Stereoskopické vyhodnocování leteckých snímků na pracovní stanici DPZ

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA

OSTRAVA

Hornicko-geologická fakulta Institut geoinformatiky

STEREOSKOPICKÉ VYHODNOCOVÁNÍ

LETECKÝCH SNÍMKŮ NA PRACOVNÍ STANICI DPZ

Semestrální projekt

Mária Bárdyová, Vojtěch Bravenec, Tomáš Hubálek, Roman Ožana

OSTRAVA 2005

1

OBSAH

OBSAH 1

SEZNAM ZKRATEK 3

SEZNAM OBRÁZKŮ 4

SEZNAM TABULEK 5

SEZNAM VZORCŮ 6

ÚVOD 7

1 ZADÁNÍ PRÁCE 8

2 ÚVOD DO PROBLEMATIKY 9

2.1 Stereofotogrammetrie 9

2.2 Stereoskopické vidění 10

2.3 DMT 15

2.4 Datový model TIN 17

3 VSTUPNÍ DATA 19

3.1 Letecké snímky 19

3.2 Digitální mapa areálu VŠB-TUO 20

4 POSTUP PRÁCE 21

4.1 Seznámení se s existujícími projekty 21

4.2 Datový model 23

4.3 Příprava potřebných dat 26

4.4 Vytvoření stereo-projektu 30

4.5 Vzhodnocování 31

4.6 Vygenerování DMT 34

4.7 Kontrola a oprava DMT 36

2

4.8 Závěrečné zhodnocení DMT 41

5 POUŢITÉ VYBAVENÍ 46

5.1 Erdas Imagine 8.7. – modul Stereo Analyst 46

5.2 Brýle – CrystalEyes 46

5.3 ArcGIS 9.0 47

5.4 Pracovní stanice 48

6 ZÁVĚR 49

CITACE 51

LITERATURA 52

3

SEZNAM ZKRATEK

*.blk IMAGINE OrthoBASE Block File

*.dbf Database Format – databázový formát

*.fpj Stereo analyst feature project

*.img IMAGINE Image

*.shp Shape File

2D Two-dimensional (dvourozměrný ve smyslu počtu prostorů)

3D Three-dimensional (trojrozměrný ve smyslu počtu prostorů)

CPU Central Processor Unit – Hlavní procesorová jednotka

DMT Digitální model terénu

DPI Dots per Inch – počet rozlišovacích bodů na palec

DPZ Dálkový prieskum Země

ESRI Environmental Systems Research Institute

GB Gigabyte – datová jednotka

GIS Geografický informační systém

GPS Globálny polohovací systém

HDD Hard Disk Drive – pevný disk

HGF Hornicko-geologická fakulta

Hz Hertz – počet cyklů za jednu vteřinu

LCD Liquid Crystal Display – Displej využívající technologii tekutých krystalů

PC Personal Computer – osobní počítač

RAM Random Access Memory – Operační paměť využívající náhodnou adresaci

RGB Red, Green, Blue – barevná kompozice

RMSE Střední kvadratická chyba

TIN Triangulated irregular network

TTP Trvale travní porost

VŠB-TUO Vysoká Škola Báňská Technická Univerzita Ostrava

4

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obrázek č. 1 - Prvky vnitřní a vnější orientace 10

Obrázek č. 2 – Rozpoznání vzdálenosti k předmětu 11

Obrázek č. 3 – Brýle s barevnými filtry 11

Obrázek č. 4 – Brýle CrystalEyes 11

Obrázek č. 5 – Určení paralaxy na základě dvou překrývajících se snímků 12

Obrázek č. 6 – Určení výšky bodů na základě paralaxy 14

Obrázek č. 7 – Příklad polyedrického modelu (vektorový model) 16

Obrázek č. 8 – Příklad rastrového modelu 16

Obrázek č. 9 – Struktura modelu TIN 18

Obrázek č. 10 – Vzhled programu SHP grid generátor 29

Obrázek č. 11 – Ukázka číslování bodů identifikátorem 29

Obrázek č. 12 – Struktura souboru 30

Obrázek č. 13 – Ukázka konfiguračního souboru 30

Obrázek č. 14 – Tvorba paralelní linie 31

Obrázek č. 15 – Dvojí nastavení zámku nástroje (otevřeno, zavřeno) 32

Obrázek č. 16 – Nestandardní ukončení programu ERDAS 33

Obrázek č. 17 – Ukázka vyhodnocených dat 34

Obrázek č. 18 – Ukázka vygenerovaného modelu 36

Obrázek č. 19 – Oprava DMT s využitím tablet PC (11:25) 37

Obrázek č. 20 – Oprava DMT s využitím tablet PC (17:42) 37

Obrázek č. 21 – Špatně umístěné body mají za následek pyramidy 38

Obrázek č. 22 – Totožné místo, u špatných bodů byla upravena Z souřadnice 38

Obrázek č. 23 – Logická chyba, zlom v komunikaci 39

Obrázek č. 24 – Totožné místo, upraven koncový bod linie 39

Obrázek č. 25 – Ukázka místa s malou hustotou umístěných bodů 40

Obrázek č. 26 – Digitální model terénu obsahující chybné data 41

Obrázek č. 27 – Odchylky umístění bodů ve směru osy X 44

Obrázek č. 28 - Odchylky umístění bodů ve směru osy Y 45

Obrázek č. 29 - Odchylky umístění bodů ve směru osy Z 45

Obrázek č. 30 - Krystalové brýle a jejich princip 47

5

SEZNAM TABULEK

Tab. 1 Základní parametry leteckých snímků 19

Tab. 2 Základní informace o datech měřených geodeticky 20

Tab. 3 Základní informace o prvním řešeném projektu 21

Tab. 4 Základní informace o druhém řešeném projektu 22

Tab. 5. Datový model objekt výškové bodové pole 23

Tab. 6. Datový model objekt strukturní linie komunikací 24

Tab. 7. Datový model objekt ořezový polygon 25

Tab. 8. Datový model objekt obtížně výškově určitelné plochy 25

Tab. 9 Tabulka vyhodnocovaných bodů 43

Tab. 10 Střední kvadratické chyby 43

Tab. 11 Jednoduché statistické vyhodnocení bodů 44

6

SEZNAM VZORCŮ

[1] Určení paralaxy 13

[2] Určení velikosti snímkové základny 14

[3] Určení nadmořské výšky ve zkoumaném bodě 14

[4] Výpočet měřítka snímků v jeho středu 19

[5] Výpočet měřítka snímku na okraji snímku 19

[6] Určení velikosti pixelu 20

[7] Určení chyby rezidua pro bod 22

[8] Celková reziduální chyba ve směru osy X 23

[9] Celková reziduální chyba ve směru osy Y 23

[10] Celková chyba rezidua 23

[11] Střední kvadratická chyba 41

7

ÚVOD

Na pokraji 21. století existuje celá řada způsobů jak získat prostorové data, které je

možné následně použít při tvorbě digitálních modelů objektů. Tímto objektem může být

například povrch, terén, reliéf, krajina, vegetace budova nebo její dílčí části. Jeden ze způsobů

sběru dat je i stereofotogrammetrie, tato metoda byla předmětem našeho semestrálního

projektu.

Jednalo se o práci stereoskopického vyhodnocení leteckých snímků části Ostravy –

Poruby s využitím pracovní stanice pro dálkový průzkum země.

Toto téma již bylo v minulosti dvakrát řešeno. Jednalo se o práce Antonína Orlíka a

od kolektivu Michala Biskupa, Alice Joštové, Tomáše Faldyny a Františka Klímka na něž

naše práce nepřímo navazovala. Všem předešlým řešitelům bychom tímto chtěli poděkovat za

jejich cenné poznatky a data, jež byly při naší práci využity.

8

1 Zadání práce

Cíle tohoto projektu jsou :

vytvořit základní datový model pro areál VŠB a okolí

vyhodnocovat prvky na základě datového modelu nad leteckými snímky

vygenerování digitálního modelu terénu

zhodnocení kvality vytvořených dat

začlenění vytvořených dat do metainformačního systému MIDAS

9

2 Úvod do problematiky

2.1 Stereofotogrammetrie

Stereofotogrammetrie je založena na schopnosti zdravého lidského mozku vnímat

prostřednictvím očí stereoskopicky prostorově nejen při pozorování svého okolí, ale rovněž v

situaci, kdy pomocí optiky pozorujeme dvojice fotografií ( pozemních nebo leteckých )

stejných předmětů či terénů, pořízených za dvou různých stanovišť. Při pozorování takto

pořízených fotografií vzniká prostorový vizuální efekt, který lze pomocí speciálních přístrojů

převést do digitální formy.

2.1.1 Principy pořízení stereoskopické dvojice snímků

Pro vyhodnocení stereoskopických fotografických měřičských snímků je nutno znát

prvky vnitřní a vnější orientace měřické komory:

2.1.1.1 Prvky vnitřní orientace:

Každá měřičská komora je definována technickými parametry, tyto parametry se

nazývají prvky vnitřní orientace:

f - konstanta komory je definována jako vzdálenost od hlavního snímkového

bodu ke středu výstupní pupily

poloha hlavního bodu snímku H (dx, dy), představuje průsečík roviny snímku

s paprskem, který odpovídá paprsku procházejícímu v předmětovém prostoru

středem promítání a který je kolmý na rovinu snímku.

distorze, vyjadřující optickou vadu objektivu, která má vliv na geometrické

zobrazení objektivem. Má dvě základní složky - radiální a tangenciální. Vliv

tangenciální distorze je zpravidla zanedbáván. Naopak vliv radiální distorze je

nutné u přesných prací do vnitřní orientace zahrnovat.

Tyto veličiny jsou známy předem, a jsou udávány výrobcem pro každou jim

vyrobenou fotokomoru. Lze je rovněž zjistit pomocí laboratorního měření. Jako měřičské

snímky jsou označeny ty snímky u kterých jsou tyto parametry známy.

2.1.1.2 Prvky vnější orientace:

X0, Y0, Z0 – souřadnice středů vstupní pupily

ω - sklon osy záběru

φ - vodorovný úhel, svírá ho průmět osy záběru s určitým stanoveným úhlem

κ - úhel pootočení, vyjadřuje otáčení snímku ve vlastní rovině kolem osy

záběru

10

Obrázek č. 1 - Prvky vnitřní a vnější orientace

Fotografická komora je nejčastěji umístěna na leteckém nosiči, který je v pohybu, je

vystaven meteorologickým a fyzikálním vlivům. Definuje se proto vnější orientace pro každý

snímek a její prvky považujeme za známé (souřadnice středu vstupní pupily X0, Y0, Z0, dále

sklony ω, φ, κ). Navigace i určování orientace měřické komory je v současné době zejména

díky GPS metodám nebo GPS v kombinaci s gyroskopy a sklonoměry na takové úrovni, že

můžeme přímo určit prvky vnější orientace. [c5]

V případě, že známe prvky vnější a vnitřní orientace, odpovídající si body, u nichž

známe souřadnice, nebo páry navzájem odpovídajících si bodů, u kterých souřadnice

neznáme. Můžeme pořízené snímky usadit do souřadnicového systému.

2.2 Stereoskopické vidění

Třetí rozměr obrazů - prostor umožňuje automaticky určovat relativní vzdálenosti

mezi předměty. Právě určování relativních vzdálenosti je hlavním předpokladem pro využití

stereoskopie jako podstatné součásti fotogrammetrie. Přirozené stereoskopické vidění je

možné jen díky binokulárnímu vidění, tzn., pozorování předmětu ze dvou různých úhlů.

Základem stereoskopického vjemu je konvergence očí a akomodace čočky. Osy pohledu obou

očí se tedy musí sbíhat v pozorovaném bodě. Akomodace čočky představuje zaostření vidění

na vzdálenost předmětu pozorování. Akomodace se děje změnou křivosti oční čočky, kterou

zajišťují oční svaly. [c4]

11

Obrázek č. 2 – Rozpoznání vzdálenosti k předmětu1

Pro použití stereoskopického vjemu ve stereoskopii musíme získat umělý stereo-vjem.

Pro jeho dosažení je využívána celá řada různých postupů; většina z nich vyžaduje použití

speciálních 3D brýlí. [c4] 3D brýle umožňují pozorovateli vidět pozorovanou scénu (ve filmu,

na fotografii a podobně) prostorově - včetně její hloubky. Objekty tak nejsou ploché, ale

působí reálným dojmem. Existují různé druhy 3D brýlí. Často jsou používány brýle s

modrozeleným a červeným průzorem (metoda zvaná anaglyph),

Obrázek č. 3 – Brýle s barevnými filtry

brýle s polarizovanými průzory nebo brýle,ve kterých dochází ke střídavému

zatmívání jednotlivých LCD průzorů.

Obrázek č. 4 – Brýle CrystalEyes

Pozorování objektu přímo očima je tak nahrazeno pozorováním obrazu předmětu na

měřických snímcích, kdy levý snímek pozorujeme levým okem a pravý snímek pravým okem.

Při pozorování očima se vlastně jedná o pozorování ze dvou stanovisek, délka oční základny

se pohybuje okolo 65 mm. Pořízené fotogrammetrické snímky by měly být pořízeny ze dvou

stanovisek o přibližně stejné nadmořské výšce, osy záběru by měly být rovnoběžné (u

pozemní fotogrammetrie se používá také metoda, kdy jsou osy záběru šikmé). Délka samotné

1 Převzato viz. citace [c2]

12

základny (vzdálenost stanovisek) závisí na vzdálenosti nejbližších a nejvzdálenějších bodů,

které budou vyhodnocovány s požadovanou přesností.[c4]

2.2.1 Určení horizontální paralaxy

Pro správný stereo-vjem je důležité, aby oči dobře vnímaly x-paralaxu (horizontální

paralaxa), a naopak, aby y-paralaxa (vertikální paralaxa) byly pokud možno nulová. Paralaxa

je definována jako rozdíl snímkových souřadnic odpovídajícího si bodu na obou snímcích.

Obrázek č. 5 – Určení paralaxy na základě dvou překrývajících se snímků2

A – bod umístěný na povrchu (nižší nadmořská výška)

B – bod umístěný na povrchu (vyšší nadmořská výška)

a, b – body A a B na levém snímku

a’, b‘ – body A a B na pravém snímku

xa – vzdálenost na ose x v od středu levého snímku

2 Převzato dle citace [c6]

13

x’a – vzdálenost na ose x od středu pravého snímku

o – střed levého snímku

o’ – střed pravého snímku

aaa xxp [1]

pa – paralaxa

xa – vzdálenost na ose x v od středu levého snímku

x’a – vzdálenost na ose x od středu pravého snímku

U letecké fotogrammetrie je horizontální paralaxa ve směru osy x a vertikální paralaxa

ve směru osy y. Zatím co u pozemní fotogrammetrie je horizontální paralaxa ve směru osy x

a vertikální paralaxa ve směru osy z.

2.2.2 Určení nadmořské výšky bodů a délky snímkové základny

Snímkovou základnu je možné vypočítat podle vzorce číslo 2.

yB3

1 [2]

B – velikost snímkové základny

y - střední vzdálenost zájmových předmětům

14

Obrázek č. 6 – Určení výšky bodů na základě paralaxy3

A – Určovaný bod umístěný na povrchu

YA – souřadnice bodu A ve směru osy X

XA – souřadnice bodu A ve směru osy Y

a – bod A na levém snímku

a’ – bod A na pravém snímku

ha – nadmořská výška terénu ve zkoumaném bodě

Určení nadmořské výšky je pak možné vypočítat podle vzorce číslo 3.

a

Ap

fBHh

* [3]

ha – nadmořská výška terénu ve zkoumaném bodě

H – Absolutní výška letu

B – velikost základny

f – konstanta fotokomory

pa - paralaxa

3 Převzato dle citace [c6]

15

2.3 DMT

Digitální modely terénu se využívají pro celou řadu aplikací v oblasti GIS, ať už

z hlediska prostého modelování či k realizaci analýz vyžadujících podrobnou znalost reliéfu

krajiny. Formát vyjádření DMT může být rastrový (model GRID) nebo vektorové (model

TIN).

2.3.1 Definice pojmu DMT

DMT obecně popisují průběh (geometrii) terénu v digitální podobě. Kromě reliéfu

terénu může také zahrnovat také geoprvky, které se nachází na zemském povrchu (vodstvo,

lesy, antropogenní objekty a podobně).

Geometrický popis terénní plochy – množina hladkých ploch, které se vzájemně

stýkají ve vrcholech a na hranách.

DMT tedy představuje digitální popis a reprezentaci povrchu terénu. Může však

reprezentovat i jiné povrchy, např. geologická rozhraní, hladinu podzemní vody apod. Průběh

terénu lze popsat body liniemi a polygony.

Body lze rozdělit na :

1. body nesoucí pouze údaj o nadmořské výšce povrchu terénu v daném bodě

2. body nesoucí vedle nadmořské výšky ještě další informaci (v atributové

tabulce) o průběhu terénu v tomto bodě

vrcholky kopců

nejnižší body v údolí

sedlové body

body odtoku z povodí

Linie lze rozdělit na:

1. linie popisující průběh terénu

2. horizontální řezy – vrstevnice

3. vertikální řezy – profily

4. obecné linie vedené po povrchu terénu (zvýrazňující nějaký jev v terénu)

5. linie popisující náhlé změny průběhu terénu

6. tzv. lomové linie (angl. Breaklines) – hrany útesů, lomů, propastí apod.)

7. linie popisující zvláštní liniové prvky povrchu terénu (tzv. strukturní linie)

hřbetnice, údolnice, spádnice, pobřežní linie

Plochy lze rozdělit na:

1. oblasti s konstantní nadmořskou výškou (hladiny jezer, parkoviště)

2. skryté oblasti (s neznámou nadmořskou výškou)

3. hranice modelované plochy

V souladu s tímto výčtem prvků lze definici DMT rozšířit: DMT je množina

reprezentativních bodů, linií a ploch povrchu terénu, uložená v paměti počítače a algoritmus

pro interpolaci nových bodů dané planimetrické pozice nebo pro odvození jiných informací

(např. sklonu svahu apod.)

16

2.3.2 Typy modelů terénu

Polyedrický model – element. Ploškami jsou nepravidelní rovinné trojúhelníky, které

k sobě přiléhají a tvoří nepravidelný mnohostěn, který se přimyká k terénu. Tento model je

výhodnější tam, kde v krajině dochází k prudkým změnám nadmořských výšek.

Obrázek č. 7 – Příklad polyedrického modelu (vektorový model)

Rastrový model – množina elementárních plošek nad oky pravidelného rastru.

Hranice plošek však na sebe spojitě nenavazují.

Obrázek č. 8 – Příklad rastrového modelu

17

Plátový model – rozdělí povrch na nepravidelné, obecně křivé pláty trojúhelníkového

nebo čtyřúhelníkového tvaru, přičemž hranice dělení jsou vedeny po případných

singularitách. Např. definice plátů pomocí hraničních křivek (Coons). Plátový model

umožňuje popsat terén s vysokou přesností bez zvýšení objemu primárních dat, ovšem za

cenu jisté výpočetní složitosti. Interpolací z něj pak lze vytvořit rastrový model vysoké

hustoty a přesnosti.

2.3.3 Kvalita DMT

I malé chyby v odvození výšek mohou vést k velkým chybám, protože chyby se na

sebe dále kumulují. Chyby vznikají taky při interpolaci výšek

Kvalitu DMT ovlivňuje:

vstupní data

množství (hustota) a rozmístění bodů s nadmořskou výškou

přesnost určení planimetrické pozice a nadmořské výšky u těchto bodů

využití strukturních linií (příp. dalších popisných prvků) při generování DMT

algoritmus pro odvození nových hodnot dané planimetrické pozice použitý při

interpolaci výšek

volba nevhodného algoritmu (metody) zpracování

2.3.4 Všeobecný postup při tvorbě DMT

Pořízení dat (zakoupení, vyhodnocením (vektorizací) a podobně)

Kontrola a úprava dat

Předzpracování dat – spojování, hledání vztahů mezi daty z různých zdrojů

Generování DMT – konstrukce modelu

Ladění a modifikace DMT

Zpracování DMT – Analýzy –generování odvozených modelů

(Zobrazení DMT a odvozených modelů)

Interpretace DMT a odvozených modelů

Vizualizace a prezentace DMT a odvozených modelů

Nejde o jednosměrný proces. Výsledky kteréhokoliv z výše uvedených kroků (etap) si

mohou vyžádat návrat zpět a opakování.

2.4 Datový model TIN

Tento model je používán především ke konstrukci vrstevnic a řezů. Zaručuje

především lineární interpolaci v trojúhelnících (určování neznámé nadmořské výšky). Bývá

popsán pomocí ploch (trojúhelníky), hran a vrcholů. Nedostatkem tohoto modelu je linearita

trojúhelníků a neplynulý (lámaný) průběh terénu.

Trojúhelníková síť vzniká spojením bodů nepravidelně rozmístěných v prostoru a

umožňující prezentovat spojité jevy (např. digitální model terénu),druh mozaikového modelu

založený na síti trojúhelníků

18

Obrázek č. 9 – Struktura modelu TIN

Pro každou hranu modelu se eviduje :

počáteční a koncový vrchol hrany (na obrázku je zobrazen číslem)

levá a pravá přilehlá plocha (na obrázku jsou označeny velkými písmeny)

levá a pravá přilehlá hrana v každém z vrcholů (větší nároky na paměť, ale

efektivní).

Rozšíření této struktury o několik málo atributů umožní definovat křivost terénu. Jeho

použití je univerzální. Tento typ datového modelu jsme se rozhodli použít pro tvorbu našeho

modelu terénu.

19

3 Vstupní data

3.1 Letecké snímky

Institut geoinformatiky na VŠB – TUO – HGF v Ostravě-Porubě získal z leteckého

snímkování provedeného firmou GEODIS Brno sedm snímků vhodných pro

stereofotogrammetrické vyhodnocení. Snímky byly pořízeny analogovou fotogrammetrickou

komorou na barevný film a později byly snímky naskenovány v rozlišení 1200DPI do

rastrového formátu (*.img). Tyto snímky zachycují část Ostravy-Poruby. Spolu s těmito

rastrovými snímky byl dodán kalibrační protokol a informace o prvcích vnitřní a vnější

orientace. Údaje o snímcích jsou zobrazeny v následující tabulce.

Parametr Hodnota

Rozměr snímků 23 x 23 cm

Datum snímkování 7. Dubna 2001

Absolutní výška letu 1380 m

Skutečná výška letu 1120 m

Komora RMK top 145855/00

Konstanta fotokomory f=153.029 mm

Tab. 1 Základní parametry leteckých snímků

3.1.1 Výpočet dalších parametrů snímků

Průměrná nadmořská výška terénu v zájmové oblasti je přibližně 260 m. Na základě

výše zmíněných parametrů snímků lze vypočíst jejich měřítko (mS). Je zřejmé, že měřítko

snímku se ve středu centrální projekce a na okraji snímku liší. Rovněž lze vypočítat

vzdálenost, kterou představuje jeden pixel ve skutečnosti. Pro měřítko snímku mS1 ve středu

centrální projekce platí.

7319153029.0

11201

f

hmS [4]

ms1 – měřítko snímku v jeho středu

h – skutečná výška letu (m)

f - konstanta fotokomory (m)

Chceme-li určit měřítko i na okraji snímku je vztah následující :

9155153029.0

112073192

23.0

2

2

2

2

2

1

2f

hms

m

S

S [5]

ms2 – měřítko na okraji snímku

ms1 – měřítko snímku v jeho středu

h – skutečná výška letu

f - konstanta fotokomory (m)

20

s – délka snímkové hrany (rozměr snímku) (m)

Ze znalosti počtu pixelů v řádce (sloupci) obrazového záznamu, který se dá zjistit

přímo z vlastností souboru nebo vypočíst z rozlišení při skenování (1200 bodů/palec) a

rozměru snímku (s = 0.23 m), lze odvodit následující vztah a zjistit, že změna měřítka způsobí

změnu velikosti jednoho pixelu od 0.155 m ve středu centrální projekce do 0.194 m na okraji

snímku.

DPI

m

bodůpočet

mspixeluvelikost SS 0254.0

__ [6]

K tomuto radiálnímu zkreslení se přičítá i zkreslení, které je způsobeno proměnlivými

výškovými poměry v terénu – vznikají radiální posuny, dále zkreslení objektivu a zkreslení

způsobené změnou vlastností filmového materiálu, při větších výškách letu je pak nutno

počítat se zakřivením Země a atmosférickou refrakcí. Všechna tato zkreslení znemožňují

vlícovat snímek do existující mapy nebo jej pro tvorbu mapy použít.

3.2 Digitální mapa areálu VŠB-TUO

Tyto data byly získány na základě spolupráce s Institutem geodézie a důlního měřictví.

Sada obsahovala. Data byla vytvářena v rámci disertační práce Ing. Böhmové Dagmar

([email protected]), téma této práce bylo: Aktualizace digitální mapy areálu VŠB-

TUO. V následující tabulce jsou uvedeny nejdůležitější údaje.

Autor zaměření Ing. Böhmová Dagmar ([email protected])

Způsob měření Geodetickým měřením pomocí totální stanice

Rok zaměření 2002

Třída přesnosti 3. třída (0.08 - 0.14 m)

Dostupné Formáty dat DXF, VYK, Shape File, Personal Geodatabase

Prostorový referenční systém, přímé planární S-JTSK

Prostorový referenční systém, přímé výškové výškový systém baltský - po vyrovnání

Cena Pro školní účely zdarma

Budovy Polygonová vrstva obsahující kolmé průměty budov.

Ke všem geoprvkům jsou doplněna mimo jiné

atributová data Zteren (definující nadmořskou výšku

podstavy)

Podklad Obsahuje množinu geoprvků, které spolu logicky nesouvisí, ale charakterizují prvků v krajině. Prvky

nejsou výškově určené.

Výškové body Pole výškově určených bodů (4720 bodů) v areálu

VŠB-TUO a přilehlém okolí.

Tab. 2 Základní informace o datech měřených geodeticky

Podrobnější informace jsou uvedeny ve školní verzi projektu MIDAS

(http://gis.vsb.cz/midasvsb - tento systém je dostupný pouze v rámci intranetu školy).

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://gis.vsb.cz/midasvsb

21

4 Postup práce

4.1 Seznámení se s existujícími projekty

Na začátku naší práce bylo potřebné seznámení se s již existujícími projekty.

Nejdůležitější zkoumanou částí obou projektů byly vytvořené geodata a projekt definující

aerotriangulaci.

Řešitel Antonín Orlík

Datum vytvoření 30.5.2002

Zaměření projektu zpracování leteckých měřičských snímků – aerotriangulace

ukázková vektorizace geodat pro areál VŠB-TUO

vytvoření digitálního modelu terénu a reliéfu z těchto snímků

vytvoření ortofotosnímku (část VŠB-TU Ostrava)

Reziduální chyba

vytvořeného projektu

definujícího aerotriangulaci (RMS)

RMSE = 0,804

Rozsah zpracované oblasti -1099723.45, -478695.81, -1101314.24, -479641.21

Plocha 1590.79m x 945.4m tedy 1 503 932.866m2

Vytvořené vrstvy Bodové

MassP1.shp – výškové bodové pole

MassP2.shp – výškové bodové pole

Liniové

Linie_hard.shp – strukturní linie

Linie_MasP.shp – liniové objekty upřesňující průběh terénu

Polygonové

Poly_HardRep.shp – plochy konstantní nadmořské výšky

hranice.shp – hranice vyhodnocované oblasti

Budovy.shp – Střechy budov

Proč jsme data nevyužili 1. Výškové bodové pole je nepravidelné s malou hustotou počet bodů je

2181.

2. Rozsah zpracované plochy neodpovídal naším požadavkům

Tab. 3 Základní informace o prvním řešeném projektu

Antonín Orlík navíc vytvořil aplikaci, která řešila generování pravidelné sítě bodů.

Tato aplikace byla vytvořena v programovém prostředí Visual Basic. Jeho aplikace byla

zdrojem inspirace pro námi vytvořenou aplikací, která řešila obdobný problém, viz kapitola

Vytvoření Pravidelné sítě bodů.

Řešitel Alice Joštová, František Klímek, Tomáš Faldyna, Michal Biskup

Datum vytvoření 28.8.2004

Zaměření projektu zpracování leteckých měřičských snímků – aerotriangulace

vytvoření datového modelu a jeho použití

ukázkové vyhodnocení geodat pro areál VŠB-TUO a přilehlých ploch

vytvoření digitálního modelu terénu a reliéfu z těchto snímků

výtvoření mapového výstupu areálu VŠB – TU a okolí

Reziduální chyba

vytvořeného projektu

definujícího aerotriangulaci (RMS)

RMSE = 0,412

Rozsah zpracované oblasti -1100405.00, -478900.00, -1101485.00, -480010.00

Plocha 1080m x 1110m tedy 1 198 800 m2

Vytvořené vrstvy Bodové

22

points – výškové bodové pole

zastavky – představují zastávky Městské Hromadné Dopravy

strom_ker – vegetace v areálu VŠB – TUO a okolí

Liniové

chodniky – středy chodníků v okolí areálu VŠB-TUO

draha – středy tramvajových kolejí v okolí areálu VŠB-TUO

komunikace – středy komunikací v okolí areálu VŠB-TUO

breakline – strukturní linie

Polygonové

budovy – střechy budov nepatřících do areálu VŠB-TUO

budovy_vsb – střechy budov patřících do areálu VŠB-TUO

polygons - plochy konstantní nadmořské výšky

vymezeni – hranice vyhodnocované oblasti

travni_porost – zatravněné plochy v areálu VŠB-TUO a okolí

puda – veškeré nezastavěné plochy

Proč jsme data nevyužili 1. Krok pravidelné sítě, kterou používali řešitelé byl 30 metrů, tato síť

bodů je velmi řídká a nedokáže dostatečně vystihnout průběh terénu.

Celkový počet bodů je 1261.

2. Počet zlomových strukturních linií v celkové ploše 1198800 m2 je jen

83.

3. Střechy budov, které byly vyhodnoceny neodpovídají skutečnosti 4. Počet vytvořených ploch s konstantní nadmořskou výškou je 5, což je

nedostačující

5. Rozsah zpracované plochy neodpovídal naším požadavkům

6. Ve vytvořených datech nejsou odstraněny linie nulové délky a body

nulové nadmořské výšky, které vznikly chybným vyhodnocením

Tab. 4 Základní informace o druhém řešeném projektu

Pořízené data prošli vizuální kontrolou a byly ohodnoceny jako nevyhovující u obou

předešlých projektů. Z následujících důvodů : polohová přesnost, špatně určené výškové

hodnoty geoprvků, malá hustota dat, rozsah zpracovávané oblasti a špatné vyjádření průběhu

terénu. Proto jsme přistoupili k vytvoření veškerých potřebných dat sami.

Jediné co bylo převzato byla data definující aerotriangulaci. Přičemž aerotriangulací

rozumíme proces, který stanoví matematickou souvislost mezi snímky obsaženými v projektu,

komorou nebo senzorem a zemským povrchem, přitom byla zohledněna lepší chybu rezidua.

Která se počítá dle následujícího vzorce.

22

irir yyxxRMSE [7]

RMSE – chyba rezidua někdy též nazývaná jako zbytková chyba

xi a yi jsou původní souřadnice

xr a yr jsou transformované souřadnice

Chyba rezidua vyjadřuje vzdálenost mezi původními a transformovanými

souřadnicemi pro jednotlivé identické body. Celková chyba rezidua je poté vypočtena dle

následujících vzorců.

23

n

i

ix XRn

R1

21 [8]

n

i

iy YRn

R1

21 [9]

22

yx RRT [10]

Rx – celková reziduální chyba ve směru osy x

Ry – celková reziduální chyba ve směru osy y

T – celková chyba rezidua

4.2 Datový model

Pro kvalitu DMT bylo za potřebí zvolit vhodné prvky, které tvoří základ pro

vygenerování DMT. Pro tyto prvky jsme si následně vytvořili datový model. Tvorba datového

modelu byla odvozena od definice DMT, viz kapitola. Definice pojmu DMT. Nejdůležitějším

atributem u všech vrstev datového modelu byla nadmořská výška, která se ukládala přímo do

definice geoprvků.

4.2.1 Bodové vrstvy

Třída Výškové bodové pole, reprezentuje body umístěné na terén, dle

stereoskopického vjemu.

Datová třída :

Výškové bodové pole

Geometrie : Body

M-hodnota : NE

Z-hodnota : ANO

Název atributu Datový typ Typ hodnoty Integritní omezení Výchozí hodnota Doména Klíč Délka Popis

OBJECTID číslo výčtové - - - ANO -

SHAPE geometrie - - - - NE -

IDnumber číslo výčtový > 0 - NE 11 Umělý

identifikátor

Avg_Z číslo poměrový - - - NE 11/2

Datum datum výčtový - - - NE - Doba

aktualizace dat

Vytvoril řetězec výčtový - - - NE - Zodpovědná

osoba

Tab. 5. Datový model objekt výškové bodové pole

Použito u vrstev :

vbp23_24.shp

vbp24_25.shp

vbp25_26.shp

vbp55_56.shp

24

vbp56_57.shp

Vrstvy jsou pojmenované podle příslušného stereopáru nad kterým byly vytvářeny.

Pro jejich jméno je zvolen klíč, přičemž zkratka vbp znamená výškové bodové pole, první

dvojice čísel pak představuje koncové dvojčíslí levého snímků a druhá dvojice snímku

pravého. Rozsah jednotlivých vrstev je vymezen překryvem právě této dvojice.

4.2.2 Liniové vrstvy

Liniové geoprvky reprezentují průběhy strukturních linii v terénu, hran komunikací,

hran chodníků a obvody parkovišť.

Datová třída :

Strukturní linie

Geometrie : Linie

M-hodnota : NE

Z-hodnota : ANO




FID_1 číslo výčtový - - NE 5


Length číslo poměrový - - - NE 11/2 Délka linie

Width číslo poměrový - - - NE 11/2 Vzdálenost

paralelní linie


aktualizace dat


osoba

Tab. 6. Datový model objekt strukturní linie komunikací

Použito u vrstev :

strukt_linie.shp

chodniky.shp

komunikace.shp

parkoviste.shp

25

4.2.3 Polygonové vrstvy

Třídu ořezový polygon byla použita pro vyznačení zájmové oblasti, která byla

vyhodnocována.

Datová třída :

Ořezový polygon

Geometrie : Polygon

M-hodnota : NE

Z-hodnota : ANO






Area číslo poměrový - - - NE 11/2 Obsah plochy polygonu

Perimeter číslo poměrový - - - NE 11/2 Obvod

polygonu


aktualizace dat


osoba

Tab. 7. Datový model objekt ořezový polygon

Použito u vrstev :

clippoly.shp

Třída Obtížně výškově určitelné plochy byla použita, pro vyhodnocování ploch

zakrytých buď zcela, nebo částečně vegetací. V těchto místech je určení nadmořské výšky

bodů a linii velmi obtížné a proto v těchto místech nelze zcela důvěřovat tvaru modelu terénu.

Datová třída :

Obtížně výškově určitelné

plochy

Geometrie : Polygon

M-hodnota : NE

Z-hodnota : ANO






Area číslo poměrový - - - NE 11/2 Obsah plochy

polygonu

Perimeter číslo poměrový - - - NE 11/2 Obvod

polygonu


aktualizace dat


osoba

Tab. 8. Datový model objekt obtížně výškově určitelné plochy

26

Použitu u vrstev :

vegetace.shp

4.3 Příprava potřebných dat

4.3.1 Vytvoření sítě výškových bodů

4.3.1.1 Volba rozložení bodů

Body byly rozloženy do pravidelné sítě, aby byla dodržena hustota pokrytí ve všech

místech. Pro vytvoření pravidelné sítě bodů nebyl nalezen žádný vhodný program, proto jsme

přistoupili k jeho vytvoření. Vygenerováním této sítě jsme si rovněž usnadnili práci, u

vytvořených bodů stačí již jen nastavit správnou nadmořskou výšku.

4.3.1.2 Požadavky na program

Jako vstup programu bude brán horní levý a dolní pravý roh ohraničujícího obdélníku.

Tento obdélník bude vyplněn bodovým polem, bude možno si zvolit krok ve směru x a y.

Rovněž bude možné zvolit si výšku bodu, souřadnici z. Tato souřadnice bude přiřazena všem

vygenerovaným bodům. Každému vygenerovanému bodu bude přiřazen jedinečný

identifikátor, ten se uloží do databáze. Jméno atributu uchovávajícího jedinečný identifikátor

bude taky možné zvolit. V programu bude možné zvolit jméno SHP souboru, do nějž se

výsledek uloží. Souřadnice jednotlivých bodů bude možné vygenerovat také do textového

souboru. Veškeré nastavení bude možné načíst ze strukturovaného textového souboru.

27

4.3.1.3 Grafické schéma tvorby dat

Start

Vytvoření nového bodu

v souřadnicích x a y

Nalezení minimálních souřadnic x a

y určujícího obdélníku

Vytvoření atributových dat bodu a

uložení bodu do souboru

Zvětšení souřadnice x o krok ve

směru osy x

Zvětšení souřadnice y o krok ve

směru osy y

Nastav x na minimální hodnotu

x souřaadnice určujícího

obdélníku

Je souřadnice y větší než

maximální y souřadnice

určujícího obdélníku ?

-

-

Je souřadnice x větší než

maximální x souřadnice

určujícího obdélníku ?

Stop

28

4.3.1.4 Použité programové komponenty a vybavení

Program je vytvořen v programovém prostředí DELPHI. Využívá Freeware

komponentu pro práci s ArcView® shape format. Tato komponenta i s jednoduchým popisem

je umístěna na internetové adrese http://www.triplexware.huckfinn.de/shpapi.html.

4.3.1.5 Algoritmus

Přístup k Shape File je realizován pomoci dvou proměnných. Jedná je typu

SHPHandle a druhá DBFHandle. Nový Shape File soubor je vytvořen pomoci funkce

ShpCreate. Této funkci je předán typ Shape File, předána je konstanta určující, že se jedná

právě o 3D Shape File. Rovněž je vytvořena nová databáze, typu DBF. Vytvoření nové

databáze je realizováno pomoci funkce SBFCreate.

Hlavní část algoritmu se skládá ze dvou cyklů s neznámým počtem opakování

vnořených do sebe. Z nichž první se stará o zvyšování souřadnice x a druhý z nich se stará o

zvyšování souřadnice y. Před vstupe do těchto dvou cyklů jsou nastaveny souřadnice na

číselně minimální souřadnice a poté je postupně přičítán krok. Oba cykly jsou ukončeny po

překročení maximálních souřadnic ve směru osy x a y.

Zdrojový kód hlavní části algoritmu

hSHPHandle := SHPCreate( PChar(Filename) , SHPT_POINTZ );

hDBFHandle := DBFCreate( PChar(Filename));

// přidání atributu do definice atributové části bodové vrstvy

DBFAddField(hDBFHandle, PChar(editIDname.Text), FTInteger, 11, 0);

repeat

repeat

// vytvoření nového objektu (bodu)

psShape := SHPCreateObject( SHPT_POINTZ, -1, 0, NIL, NIL, 1, @x, @y, @z, @m );

SHPWriteObject( hSHPHandle, -1, psShape ); //vložení objektu do SHP

DBFWriteIntegerAttribute( hDBFHandle, c, 0, c ); //zapsaní atributu (počítadlo)

SHPDestroyObject( psShape ); //zrušení již uloženého objektu

// jestliže je to vyžadováno zapiš souřadnic do textového souboru

if (toTxt.Checked) then

Writeln(outputtext,FloatToStr(x)+Char(9)+FloatToStr(y)+Char(9)+FloatToStr(z));

x:= x + krokX; // zvětši X o krok ve směru osy X

inc(c); //zvyš počítadlo bodů

until x >= getMax(x1,x2); //opakuj až po dosažení maximálního X

y:= y + krokY; // zvětši Y o krok ve směru osy Y

x:= getMin(x1,x2); // nastav X na minimální souřadnici

until y >= getMax(y1,y2); //opakuj až po dosažení maximálního Y

SHPClose( hSHPHandle ); //uložení SHP souboru

DBFClose( hDBFHandle ); //uložení DBF souboru

http://www.triplexware.huckfinn.de/shpapi.html

29

4.3.1.6 Vzhled programu

Obrázek č. 10 – Vzhled programu SHP grid generátor

Prostředí programu je velmi jednoduché. V první části se vyplňují souřadnice prvního

rohu a v další druhého. Těmito souřadnicemi je určen obdélník v němž mají být body

vygenerovány. V třetí části se volí krok, ten je možné zvolit v každém směru zvlášť. V

předposlední části se určuje souřadnice Z a jméno atributu v němž má být uložen jedinečný

identifikátor. Ten je přiřazen do atributové tabulky jednotlivých bodů. Poslední proměnnou

jež je nutno zvolit je jméno SHP souboru do nějž se mají uložit veškeré generované data.

Obrázek č. 11 – Ukázka číslování bodů identifikátorem

Tlačítko 1

30

4.3.1.7 Načtení proměnných

Program umožňuje načíst veškeré požadované proměnné s textového souboru. Načtení

je možno realizovat pomoci tlačítka číslo 1 (viz. obrázek č.11 nahoře).

4.3.1.8 Formát uložení nastavení programu

Obrázek č. 12 – Struktura souboru

Textový soubor je uspořádán stejně jako program, v první části se volí souřadnice

horního levého rohu nejprve x a poté y. Další dva údaje představují opět souřadnice x a y, ale

dolního pravého bodu ohraňujícího obdélníku. Pátý údaj uchovává souřadnici z. Údaje na

šestém a sedmém řádku určují krok ve směru osy x a osy y. Poslední řádek určuje jméno

souboru SHP.

Obrázek č. 13 – Ukázka konfiguračního souboru

4.3.2 Úprava datové sady areálu VŠB

Pro zpřesnění průběhu DMT byla použita vrstva budov. Do výpočtu modelu byly

zahrnuty jen budovy, jejichž základy leží na povrchu. Vrstva budov je 2D Shape File, údaje o

nadmořské výšce jsou uloženy v podobě atributů jednotlivých prvků. Na základě těchto

znalostí byl připraven v prostředí ArcGIS 9.0 3D Shape File spodky3D.shp. Tento soubor byl

začleněn pomoci importu do stereo-projektu.

4.4 Vytvoření stereo-projektu

Základem úspěšného zpracování zadaného úkolu bylo důkladné seznámení se

s prostředím Stereo Analyst 8.7 a následné použití pro vyhodnocení z leteckých snímků. Níže

je uveden popis vytvoření samotného projektu a popis použitých funkcí.

V modulu Stereo Analyst který umožňuje vyhodnocovat ve stereoskopickém módu,

byl nejprve vytvořen vlastní projekt. Vytvořený projekt poruba.fpj byl postaven na základě

převzatého projektu IMAGINE OrthoBASE, byl pojmenován poruba.blk.

Po načtení převzatého vytvořeného projektu se zobrazí první stereopár. Snímky jsou

v hlavním okně zobrazovány stereoskopicky, proto je třeba používat brýle pro vytvoření

31

stereoskopického vjemu. Jako výchozí zobrazení sme zvolili v Stereo Analyst

Options/StereoMode odpovedajúce nastavenie pre použitie brýlí CrystalEyes - Quad Buffer

Stereo. Výběr jiného stereopáru se provádí pomocí ikony Stereo Pair Chooser.

Pro lepší vizualizaci jsme vždy upravili kontrast a barevné podání jednotlivých snímků

(histogram RGB) z nabídky plovoucího menu General/Contrast, najvhodnejšie nastavenie

jsme si uložili. Ani toto nastavení však barevně nevyhovovalo pro všechny typy povrchů,

proto jsme obraz ještě dočasně zjasnili či ztmavili.

Vyhodnocováním jsou vytvářeny vektorové vrstvy ve formátu ESRI 3D Shapefile,

která může být vizualizována v prostředí 3D nebo může sloužit k vytvoření digitálního

modelu terénu pomocí vhodných interpolačních algoritmů.

4.5 Vzhodnocování

Vyhodnocování v prostředí ERDAS byla pohodlná, tento systém nabízel celou řadu

pomocných funkcí a nástrojů pro urychlení procesu vyhodnocování.

4.5.1 Nástroje pouţívané pro vyhodnocování

RESHAPE : Umožňuje změnu tvaru liniového prvku. Tento nástroje jsme

využili při změně výškového či polohového průběhu již existujícího prvku. Je

možné opravovat polohu jednotlivých bodů tvořících liniový prvek, jak jejich

horizontální polohu, tak i vertikální. Někdy bylo však jednodušší vytvořit

prvek znovu. Nástroj byl využíván zejména při editaci liniových geoprvků.

POLYLINE EXTEND : Tento nástroj umožňuje navázáni ke konci existujícího

liniového prvku a v pokračování jeho tvorby. Byl využíván opět při tvorbě

linií, zaručoval jejich návaznost.

REMOVE SEGMENTS : Pomoci této funkce bylo možné odstranit jakýkoliv

segment liniového prvku. Na označené linii se zvolil počátek a konec

odstraňované části. Čímž byl segment odstraněn a linie tak byla rozdělena na

dvě části.

PARALLEL LINES : Tento nástroj umožňuje vytvářet paralelní linii, vedle

vyhodnocované linie se vytváří totožná rovnoběžná linie, posunutá o námi

zvolenou vzdálenost. Funkce byla využívaná při tvorbě rychlostních

komunikací. Nebo tam kde byla jedna ze stran komunikací nezřetelná díky

stínu, budovám a podobně.

Obrázek č. 14 – Tvorba paralelní linie

Pro posun bodových geoprvků nebylo potřeba volit speciální nástroj, stačilo pouze

vybrat bod a editovat jeho umístění popřípadě nadmořskou výšku pomoci kurzoru myši.

Obdobně bylo možné posunout jakýmkoliv jiným prvkem. Tato vlastnost prostředí Stereo

Analyst se ukázala jako nevyhovující zejména díky ní vznikaly nechtěné editace prvků.

Často využívanou funkcí byl zámek nástroje, ten umožňoval opětovné použití nástroje.

Bylo-li například nutné vytvořit více geoprvků, stačilo vybrat nástroj vytváření nového prvku

32

a poté se stiskla ikona zámku nástroje čímž nedošlo po vytvoření geoprvku k návratu do

výchozího stavu.

Obrázek č. 15 – Dvojí nastavení zámku nástroje (otevřeno, zavřeno)

Při editaci nadmořské výšky se rovněž osvědčila hromadná editace bodů. Nástrojem

výběru bylo možné, vybrat několik bodů a u nich poté společně editovat nadmořskou výšku.

Přichytávání k lomovým bodům geoprvků, 3D Snap, umožňoval přichytávání prvky k

sobě nejen v rovině, ale zároveň i ve vertikálním směru (např. napojování strukturních linii).

Použití tohoto nástroje bylo nutností, při snaze vytvořit smysluplné a užitečné data.

Vzdálenost přichytávání (snap distance) je dobré nastavit podle aktuální potřeby.

4.5.2 Usnadnění určování nadmořské výšky

K usnadnění určování nadmořské výšky nabízí prostředí ERDASu výpočet

korelačního koeficientu v blízkém okolí kurzoru. Princip obrazové korelace spočívá

v porovnání dvou obrazů mezi sebou a nalezení páru, který si je nejvíce podobný. Pro

objektivní posouzení vzájemné podobnosti mezi obrazy je nutno definovat nějakou

podobnostní míru – korelační koeficient. Koeficient se pohybuje v rozmezí 0 až 1 (resp. 0 až

100%). Čím je hodnota korelačního koeficientu vyšší, tím je pravděpodobnost, že byl nalezen

správný bod, vyšší.

Nastavení korelačních parametrů se provádí v nabídce Stereo Analyst Options. Zde je

také je možno nastavit změnu barvy kurzoru při dosažení zvoleného korelačního koeficientu

(ten doporučujeme zvolit mezi 0.8 až 0.9 – tedy co největší korelaci).

Standardní velikost prohledávaného okénka kolem kurzoru je 41x41 obrázkových

bodů, v tomto okénku dochází k hledání totožného bodu. Toto nastavení bylo nevhodné pro

plochy, které měly podobnou texturu (povrch) ve všech místech (pole, zelená louka), zde bylo

potřeba zmenšit velikost prohledávaného okna. V okolí kurzoru je konstruováno korelační

okénko ve kterém se vypočítává korelační koeficient.

Funkcia umiestňujúca kurzor na terén se nazývá Terrain Following Cursor a je jí

možno nastavit v menu, které se zobrazí kliknutím pravým tlačítkem myši v oblasti snímku.

Při pohybu kurzoru se pak kurzor automaticky nastavuje pokud možno do výšky terénu.

Funkci Terrain Following Cursor jsme příliš nepoužívali, protože tato funkce nedokázala

vždy dobře umístit kurzoru na povrch.

4.5.3 Vlastní vyhodnocování

Při vyhodnocování (vytváření vektorových dat) doporučujeme provádět často uložení

veškerých dat, jelikož systém ERDAS čas od času skončil výjimkou a byly tím ztraceny

veškeré editace od posledního uložení.

33

Obrázek č. 16 – Nestandardní ukončení programu ERDAS

4.5.3.1 Úprava bodového pole

Jak již bylo řečeno v kapitole Příprava potřebných dat použili jsme pro usnadnění naší

práce pravidelné výškové bodové pole s konstantní nadmořskou výškou u všech bodů.

Nejprve tedy bylo nutné přizpůsobit tuto bodovou síť charakteru terénu, změnou

nadmořské výšky u jednotlivých bodů. Dále bylo potřeba zhuštění bodů v členitějším terénu

(náspy, staveniště), naopak k vymazání bodů došlo v místech výškově nepřehledných (byla to

zejména místa s hustou vegetací). Rovněž byly smazány body, které byly položeny příliš

blízko strukturních linii, nebo v místech s konstantní nadmořskou výškou (hřiště, parkoviště a

podobně). Tímto se zamezilo nechtěným průběhům DMT.

4.5.3.2 Strukturní linie

Strukturní linie by měly být voleny tak, aby co nejlépe vystihovaly terén, voleny by

měly být zejména hrany náspů, zlomy, okraje jam, okraje navýšenin, dna odvodňovacích

drenáží.

Při vyhodnocování dlouhých strukturních linii, bylo dobré linii rozdělit na několik

menších. Došlo-li totiž k nechtěné editaci neprojevila se tato tak na celé linii, ale pouze na

malé části a usnadnila se tak oprava. Tyto úseky je nutné na sebe přesně navázat (funkce

přichycení - snap). Díky špatnému průběhu strukturním liniím vznikaly zejména logické

chyby o kterých se zmiňujeme v kapitole Kontrola a oprava DMT.

4.5.3.3 Plochy a komunikace

Okraje ploch s konstantní nadmořskou výškou byly tvořeny uzavřenou strukturní linii,

tento geoprvek zcela postačoval k vyjádření průběhu terénu.

Komunikace by měla být rovina položená mezi jejími dvěma okraji. Dochází-li

k vyhodnocování těchto okrajů pomocí paralelní linie je možné tuto rovinu dodržet. Při

odděleném vyhodnocování je zpravidla velmi těžké umístit zlomové body tak, aby nedošlo

následkem triangularizace k poškození průběhu roviny komunikace (stupňovitost, zlomy…).

Následkem chybně vytvořených okrajů komunikace vznikají logické chyby (viz. Kontrola a

oprava DMT). Mezi tyto linie, reprezentující okraje komunikace nedoporučujeme umísťovat

výškové body.

34

4.5.3.4 Příklad vyhodnocené plochy

Obrázek č. 17 – Ukázka vyhodnocených dat

Na tomto obrázku je zobrazeno výškové bodové pole společně se strukturními liniemi,

oválný objekt uprostřed obrázku je hřiště. Je možné vidět, že v této ploše nejsou umístěny

body. Také je dodržena vzdálenost mezi body výškového bodového pole a strukturními

liniemi. Komunikace procházející v pravé části je tvořena pomoci nástroje paralelní linie.

4.6 Vygenerování DMT

Pro vytváření DMT jsme použili programový prostředek ArcGIS 9.0, jeho modul

ArcMap a extenzi 3D Analyst. Rozhodli jsme se vytvořit DMT typu TIN pomocí funkce

CreateTIN from Features. Bodové vrstvě jsme přiřadili vlastnost Mass Points, strukturním

liniím pak Hard Breaklines jako linie pevných zlomů jsem rovněž použili vrstvu podstav

budov, komunikací, chodníků a parkovišť. Pro definování zájmové oblasti jsme ještě vytvořili

polygon ohraničující tuto oblast a přiřadili mu vlastnost Soft Clip Polygons, bez udání

nadmořské výšky.

35

4.6.1 Kartografické schéma

vbp23_24

vbp24_25

vbp25_26

vbp55_56

vbp56_57

vbp55_56

parkoviste

vbp55_56

strukt_linie

vbp55_56

chodinky

vbp55_56

komunikace

vbp55_56

spodky3d

vbp55_56

clyppoly

vbp55_56

CREATE TIN FROM FEATURES

tin_model

Triangulate as : Mass points

Height source : Feature Z values





Triangulate as : Hard Line




Triangulate as : Soft Clip


36

Jako zdroj výšky jsme u všech vrstev použili přímo souřadnici z (zShape), která je

součásti geometrické definice geoprvků. Pro ukázku DMT bylo použito totožné místo jako

v kapitole Vlastní vyhodnocování.

Obrázek č. 18 – Ukázka vygenerovaného modelu

4.7 Kontrola a oprava DMT

Kontrolu DMT je možné provádět vizuálně nebo aplikací některých s výpočetních

metod (první, druhá derivace povrchu, hledání minima a maxim a podobně). Při vizuální

kontrole je dobré využít vhodného zobrazení DMT, nám se osvědčilo zobrazení podle

sklonitosti terénu. Rovněž se ukázalo jako velmi přínosné provést vygenerování vrstevnic a

následně provést vizuální kontrola těchto nově vzniklých dat. Při této kontrole bylo potřeba se

zaměřit zejména na délku vzniklých vrstevnic a také jejich tvar.

Kontrolu DMT jsme prováděli v dvoučlenných týmech, první pracovník pracoval u

digitální fotogrammetrické stanice a druhý u přenosného počítače4 s příslušným Softwarem

(ArcGIS 9.0). Na přenosném PC, byl načten model a jeho obsluha hlásila přibližné polohy

chyb, ty pak byly okamžitě opravovány. Tuto skutečnost dokládáme na následujících

fotografiích.

4 použili jsme platformu tablet PC z důvodu mobilnosti zařízení a snadné manipulace s ním

37

Obrázek č. 19 – Oprava DMT s využitím tablet PC (11:25)

Obrázek č. 20 – Oprava DMT s využitím tablet PC (17:42)

Dle našich zkušeností je možné chyby DMT rozdělit na globální a lokální.

4.7.1 Lokální chyby

Chyby postihující lokální část DMT, jejich náprava je jednodušší, napravují se

zpravidla smazáním, editací, doplněním geoprvku. Tyto lokální chyby je možné rozdělit na

zřejmé, logické a chyby vzniklé v důsledku malé či velké hustoty vstupních dat.

4.7.1.1 Zřejmé chyby

Jsou takové chyby k jejichž odhalení není potřeba rozsáhlejších postupů zpravidla

postačí zobrazení DMT v barevné škále rozdělené do tříd podle sklonitosti terénu. Mezi

typické zřejmé chyby patří tzv. pyramidy.

38

Tato chyba je způsobena bodem, jehož nadmořská výška se výrazněji liší od

nadmořské výšky okolních (sousedních) bodů. Příklad takové chyby uvádíme na následujících

obrázcích.

Obrázek č. 21 – Špatně umístěné body mají za následek pyramidy

Tato chyba se dá odstranit úpravou nadmořské výšky postižených bodů.

Obrázek č. 22 – Totožné místo, u špatných bodů byla upravena Z souřadnice

4.7.1.2 Logické chyby

Pro odstranění těchto chyb je nutné využít znalostí logických souvislostí. Jejich

nalezení je obtížnější. Odstranění je v podstatě totožné jako u chyb zřejmých.

Následující obrázky ukazují část komunikace, DMT v jejím okolí je zobrazen dle

sklonu. Horní hranice komunikace se skládá z několika segmentů, tyto segmenty však

nenavazují a na komunikaci se tímto vytvořil zlom.

39

Obrázek č. 23 – Logická chyba, zlom v komunikaci

Po úpravě koncového bodu již plocha komunikace hladce navazuje.

Obrázek č. 24 – Totožné místo, upraven koncový bod linie

Další logickou chybou, kterou jsme například odstraňovali bylo přerušení potoku

hrází. Tato chyba vznikla zahrnutím hran mostu do digitálního modelu terénu.

4.7.1.3 Chyby vzniklé v důsledku malé hustoty vstupních dat

Chyby vzniklé tímto způsobem je možné odstranit doplněním bodů. Tento způsob

však není použitelný například u míst pokrytých vegetací nebo zastavěných budovami.

40

Obrázek č. 25 – Ukázka místa s malou hustotou umístěných bodů

Tuto chybu se nám nepodařilo odstranit z důvodu velkého pokryvu vegetací. Takto

postižené místa byly vyznačeny pomoci vrstvy vegetace.

4.7.2 Globální chyby

Jsou chyby postihující celý DMT. Mezi tyto chyby patří například natočení, posunutí

zahrnutí chybných dat do výpočtu a podobně.

Model na následujícím obrázku dokumentuje globální chybu. Do výpočtu tohoto

modelu byly zahrnuty linie s nulovou délkou (atribut geoprvků Length=0), nebo body

s nulovou nadmořskou výškou (atribut geoprvků AvgZ=0). K odstranění této chyby jsme

využily dotazovacího nástroje prostředí ERDAS Stereo Analyst.

41

Obrázek č. 26 – Digitální model terénu obsahující chybné data

4.8 Závěrečné zhodnocení DMT

4.8.1 Střední kvadratická chyba

U digitálního modelu terénu je možné určit tzv. střední kvadratická chyba

fotogrammetrického vyhodnocení výšek ve fotogrammetrického modelu.

Tato chyba je závislá zejména na :

Chybě absolutní orientace, respektive její výškové složky

Zkušeností vyhodnocovatele

Měřítkem pozorovaného stereoskopického modelu

Typu vyhodnocovaného terénu a terénního krytu

Typu primárního obrazového nosiče

4.8.2 Metoda určení střední kvadratické chyby

Nejprve je nutné náhodně vybrat alespoň 30 bodů v ploše překrytu dvou

snímků

Každý vybraný bod musí být jednoznačně identifikovatelný ve snímku – tato

podmínka je nutná pro pozdější stereoskopické vyhodnocení těchto bodů.

Vybrané body je nutné připravit pro vytýčení (zaměření) v terénu (pomoci

tachymetrické stanice)

Dále se provede zaměření těchto bodů v terénu z kvalitně určené geodetické a

nivelační sítě, tak aby jejich chyby byly v III. třídě přesnosti

Poté se u těchto párů identických bodů určí polohová a výšková přesnost.

42

Souřadnice bodů získaných geodetickým měřením jsou stanoveny jako

absolutní, tedy formálně nebudou mít žádnou polohovou ani výškovou chybu

Dle standardních postupů je nyní možné určit střední kvadratickou chybu, viz

vzorec níže, popřípadě se vyhodnotí chyba statisticky

Metodu určení střední kvadratické chyby DMT jsme konzultovali s panem Ing.

Václavem Šafářem (http://www.geodis.cz), za jeho cenné rady mu bychom tímto chtěli

poděkovat.

4.8.3 Postup výpočtu střední kvadratické chyby

Střední kvadratická chyba je definována jako kvadratický průměr všech chyb. Jako

srovnávací měření budeme v našem případě brát přesné geodetické měření (budeme jej

považovat za bezchybné).

1

1

2

n

d

m

n

i

i

[11]

m – střední kvadratická chyba

d – odchylka (rozdíl zkoumaných souřadnic)

n – počet měření

4.8.4 Určení chyby našeho DMT

Vytvořená oblast byla rozsáhlá, proto byla určena chyba jen v překryvu snímků

2856.img a 2857.img. Tento překryv nejlépe pokrýval areál VŠB. Vyhodnocení výšek bylo

provedeno celkem v 51 bodech. Tabulka těchto měření je zobrazena níže. Všechny hodnoty

jsou uvedeny v metrech.

ID Xs Ys Zs Xg Yg Zg Dx dy dz

1 -479473.85 -1100793.69 265.53 -479474.08 -1100793.57 266.06 -0.23 0.12 -0.53

2 -479479.40 -1100866.34 265.18 -479479.22 -1100866.35 265.78 0.18 -0.01 -0.60

3 -479412.07 -1100896.54 267.43 -479412.25 -1100896.13 267.62 -0.18 0.41 -0.19

4 -479248.10 -1100930.56 268.70 -479247.71 -1100930.47 268.80 0.39 0.09 -0.10

5 -479071.85 -1100882.37 264.06 -479071.82 -1100882.56 264.39 0.03 -0.19 -0.33

6 -479045.53 -1100896.26 262.93 -479045.46 -1100896.42 263.37 0.07 -0.16 -0.44

7 -479143.83 -1100937.17 264.07 -479144.08 -1100937.34 264.46 -0.25 -0.17 -0.39

8 -479186.15 -1100961.33 266.90 -479185.97 -1100960.97 267.15 0.18 0.36 -0.25

9 -478968.20 -1100979.01 256.30 -478967.84 -1100979.55 256.68 0.36 -0.54 -0.38

10 -478940.19 -1100923.79 256.81 -478940.33 -1100924.19 257.42 -0.14 -0.40 -0.61

11 -479188.89 -1100967.00 267.44 -479188.86 -1100966.74 267.53 0.03 0.26 -0.09

12 -479339.34 -1100977.85 270.04 -479339.21 -1100977.81 270.46 0.13 0.04 -0.42

13 -479474.90 -1101060.06 266.68 -479474.92 -1101060.27 267.13 -0.02 -0.21 -0.45

14 -479461.10 -1101059.25 267.49 -479460.76 -1101059.65 268.36 0.34 -0.40 -0.87

15 -479312.87 -1101064.28 268.71 -479313.13 -1101063.64 268.67 -0.26 0.64 0.04

16 -479218.94 -1101028.49 268.01 -479219.06 -1101027.97 268.28 -0.12 0.52 -0.27

17 -479187.55 -1101064.39 265.45 -479187.14 -1101064.60 265.80 0.40 -0.21 -0.35

18 -479215.20 -1101112.22 263.87 -479214.89 -1101111.72 264.19 0.31 0.50 -0.32

19 -479455.30 -1101097.00 267.36 -479455.54 -1101096.73 267.77 -0.24 0.27 -0.41

20 -479526.36 -1101097.83 264.50 -479526.02 -1101098.11 265.07 0.33 -0.28 -0.57

http://www.geodis.cz/

43

21 -479533.66 -1101087.06 265.04 -479533.65 -1101086.81 265.37 0.01 0.25 -0.33

22 -479649.07 -1101159.67 257.93 -479648.94 -1101159.55 258.14 0.13 0.12 -0.21

23 -479649.29 -1101175.53 257.93 -479648.90 -1101175.50 258.24 0.39 0.03 -0.31

24 -479411.81 -1101142.63 268.33 -479411.70 -1101142.92 268.96 0.10 -0.29 -0.63

25 -479324.06 -1101125.90 267.96 -479324.00 -1101125.93 268.19 0.06 -0.03 -0.23

26 -479344.59 -1101126.25 268.15 -479344.43 -1101126.28 268.37 0.16 -0.03 -0.22

27 -479198.06 -1101120.70 263.87 -479198.90 -1101119.83 264.07 -0.84 0.87 -0.20

28 -479113.44 -1101118.08 261.36 -479113.19 -1101118.09 261.57 0.25 -0.01 -0.21

29 -479113.07 -1101221.14 256.52 -479113.15 -1101221.41 256.99 -0.08 -0.27 -0.47

30 -479185.92 -1101280.04 259.21 -479185.62 -1101280.23 259.50 0.30 -0.19 -0.29

31 -479208.29 -1101274.12 262.64 -479207.93 -1101274.87 262.92 0.36 -0.76 -0.28

32 -479213.62 -1101286.78 262.76 -479213.79 -1101286.88 263.03 -0.17 -0.10 -0.27

33 -479220.27 -1101283.57 262.76 -479220.29 -1101283.68 263.21 -0.02 -0.11 -0.45

34 -479276.51 -1101219.66 264.82 -479276.40 -1101219.55 265.34 0.11 0.11 -0.52

35 -479297.28 -1101205.41 266.45 -479296.99 -1101205.08 266.87 0.29 0.33 -0.43

36 -479300.80 -1101195.22 267.14 -479300.84 -1101195.12 267.35 -0.04 0.10 -0.21

37 -479313.71 -1101190.93 267.15 -479313.46 -1101190.87 267.64 0.25 0.06 -0.49

38 -479307.45 -1101197.34 267.15 -479307.58 -1101197.41 267.37 -0.13 -0.07 -0.22

39 -479572.32 -1101278.52 261.50 -479572.30 -1101278.35 261.38 0.02 0.17 0.12

40 -479318.09 -1101298.14 263.41 -479318.19 -1101298.10 263.59 -0.10 0.04 -0.18

41 -479311.76 -1101301.19 263.36 -479311.85 -1101301.06 263.76 -0.09 0.13 -0.40

42 -479246.43 -1101319.64 262.38 -479246.56 -1101319.60 262.75 -0.13 0.04 -0.38

43 -479236.02 -1101314.21 262.37 -479235.58 -1101314.47 262.85 0.44 -0.26 -0.48

45 -479225.87 -1101330.79 258.94 -479225.71 -1101330.80 259.58 0.16 -0.01 -0.64

46 -479332.55 -1101327.11 263.14 -479332.59 -1101327.17 263.67 -0.04 -0.06 -0.53

47 -479346.11 -1101340.73 263.25 -479345.75 -1101340.77 263.65 0.36 -0.04 -0.40

48 -479363.26 -1101346.62 263.25 -479363.59 -1101347.08 263.50 -0.34 -0.46 -0.25

49 -479644.22 -1101251.25 258.82 -479644.85 -1101250.78 258.67 -0.63 0.47 0.15

50 -479230.37 -1101445.93 253.55 -479230.35 -1101445.83 253.49 0.02 0.10 0.06

51 -479229.43 -1101461.35 252.56 -479229.26 -1101460.82 252.85 0.17 0.53 -0.29

52 -479230.58 -1101324.17 262.38 -479230.73 -1101324.33 262.38 -0.15 -0.16 0.00

Tab. 9 Tabulka vyhodnocovaných bodů

Střední kvadratickou chyba byla pak v jednotlivých směrech určena takto.

mx my mz

± 0.27 m ± 0.31 m ± 0.38 m

Tab. 10 Střední kvadratické chyby

Dále byly vyhodnoceny odchylky statisticky.

Ukazatel Hodnota X Hodnota Y Hodnota Z

Nejvyšší absolutní chyba 0.84 m 0.87 m 0.87 m

Nejnižší absolutní chyba 0.01 m 0.01 m 0.00 m

Maximální odchylka 0.44 m 0.87 m 0.15 m

Minimální odchylka -0.84 m -0.76 m -0.87 m

Počet záporných odchylek 21 26 46

Počet kladných odchylek 30 25 5

44

Průměrná velikost odchylky 0.20 m 0.24 m 0.16 m

Tab. 11 Jednoduché statistické vyhodnocení bodů

Chyby zkoumaných bodů byly vyznačeny graficky do následujících grafů. V grafech

je červenou barvou zobrazeno rozmezí střední kvadratické chyby, fialovou barvou pak střední

hodnota. Na ose y je vynášena odchylka v metrech, čím více se blíží bod k modré nulové

hladině tím přesněji byl bod určen. Na ose x jsou vyznačena pořadová čísla jednotlivých

bodů.

Obrázek č. 27 – Odchylky umístění bodů ve směru osy X

45

Obrázek č. 28 - Odchylky umístění bodů ve směru osy Y

Obrázek č. 29 - Odchylky umístění bodů ve směru osy Z

46

5 Pouţité vybavení

V této kapitole jsou popsány programové prostředky, které byly použity pro

zpracování projektu.

5.1 Erdas Imagine 8.7. – modul Stereo Analyst

Software ERDAS IMAGINE je především zaměřen na zpracování leteckých

a družicových snímků, a to od vytvoření ortosnímků až po vyhodnocení informací o typu

pokryvu, aktualizaci polohopisu a mapování výškopisu. K dispozici jsou nástroje pro

prostorovou analýzu, je možno vytvářet či využívat vektorová data ve standartních formátech

firmy ESRI. Jedná se o modulární systém, kdy si uživatelé mohou vybrat ty moduly, které

skutečně potřebují. V námi používaném modulu Stereo Analyst lze ze dvou orientovaných

snímků vytvořit stereoskopický model. Při pozorování tohoto modelu speciálními brýlemi

získá uživatel prostorový vjem zobrazeného území a může pak:

měřit výšky budov a stromů, měřit převýšení mezi dvěma body, zjišťovat sklon

trasy či její délky po terénu,

vytvářet vektorové vrstvy, jejichž prvky mají velmi přesně určenou polohu a

nadmořskou výšku,

kontrolovat přesnost stávající 2D vrstvy a obohatit ji o výškové informace,

měřit souřadnice význačných bodů terénu a digitalizovat prostorový průběh

tvarových čar, zlomů a hran v území, tato data pak mohou sloužit pro tvorbu

přesných výškových modelů (TIN),

vytvářet prostorové modely budov (včetně tvaru střech) a jiných objektů

texturovaných snímkem. Tyto budovy lze pak umístit ve 3D scéně např.

v IMAGINE VirtualGIS a dosáhnout tak maximální realističnosti scény.

5.2 Brýle – CrystalEyes

Pro vytvoření stereo-vjem byly použité speciální brýle CrystalEyes. CrystalEyes je

systém pracující na základě aktivních brýlí, mezi jejichž skly jsou tekuté krystaly. Krystalové

brýle patří do metody utváření stereovjemu pomocí sladěného clonění a promítání

jednotlivých snímků stereodvojice. Krystaly sou schopny rychle měnit denzitu (hustotu) a tím

i průchod světla.

Principielně je na monitor vysílán levý a pravý snímek a informace o tom, který

snímek je zobrazován, se vysílá infračerveným vysílačem nad monitorem do brýlí. Brýle

reagují tak, že vysílá-li se levý snímek, uzavřou průchodnost světla do pravého oka

zabarvením tekutých krystalů a naopak. Je-li frekvence této změny dostatečně vysoká,

alespoň 25 Hz, vnímá lidské oko tuto změnu jako kontinuální obraz obdobně jako

u klasického filmu.

47

Obrázek č. 30 - Krystalové brýle a jejich princip

5.3 ArcGIS 9.0

Výrobcem tohoto software je firma ESRI – světový tvůrce programových řešení pro

geografické informační systémy.

ArcGIS Desktop je k dispozici ve třech úrovních (tj. licencích): ArcView, ArcEditor

a ArcInfo, které se liší různou úrovní funkcionality. Záleží na konkrétním uživateli, které

produkty ArcGIS bude potřebovat pro svůj geografický informační systém. ArcGIS 9 tvoří

integrovaná sada produktů pro tvorbu komplexního geografického informačního systému.

Zaměřuje se zejména na zpracování prostorových dat (geoprocesing), 3D vizualizaci,

kartografii, interoperabilitu a infrastrukturu GIS.

5.3.1 ArcMap 9.0

ArcMap je centrální aplikace ArcGIS Desktop, která slouží pro všechny mapově

orientované úlohy včetně kartografie, prostorových analýz a editace dat. ArcMap je aplikace,

která poskytuje kompletní funkcionalitu pro tvorbu map.

Aplikace ArcMap poskytuje dva různé pohledy na mapu: zobrazení geografických dat

a zobrazení výkresu mapy. V zobrazení geografických dat pracujete s geografickými vrstvami

a můžete zde měnit symboliku, analyzovat a kompilovat datové sady GIS. Rozhraní tabulky

obsahu napomáhá organizovat a ovládat vlastnosti vykreslení datových vrstev GIS v datovém

rámci. Zobrazení dat je jakýmsi oknem do datových sad GIS, které máte k dispozici pro

danou oblast.

5.3.2 ArcScene

Slouží pro perspektivní zobrazení vektorových dat, snímků a map vašeho GIS na

základě průběhu reliéfu popř. jiného typu plochy (hladina spodní vody, koncentrace škodlivé

látky v půdě apod.). V jedné scéně můžete přitom pro různá data využívat různé zdroje výšek.

Jednotlivé vektorové prvky mohou být „vytaženy“ nad či pod úroveň terénu podle údajů v

atributové tabulce (budovy, studny aj.). Zobrazit lze i prvky přímo nesoucí 3D informaci

(domy se sedlovou střechou, mosty aj.). Realističnost scény umocní nasvícení sluncem

pohybujícím se v reálném čase po obloze i barevné přechody na obloze.

Funkce :

interaktivní 3D scény v reálném čase,

48

náhledy scény v aplikaci ArcCatalog,

modelovací nástroje pro 3D,

nástroje ArcTIN.

5.4 Pracovní stanice

Naši práci jsme prováděli na stereoskopické pracovní stanici INTEGRA, která má

následující technické parametry

2CPU Intel Pentium III procesor 870MHz

RAM 1GB

Monitor FD Trinitron SONY 21“

Grafická karta 3DLabs Oxygen GVX1

HDD Disk SCSI

Myš Trekker

Operační systém : Windows 2000

49

6 Závěr

Prací na daném projektu byly ověřeny praktické a teoretické znalosti z předmětů

fotogrammetrie a modelování terénu a krajiny.

V průběhu práce byly splněny následující úkoly :

Byl vytvořen základní datový modelu pro areál VŠB a okolí

Byly vytvořeny vrstvy dle datového modelu

Pro účel sestavení modelu bylo vyhodnoceno zhruba 15 000 geoprvků (linii a

bodů)

Na základě těchto prvků vznikl DMT části Ostrava Poruba o plošném rozsahu

4 884 710 m2 (polohové určení -1099708.87, -478001.40; -1102266.86, -

480284.13)

Byl teoreticky zpracován postup jak určit přesnost DMT

Byla určena přesnost DMT a vytvořených vrstev (střední kvadratická chyba)

Datové vrstvy byly převedeny do formátu Personal Geodatabase

Na základě DMT byly vytvořeny ortorektifikované snímky

Tyto ortorektifikované snímky byly spojeny do ortofotomapy

Vytvořené datové vrstvy byly začleněny do školní verze projektu MIDAS

(http://gis.vsb.cz/midasvsb - tento systém je dostupný pouze v rámci intranetu

školy)

Časová náročnost tohoto projektu je možné přímo odvodit od rozlišovací úrovně,

kterou si zvolíme. Digitální model terénu bude tím kvalitnější čím více vstupních prvků bude

obsahovat (pojmem kvalitnější rozumějme, že bude přesněji vystihovat průběh terénu). Je

vhodné zvolit rozumný kompromis. K chybám dochází zejména v důsledku :

Nedostatek zkušeností s použitou metodou (zejména na počátku práce,

s postupem času se dovednosti zlepšují)

Nezanedbání vegetačního pokryvu terénu (zejména travní porost)

Špatně zvolené reprezentující prvky v krajině z důvodu nepřímého kontaktu

s terénem

Nepřesně určena nadmořská výška v nepřehledných místech (místa ve stínu,

nebo zakryta vysokou vegetací zejména les a křoviny)

Nevhodně zvolená bodová síť (hustota, poloha)

Nezahrnutí všech podstav budov do DMT

Nezahrnutí všech komunikací a ploch konstantní nadmořské výšky do tvorby

DMT

Vyhodnocovaná část Ostravy Poruby a areál VŠB je dosti rozsáhlá, pro takovéto

plochy se metoda stereoskopického vyhodnocování leteckých snímků jeví jako dostatečně

rychlá a efektivní pokud bychom měli vytvořit DMT menší oblasti pak bychom s ohledem na

vyšší přesnosti zřejmě zvolili metodu geodetického mapování. Metoda geodetického

mapování by byla vhodnější také z důvodu přímého kontaktu krajinou (terénem).

http://gis.vsb.cz/midasvsb

50

Geodetického mapování či jinou metodu (například pomoci GPS) je však možné použít

k zpřesnění již existujícího DMT.

Pro zpřesnění průběhu bychom doporučovali :

Provést doplnění dat zejména v místech pokrytých vysokou vegetací. Zde bude

nutné zvolit takovou metodu, na niž nebude mít takový vysoká vliv.

Doporučovali bychom například geodetické měření nebo měření pomocí GPS

Námi vytvořený DMT je zpracováván nad snímky pořízenými v roce 2001, od

tohoto roku se v některých oblastech projevil vliv člověka tvar (průběh) terénu.

Doporučovali bychom vyhledání těchto oblastí a aktualizaci DMT.

Doplnit data o podstavách veškerých budov v oblasti

Doplnit výškové informace o veškerých komunikacích v okolí VŠB

Digitální model je možné využít k vizualizaci areálu VŠB-TU Ostrava v rámci její

internetové prezentace. Rovněž je možné jej využít v kombinaci s projektem Mapování

vegetace v areálu VŠB pro analýzy viditelnosti přípojných bodů na bezdrátovou sít. Také

může být využit pro studijní účely zejména při výuce předmětu Digitální modelování terénu

(vytváření analýz viditelnosti, hledání drenážní sítě, tvorba animací) či Fotogrammetrie

(interpretace ortorektifikovaných snímků, vyhodnocování objektů na povrchu dle

ortofotomapy). Vytvořená ortofotompa se může stát podkladem při výuce základních operací

(vytváření nové vektorové vrstvy, převod rastrových formátů a podobně, tvorba mapových

výstupů a podobně) v předmětu Úvod do GIS.

51

Citace

[c1] Radar and Stereoscopy : 4.2 X Parallax [online]. 12.10.2004. Kanada : 2004 , 2004 [cit. 2005-06-03]. Dostupný z WWW: <http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/tutorials/stereosc/chap4/chapter4_3_e.html>.

[c2] Radar and Stereoscopy : Depth Perception [online] . 12.10.2004. Kanada : 2004 , 2004 [cit. 2005-06-03]. Dostupný z WWW: <http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/tutorials/stereosc/chap2/chapter2_5_e.html>.

[c4] BISKUP, Michal, JOŠTOVÁ, Alice, FALDYNA, Tomáš, KLÍMEK, František. Stereografické vyhodnocování leteckých snímků na pracovní stanici DPZ. Ostrava, 2004. 41 s. VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA. Vedoucí semestrální práce Ing. David Vojtek.

[c5] PAVELKA, Karel. Fotogrammetrie 10. Ediční středisko ČVUT. Praha : ČVUT, 1998. Prvky vnější orientace, s. 31-31.

[c6] LILLESAND, Thomas M., KIEFER, Ralph W. Remote sensing and image interpretation : Third Edition. Barry Harmonn and Marian Provenzano; Jaime Perea. 3rd edition. USA : John Wiley & Sons, Inc., 1994. 750 s.

52

Literatura

[L1] Imagine OrthoBASE User’s Guide, ERDAS 2001, Inc. Atlanta, Georgia

[L2] ERDAS Stereo Analyst User’s Guide, ERDAS 2001, Inc. Atlanta, Georgia

[L3] Přednášky z předmětu Modelování terénu a krajiny, Ing. Kateřina Růžičková PhD (kapitola 2.3)

Documents

Stereoskopické vyhodnocování leteckých snímků na pracovní stanici DPZ