1/24

Ciljni razvojni projekt

Novelacija in nadgradnja informacijskega sistema o zemeljskih plazovih

in vključitev v bazo GIS UJME

Priloga III :

Merske metode za spremljanje premikov zemeljskih plazov

Datum 30.10.2005

Številka projekta: V2-0857, številka pogodbe: 3311-03-828857; 2511-03-20054

2/24

Kazalo 1. UVOD ...................................................................................................................................................................... 3

1.1. Klasifikacija merskih metod .......................................................................................................................... 3 1.2. Merske metode za izmero aktivnosti plazov ................................................................................................. 3

1.2.1. Geološko hidrološke meritve ............................................................................................................. 3 1.2.2. Geodetske metode ............................................................................................................................ 4

2. REFERENČNE GEODETSKE METODE................................................................................................................. 5 2.1. Klasične geodetske meritve.......................................................................................................................... 5 2.2. GPS meritve ................................................................................................................................................. 7

2.2.1. Metode GPS izmere .......................................................................................................................... 7 2.2.2. GPS sprejemniki................................................................................................................................ 9 2.2.3. Planiranje GPS izmere .................................................................................................................... 10

3. GEODETSKE METODE ZA MASOVNI ZAJEM..................................................................................................... 11 3.1. Fotogrametrična izmera.............................................................................................................................. 11

3.1.1. Fotogrametrični viri .......................................................................................................................... 11 3.1.2. Fotogrametrične tehnike.................................................................................................................. 12 3.1.3. Vrste fotogrametričnih snemanj....................................................................................................... 12 3.1.4. Ocena natančnosti fotogrametričnih meritev ................................................................................... 14

3.2. Lasersko skeniranje.................................................................................................................................... 15 3.2.1. Opredelitev tehnologije.................................................................................................................... 15 3.2.2. Natančnost laserskih skenerjev....................................................................................................... 16 3.2.3. Doseg.............................................................................................................................................. 17 3.2.4. Vidno polje....................................................................................................................................... 18 3.2.5. Gostota skeniranja in velikost pike .................................................................................................. 18

4. DRUGE GEODETSKE METODE .......................................................................................................................... 19 4.1. Uporaba satelitskih posnetkov.................................................................................................................... 19

4.1.1. Sateliti.............................................................................................................................................. 19 4.1.2. Postopki uporabe satelitskih posnetkov .......................................................................................... 21

4.2. Uporaba SAR za določanje modela reliefa ................................................................................................. 22 4.2.1. Postopek interferometrične obdelave za izdelavo modela reliefa.................................................... 22

5. VIDIKI PRI IZBIRI MERSKE METODE.................................................................................................................. 23 5.1. Metode za določitev stanja pred nastankom plazu ..................................................................................... 23 5.2. Metode za določitev premikov .................................................................................................................... 23 5.3. Metode za izdelavo posnetka stanja........................................................................................................... 24

3/24

1. Uvod Zemeljski plaz je pojav, ko se velika količina zemlje, blata, kamenja, skalovja in drobirja pomika po pobočju navzdol. Poznamo tri vrste plazov: padajoče, drseče in tekoče. Plaz padajočega kamenja nastane, kadar ogromne pečine zgrmijo po strmem pobočju; ob dotiku s tlemi se pogosto nalomijo v manjše kose. Pri drsečem plazu drsijo po pobočju velikanske množine kamenja in skalovja s hitrostjo tekoče vode. Prav tako se sprožajo tudi drseči plazovi drobirja, sestavljeni iz tankih plasti rahle zemlje in manjšega kamenja. Pri mokrih zemeljskih plazovih teče navzdol zmes blata in vode in sproti pobira vse, kar ji leži na poti.

Za uspešno preventivo pred posledicami zemeljskih plazov je potrebno dobro poznavanje pojavov plazenja. Lastnosti plazenje lahko določimo z različnimi merskimi tehnikami. Samo s sistematičnimi zbiranjem podatkov o nastanku, poteku in sanaciji zemeljskih plazov lahko zgradimo bazo, ki bo podlaga za preventivno odločanje v prihodnosti.

1.1. Klasifikacija merskih metod Za pridobivanje različnih tipov podatkov uporabljamo različne merske metode. Merske metode v zvezi z premiki na plazovih lahko razdelimo na:

• direktne / indirektne

o direktne : merjenje premikov

o merjenje količin, ki lahko sprožijo premike (padavine, vode,...)

• globinske / površinske

o vrtine, geofizikalne meritve

o meritve premikov na površini

• posamezne / masovne

o opazovanje premikov na posameznih točkah

o posnetek celotnega stanja plazu v različnih časovnih presekih

• velikost premikov

o mali premiki (mm / leto)

o veliki premiki (dm,m / mesec)

1.2. Merske metode za izmero aktivnosti plazov Na podlagi primerov elaboratov smo evidentirali naslednje vrste uporabljanih meritev : • geološko / hidrološke metode • geodetske meritve

1.2.1. Geološko hidrološke meritve Med geološko-hidrološke meritve smo šteli vse meritve, ki niso izvedene z geodetskim inštrumentarijem. Mednje sodijo :

• meritve premikov v vrtinah z inklinomeri : gre za meritve majhnih premikov (ranga 1 mm - 10 mm ) v daljših časovnih obdobjih; to vrsto meritev uvrščamo med globinske metode

• vrsto indirektnih meritev to je meritev parametrov, na osnovi katerih lahko ocenjujemo možnosto drsenja ali sproženja plazov; v to skupino sodijo

• merjenje padavin • merjenje vodnih pretokov • kemična analiza vode

Omenjene metode niso geodetske in jih v nadaljnjem ne obravnavamo.

4/24

1.2.2. Geodetske metode Geodetske merske metode predstavljajo nabor tehnik s katerimi določamo koordinate objektov v prostoru. na osnovi teh meritev pa izračunavamo premike v dalolčenih časovnih obdobjih. Geodetske metode delimo v zvezi z meritvami aktivnosti plazov v tri skupine :

• referenčne geodetske metode, ki jih uporabljamo za določevanje koordinat manjšega števila posameznih točk, za katere pa koordinate lahko določimo z visoko natančnostjo; sem sodijo

• klasične geodetske meritve (tahimetrične meritve – mertive horizontalnih in vertikalnih kotov ter razdalj)

• GPS meritve • geodetske brezkontaktne metode za masovne zajeme, s katerimi lahko na terenu v kratkem času

izmerimo veliko število točk

• fotogrametrične metode

• laserska skeniranja

• druge geodetske metode, ki jih lahko uporabljamo kot dopolnilne metode

• satelitska snemanja

Skupna značilnost geodetskih metod ja, da so :

• površinske - točke, ki jih merimo so namreč na površju plazu,

• direktne, saj merimo direktno pozicije točk, s tem pa premike plazu.

5/24

2. Referenčne geodetske metode Referenčne geodetske metode uporabljamo za določevanje koordinat manjšega števila posameznih točk, za katere pa koordinate lahko določimo z visoko natančnostjo. V to skupino sodijo :

• klasične geodetske meritve

• GPS meritve

Referenčne geodetske metode zaradi njihove natančnosti uporabljamo na plazovih v treh primerih :

• za direktne meritve pozicij izbranih točk, ki jih merimo v različnih časovnih obdobjih in na osnovi katerih določamo premike plazov,

• za umeščanje (lociranje, orientacijo) ostalih vrst meritev (masovnih in drugih) v prostor,

• za kontrolo ostalih vrst meritev.

2.1. Klasične geodetske meritve Za merjenje horizontalnih kotov danes uporabljamo praktično le še elektronske teodolite, ki so najpogosteje kombinirani z elektronskimi razdaljemeri. Govorimo o elektronskih tahimetrih. Elektronski teodolit je optično mehanični in elektronski inštrument za merjenje horizontalnih in vertikalnih kotov (zenitnih razdalj).

Tahimeter je teodolit z vgrajenim razdaljemerom, tako da lahko hkrati merimo kote in dolžine. Današnji sodobni elektronski tahimetri imajo vgrajen elektrooptični razdaljemer (EDM) in elektronsko določevanje horizontalnih in vertikalnih kotov. Odčitane vrednosti horizontalnega in vertikalnega kota ter dolžino prikaže na zaslonu. Horizontalna dolžina, višinska razlika in koordinate se samodejno izračunajo ter shranijo skupaj z meritvami in dodatnimi informacijami. Osnova elektronskega tahimetra je klasični optični teodolit z elektronskimi dodatki in izboljšavami, kot so:

• elektronski način določanja odčitkov na krogih,

• elektronski dodatek kompenzatorju (postavitev indeksa, korekcija nagiba stojiščne osi ...),

• digitalni zapis merskih vrednost (shranjevanje, prenos),

• notranji procesor (elektronsko justiranje, preračun merskih vrednosti, pretvorba v grafično obliko),

Sodobni elektronski tahimetri imajo lahko vgrajene določene napredne funkcije, s katerimi si olajšamo terensko delo, predvsem pa povečamo produktivnost s hitrejšim zajemom večjega števila točk. Nekatere izmed teh funkcij so:

• Avtomatsko iskanje prizme: tahimeter poišče prizmo v na delovišču, ne glede na to, kje se le-ta nahaja. Z aktivacijo iskanje prizme se instrument zavrti okoli navpične osi in odda vertikalni laserski snop (40 gon). Ko snop zadane v prizmo, se tahimeter preneha vrteti, precizno viziranje pa prevzame avtomatsko prepoznavanje tarč.

• Avtomatsko prepoznavanje tarč: prizmo samo grobo naviziramo z dioptrom in sprožimo meritev – tahimeter nato opravi vse ostalo: precizno viziranje, merjenje in shranjevanje podatkov.

• Sledenje prizme: po začetni avtomatski meritvi, tahimeter ostane "priklenjen" na prizmo in ji sledi, tudi ko se ta premika. Med sledenjem prizme lahko kadar koli sprožimo meritev in shranimo podatke. Inteligentni algoritmi predvidevajo gibanje prizme, zato tahimeter sledi prizmi tudi, kadar se med njima pojavijo kratke prekinitve žarka (npr. zaradi drevja, mimo vozečih vozil ipd.).

• Daljinsko upravljanje: z daljinskim upravljalnikom z vgrajenim radio-modemom tahimeter nadzoruje in upravlja operater pri prizmi.

Če želimo opraviti posnetek terena s elektronskim tahimetrom, je potrebno določiti položaj in višino točk na osnovi merjenja kotov in dolžin (polarna metoda določitve koordinat). V ta namen inštrument postavimo na ustrezno točko v lokalnem koordinatnem sistemu. Drugo, navezovalno, točko, ki ima znane koordinate, pa potrebujemo za orientacijo inštrumenta. Z inštrumentom nato izmerimo horizontalni in vertikalni kot ter poševno razdaljo do nove točke, ki je lahko tudi signalizirana z odbojno prizmo. Tahimetri se uporabljajo, povsod, kjer je potrebno določiti položaj ali pa položaje in višine točk. Terenska izmera s teodolitom in razdaljemerom (tahimeter, total station) predstavlja najnatančnejšo hkrati pa tudi

6/24

najzamudnejšo in najdražjo metodo merjenja objektov v prostoru. Poleg samih meritev je potrebno zagotoviti na vsakem delovišču izhodiščno in navezovalno točko (trigonometer, poligonska točka…), za zagotavljanje absolutne pozicije, ponovljivosti meritev ali domeritev pri vzdrževanju. V ta namen koristimo obstoječo državno mrežo, v določenih primerih pa si to mrežo vzpostavimo z GPS meritvami. Terenska izmera zagotavlja natančnost 1-2cm, kar pomeni, da lahko metodo uporabimo kot referenčno. Tako dobljene rezultate lahko smatramo kot kontrolne in rezultate drugih metod primerjamo z njimi. Na horizontalni in vertikalni krog elektronskega teodolita sta naneseni kodirani absolutni skali. Elektronski tahimetri imajo vgrajen precizni sistem s CCD senzorjem za branje s krogov z absolutnim enkoderjem, ki omogoča takojšen in neprekinjen prikaz horizontalnih in vertikalnih kotov. Za natačnost čitanja skrbi centralno nameščen dvo-osni kompenzator, s katerim odpravljamo napake zaradi nehorizontiranosti inštrumenta oz. vertikalnih naklonov osi.

Vzporedno z daljnogledom teodolita je nameščen elektro-optični razdaljemer, ki ponavadi deluje po principu impulznega razdaljemera. Impulzni razdaljemeri določajo dolžino na osnovi direktno merjenega časa, ki ga svetlobni impulz potrebuje, da prepotuje razdaljo od instrumenta do reflektorja in nazaj. Prednosti impulznih razdaljemerov so predvsem krajši čas merjenja, omogočajo merjenje daljših dolžin ter dolžin do 300 m brez uporabe pasivnih reflektorjev. Slabosti pa so predvsem višja cena, dodatni kvarni vpliv atmosfere ter prekinitev meritve ob kratkočasovni prekinitvi merskega žarka.

Določeni modeli elektronskih razdaljemerov omogočajo merjenje razdalj brez prizme. Tak način meritev se uporablja za določevanje koordinat vogalov, nedostopnih objektov, nevarnih objektov, fasad, skalnih sten, predorov, znotraj stavb... - povsod, kjer je težko ali nemogoče postaviti prizmo.

Natančnost razdaljemerov je podana z dvema parametroma. Prvi definira vpliv konstantnega dela pogreškov (pogrešek adicijske konstante), drugi pa je vpliv pogreškov, ki so odvisni od velikosti dolžine (vpliv atmosfere). Natančnost merjenja razdalj z razdaljemri na elektronskih tahimetrih znaša okoli 2 mm + 2 ppm, z ločljivostjo 0.1 mm, merilni doseg v povprečnih pogojih ter z uporabo prizme kot reflektorja pa tudi do 3 km.

Pri elektronskih teodolitih se pojavljajo inštrumentalni pogreški, ki omejujejo natančnost meritev. Nujen je nadzor nad pravilnim delovanjem inštrumenta. Ob njihovih ekstremnih vrednostih je vpliv na mersko vrednost lahko kritičen. Najpogosteje pri merjenju horizontalnih kotov omenjamo tri inštrumentalne pogreške:

• Kolimacijski pogrešek: (nepravokotnost Y- in X-osi ) Pogrešek se eliminira z merjenjem v obeh krožnih legah (girusna metoda).

• Pogrešek horizontalnosti Y osi: (nepravokotnost Y- in Z-osi) Pogrešek se eliminira z merjenjem v obeh krožnih legah.

• Pogrešek alhidadnih libel (kompenzatorja): (nepravokotnost Z- in L-osi). Velikost pogreška zmanjšamo z justiranjem alhidadnih libel in delovanja kompenzatorja. Elektronski kompenzator zagotavlja korekcijo merskih vrednosti na osnovi ugotovljenega nagiba v mejah njegove natančnosti. Pogreška ni mogoče eliminirati z merjenjem v obeh krožnih legah. Velja, da pogrešek alhidadnih libel najbolj vpliva na natančnost merjenja horizontalnih kotov.

Nadzor oz. kontrola inštrumentalnih pogreškov je mogoča s periodičnim preizkusom inštrumenta. Za teodolit v normalni situaciji (brez nepredvidenih dogodkov) zadostuje letni preizkus. S preizkusi določimo vrednosti pogreškov, z elektronskim justiranjem pa inštrumentu »ukažemo«, da na osnovi teh vrednosti korigira merske vrednosti. Druga možnost sprotne kontrole inštrumentalnih pogreškov je uporaba primerne metode meritev. Iz rezultatov meritev je mogoče sklepati na velikost pogreškov, metode pa tudi omogočajo sočasno eliminacijo večine teh.

Natančnost teodolitov pri merjenju horizontalnih kotov je eden glavnih tehničnih podatkov inštrumenta. Pri podajanju natančnosti se proizvajalci najpogosteje sklicujejo na standardizirana postopka preizkusa inštrumenta DIN 18723-3 ali ISO 8322-4. Vrednosti sDIN 18723-THEO-Hz in sISO sta ocenjeni iz rezultatov meritev po girusni metodi (DIN 60 meritev, ISO 32 meritev) in opisujeta standardni odklon horizontalne smeri, opazovane enkrat v obeh krožnih legah.

7/24

2.2. GPS meritve GPS metoda izmere temelji na signalih, ki jih oddajajo GPS sateliti in jih sprejme ter obdela GPS sprejemnik. Z GPS sistemom lahko določimo položaj kjerkoli na Zemlji, ne glede na čas in vremenske razmere. Dosežena natančnost je odvisna od vrste in zmogljivosti sprejemnika, od načina opazovanja in od izbrane merske metode.

GPS tehnologija ponuja danes celo množico merskih tehnik, ki omogočajo pridobivanje položajev od milimetrske do nekaj metrske natančnosti.

Prednosti GPS tehnologije pred klasičnimi geodetskimi merskimi postopki so: • visoka produktivnost • vremenski pogoji za izvedbo meritev niso pomembni • za določitev položaja točke ne potrebujemo medsebojne vidnosti točk, zato jih lahko postavljamo na

enostavno dostopnih mestih • nižja cena izmere, ki temelji na visoki produktivnosti GPS tehnologije • z vzpostavitvijo permanentnih GPS postaj bo cena tovrstnega položaja še nižja

Poleg prednosti pa ima GPS tehnologija glede na klasične merske postopke tudi nekaj slabosti: • v okolici opazovane točke ne sme biti ovir, ki bi onemogočale sprejem signala • višina točke, ki jo pridobimo na osnovi GPS opazovanj, je elipsoidna. Položaji točk v državnem

koordinatnem sistemu pa so podani z ortometrično višino točke. To pomeni, da je potrebno za vključitev podatkov GPS izmere v državni koordinatni sistem obliko geoida na obravnavanem območju. Oblika ploskve geoida je podana z odstopanji točk te ploskve od referenčnega elipsoida.

• za določitev praktično uporabne ortometrične višine točke moramo poznati obliko ploskve geoida • GPS je last ZDA, ki s sistemom prosto razpolaga

GPS omogoča pridobivanje položajev različne natančnosti. Višjo natančnost položaja GPS v splošnem omogoča :

• višja cena instrumentarija • dolgotrajnejše meritve • obsežnejši postopki obdelave opazovanj

Pogosto je pri naročnikih, pa tudi pri ne dovolj poučenih izvajalcih GPS izmer, zmotno mnenje, da omogoča GPS tehnologija pridobivanje neverjetnih rezultatov, tako v smislu hitrosti, natančnosti, kot tudi zelo nizki ceni. Zato je potrebna poučenost o zmožnostih GPS tehnologije in rezultatih, ki jih lahko GPS ponudi, potrebna z obeh strani. Usklajevanje zahteve kvalitete izmere med naročnikom in izvajalcem GPS izmere je pomemben del faze izdelave projekta GPS izmere.

Različne metode GPS izmere se nanašajo na različne koordinatne sisteme. GPS sistem se nanaša na globalne koordinatne sisteme. Postopek transformacije koordinat v državni koordinatni sistem je zadnji in za sedaj še obvezni korak projekta GPS izmere. V moderni geodeziji se tudi na lokalnih nivojih vse bolj uporabljajo globalni koordinatni sistemi.

Rezultate GPS izmere lahko preračunamo v državni/lokalni koordinatni sistem le s transformacijo GPS izmere. Transformacijo izvedemo na osnovi danih položajev točk v obeh koordinatnih sistemih v tridimenzionalnem pravokotnem koordinatnem sistemu.

2.2.1. Metode GPS izmere Vse metode GPS izmere, ki jih uporabljamo v geodeziji, temeljijo na faznih opazovanjih. Vse metode so metode za določanje relativnega položaja, ker le-te omogočajo doseganje natančnosti položaja, ki je primerna za uporabo v geodeziji. Po drugi metodologiji pa delimo metode GPS izmere tudi glede na način izvedbe meritev. Sprejemnik lahko med izmero miruje, je ves čas izmere na istem mestu ali pa določamo položaje točk tako, da se sprejemnik giblje po določenem območju. Po tej delitvi obstajata med metodami GPS izmere samo dve metodi, in sicer statična in kinematična metoda GPS izmere. Vendar se je v obdobju od začetkov prve praktične uporabe GPS opazovanj do danes razvilo nekaj metod izmere, ki v večji meri povzemajo značilnosti ene ali druge osnovne metode GPS izmere.

Absolutna metoda določevanja položaja podaja koordinate v direktno v izbranem koordinatnem sistemu. Pri relativni metodi pa določamo koordinate točke glede na točko z že znanimi koordinatami, na kateri pravtako izvajamo GPS meritve. S hkratnim izvajanjem meritev na znanem položaju lahko modeliramo določene vplive na GPS opazovanja in s tem pridobimo boljši podatek kot pri absolutni določitvi položaja.

8/24

Slika 2-1: Shema GPS meritev

2.2.1.1. Statična GPS izmera Statična GPS izmera je osnovna metoda za določanje relativnega položaja. Opazovanja pri tej metodi, ki trajajo tipično od 30 do 120 minut, temeljijo na spremembi geometrijske razporeditve satelitov v času opazovanj. Statično izmero običajno izvajamo s številom sprejemnikov, ki je manjše od števila točk, izvedemo v več serijah. Število serij, potrebnih za izmero, je odvisno od števila sprejemnikov, števila točk in od števila neodvisnih izmer posamezne točke. Vsaka točka naj bi bila neodvisno opazovana vsaj dvakrat. Rezultat statične izmere so bazni vektorji med pari točk. Matematični modeli za modeliranje ionosferske refrakcije ter zanesljivi algoritmi za določitev neznanega začetnega števila celih valov omogočajo ob izvedbi statičnih GPS opazovanj pridobitev baznih vektorjev dolžin d, z relativno natančnostjo do 10

–6

*D, ki pa je lahko v primeru uporabe natančnih efemerid satelitov tudi do 10

–7

*D. Za doseganje tako visoke natančnosti pa je, poleg kakovostne izvedbe opazovanj in uporabe natančnih tirnic satelitov ustrezne kakovosti, potrebno ustrezno izvesti tudi obdelavo opazovanj. Končne rezultate statične izmere običajno pridobimo z izravnavo baznih vektorjev v GPS mreži.

2.2.1.2. Hitra statična metoda GPS izmere Sama hitra statična metoda GPS izmere je v vseh bistvenih lastnostih enaka statični metodi izmere, z izjemo krajšega časa trajanja opazovanj. Ta metoda izmere, ki jo proizvajalci GPS opreme imenujejo tudi Rapid Static™ in Fast Static™ se je pojavila z razvojem algoritmov za učinkovito določitev neznanega začetnega števila celih valov ob uporabi različnih tipov opazovanj in različnih kombinacij teh opazovanj, kar omogoča hitro in zanesljivo določitev začetnih neznanih vrednosti celih valov. Določitev teh neznank je najučinkovitejša ob sprejemanju signalov petih ali več satelitov.

2.2.1.3. Kinematična metoda GPS izmere Običajna kinematična metoda je za potrebe geodezije le redko uporabna. Uporabna je Stop & Go metoda, kjer izvajamo opazovanja na enak način kot pri običajni kinematični GPS izmeri, tako, da se na točkah, katerih položaj določamo, zaustavimo za nekaj sekund do nekaj minut.

Temelj metode je zanesljiv algoritem za določitev neznanega začetnega števila celih valov ob zagotovljenem neprekinjenem sprejemu signala najmanj 4 satelitov ves čas izmere.

Običajno uporabimo en referenčni in en premični GPS sprejemnik. Referenčna postaja permanentno sprejema, z mobilnim sprejemnikom pa se za določen čas ustavimo na želeni točki za hitro statično določitev položaja. To metodo uporabljamo v detajlni izmeri, inženirska merjenja, ceste, cevovodi, meje, digitalni model reliefa, merjenje točk, ki so blizu skupaj.

9/24

Prednosti: hitro in ekonomično, lahko uporabljamo na vozilu, potrebno je permanentno slediti vsaj 4 satelite. Prednost metode je tudi v kasnejši določitvi transformacijskih parametrov in s tem natančnejše določitve le-te.

2.2.1.4. Real Time Kinematic – RTK metoda GPS izmere Pri tej metodi določamo položaj skoraj v realnem času. RTK je najnovejša kinematična metoda, ki zaradi določanja koordinat detajlnih točk v realnem času in v lokalnem koordinatnem sistemu omogoča poleg snemanja tudi zakoličevanje detajla.

Za operativno uporabo te metode so potrebni: • dvofrekvenčni GPS sprejemniki • močna računalniška podpora za real-time izračun opazovanj, ter • priročne in zmogljive radijske povezave med premičnimi in baznimi postajami RTK sistem predstavlja referenčna in premična postaja. Referenčna postaja sprejema signal z vseh vidnih satelitov in računa korekcijske elemente kot razliko med danimi koordinatami in izračunanimi koordinatami WGS84. Korekcije se računajo sproti in skupaj s podatkom o času, v katerem so nastali, tvorijo t.i. RTK korekcijo in jo pošljejo prek radijskega modema v eter. Premična postaja prav tako računa svoj položaj na podlagi opazovanj z vseh vidnih satelitov, k temu položaju pa prišteje parametre korekcije RTK, ki jih dobi od referenčnega sprejemnika prek radijskega modema. Ta preračun se izvaja sproti, tako da dobimo natančen položaj obeh sprejemnikov v sistemu WGS84. Za preračun v lokalni koordinatni sistem je treba izvesti ustrezno pretvorbo koordinat.

Z računalnikom, ki nadzira delovanje RTK sistema, lahko izvajamo te pretvorbe na podlagi točk neposredno v lokalnem koordinatnem sistemu. Pri novejših sistemih je možno preračun (transformacijo) izvesti tudi tako, da referenčna postaja stoji prosto (kjer koli), pogoj je le, da s premično postajo obiščemo točke, ki imajo določene koordinate v lokalnem koordinatnem sistemu. RTK sistemu mora biti med meritvami inicializiran. Inicializacija OTF je povečala uporabnost kinematične tehnike do te mere, da je postala konkurenčna tahimetriji.

RTK način izmere pa ima tudi svoje slabosti : • omejeno območje delovanja radijskih zvez (do 10km) • več občutljivih tehnologij deluje istočasno in lahko onemogoči merjenje (motnje ali izguba

radijskega/GPS signala…) • napetosti na osnovnem geodetskem sistemu vplivajo na natančnost transformacije iz WGS84 v državni

koordinatni sistem Danes je za potrebe topografske geodetske izmere najboljša kombinacija različnih metod GPS izmere in sicer hitra statična metoda v kombinaciji z RTK metodo GPS izmere. Posamezne metode GPS izmere omogočajo pridobivanje položaja ustrezne natančnosti in zanesljivosti ob različnem obsegu terenskega dela ter ob različno kompleksni obdelavi teh opazovanj po opravljeni izmeri. Nekatere osnovne lastnosti posameznih metod GPS izmere podajamo v spodnji tabeli.

Metoda izmere Relativna točnost Trajanje opazovanj Slabosti Prednosti

Statična 0,1 ppm - 10 ppm 1 - 4 ure Počasna Visoka točnost

Hitra statična 1 ppm - 10 ppm 5 min. - 20

min. Potrebujemo prefinjeno strojno in programsko opremo

Hitra in visoke točnosti

Kinematična 1.5 ppm - 10 ppm 1 min. - 2

min. Neprekinjen sprejem signala najmanj 4 satelitov

Hitra

RTK 1 ppm - 10 ppm Skoraj v realnem času

Neprekinjen sprejem signala 4 ali več satelitov ali ponovna inicializacija

Visoka točnost določitve položaja premičnega objekta

Tabela 2-1:Primerjava različnih metod GPS izmere.

2.2.2. GPS sprejemniki Trenutno je na tržišču več kot 1000 različnih GPS sprejemnikov, namenjenih različnim potrebam (navigacija, geodetska izmera, GPS sprejemniki za neprekinjeno delovanje). Najpogostejše merilo za izbiro GPS

10/24

sprejemnika je potrebna natančnost določitve položaja ali časa na osnovi GPS opazovanj. Sprejemniki so v osnovi zelo različni, vendar imajo vsi naslednje sestavne dele: anteno, radio frekvenčni del, mikroprocesor, kontrolno enoto, zaslon in tipkovnico, spominsko enoto in vir energije. Običajno so vse komponente, razen antene, zbrane v skupnem ohišju - GPS sprejemniku.

GPS sprejemnike torej v grobem delimo na dva nivoja: geodetske in navigacijske sprejemnike. Geodetski sprejemniki omogočajo dosego največjih natančnosti. Te se gibljejo od nekaj milimetrov pri relativni statični metodi, do nekaj centimetrov pri RTK metodi. Geodetski GPS inštrumenti uporabljajo izključno fazne meritve. Z navigacijskimi GPS sprejemniki, ki uporabljajo samo kodne meritve, pa lahko dosežemo natančnosti okoli 0.5 m z uporabo relativne metode (DGPS) oz. od 3 do 25 m pri absolutnih meritvah.

2.2.3. Planiranje GPS izmere Tehnologija GPS omogoča izvedbo opazovanj brez upoštevanja nekaterih pomembnih dejavnikov, ki so desetletja usmerjali delo geodetov. To so predvsem vremenski pogoji in medsebojna vidnost točk. Ne moremo pa trditi, da je izvedba GPS opazovanj neodvisna od razmer 'na nebu in Zemlji'. Glede na dejstvo, da je v primeru GPS izmere najdražje presenečenje, je torej planiranje GPS izmere izredno pomembna faza projekta.

Pri izdelavi projekta GPS izmere je potrebno upoštevati splošne zahteve za GPS opazovanja, predvsem naj ne bi bilo fizičnih ovir v bližini točk.

Rekognosciranje terena nove izmere, čeprav gre samo za površen ogled terena, je lahko zelo dobrodošlo (pridobiti informacije o topografskih značilnostih terena, možnostih prevoza na terenu, gostota zgradb in sploh ovir, ki lahko otežujejo ali onemogočajo izvedbo GPS izmere, informacije o danih točkah…). V planiranju izmere je potrebno pridobiti podatke o obstoječih točkah v območju izmere, ki so potrebne za transformacijo iz globalnega v državni/lokalni koordinatni sistem. Pri rekognosciranju je potrebno predvideti najbolj primerno mesto za postavitev referenčne postaje (ta mora v času izmere ostati nepremaknjena).

11/24

3. Geodetske metode za masovni zajem Geodetske metode za masovne zajeme omogočajo zajem velikega števila točk na terenu. Med te metode sodijo :

• fotogrametrične metode

• laserska skeniranja

Skupne značilnosti teh metod, je da so :

• direktne, saj z njimi merimo pozicije posameznih točk

• brezkontaktne, saj do po posamezne točke, ki jo merimo dostop ni potreben

• hitre, saj je za izvedbo terenskih meritev potreben le krajši čas, podatke pa obdelujemo naprej v pisarni

Metode uporabimo :

• kadar želimo izdelati posnetek večjih področij ali pa celotnega plazu (po večjih zdrsih, v različnih fazah sanacije,...)

• kadar je gibanje na območju plazu nevarno in s temi indirektnimi metodami z varnega mesta lahko zajamemo stanje na plazu

3.1. Fotogrametrična izmera Fotogrametrija je interdisciplinarna panoga in ena od vej geodezije, ki se ukvarja s pridobivanjem metričnih podatkov iz fotografij (v nadaljevanju posnetkov), posnetih iz zraka ali s tal. Metrični podatki so predvsem podatki o položaju, obliki in velikosti pojavov in objektov, ki so prikazani na posnetku. Visoko stopnjo kakovosti iz posnetkov izvedenih podatkov zagotavljajo računalniško podprti fotogrametrični postopki, saj le-ti v celoti temeljijo na matematičnih zakonitostih. Fotogrametrija pa poleg omenjenih metričnih podatkov omogoča pridobivanje tudi nemetričnih oziroma t.i. opisnih podatkov o prostorskih pojavih in objektih. Gre predvsem za podatke, ki podajajo lastnosti, stanje in vrsto izbranega pojava oziroma objekta (Gvozdanović in Smole, 2003).

Fotogrametrične tehnike so ene izmed najbolj učinkovitih metod masovnega zajema in umestitve v prostor posameznih objektov v naravi. Pomembno dejstvo pri fotogrametrični izmeri je, da je terenske dela razmeroma malo oz. se opravi v relativno kratkem časovnem obdobju. Po opravljenem terenskem delu, se v pisarni prične pridobivanje mase poljubnih geolociranih in metričnih podatkov.

Tipični izdelki fotogrametrije so: • digitalni ortofoto • digitalni model reliefa • zopografski načrti • 3D modeli objektov

3.1.1. Fotogrametrični viri S fotogrametričnega vidika obstajata dva pristopa pri pridobivanju prostorskih podatkov.

Prvi pristop temelji na uporabi fotogrametričnih izdelkov, ki so rezultat oziroma izhodni podatek v preteklosti izvedenih fotogrametričnih del oziroma projektov. Gre torej za obstoječe in hkrati prosto dostopne vire, ki jih je moč ponovno fotogrametrično izvrednotiti in na takšen način pridobiti iskane metrične in nemetrične informacije o prostorskih pojavih in objektih. Pogost in v različnih strokah dobro poznan izdelek je DOF (DOF = digitalni ortofoto načrt) v merilu 1:5000. Digitalni ortofoto načrti so v splošnem najbolj poznani fotogrametrični izdelki. Dejansko gre za obdelane oziroma razpačene in v prostor umeščene aeroposnetke. Z ortofoto načrtov je mogoče pridobiti le planimetrične prostorske podatke.

Naslednjo večjo skupino obstoječih fotogrametričnih virov predstavljajo posnetki pridobljeni v CAS (CAS = ciklično aerosnemanje) in PAS (PAS = posebno aerosnemanje) aerosnemanjih. Ciklično aerosnemanje se izvaja vsako leto in velja, da je vsak predel Slovenije zajet na posnetkih, ki niso starejši od treh let. V okviru letne kvote aerosnamanj za Geodetsko upravo Republike Slovenije je velik del teh posnetkov že skeniranih in orientiranih v prostoru in tako primernih za stereoizvrednotenje. S stereoizvrednotenjem je omogočen

12/24

zajem 3D podatkov. Merilo posnetkov CAS snemanja je 1:17000, medtem ko so merila posnetkov PAS snemanj običajno večja, vendar pa le-ti ne pokrivajo celotnega ozemlja Slovenije.

Posebno aerosnemanje (PAS) se izvaja po naročilu. Podobno je snemanjem cikličnega aerosnemanja, le da je snemalna višina običajno precej manjša, kar zagotavlja večje merilo snemanja (1:8000, 1:4000,...). Na osnovi stereoizvrednotenja posnetkov posebnega aerosnemanja lahko dosežemo pozicijsko natančno velikosti 0.1m. Žal so v primerjavi s cikličnim aerosnemanjem, ki pokriva celotno Slovenijo, s posebnimi aerosnemanji pokrita le manjša, običajno mestna območja. Snemanja po naročilu so zaradi običajno enega naročnika in uporabnika podatkov relativno draga.

Tako za DOF5 kot za posnetke CAS in PAS velja, da so to javno dostopni viri, ki so namenjeni široki uporabi za potrebe različnih strok od kmetijstva, gozdarstva, geologije do arheologije, urbanizma, ekologije itd. Prednost izrabe obstoječih virov za specifične potrebe naročnika (npr. za lastnika ali upravljavca cest) je vsekakor cenovna ugodnost. Nakup omenjenih podatkov je s finančnega vidika običajno manj zahteven od izvedbe ponovnega fotogrametričnega snemanja. Ob tem velja opozoriti, da se je pred samo odločitvijo za takšen pristop smiselno pozanimati o datumu nastanka izbranega fotogrametričnega vira kot tudi o sami natančnosti, ki jo takšen vir v naknadno izvedenih fotogrametričnih izvrednotenjih lahko zagotovi. Velikokrat se namreč zgodi, da so obstoječi fotogrametrični viri za določene namene neprimerni prav zaradi (pre)majhnega merila snemanja in zastarelosti.

V določenih primerih obstoječi fotogrametrični viri ne morejo ustreči vsem uporabnikovim zahtevam. V takšnih situacijah je potrebno uporabiti drugačen pristop, kar pomeni, da je potrebno izvesti novo fotogrametrično snemanje. Parametre, ki opredeljujejo fotogrametrično metodo in tehnologijo fotogrametričnega snemanja, je potrebno opredeliti predhodno v skladu z željami in potrebami uporabnika.

3.1.2. Fotogrametrične tehnike Navidez različne fotogrametrične tehnike imajo več skupnih točk. Ena izmed njih je ta, da je rezultat vseh zgoraj omenjenih fotogrametričnih snemalnih postopkov, torej rezultat terenskega dela, analogen oziroma digitalen posnetek. Slednje je odvisno od uporabljene snemalne naprave, ki je lahko:

• analogen fotogrametrični aparat,

• umerjen digitalni fotoaparat ali

• umerjena digitalna video kamera.

Eden od pogojev, ki morajo biti izpolnjeni za uspešno izvedbo geolokacije objetov v naravi, so pravilno v prostor (običajno v državni koordinatni sistem) umeščeni izvorno digitalni oziroma v digitalno obliko naknadno pretvorjeni analogni posnetki. Fotogrametričen postopek s katerimi se izvede umestitev aeroposnetka v prostor se imenuje aerotriangulacija. V okviru omenjenega postopka je potrebno razpolagati z znanimi parametri uporabljenega snemalnega sistema. Poleg tega postopek aerotriangulacije zahteva tudi izvedbo identifikacije t.i. oslonilnih točk na nekaj posnetkih. Oslonilne točke so dobro opredeljive točke v naravi, ki so vidne na posnetku, hkrati pa razpolagamo s koordinatami teh točk v državnem koordinatnem sistemu. Število potrebnih oslonilnih točk, ki jih je z geodetsko izmero (tahimetrična izmera ali izmera GPS) potrebno določiti, je v splošnem odvisno od velikosti delovišča. Delovišče se smatra kot zaključena enota ali območje, ki je zajeto na posnetkih in je vključeno v postopke fotogrametričnega izvrednotenja.

3.1.3. Vrste fotogrametričnih snemanj Fotogrametričo snemanje lahko izvajamo iz zraka (letalo, helikopter) ali terestrično (stojišča na tleh). Glede na oddaljenost od objekta snemanja ločimo bližnjeslikovne aplikacije (bliže od 150 m) in topografske aplikacije (razdalje nad 150 m). Glede na oddaljenost snemanja je treba tudi prilagoditi uporabljeno kamero.

Z uporabo digitalnih tehnik obdelave slik, ki so lahko popolnoma avtomatizirane ali pa delno avtomatizirane. Delno avtomatizirani postopki so lahko precej bolj učinkoviti, vendar v začetni fazi potrebujemo strokovnjaka/operaterja, ki poda možne začetne (izhodiščne) lokacije.

Uporabimo lahko eno-slikovne postopke, dvo-slikovne postopke z izrabo stereoefekta ali večslikovne postopke.

Pri eno-slikovnih postopkih (Slika 3-1) določamo informacijo o objektu iz samo enega posnetka naenkrat, pri tem pa morajo biti (za prostorsko rekonstrukcijo) izpolnjeni določeni pogoji. Pri časovnem zaporedju posameznih posnetkov istega območja lahko uporabimo tudi t.i. »časovno bazo«, kjer iščemo razlike med dvema podobama.

13/24

PREKLOP POSNETKOV

1 2

OBJEKT

ŽARKI

STOJIŠČI

Slika 3-1: Eno-slikovna fotogrametrična metoda.

Pri dvo-slikovnih postopkih (Slika 3-2) rabimo za določeno prostorsko območje par med seboj rahlo zamaknjenih posnetkov z določenim vsebinskim preklopom (običajno 60 %). Stereopar omogoča prostorsko rekonstrukcijo objektov. Za običajne topografske naloge to izvajajo v glavnem operaterji na analitičnih ali digitalnih fotogrametričnih postajah.

PREKLOP POSNETKOV (vsaj 60%)

A1 B1b1

PROSTORSKI OBJEKT

STEREOSKOPSKO UPORABNA OBMOČJA

STOJIŠČA

BAZA POSNETKOV

A2 B2b2

Slika 3-2: Dvo-slikovna fotogrametrična metoda.

Pri večslikovnih postopkih (Slika 3-3) pa imamo tri ali več posnetkov istega območja, prostorsko rekonstrukcijo izvedemo kot prostorski presek premic (z izravnavo) iz različnih posnetkov do iste točke.

1

23

4

5

PROSTORSKI OBJEKT

STOJIŠČA

Slika 3-3:: Večslikovna fotogrametrična metoda ali blok posnetkov.

14/24

3.1.4. Ocena natančnosti fotogrametričnih meritev Za grobo oceno natančnosti fotogrametričnih meritev uporabimo najprej oceno zračnih posnetkov za topografske namene (posnetki cikličnega aerosnemanja Slovenije).

Natančnost podatkov, ki so zajeti s stereofotogrametrično restitucijo na analitičnem fotogrametričnem inštrumentu ali digitalni fotogrametrični postaji, je v splošnem odvisna od:

• natančnosti inštrumenta za izvrednotenje,

• resolucije digitalne slike,

• postopka orientacije,

• števila oslonilnih točk, vrste signalizacije in natančnosti,

• merila in kvalitete posnetkov,

• določljivosti detajla idr.

Tudi če uporabimo avtomatske metode prepoznavanja in merjenja homolognih točk, so parametri, ki vplivajo na natančnost meritev odvisni od gornjih parametrov. Dodatno se lahko poveča napaka pri prepoznavanju (napačno identificiran detajl), ki pa jo lahko smatramo kot »določitveno nesigurnost«.

Natančnost, ki jo lahko s fotogrametričnim procesom dosežemo, je v veliki meri odvisna tudi od tega, ali so točke signalizirane ali ne. Za naravne in antropogene topografske točke detajla (nesignalizirane točke) moramo dodatno upoštevati t.i. določitveno nesigurnost teh točk.

Ob predpostavljeni natančnosti določitve točk v slikovni ravnini, je možna dosegljiva natančnost planimetričnih koordinat točk naslednja (Tabela 3-1).

vrsta točke natančnost v slik. ravnini σx,y[m]

I. signalizirane točke 0.01 mm 0.20

II.dobro določljive det. točke 0.03 mm 0.53

III.slabše določljive det. točke 0.05 mm 0.88

Tabela 3-1: natančnost planimetričnih koordinat točk merilo snemanja 1:17500, ck = 200 mm (višina leta okrog 3000 m)

Večina običajnih meritev točk se nahaja v obsegu II. kategorije, torej bi lahko dosegli natančnost okrog 0.5 m.

Za bližnjeslikovne meritve pa se ta natančnost lahko zelo poveča, tudi do natančnosti okrog 1 cm ali nekaj cm. Bistveno je merilo posnetka, ki je odvisno od oddaljenosti od objekta, konstante kamere (fokus objektiva) in formata kamere (fotoaparata).

RAVNINA OBJEKTA

SLIKOVNA RAVNINA

OBJEKTIV

a c

Mb = 1 : mb = c : a

Slika 3-4: Merilo posnetka.

15/24

3.2. Lasersko skeniranje Trirazsežno (3D) lasersko skeniranje je zelo uporabno orodje za geodete. Lasersko skeniranje kot nova tehnologija, zahteva delo z novim tipom podatkov. Elektronski razdaljemer daje kot rezultat elektronsko reducirane horizontalne razdalje, rezultat GPS opazovanj so bazni vektorji, zajem s 3D laserskim skeniranjem pa daje popolnoma nov tip podatkov – oblake točk. V primerjavi s klasičnimi geodetskimi metodami zagotavljajo oblaki točk višjo stopnjo geometrične popolnosti in detajla terena oziroma objekta, kar zmanjša stroške ponovnih vračanj na teren in dodatnih izmer.

3D lasersko skeniranje zagotavlja celovito zajemanje prostorskih podatkov. V kratkem časovnem intervalu pridobimo veliko število prostorskih koordinat točk, ki predstavljajo površino skeniranega objekta. Pri tehniki laserskega skeniranja uporabimo laserski žarek za potrebe določevanja : • oblike • velikosti in • položaja objektov v prostoru Lasersko skeniranje omogoča izdelavo 3D numeričnega modela objekta. Na tržišču se pojavljajo številni modeli skenerjev, ki omogočajo izvajanje : • aero in/ali • terestričnega laserskega skeniranja V primeru aero laserskega skeniranja je laserski skener prirejen za uporabo v letalu. Takšen način skeniranja je izjemno primeren predvsem za določevanje geometrije linijskih objektov, v tujini pa ga med drugim uspešno uporabljajo tudi za določevanje : • modela reliefa zemeljskega površja • geometrije poljubnih linijskih objektov Nasprotno je terestrično lasersko snemanje določevanje lastnosti objektov s pomočjo laserskega skenerja, ki se nahaja na tleh. Ta metoda je primerna predvsem za določevanje geometričnih lastnosti objektov, ki tvorijo zaključeno celoto. Objekti primerni za lasersko skeniranje so lahko veliki nekaj deset cm ali pa nekaj 100 m. Glede na to se ločijo tudi terestrični skenerji, saj so ponavadi zahteve po natančnosti skeniranja manjših objektov višje (manjši objekti se tudi skenirajo iz precej krajših razdalj).

3.2.1. Opredelitev tehnologije Metodo laserskega skeniranja lahko uporabljamo povsod, kjer imamo na voljo površine, od katerih se laserski žarek odbija. Laserski impulz je voden s pomočjo vrtljivih zrcal, ki so upravljana s servomotorjem. Natančnost določitve posameznih točk je odvisna od: • oddaljenosti skenerja od objekta in • inklinacije žarka. Skeniranje je izvedeno z enim ali dvema gibljivima zrcaloma, ki omogočata zelo majhne spremembe v odklonskem kotu laserskega žarka, projeciranega na površino objekta. Skener je vrtljiv okoli x in z osi. Vsebuje laser in različne optične naprave (zrcala). Laserski impulz potuje po objektih v vidnem polju skenerja po stolpcih in vrsticah. Skener meri čase oddaje in sprejema laserskega impulza. Na podlagi tega izračuna oddaljenost do izbrane točke na objektu. Skener nato zabeleži odklonski kot zrcal ter poševno razdaljo med 3D laserskim skenerjem in skeniranim objektom. Koordinate točk objekta določi na osnovi : • vertikalnega kota žarka • horizontalnega kota žarka • razdalje do objekta Za uspešno skeniranje mora biti izpolnjen osnovni pogoj, da skenirana površina odbija lasersko svetlobo. Ker nekatere površine ne odbijajo laserske svetlobe, nastajajo območja brez točk t.i. »črne luknje«. Ob skeniranju se laserska svetloba odbija tudi od okoliških objektov in ne le od skeniranega objekta, zato dobimo t.i. »odvečne točke« v oblaku točk, ki jih odstranimo s posebnimi programi in v skenogramu predstavljajo šume.

3D laserski skener zajame objekt s pomočjo odčitkov laserskega žarka v obliki mreže z izbrano gostoto točk. Pri vsakem zasuku smeri laserskega žarka se shrani njegova prostorska usmerjenost (glede na koordinatni sistem instrumenta) kot horizontalni in vertikalni kot ter poševna razdalja do ciljne točke. V nekaj minutah dobimo tisoče prostorskih vektorjev, ki se začnejo v instrumentu in končajo v točkah, ki predstavljajo površino skeniranega objekta v obliki 3D koordinat točk mreže.

16/24

Pri laserskem skeniranju se zajame objekt s prostorskimi točkami z gostoto, ki jo določi uporabnik. Če so objekti vidni s skenerja, jih lahko zajamemo v oblaku točk in jih izločimo s programsko opremo. Oblak točk je lahko obarvan glede na oddaljenost točk in oz. glede na stopnjo odbojnosti. To pa nam ne pomaga samo pri upodobitvi, ampak tudi pri obdelavi koordinat točk ali skupine točk.

Rezultat skeniranja je množica točk, ki imajo določene koordinate v 3D koordinatnem sistemu. Z oblakom točk zagotovimo visoko stopnjo geometrične popolnosti in detajla terena oz. objekta in zmanjšajo stroške ponovnih vračanj na teren in dodatnih izmer. Vse točke v oblaku točk imajo pripadajoče 3D koordinate (x, y, z) v skenerjevem koordinatnem sistemu z izhodiščem v skenerjevem centru. Večje objekte, kot so npr. kamnolomi, deponije, plazovi..., je potrebno skenirati po delih. Rezultat laserskega skeniranja je več skenogramov, ki jih je potrebno v fazi obdelave združiti v eno celoto – en 3D model.

Več različnih oblakov točk združimo na osnovi najmanj treh identičnih veznih točk, označenih s posebnimi tarčami. Če želimo, da imajo točke v prostorskem oblaku točk podane koordinate v državnem koordinatnem sistemu, uporabimo oslonilne točke, ki imajo določene skenerjeve in državne koordinate, ki jih določimo z geodetskimi metodami. Rezultat obdelave oblakov točk so 2D načrti ter prostorski modeli objektov

Takšen način zbiranja podatkov zahteva naknadno obdelavo terenskega dela v pisarni. Zato je potrebno imeti izkušenega operaterja, ki lahko glede na postavljene zahteve s pomočjo posebne programske opreme hitro zajame relevantne podatke o objektih. Programska oprema omogoča tudi detajlnejše modeliranje posameznih elementov (npr. znaki prometne signalizacije), vendar to zahteva več časa. Rezultate terenskega dela (množica 3D točk) pa lahko neposredno prenesemo tudi v poznana CAD okolja, kar pomeni, da lahko obdelavo podatkov izvajamo z znanimi programskimi orodji. Prednosti 3D laserskega skeniranja: • hiter zajem podatkov – velika hitrost delovanja (100 ali 1000 točk/sek), • cenejši zajem podatkov o objektih in topografiji glede na ostale metode, • zajem podatkov brez dotikanja (primerno za skeniranje nevarnih objektov), • pridobitev koordinat poteka samodejno in v sistematičnem vzorcu, • koordinate skeniranega objekta pridobimo skoraj v realnem času, • domeritve niso potrebne, saj so vsi objekti v vidnem polju 3D laserskega skenerja, • oblake točk lahko uporabimo večkrat in za različne namene, • zmožnost delovanja v popolni temi, • večja varnost pri zajemu podatkov, • upravljanje skenerja možno preko enega samega operaterja. Slabosti 3D laserskega skeniranja: • razmerje med porabljenim časom za skeniranje in pisarniško obdelavo 1:3 do 1:5, • kakovostna programska oprema, • skenirana površina vedno ne zagotavlja zadostnega odboja laserske svetlobe, • skenogram vključuje šume, zaradi odboja od drugih objektov.

Možnosti uporabe oblaka točk so ogromne: • oblake točk lahko poljubno obdelujemo in sicer ustvarjamo najbolje prilegajoče elemente, izdelamo

trikotniške mreže ter izrišemo 2D prereze objektov, • oblak točk lahko med skeniranjem obračamo in gledamo z različnih perspektiv in oddaljenosti, • točke, ki smo jih zajeli na motečih objektih, lahko enostavno odstranimo, • med različnimi točkami v oblaku lahko izvajamo meritve.

3.2.2. Natančnost laserskih skenerjev Natančnost ni vedno najpomembnejša zahteva pri odločitvi, kateri skener je optimalen za določeno nalogo. Natančnost določitve prostorskih koordinat skenirane točke je odvisna od natančnosti določitve razdalje in natančnosti kotnih meritev. Posredno na natančnost vpliva tudi občutljivost laserskega skenerja na stanje atmosfere in difuzno svetlobo. 3D laserski skenerji z optimalnim razmerjem med kotno in dolžinsko natančnostjo so sposobni določiti prostorski položaj točke z natančnostjo ± 6 mm za posamezno točko ter ± 2 mm za modelirano točko na razdalji 50 metrov. Pogosto natančnost, ki jo navajajo različni proizvajalci, ni primerljiva med seboj, saj je odvisna tudi od postopka kalibracije posameznega instrumenta.

17/24

Kot smo omenili je natančnost prostorskega položaja skenirane točke v osnovi odvisna od natančnosti določitve razdalje in natančnosti kotne meritve, ki pa ima fizične omejitve. Pri skenerjih, kjer laserski žarek usmerjajo vrtljiva zrcala ali poliedri z reflektivnimi površinami, predstavlja en parameter natančnosti ravnost teh optičnih delov. Drugi parametri se nanašajo na kakovost kotnega čitalca, ki določi položaj zasuka zrcal. 3D laserski skenerji za srednje in velike razdalje z optimalnim razmerjem med kotno in dolžinsko natančnostjo so sposobni določiti položaj točke z natančnostjo ± 6 mm za posamezno točko ter ± 2 mm za modelirano točko na razdalji 50 metrov, kar je bilo potrjeno tudi s testiranji.

Na natančnost skeniranih podatkov poleg natančnosti, ki izhaja iz tehničnih lastnosti laserskega skenerja, vpliva tudi lastnost odbojne površine skeniranega objekta in razdalja do objekta. Standardna deviacija je v velikosti nekaj milimetrov za eno skenirano točko ni tako pomembna, če je ta točka del geometrično pravilnega objekta in se uporabi samo pri določitvi parametrov, ki opišejo ta element v grafičnem prikazu. Vendar pa so pri modeliranju nepravilne površine problematični za obdelavo oblaki s razpršenimi točkami.

Glede na to, da so skenirani objekti različnih velikosti, skenerji z eno kamero niso priporočljivi za vse naloge. Priporočljiva je izbira treh različnih skenerjev, ki v grobem pokrivajo razdalje: 0.1 – 10m, 10 – 100m in od 100m naprej. Velika izbira skenerjev je na razpolago z dosegom pod 1m, pri katerih lahko natančnost ene točke znaša ±0,1 mm ali več. Skenerji z dosegom od 1 – 10 m (sem spadajo triangulacijski skenerji) omogočajo natančnost določitve ±0,5 mm pri 2 m in ±2 mm pri 10 m. Za večje razdalje lahko najdemo veliko izbiro instrumentov, ki dosežejo natančnost nekaj mm do nekaj cm, kar pa je odvisno od njihovega največjega dosega.

SKENERJI glede na DOSEG NATANČNOST DOLOČITVE POLOŽAJA TOČKE

SKENERJI ZA KRATKE RAZDALJE

(do 10m: Close Range Scanners)

triangulacijski skenerji

± 0.1 mm; ±0.5 mm pri 2m

SKENERJI ZA SREDNJE RAZDALJE

(10-100m: Mid Range Scanners)

triangulacijski skenerji

± 2 mm pri 10m

SKENERJI ZA VEČJE RAZDALJE

(100m ali več: Long Range Scanners)

impulzni in fazni skenerji – TOF skenerji

nekaj mm do nekaj cm

Tabela 3-2:Položajna natančnost skenirane točke glede na doseg skenerja

3.2.3. Doseg Podatki o dosegu skenerja niso vedno zanesljivi. Doseg 3D laserskih skenerjev je zelo odvisen od odbojne površine skeniranega objekta, čistosti atmosferskega zraka, difuzne svetlobe (odbita sončna svetloba ali svetloba iz drugih virov) in moteči viri v bližini objekta. Na splošno so impulzni skenerji z neposrednim merjenjem razdalje, ki delujejo na osnovi merjenja časovnega intervala, manj občutljivi kot fazni in triangulacijski skenerji, ki zahtevajo meritve v temi. V preglednici so prikazani podatki o dosegu nekaterih 3D laserskih skenerjev, pri katerih dosežemo optimalne rezultate.

Skenerji za dolge razdalje (Long Range Scanners)

Proizvajalec Tip skenerja Doseg [m] Princip Riegl LPM-2K 2500 tof Riegl LMS-Z420i 800 tof

Optech ILRIS-3D 800 tof Riegl LMS-Z210i 400 tof Riegl LMS-Z360i 200 tof

Cyra Teh. Cyrax 2500 100 tof Cyra Teh.&Leica HDS2500 100 tof

Skenerji za srednje razdalje (Mid Range Scanners)

Proizvajalec Tip skenerja Doseg [m] Princip

18/24

Zoller + Fröhlich IMAGER 5003 55 tof Zoller + Fröhlich Lara 53500 53 fazni

Cyra Teh.&Leica HDS4500 model 25 ali 53 fazni Zoller + Fröhlich Lara 25200 25 fazni

Tabela 3-3: Pregled laserskih skenerjev glede na doseg

3.2.4. Vidno polje Velikost vidnega polja, ki ga razdelimo na vodoravno in navpično sestavino, je odvisna od izvedbe 3D laserskega skenerja. Fiksni 3D laserski skenerji, ki nimajo možnosti samodejne rotacije okrog osi med skeniranjem, imajo zato manjše vidno polje, saj je omejeno z zgradbo snemalne glave. Običajno lahko skeniramo vidno polje 40° x 40° (Cayrax 2500). 3D laserski skenerji z eno rotacijsko osjo pokrijejo območje 46° x 320° (Mensi S25), medtem ko skenerji z dvema rotacijskima osema pokrijejo območje 360° x 180° (Callidus PS 3200), kar pomeni, da je vidno polje omejeno le v stožcu 30° okrog nadirja. Velikost vidnega polja je pomembna pri skeniranju v zaprtih prostorih, kjer lahko iz enega samega stojišča brez posredovanja operaterja skeniramo ves prostor. Panoramski skenerji se obračajo okrog vertikalne osi inštrumenta in zajemajo točke v vertikalnih profilih.

3.2.5. Gostota skeniranja in velikost pike Gostota točk na objektu je teoretično funkcija velikosti kotnega zasuka zrcala, ki usmerja laserski žarek, in kateri zasuk je še mogoče izvesti. V praktični uporabi je ločljivost odvisna od divergence laserskega žarka, saj velikost laserske pike na objektu omejuje lokalno gostoto točk. Če je potrebna velika gostota točk, je potrebno preveriti, kako dobro je izostren žarek in če postopek samodejnega ostrenja deluje za različne oddaljenosti. Gostota skeniranja 3D laserskih skenerjev z enim zrcalom (Callidus) je odvisna od kotnega zasuka zrcala, ki omogoča navpično odklanjanje laserskega žarka (0.25°, 0.,5°, 1°), in od kotnega zasuka merilne glave, ki omogoča vodoravne premike laserskega žarka (0.0625°, 0.125°, 0.25°, 0.5°, 1°). Pri 3D laserskih skenerjih z dvema zrcaloma je gostota skeniranja odvisna le od kotnega zasuka zrcal. Velikost laserske svetlobne pike je odvisna od natančnosti fokusiranja. Tehnični podatki za Cyrax 2500 navajajo velikost laserske pike premera 6 mm na razdalji 50 m.

19/24

4. Druge geodetske metode Poleg referenčnih metod in metod za masovni zajem točke obstajajo še druge metode, ki so sicer manj primerne za natančne meritve na plazu, lahko pa jih koristno uporabimo pri evidentiranju plazov. Na tem mestu omenjamo samo dve metodi, katerih osnova je daljinsko zaznavanje .

• uporaba satelitskih posnetkov

• uporaba s SAR izdelanega modela reliefa

4.1. Uporaba satelitskih posnetkov Kadar nimamo na voljo klasičnih aeroposnetkov, lahko uporabimo, za pridobitev informacije o prostoru, satelitske podobe, ki so pridobljene z multispektralnimi senzorji na satelitih.

Multispektralni senzorji omogočajo snemanje terena v različnih valovnih dolžinah. S primerjanjem podob narejenih v različnih spektralnih razredih lahko z različnimi tipi klasifikacije izvemo veliko o posnetem terenu. Večina metod klasifikacije je avtomatskih ali polavtomatskih. V program za klasifikacijo vnesemo parametre objektov, ki jih bomo na celotni sliki iskali in le-ta s pomočjo primerjave večspektralnih posnetkov poišče iskane objekte. Najbolj primeren način iskanja objektov je klasifikacija objektov na osnovi učenja algoritma na učnem vzorcu.

Pomembne značilnosti nabave in uporabe satelitskih podob:

• dobavitelji se držijo/ne držijo dobavnih rokov za naročene podobe; za naročeno manjše območje se praviloma čaka dlje časa, kot če se naroči večje območje;

• cena je odvisna od količine, števila uporabnikov podobe in natančnosti;

• kot osnovna ponudba se šteje podoba z do 20 % oblačnosti, pri zahtevani manjši oblačnosi na podobi, se poveča cena;

• življenjska doba satelitov je sorazmerno kratka (največ 10 let);

• bolj grobi produkti (brez georeferenciranja, brez poravnave, slabša pozicijska natančnost) so cenejši in hitreje dobavljivi;

• za grobe produkte lahko sami izdelamo georeferenciranje, poravnavo;

• cene podob različnih senzorjev so odvisne od konkurence;

• podobe imajo radiometrično ločljivost večinoma 11 bitov (2048 sivin), to predstavlja problem pri obdelavi posnetkov, saj večinoma obdelujemo 8 bitne slike (256 sivin).

Stereoefekt na podobah narejenih s satelitskimi senzorji je nekoliko drugačen kot efekt, ki ga dosežemo z običajnimi fotogrametričnimi posnetki. Zato uporaba stereo satelitskih posnetkov zahteva nabavo drage specializirane programske in strojne opreme za izvajanje meritev.

4.1.1. Sateliti Visoko resolucijski komercialni senzorji, ki so trenutno na voljo so (leto 2005):

• Ikonos

• QuickBird

• Orbview 3

4.1.1.1. Ikonos Ikonos je bil izstreljen sredi leta 1999 in leti na višini 680 km. Ikonos snema z 1-metrsko ločljivostjo v pankromatski tehniki in 4-metrsko v multispektralni tehniki (3 barvni kanali - rdeč, zelen, moder - in en bližnji IR kanal, vsi so skupaj združeni v eno datoteko MS). Njegove podobe ponuja ameriška firma Space Imaging preko posrednikov.

Njegova načrtovana življenjska doba je 5 do 7 let, kar pomeni, da se njegova življenjska doba že počasi izteka.

20/24

Uporabnost teh satelitskih podob se je ugotavljala tudi že v Sloveniji (Triglav, 2002a). Uporabljen je bil Ikonosov izdelek Geo za območje Krškega. Ugotovljeno je bilo, da so razlike med popravki, zajetimi fotogrametrično, in popravki, izmerjenimi iz satelitske podobe, minimalne. Identifikacija objektov se poenostavi na obarvanem 1-metrski PAN posnetku (obarvan je z multispektralnim posnetkom 4-m Ikonosa).

Iz arhiva lahko naročimo območje najmanjše velikosti 49 km2, nova snemanja pa za najmanj eno podobo (11x11 km) 100 km2. Arhivska podoba je stara vsaj 2 meseca, lahko naročimo samo Geo arhiv.

4.1.1.2. QuickBird QuckBird je satelit ameriškega podjetja DigitalGlobe, ki je bil iztreljen oktobra 2001. Leti na višini 450 km. V pankromatski tehniki snema z ločljivostjo 61 cm in v multispektralni tehniki z 2,44 m (spektralni kanali: RGB in bližnji IR). Ločljivost je odvisna od kota snemanja, v nadirju je prej omenjena, pod največjim kotom snemanja 25° pa je ločljivost 72 cm v PAN in 2,88 m v MS. Senzorji zajamejo podatke enoslikovno 16,5x16,5 km ali kontinuirano pas širine 16,5 km in dolžine do 165 km.

Podatki o letu satelita in optičnih lastnostih senzorja pa so, za razliko od drugih satelitov, javno dostopni uporabnikom. Omenjeni podatki so na voljo v obliki berljivi z vsemi pomembnejšimi programi za obdelavo podob. Vsak izdelek je opremljen tudi z polinomskim koeficientom RPC (rational polynomial coefficient), ki omogoča umeščanje v prostor brez uporabe oslonilnih točk (Oštir, 2004; Eurimage, 2004).

Dobavitelj satelitskih posnetkov postavlja cene glede na prioritete snemanja. Osnovne cene imajo snemanja z majhno prioriteto. Cena pa se seveda dvigne, če naročimo snemanje z večjo prioriteto, kar pomeni, da bomo podobe prej dobili. Obstajajo tri prioritete: majhna prioriteta (standard), srednja prioriteta (priority) in nujna prioriteta (rush). Iz arhiva lahko naročimo minimalno 25 km2, 64 km2 z majhno in srednjo prioriteto ter 100 km2 z nujno prioriteto. Za ciklična snemanja območij s Quicirdom je ponujen tudi popust (-20 % za drugo podobo istega območja in -25 % za tretjo), vendar se moramo za to naročiti v naprej (Eurimage, 2004).

Če naročamo nova snemanja osnovnega izdelka, lahko naročimo le celotno podobo 272 km2, kar znese 5984 USD pri majhni prioriteti snemanja.

Prav tako kot pri Ikonosu, je pri QuickBirdu cena odvisna od licence za uporabo podobe: • ena organizacija: osnovna cena, • več organizacij: 2-10 organizacij +20 %, več kot 10 organizacij - po dogovoru, • izobraževalna organizacija: -20 %.

Naročimo lahko tudi multispektralne posnetke z izboljšano prostorsko ločljivostjo na 0,6 m. Vendar to ni cenovno smiselno, saj izostrenje multispektralnih posnetkov lahko izdelamo tudi sami (Švab, Oštir, 2004).

Za natančno georeferneciranje sta primerna samo osnovni in ortorektificirani izdelek, izdelka standard pa ne moremo, saj je le-ta že grobo georeferenciran (Skumavec, 2004).

Naročanje QuickBirdovih podob pa je dokaj nezanesljivo in časovno nedefinirano. Slovenski naročniki podob naročenega niti po 8 mesecih niso prejeli in so se nazadnje odločili za nakup podobe iz arhiva. Ugotovili so, da imajo prednost naročniki večjega števila podob oz. večjih območij (Oštir, 2004b; Skumavec, 2004).

4.1.1.3. OrbView 3 Ameriško podjetje OrbImage ponuja visokoresolucijske multispektralne posnetke senzorjev s komercialnega satelita OrbView 3 z 1-metrsko resolucijo v pankromatski tehniki in 4-metrsko v multispektralni tehniki v nadirju. Z multispektralno tehniko posname 4 spektralne kanale: RGB in bližnjo IR. Satelit lahko snema do odklonskega kota 50° od nadirja, kar nam tudi zmanjša natančnost in resolucijo posnetkov.

Satelit je bil izstreljen sredi leta 2003 in leti na višini 470 km. Njegova minimalna življenjska doba je ocenjena na 5 let. OrbView 3 je primerljiv s satelitom Ikonos (OrbImage, 2004).

V začetku leta 2007 planirajo izstrelitev satelita OrbView 5, ki bo omogočal še boljšo resolucijo: 0,41 m v pankromatski tehniki in 1,64 m v multispektralni tehniki. Le-ta se bo kosal s posnetki trenutno razpoložljivega QuicBird 2.

Trenutno OrbImage ponuja dva tipa izdelkov sistema OrbView 3:

• osnovni (BASIC),

• orto (ORTHO).

21/24

4.1.2. Postopki uporabe satelitskih posnetkov

4.1.2.1. Predpriprava podob za uporabo Ponudniki visokoločljivih satelitskih podob večinoma ne ponujajo podatkov o legi satelita v času snemanja, saj jim to omogoča trženje dražjih natančnejših izdelkov, kjer to sami izkoristijo. Ker pa so že obdelane podobe veliko dražje, za končnega uporabnika nabava večjega števila le-teh ni ekonomsko smiselna, saj lahko končni uporabnik sam georeferencira in poravna podobe na želeno natančnost.

4.1.2.2. Georeferenciranje Že Fraser (2000) je omenil več možnosti za georeferenciranje visokoločljivih podob:

• uporaba blokovne izravnave s popravljenimi enačbami kolinearnosti za primer satelitskih scen: satelitski skener ima perspektivno projekcijo samo v prečni smeri leta, paralelno projekcijo pa v smeri leta;

• model več projekcijskih centrov; kolinearne enačbe re-parametriziramo s časovno odvisnimi polinomskimi funkcijami;

• racionalne funkcije: slikovne koordinate so direktne funkcije objektnih koordinat;

• direktna linearna transformacija z enim dodanim parametrom;

• afina projekcija: najprej podobo transformiramo iz perspektivne v afino projekcijo, potem pa sledi nadaljnja uporaba.

Pri satelitskih sistemih, kjer lahko dobimo poleg surove podobe še druge podatke, nam ti georeferenciranje močno olajšajo. Tako že v naprej vemo na kakšen način bomo georeferencirali OrbVieweve podobe, kjer nam zraven podobe posredujejo tudi racionalne funkcije. Prav tako nam QuickBird omogoča izbiro več načinov georeferenciranja, saj imamo podane podatke o legi satelita v času snemanja in modelu kamere. Pri Ikonosu pa se je uporaba direktne linearne transformacije izkazala za zelo učinkovito (GI Slovenije, 2001).

Če hočemo sami izvajati georeferenciranje, moramo naročiti najosnovnejši izdelek senzorja, saj že transformiranega ali grobo georeferenciranega velikokrat ne moremo več učinkovito popravljali. Iz tega razloga se georeferenciranje QuickBirdovih arhivskih podob Standard s pomočjo direktne linerane transformacije ni obrodilo želenih rezultatov (Skumavec, 2004).

4.1.2.3. Poravnava Poravnava podobe (registracija) predstavlja umestitev podobe v izbrani koordinatni sistem - dobimo enakomerno položajno natančnost po celotni podobi. S poravnavo odpravljamo neenakomerna in nelinearno razporejena popačenja, ki so posledica kota ali časa snemanja ter vpliva oblike reliefa na podobo. Poravnave podob se lotimo po georeferenciranju, če ugotovimo, da nam le-to ni dalo primernih rezultatov položajne natančnosti po celotni podobi. Za poravnavo potrebujemo osnovno podobo ali drug sistem prostorskega prikaza (karta, DOF) na katerega izbrano podobo poravnamo.

Poravnava podob je v ožjem pomenu postopek, s katerim dosežemo, da istim strukturam ali območjem na zemeljskem površju ustrezajo iste koordinate oz. lega na obeh podobah. Poznamo večsenzorsko, večspektralno in veččasovno poravnavo podob.

Poravnava podob je sestavljena iz (Veljanovski, Oštir, 2004):

• prepoznavanja značilnih struktur, objektov in oblik,

• kontrole ujemanja struktur - iskanje ustreznih parov točk,

• opredelitve ustrezne prostorske transformacije,

• prevzorčenja poravnane podobe.

22/24

4.2. Uporaba SAR za določanje modela reliefa Radarsko daljinsko zaznavanje ima veliko ugodnih lastnosti, kot so neobčutljivost za vremenske pojave, možnost snemanja ponoči ter veliko število delujočih radarskih, predvsem satelitskih sistemov. Pri snemanju z radarjem obsevamo (z mikrovalovnim elektromagnetnim valovanjem), območje na zemeljskem površju ter sprejemamo odboj elektromagnetnega valovanja s površja Zemlje. Na radarskih posnetkih, lahko vidimo samo elektromagnetno valovanje, ki se je odbilo nazaj v smeri antene. Radar je torej aktivni inštrument, antena proti površju Zemlje pošlje mikrovalovni signal, signal se na površju razprši v vse smeri, antena zazna odbito valovanje. Jakost odbitega valovanja določajo: krajevni vpadni kot, razgibanost ter prevodnost in dielektričnost zemeljskega površja.

Radarju, ki opazuje površje Zemlje nekoliko vstran od nadirja, pravimo radar bočnega pogleda. Dolžina antene vpliva na azimutno ločljivost, torej ločljivost v smeri leta. Čim daljša je antena, boljša je ločljivost v tej smeri. Tako imenovan radar z umetno odprtino (synthetic aperture radar, SAR) s posebno tehniko iz sorazmerno kratke antene ustvari navidezno zelo dolgo anteno. Pri tem sestavi več zaporednih signalov (odbojev), ki jih radar sprejme med premikanjem v smeri leta. »Odprtina« v tem primeru predstavlja celotno razdaljo, na kateri radar zaznava energijo, odbito z zemeljskega površja, in jo sestavlja v posnetek.

4.2.1. Postopek interferometrične obdelave za izdelavo modela reliefa Postopek izdelave interferograma in digitalnega modela višin InSAR 25 je, kljub dokaj preprosti teoretični podlagi, razmeroma zapleten. Približno ga lahko razdelimo na naslednje korake:

• izbira parov posnetkov, • natančna medsebojna poravnava posnetkov, • priprava zunanjega modela višin, • računanje interferograma, • izboljšanje interferograma, • razvijanje faze, • ustvarjanje digitalnega modela višin, • geokodiranje, • združevanje interferogramov in ovrednotenje kakovosti.

Za kompleksne posnetke satelitov ERS lahko podatke o orbitah in ugodnih parih dobimo kar na internetu na straneh Evropske vesoljske agencije (ESA). Pri izbiri para posnetkov se moramo zavedati tako teoretičnih kot tudi praktičnih omejitev. Osnovna razdalja ne sme biti niti premajhna niti prevelika. Posnetka se morata prekrivati v delu, ki nas zanima. Kljub navidez dobri izbiri lahko naletimo na težave, ki so posledica močno različnih vremenskih razmer v času zajetja posnetkov. Izbira parov posnetkov torej zelo vpliva na zmožnost obdelav. Za najbolj ugodne posnetke se je izkazal čas brez vegetacije zgodaj spomladi. Kakovost izdelanega digitalnega modela višin InSAR 25 je ovrednoteno z nekaj neodvisnimi metodami (Stančič et al., 2000), in sicer s primerjavo raznih raztresenih točk na manjših, a morfološko različnih testnih območjih, s primerjavo s točkami, zajetimi z analitično fotogrametrično metodo ter s primerjavo z obstoječim DMR 100, delom obstoječega DMR 25 in najboljšo kombinacijo podatkov za testiranje. Glede na omenjene metode so pridobljene naslednje vrednosti ocene višinske natančnosti:

• ravninska območja 2 m • gričevnata območja 5 m • gorata območja 13 m

23/24

5. Vidiki pri izbiri merske metode Geodetske merske metode zagotavljajo kakovosten prostorski podatek pri določevanju topografije in spremljanju aktivnosti zemeljskih plazov. Glede na nalogo oziroma stanje plazu smo geodetske merske metode uporabne pri opazovanju plazov razdelili glede na namen oziromna fazo stanja plazu, na metode za: • določitev stanja pred nastankom plazu • določitev premikov • izdelavo posnetka stanja

5.1. Metode za določitev stanja pred nastankom plazu Pri vsakem plazu nas zanima, kakšno je bilo stanje pred nastankom plazu, saj lahko le na osnovi razlike med začetnim in trenutnim stanjem kvalitativno ugotovimo za kakšne in kolikšne spremembe gre. Ker lokacijo novega plazu lahko predvidimo le izjemoma, je izvedba naloge težavna, saj pogostokrat posnetek terena pred nastankom plazu ne obstaja. V takem primeru si lahko pomagamo z merskimi metodami, ki uporabljajo za druge namene zajete podatke v času pred nastankom plazu, to pa so : • satelitski posnetki, posneti v času pred nastankom plazu • INSAR DMR izdelan pred nastankom plazu • fotogrametrični posnetki cikličnih ali posebnih aerosnemanj Satelitski posnetki, posneti v času pred nastankom plazu so lahko zaradi pogostokrat preslabe ločljivosti (več kot 0.5 m) le osnova za določitev prvotnega stanja. Uporabimo jih če ni drugega boljšega vira.

INSAR DMR izdelan pred nastankom plazu je zaradi relativno redkega grida (25 m) le deloma uporaben vir r za 3D model stanja pred nastankom plazu. Uporabimo ga če ni drugega boljšega vira.

Najpogosteje so uporabni fotogrametrični posnetki cikličnega ali posebnega aerosnemanja, na osnovi katerih lahko izvedemo fotogrametrične meritve. Te tvorijo niz zaporednih postopkov, ki so sami po sebi dokaj kompleksni in zahtevajo obsežno pripravo. Med te postopke štejemo, izmero oslonilnih točk, skeniranje posnetkov, izračun notranje in zunanje orientacije posnetkov ter stereo izvrednotenje, katerega rezultat so podatki geolocirani v prostoru. Končni produkt fotogrametričnih produkcijske linije so lahko topografski podatki podani v vektorski obliki (točke, linije, poligoni), digitalni model reliefa in pa ortorektificirani posnetki (ortofoto načrt). Fotogrametrične metode štejemo med dirketne, površinske metode merjenja, zaradi poljubnega števila točk, ki jih lahko zajamemo iz posnetkov pa jih štejemo za masovne.

5.2. Metode za določitev premikov Od nastanka naprej plaz ne miruje ampak se pod različnimi vplivi spreminja. Pri izboru merske metode moramo upoštevati predvsem naslednje kriterije : • topografske lastnosti plazu (lokacija, lega, velikost, konfiguracija terena, dostopnost, ...) • dinamiko sprememb na plazu (počasni majhni premiki, konstantno drsenje, enkratni podori ali zdrsi,...) Za zelo majhne premike (rang mm/letno) geodetske metode niso primerne, veliko primernejše so geomehanske inklinometrske metode.

Geodetske merske metode bomo uporabili, kadar so pričakovani premiki med posameznimi opazovanji več kot 5 mm. Na počasi premikajočih se plazovih (letne ali mesečne spremembe), kjer se lahko brez nevarnosti gibljemo tudi po območju plazu, lahko uporabimo klasične geodetske metode kot so tahimetrija in GPS meritve. V tem primeru opazujemo premike le na posameznih točkah plazišča, ki pa morajo biti na terenu ustrezno signalizirane (tahimetrija) oziroma stabilizirane in varno dostopne (GPS).

V primeru velike ogroženosti objektov je možno izvajati tudi on-line opazovanja, pri čemer si pomagamo z motoriziranim elektronskim tahimetrom, ki samodejno neprestano opazuje eno ali več signaliziranih točk in lokacije sporoča na center za obdelavo. Tam jih ustrezna programska oprema obdeluje in v primeru večjih premikov sproži alarm. Sistem zahteva le enkratno signalizacijo točk na plazišču, s čimer se izognemo nevarnosti gibanja po plazovitem terenu.

Na plazovih, kjer so premiki večji, pride pri uporabi klasičnih metod praviloma do uničenja stabiliziranih in signaliziranih točk, kar onemogoča nadaljnja merjenja. V tem primeru je idealna metoda laserskega. Pri nas za namene plazov ta metoda še ni bila testirana in uporabljena, izkušnje iz tujine pa kažejo na njeno veliko uporabnost. Laserski skener je izredno uporaben zaradi nekontaktnosti metode in s tem varnosti - signalizacija, stabilizacija in dostop do merjenih točk niso potrebni, samo stojišče pa je izven samega plazišča. Zaradi mase točk, ki jih lahko zajamemo v kratkem času, in iz katerih naredimo zelo gost 3D model

24/24

plazu omogoča poleg določitve premikov tudi bistveno prednost pred klasičinimi geodetskimi meritvami, ki so omejene na manjše število točk. Gre za možnost natančnega izračun volumnov zemljine, ki se premika in ki predstavlja glavni problem pri plazovih. Zaradi vseh omenjenih lastnosti je merjenje z laserskim skenerjem primerno tudi za meritve z večjo frekvenco, kvartalno mesečno ali pa celo tedensko.

5.3. Metode za izdelavo posnetka stanja Posnetek stanja celotnega plazu lahko izvedemo v različnih časovnih presekih. Običajno je najbolj to storiti po večjih spremembah na plazu (nastanek plazu, večji premiki, posamezne faze sanacije,...), lahko pa ga izvajamo tudi periodično. Za posnetek stanja plazu so primerne metode za masovni zajem točk: • klasične geodetske metode • fotogrametrične metode • uporaba laserskih skenerjev V primeru, da želimo pridobiti topografijo celotnega plazu z klasičnimi geodestkimi metodami, je neizogibno gibanje po samem plazu, saj je potrebno vse detajlne točke sproti markirati s prizmo oz. nanje postaviti GPS anteno. Te metode so tehnično najnatančnejše, vendar so tudi časovno potratne pri zajemu velikega števila točk, poleg tega pa zaradi potencialnega zdrsa nevarne za operaterja. Zaradi tega so za izdelavo posnetka celotnega plazu manj primerne.

Fotogrametrične metode delimo na aero in terestrične. Pri aerosnemanjih so stroški zaradi organizacije snemanja ter izvrednotenja relativno visoki zaradi česar metoda za pogosto periodično snemanje ni primerna. Pri terestričnih snemanjih so stroški bistveno manjši se pa pogostokrat pojavi problem vidnosti plazu s stojišča.

Tudi za posnetke stanja se izkaže terestrično lasersko skeniranje kot najprimernejša metoda. Glavna prednost pred ostalimi metodami je v tem, da lahko v kratkem času pridobimo prostorski podatek za relativno velika območja, ne da bi se omejili na končno število diskretnih točk. Podatek, ki pridobimo s skeniranjem predstavlja oblak točk iz katerega lahko tvorimo ploskve (digitalni model terena) v različnih časovnih obdobjih. Iz oblaka točk lahko izvajamo tudi poljubne meritve objektov, ki jih v oblaku lahko identificiramo. Z namestitvijo digitalnega fotoaparata na ogrodje laserskega skeniranja je možno enostavno kombiniranje posnetkov z oblakom točk. Tako lahko znatno zmanjšamo čas za pripravo digitalnega ortofota oz. drugih vizualizacij, saj se izognemo vsem vmesnim stopnjam med samo terensko izmero in končnim produktom, ki so potrebni pri fotogrametričnih tehnikah.

1. Uvod 1.1. Klasifikacija merskih metod 1.2. Merske metode za izmero aktivnosti plazov 1.2.1. Geološko hidrološke meritve 1.2.2. Geodetske metode

2. Referenčne geodetske metode 2.1. Klasične geodetske meritve 2.2. GPS meritve 2.2.1. Metode GPS izmere 2.2.1.1. Statična GPS izmera 2.2.1.2. Hitra statična metoda GPS izmere 2.2.1.3. Kinematična metoda GPS izmere 2.2.1.4. Real Time Kinematic – RTK metoda GPS izmere

2.2.2. GPS sprejemniki 2.2.3. Planiranje GPS izmere

3. Geodetske metode za masovni zajem 3.1. Fotogrametrična izmera 3.1.1. Fotogrametrični viri 3.1.2. Fotogrametrične tehnike 3.1.3. Vrste fotogrametričnih snemanj 3.1.4. Ocena natančnosti fotogrametričnih meritev

3.2. Lasersko skeniranje 3.2.1. Opredelitev tehnologije 3.2.2. Natančnost laserskih skenerjev 3.2.3. Doseg 3.2.4. Vidno polje 3.2.5. Gostota skeniranja in velikost pike

4. Druge geodetske metode 4.1. Uporaba satelitskih posnetkov 4.1.1. Sateliti 4.1.1.1. Ikonos 4.1.1.2. QuickBird 4.1.1.3. OrbView 3

4.1.2. Postopki uporabe satelitskih posnetkov 4.1.2.1. Predpriprava podob za uporabo 4.1.2.2. Georeferenciranje 4.1.2.3. Poravnava

4.2. Uporaba SAR za določanje modela reliefa 4.2.1. Postopek interferometrične obdelave za izdelavo modela reliefa

5. Vidiki pri izbiri merske metode 5.1. Metode za določitev stanja pred nastankom plazu 5.2. Metode za določitev premikov 5.3. Metode za izdelavo posnetka stanja