 5G) neschůdný skalní sráz klasifikovaná výška vegetace (DMP 1G) výrazná hranice porostů klasifikovaná výška vegetace (DMP 1G) komunikace Z následujících příkladů v tab. 19, se dá usoudit, že geometrie lineárních objektů a jejich průběh lze velice dobře vystihnout, ale často je potíž správně definovat typ objektu, zda se například jedná o skálu, či hliněný sráz atd. Tento problém je vyřešen až návštěvou v terénu. 6.3.2 Bodové objekty Pro získání informace o malém bodovém objektu je nutné vysoké rozlišení DMT. Aby data měla vyhovující rozlišení, je zapotřebí dostatečná hustota sběru bodů na m 2 při pořizování dat leteckým laserovým skenováním. DMR 5G nabízí 1,2 bodů na m 2. Další důležitou vlastností je velikost daného objektu. Pokud jsou bodové objekty jako např. kupky, prohlubně, jámy, kameny, balvany a budovy z podkladů viditelné, jsou zobrazeny s vysokou geometrickou přesností. Objekty mají tedy velice dobrou polohovou přesnost, ale rozeznání typu objektu je nejisté a k identifikaci je zapotřebí návštěva terénu. Obvykle identifikujeme nějakou vyvýšeninu či propadlinu, ale přesně nedokážeme říci, o jaký objekt jde. Například u vyvýšených objektů můžeme spekulovat, zda se jedná o kámen, kupku nebo vývrat. - 55 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Tabulka č. 20 Příklady identifikace bodových objektů Podklad Objekty Typ podkladu Popis použitého objektu stínovaný reliéf vrstevnice 1 m (DMR 5G) vojenský objekt bunkr stínovaný reliéf vrstevnice 1 m (DMR 5G) malá kupa stínovaný reliéf (DMR 5G) malá prohlubeň jáma rastr sklonitosti prohlubeň klasifikovaná výška vegetace (DMP 1G) význačný strom v porostu s nižší výškou budovy Na poslední ukázce v tab. 20 je vidět snadná identifikace význačných stromů v nižších porostech. Z nabytých zkušeností bylo zjištěno, že u objektů s menší plochou jsou rozeznatelné z laserových dat převážně negativní (propadliny) objekty než pozitivní (vyvýšeniny). 6.3.3 Plošné objekty K zjišťování plošných objektů, jako jsou hustníky (hustší porost), světliny, paseky, vodní plochy, zpevněné plochy, je využit DMP 1G společně s DMR 5G, kdy je proveden rozdíl modelů k určení výšky vegetace. S patřičně upravenými podklady (klasifikace výšky vegetace) lze s lehkostí rozeznat terén bez vegetace (zpevněné plochy, pole, vodní hladiny). Dále z těchto podkladů získáme rozhraní různých druhů porostů, světliny a paseky. - 56 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Tabulka č. 21 Příklady identifikace plošných objektů Podklad Objekty Typ podkladu Popis použitého objektu stínovaný reliéf (DMR 5G) zpevněná plocha stínovaný reliéf (DMR 5G) vodní plocha klasifikovaná výška vegetace (DMP 1G) klasifikovaná výška vegetace s podkladem stínovaného reliéfu (DMP 1G) klasifikovaná výška vegetace (DMP 1G) klasifikovaná výška vegetace s podkladem stínovaného reliéfu (DMP 1G) divoký otevřený prostor (paseky) divoký otevřený prostor (paseky) les pomalý běh (hustník) les pomalý běh (hustník) U digitálního modelu povrchu je velice důležité stáří dat, jelikož vegetace se neustále vyvíjí, roste a dále lesnické hospodářství přispívá značnou měrou k přeměně lesů, tudíž dochází ke změnám těchto dat. - 57 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Další příklady čtení Podle získaných dat a způsobu generování mapových podkladů můžeme dostávat trochu odlišné výsledky. Závislé je to zejména na rozlišení primárních dat a na míře shlazení výstupů (odstranění detailů). V terénu s mnoha detaily je dobré najít rovnováhu mezi vyhlazenými a roztřepenými vrstevnicemi tak, aby i detaily, na kterých se mapař pozičně chytá, bylo možno v terénu využít. Existence starší mapy pro OB umožní srovnání množství výskytu detailů a může být z hlediska vyladění obsahu nového podkladu přínosem. V tab. 22 je vidět práce s vrstevnicovým podkladem a jednotlivé objekty, které lze z vrstevnic získat [13]. Tabulka č. 22 Příklady správného získávání informací z vrstevnicového podkladu Vrstevnice OB mapa Popis Někdy může být obtížné správně rozeznat údolí od hřbetu, k čemuž nám poslouží například další vhodná vizualizace terénu (stínovaný reliéf, rastr sklonitosti). Rozeznání kupy/kamene od jámy/prohlubně je možné provést až přímo v terénu, jelikož v podkladech jsou zachyceny stejně. Šikmo stoupající/klesající cesty a pěšiny svahem jsou ve vrstevnicích s intervalem 1 m dobře viditelné díky charakteristickým odskokům. Ukázka průběhu rýhy/zářezu. Velká hustota vrstevnic značí vždy nějaký zlom, kterým může být skalní nebo hliněný sráz, či budova. K jednoznačnému určení přítomnosti srázu je vhodný rastr sklonitosti s využitím varianty barev černobílé. - 58 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU V plochých oblastech mají tendenci vrstevnice kudrnatět, jelikož výšky v těchto částech byly ve zdrojových datech shodné. Řešením je nalezení správného průběhu vrstevnice a celkové zjednodušení. 6.3.4 Velikosti objektů znatelné z dat Tato podkapitola se úzce váže pouze k datům DMR 5G, na kterých bylo zkoumáno, jakou velikost/plochu musí mít daný objekt, aby byl vůbec znázorněn v datech. Samozřejmě záleží na hustotě sběru bodů, kterou mají data DMR 5G udávanou na 1,2 bodů/m 2. Měřené rozměry objektů byly získány pochůzkou v terénu podle nově vzniklé mapy. V tab. 23 jsou seskupeny jednotlivé objekty s jejich velikostmi a plochami. Tabulka č. 23 Rozměry bodových objektů Bodové objekty Typ objektu Rozměry Plocha Rozeznatelný D / Š / V(H) [m] [m 2 ] [ano/ne/částečně] jáma 1,0 / 0,5 / 0,5 0,5 ne jáma 1,0 / 0,5 / 0,5 0,5 ne jáma 1,0 / 0,5 / 0,5 0,5 ne kámen 0,8 / 0,8 / 0,9 0,6 ne jáma 2,0 / 1,0 / 0,5 2,0 ano jáma 2,0 / 1,8 / 0,9 3,6 ano prohlubeň 2,0 / 2,0 / 0,5 4,0 částečně kupka 2,5 / 2,5 / 1,0 6,3 ne kupka 4,0 / 2,0 / 1,5 8,0 ano prohlubeň 4,0 / 2,0 / 1,0 8,0 ano prohlubeň 3,0 / 3,0 / 1,0 9,0 ano prohlubeň 6,0 / 3,0 / 1,0 18,0 ano jáma 11,0 / 2,0 / 1,0 22,0 ano prohlubeň 5,0 / 5,0 / 1,0 25,0 ano prohlubeň 8,0 / 4,0 / 1,0 32,0 ano prohlubeň 9,0 / 3,5 / 1-1,5 31,5 ano prohlubeň 10,0 / 3,5 / 1,5 35,0 ano vojenský objekt 9,0 / 4,0 / 2,0 36,0 ano - 59 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU Rozhodujícím faktorem k zobrazení bodového objektu v datech je velikost plochy, kterou objekt zabírá. Snáze rozeznatelné jsou negativní tvary (propadliny jáma, prohlubeň) než pozitivní (vyvýšeniny kupka, kámen, vývrat). Z tab. 24 je patrné, že v datech jsou zachyceny ty objekty, které svojí plochou zaujímají alespoň 2 m 2, což je i stanovená minimální velikost objektu podle Mapového klíče, aby byl v mapě zobrazen. Tabulka č. 24 Rozměry liniových objektů Liniové objekty (konstantní délka 5 m) Typ objektu Rozměry Plocha Rozeznatelný Š / V(H) [m] [m 2 ] [ano/ne/částečně] rýha 1,0 / 0,7 5,0 částečně rýha 1,8 / 0,5 9,0 ano rýha 2,0 / 0,8 10,0 ano rýha 2,0 / 1,0 10,0 ano lesní cesta 2,5 / - 12,5 ano asfaltová cesta 3,0 / - 15,0 ano zářez 3,0 / 1,5 15,0 ano U liniových objektů záleží především na šířce a hloubce/výšce. Z tab. 24 vyplývá, že liniové objekty s šířkou větší jak 2 m jsou v datech dobře rozeznatelné, ale to nemusí platit ve všech případech. Může se stát, že v zalesněném rovinatém terénu vede asfaltová komunikace o šířce 3 m, která je ve stejné výškové hladině s okolním terénem a v datech není viditelná, jelikož splynula s okolím. Veškeré závěry a hodnoty velikostí rozeznatelných objektů v datech jsou dané pro zájmovou oblast a nemusí platit pro jiná území. Působícím vlivem na kvalitu dat může být hustota vegetace, která je v různých oblastech odlišná, společně s hustotou sběru bodů, kdy se může stát, že zrovna na daný objekt spadl pouze jeden bod nebo žádný. Těžko posuzovat objekty, které jsou v datech zachyceny a které ne, z tak malého vzorku měřených dat. Toto téma může být zajímavým předmětem dalšího studia. - 60 -
TVORBA MAPY PRO ORIENTAČNÍ BĚH Z NOVÉHO VÝŠKOPISU 6.4 Vektorizace mapy v programu OCAD Lesní originál se v první řadě musí překreslit do značek s přesnými tvary a rozměry dle mapového klíče IOF. K vektorizaci mapy je nejvíce využíván program OCAD 11, který má předem nadefinovanou sadu mapových značek. Lesní originál je zapotřebí vhodným skenerem nejprve převést do digitální formy a následně otevřít jako podklad v programu OCAD. Ten se pomocí vlícovacích křížků či čtvercové sítě natransformuje do správné polohy. Následuje vektorizace kresby. Předem zakreslené objekty do podkladové mapy, které odpovídají realitě, se zachovají, zbytek je poupraven či smazán a nakreslen nově. Jedná se například o průběhy cest, rozhraní porostů, které nemusejí často přesně odpovídat odhadu z podkladu ortofotomapy či vizualizaci výškopisných dat. 6.5 Závěrečná revize Konečnou podobu mapa získá až po závěrečné revizi, která je provedena pochůzkou s vytisknutou mapou. Do ní jsou následně doplňovány a upravovány jednotlivé objekty, které případně nebyly do mapy zakresleny, případně došlo k náhlé změně stavu lesa (těžba dřevin, nové umělé objekty, demolice budovy atd.). 6.6 Tiráž mapy Každá mapa musí být doplněna tiráží, která je povinná dle Směrnice pro tvorbu a evidenci map ČSOS. Na mapě by měl být výrazně a v souladu s grafickou úpravou mapy umístěn název mapy, měřítko, ekvidistance a stav (datum, ke kterému je mapa vytvořena). Dále obsahuje ostatní identifikační údaje, mezi něž patří evidenční číslo, správce mapy, hlavní kartograf, mapové podklady atd. Výsledný obraz mapy je obsahem přílohy č. 4, nacházející se na konci práce [31]. 6.7 Časová náročnost na zmapované území Časová náročnost se u jednotlivých druhů terénů liší. Tyto údaje zde uvádím spíše pro zajímavost, než že by měly velikou váhu, protože rychlost každého mapaře je individuální. Z pohledu začínajícího a nezkušeného kartografa (mapaře) lze hodnotit rozsah zmapované středně obtížné oblasti za dobrý výkon. Celkově bylo mapováním v terénu stráveno 76 hodin, za kterých byla zachycena oblast o rozloze 2 km 2, tudíž 1 km 2 vychází na 38 hodin. - 61 -
VZÁJEMNÉ POROVNÁNÍ MAP 7 Vzájemné porovnání map Mapa vytvořená pomocí nových výškopisných produktů je následně porovnána se starou mapou zájmové oblasti. Obrázek č. 27 Přehled všech starých map zájmové oblasti Bedřichovka 1998 (příloha č. 1) tehdejší mapový podklad, který byl využit pro zmapování prostoru Bedřichovka, byla pouze ortofotomapa v měřítku 1 : 10 000. Vrstevnice byly kompletně vytvořeny samostatně mapařem s občasným nahlédnutím do podkladu ZM 10 kvůli hrubému usměrnění. Začátek mapování výškopisu byl zahájen 1. vrstevnicí na silničce z Bedřichovky na Vísku, časový odhad strávený tvorbou vrstevnic je přibližně 25 % času mapování. Předpoklad mapaře je, že se místy bude výškopis od dat pořízených LLS značně lišit [11] [25]. Bedřichovka 1999 (příloha č. 2) zrevidovaná mapa Bedřichovka 1998 [26]. Bedřichovka 2004 (příloha č. 3) zrevidování stávajícího prostoru a nové zmapování Novoveského vrchu v severovýchodní oblasti [27]. Bedřichovka 2013 (příloha č. 4) nově zmapovaný prostor s využitím nových výškopisných produktů (DMR 5G a DMP 1G) společně s Ortofotomapou ČR. - 62 -
VZÁJEMNÉ POROVNÁNÍ MAP Porovnání ZABAGED-3D vrstevnic s vrstevnicemi generovanými z DMR 5G Na obr. 28 je vidět porovnání vrstevnic vygenerovaných z podkladu DMR 5G, které jsou znázorněny hnědou barvou, a ze ZABAGED -3D vrstevnic, které mají barvu fialovou. Ukázky jsou v měřítku 1 : 7 500 s intervalem vrstevnic (ekvidistancí) 2 m (komparační plocha 600 340 m). Na levém příkladu si můžeme třeba povšimnout, že průběh terénu je velice hrubě zachycen a fialové vrstevnice neobsahují menší tvarové změny, jako jsou údolí a hřbety. Na druhém obrázku lze konstatovat, že fialové vrstevnice mají dosti špatnou polohou přesnost, což je vidět například na údolí v severní části, které má úplně jiný tvar. Dále je také vidět špatně dodržena výšková hladina vrstevnic v severozápadní části, kde je vidět jinak vyobrazený hřbet. Obrázek č. 28 Porovnání podkladu ZBAGED 3D vrstevnice a DMR 5G Vrstevnice DMR 5G poskytují oproti ZABAGED několikanásobně přesnější znázornění výškopisu (hlavně v lese). Dále vrstevnice DMR 5G na základě porovnání s mapami OB věrně zachycují hrany, změny sklonu reliéfu a daleko lépe reprezentují postupná zakřivení svahů. Porovnání vrstevnic mapy pro OB s vrstevnicemi generovanými z DMR 5G Na obr. 29 je vidět porovnání vrstevnic vygenerovaných z podkladu DMR 5G, které jsou znázorněny hnědou barvou, a vrstevnic ze staré mapy pro OB, které nesou barvu modrou. Ukázky jsou v měřítku 1 : 7 500 s intervalem vrstevnic (ekvidistancí) 5 m (komparační plocha 600 340 m). Na obrázcích sledujeme, že ve skutečnosti průběh vrstevnic se liší od vrstevnic vytvořených z DMR 5G. Na druhou stranu musím podotknout, že vrstevnice ze staré mapy pro OB byly vytvořeny samostatně mapařem (Miroslav Horáček) měřením v terénu s občasným nahlédnutím do ZM 10. I takto časově náročně vytvořené vrstevnice mají uspokojivě dobrou polohovou a výškovou přesnost. - 63 -
VZÁJEMNÉ POROVNÁNÍ MAP Obrázek č. 29 Porovnání vrstevnic DMR 5G s vrstevnicemi staré mapy Bedřichovky Polohové porovnání staré a nové mapy Vzájemné polohové porovnání bylo provedeno na podkladech výškopisných dat, ze kterých byly získávány (identifikovány) jak bodové, tak i liniové objekty. Ke korektnímu porovnání map bylo nutné správného umístění map na sebe bez jakýchkoliv zkreslení, a proto bylo zapotřebí využít shodné transformace. Jelikož starší mapa trpí značnou absolutní nepřesností, nelze ji transformovat jako celek. Proto je transformace prováděna lokálně, vždy na jeden bod (FIX) s pootočením pro oblast s maximální velikostí 200 200 m. Na obr. 30 jsou vidět jednotlivé příklady z polohového porovnání, kde červenou barvou jsou zachyceny objekty nové mapy získané z dat DMR 5G a DMP 1G, všechny ostatní barvy znázorňují prvky staré mapy. Z příkladů jsou vidět jednotlivé odchylky objektů společně s jejich velikostmi. Hodnoty odchylek se pohybují průměrně kolem 10 m. Obrázek č. 30 Polohové porovnání absolutní vzdálenosti Dále byla polohová přesnost mezi starou a novou mapou otestována odměřením relativních vzdáleností na staré a nové mapě mezi různými objekty. Celkově bylo určeno 20 vzájemných vzdáleností mezi objekty v různých částech mapy a spočítán rozdíl v délce. Pro získání průměrné odchylky v relativní vzdálenosti byly vypočtené rozdíly pro různé délky přepočítány na úsek o délce 10 m a poté zprůměrovány. Relativní přesnost mezi dvěma objekty nabývá menších - 64 -
VZÁJEMNÉ POROVNÁNÍ MAP hodnot (1,0 m na 10 m) než přesnost absolutní, což u map pro orientační běh je důležitější. Na obr. 31 jsou vyobrazeny jednotlivé příklady s hodnotami relativních vzdáleností (červená nová mapa, hnědá/zelená stará mapa) mezi objekty. Obrázek č. 31 Polohové porovnání relativní vzdálenosti Měření Tabulka č. 25 Měřené relativní vzdálenosti mezi objekty Měřená délka [m] Stará mapa Nová mapa - 65 - Rozdíl [m] Odchylka na 10 m [m] 1 34,7 30,8 3,9 1,2 2 34,3 33,5 0,8 0,2 3 22,4 18,2 4,2 2,1 4 41,1 43,3 2,2 0,5 5 16,5 19,5 3,0 1,7 6 48,6 55,7 7,1 1,4 7 68,3 62,4 5,9 0,9 8 26,5 25,8 0,7 0,3 9 14,3 16,5 2,2 1,4 10 40,5 48,4 7,9 1,8 11 61,7 70,7 9,0 1,4 12 89,7 88,0 1,7 0,2 13 55,8 60,1 4,3 0,7 14 182,4 208,9 26,5 1,4 15 55,3 66,4 11,1 1,8 16 32,9 34,7 1,8 0,5 17 83,5 82,6 0,9 0,1 18 78,4 79,8 1,4 0,2 19 22,3 23,3 1,0 0,4 20 55,0 64,2 9,2 1,5 Průměr 1,0 m