Post on 27-Feb-2019
Szkolenia z wykorzystania Produktów LiDAR
Zastosowania produktów LiDAR
mgr Mateusz Maślanka
Kierownik Działu Szkoleń i Marketingu
ProGea Consulting
mateusz.maslanka@progea.pl
Szkolenia z wykorzystania Produktów LiDAR
Szkolenia z wykorzystania produktów LiDAR realizowane są w ramach projektu
Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami – ISOK
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka
Szkolenia z wykorzystania Produktów LiDAR
Organizator Szkoleń:
Główny Urząd Geodezji i KartografiiDepartament Geodezji,Kartografii i Systemów Informacji Geograficznejul. Wspólna 200-926 Warszawae-mail: szkolenialidar@gugik.gov.pl
Wykonawca Szkoleń:
ProGea Consultingul. Pachońskiego 931-223 KrakówTel. 12 415 06 41e-mail: szkolenialidar@gugik.gov.pl
Esri Polska sp. z o.o.ul. Bonifraterska 1700-203 Warszawa
OPGK w Krakowie sp. z o.o.ul. Grzegórzecka 1031-530 Kraków
Dane ISOKWykorzystanie (1)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 4
Źródło: GUGiK
0
200
400
600
800
1 000
1 200
1 400
1 600
1 800
Licz
ba
zam
ów
ień
Dane ISOKWykorzystanie (2)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 5
Źródło: GUGiK
Dane ISOKWykorzystanie (3)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 6
Źródło: GUGiK
Karty zastosowań (1)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 7
Karty zastosowań są dostępne on-line na stronie internetowej
www.szkolenialidar.gugik.gov.pl
10 kart zastosowań
Karty zastosowań (2)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 8
Cel i sposób wykorzystania
Kompetencje i narzędzia
Korzyści
Zastosowane dane wysokościowe
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 9
Zastosowania produktów LiDAR (1)Mapy zagrożenia i ryzyka powodziowego (1)
Informacja o elementach ukształtowania terenu mających wpływ na przepływ wody
Pozyskiwanie informacji o terasach zalewowych, wałach przeciwpowodziowych, groblach, nasypach drogowych i kolejowych
Pozyskiwanie obrysów budynków oraz informacji o pokryciu terenu do wyznaczenia współczynników szorstkości podłoża
NMT jako pomoc w interpretacji materiałów kartograficznych
Wizualizacja potencjalnych stref zalewowych (źródło: IMGR-PIB)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 10
Zastosowania produktów LiDAR(2)Mapy zagrożenia i ryzyka powodziowego (2)
Podstawowe źródło analiz w Centrum Modelowania Powodzi i Suszy
Precyzyjne modelowanie zjawisk hydrologicznych
MRP i MZP jako elementy wspierające działania służb kryzysowych
Jeden z kluczowych dokumentów wykorzystywanych w planowaniu przestrzennym celem zminimalizowania w przyszłości strat spowodowanych przez powodzie
Symulacja przebiegu powodzi: oznaczenie obszarów zalanych i kierunek rozchodzenia się fali powodziowej (źródło: IMGW-PIB)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 11
Zastosowania produktów LiDAR (3)Badania geologiczne i geomorfologiczne (1)
NMT o rozdzielczości nawet 0,5m
Dane LiDAR jako podstawa do generowania modeli różnicowych, map spadków, ekspozycji, map osuwiskowych, profili morfometrycznych
Dokładne wykreślenie form rzeźby terenu przy kartografii powierzchniowej
Pomoc w określaniu parametrów stoków i osuwisk
Podstawa do obliczania objętości osunięć
Kartografia osuwisk (źródło: Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 12
Zastosowania produktów LiDAR (4)Badania geologiczne i geomorfologiczne (2)
Generowanie map osuwisk i terenów zagrożonych
Lokalizacja złóż kopalin czwartorzędowych
Określenie przebiegu, zasięgu wydzieleń litologicznych
Szczegółowe rozpoznanie powierzchniowej budowy geologicznej pozwala, w powiązaniu z danymi sejsmicznymi i profilami otworów wiertniczych, na określenie wgłębnej budowy
geologicznej Polski
Wychodnie starszego podłoża i osady czwartorzędowe (źródło: Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 13
Zastosowania produktów LiDAR (5)Badania archeologiczne (1)
Wizualizacja cmentarza. Źródło: Instytut Archeologii i Etnologii PAN
Weryfikacja informacji innych danych źródłowych
Badanie procesów niszczących relikty form terenowych
Wykrycie i interpretacja nieznanych dotychczas terenowych form własnych
Tworzenie szczegółowych map prezentujących zachowane relikty
Obrazowanie potrzeb otoczenia ochroną reliktów
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 14
Zastosowania produktów LiDAR (6)Badania archeologiczne (2)
Numeryczny Model Terenu. Źródło: Instytut Archeologii i Etnologii PAN
Elementem określania strategii badań archeologicznych
Rozwój lokalnej turystyki kulturowej
Odkrywanie i dokumentowanie nowych stanowisk archeologicznych
Stan przemian badanego krajobrazu pobitewnego oraz cech procesów antropogenicznych
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 15
Zastosowania produktów LiDAR (7)Odnawialne Źródła Energii (1)
Wizualizacja parku wiatrowego. Źródło: Instytut OZE
Wsparcie w tworzeniu wariantowych map skutków podpiętrzaniaprogów wodnych wraz z oceną ich zakresu oddziaływania
Mapy nasłonecznienia
Wizualizacje 3D
Precyzyjne analizy hałasu, przepływu wody w rzekach i kanałach
Informacje o wysokości piętrzenia progów wodnych
Badanie możliwości posadownienia wiatraków
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 16
Zastosowania produktów LiDAR (8)Odnawialne Źródła Energii (2)
Analiza zakresu oddziaływania wód zalewowych. Źródło: Instytut OZE
Podstawa w przygotowaniach MPZP
Rzetelny i niepodważalny argument przy decyzjach środowiskowych i lokalizacyjnych
Podstawa w oszacowaniach potencjału OZE
Istotne źródło informacji w procesie inwestycyjnym
Analizy wielkoobszarowe dla całej puli rozwiązań
Precyzyjne oszacowanie czynników wpływających na powodzenie realizacji inwestycji OZE
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 17
Zastosowania produktów LiDAR (9)Projektowanie i realizacja inwestycji
drogowych (1)
Trasowanie przebiegów dróg
Modelowanie zanieczyszczeń, analizy hydrologiczne
Minimalizowanie robót ziemnych
Wizualizacja 3D drogi S7 pod Krakowem (źródło: GDDKiA)
Określenie maksymalnych spadków
Zaawansowane wizualizacje projektowanych dróg
Symulacja rozkładu dźwięku z użyciem modeli 3D budynków na poziomie LOD 1 i LOD 2
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 18
Zastosowania produktów LiDAR (10)Projektowanie i realizacja inwestycji
drogowych (2)
Podejmowanie decyzji związanych z lokalizacją i projektowaniem inwestycji
Wykonywanie zaawansowanych analiz w środowisku 3D
Zoptymalizowanie wyboru lokalizacji inwestycji drogowych
Istotny wpływ na optymalne szacowanie kosztów inwestycji, obniżenie kosztów związanych z procesem projektowana
Wizualizacja 3D drogi S7 pod Krakowem (źródło: GDDKiA)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 19
Zastosowania produktów LiDAR (11)Modelowanie hydrauliczne sieci
wodociągowej (1)
Obliczanie parametru wysokościowego węzłów sieci wodociągowych
Odtworzenie hydraulicznych i jakościowych warunków pracy sieci – dynamiczna symulacja codziennej pracy
Pomoc w zarządzaniu informacjami o lokalizacji obiektów składowych
Wsparcie zarządzania siecią
NMT w planowaniu rozbudowy i modernizacji systemu dystrybucji wody na terenie miasta i gminy Łapy (źródło: AquaRD)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 20
Zastosowania produktów LiDAR (12)Modelowanie hydrauliczne sieci
wodociągowej (2)
Wspieranie procesu decyzyjnego w przedsiębiorstwach wodociągowych zarówno w sferze operacyjnej (reagowanie na awarie, budowa przyłącza do domu klienta) jak i sferze planowania
strategicznego (wymiana infrastruktury, budowa nowych obiektów).
Minimalizacja czasu generowania produktów pochodnych
Generowanie oszczędności związanych z związanych z zaniechaniem niepotrzebnych inwestycji, planowanie przerw w dostawie wody w sposób niepogarszający standardów wody itp.
Modelowanie sieci wodociągowej (źródło: AquaRD)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 21
Zastosowania produktów LiDAR (13)Modelowanie 3D przestrzeni miejskiej (1)
Modele 3D budynków
Opracowywanie planów zagospodarowania przestrzennego
Podnoszenie świadomości mieszkańców w zakresie urbanistyki
Mapy nasłonecznienia, nachylenia, wysokości, zacienienia
Wizualizacje stanu rzeczywistego i koncepcji architektonicznych
Model 3D przestrzeni miejskiej (źródło: Biuro Rozwoju Gdańska)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 22
Zastosowania produktów LiDAR (14)Modelowanie 3D przestrzeni miejskiej (2)
Szybsze, bardziej świadome tworzenie koncepcji
Aktywny udział mieszkańców w procesie powstawania dokumentów planistycznych i decyzjach
Pomoc w podejmowaniu decyzji odnośnie planowania przestrzennegoWykorzystanie danych LiDAR do orientacji fotografii z modelem wektorowym planowanej bryły (źródło: Urząd Miasta Krakowa)
Przyspieszenie procesów decyzyjnych dot. MPZP
Materiał pomocniczy dla konserwatora zabytków
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 23
Zastosowania produktów LiDAR (15)Renaturyzacja sieci hydrograficznej (1)
Podnoszenie świadomości mieszkańców w zakresie urbanistyki
Mapa ekosystemów leśnych i nieleśnych jako podstawa planowania zabiegów ochronnych i ich oceny
Wsparcie w zapewnieniu ochrony siedlisk hydrogenicznych
NMT Basenu Środkowego Doliny Biebrzy (źródło: Biebrzański Park Narodowy)
Podniesienie wiarygodności uzyskanych wyników analiz środowiskowych
Zwiększenie dokładności przewidywania skutków środowiskowych
Pomoc w zarządzaniu obszarami leśnymi i obliczaniu podatku leśnego
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 24
Zastosowania produktów LiDAR (16)Renaturyzacja sieci hydrograficznej (2)
Wsparcie w ewidencji gruntów użytków leśnych i określenie podatku leśnego
Pomoc w podejmowaniu decyzji związanych z wykupem gruntu pod urządzenia techniczne regulujące poziom wody
Podstawa modelowania hydrodynamicznego
Pomoc w opracowaniu planu zarządzania obszarem renaturyzacji
Planowanie działań ochronnych
Przewidywanie zmian związanych z pracami renaturazycyjnymi
Numeryczny Model Pokrycia Terenu (źródło: Biebrzański Park Narodowy)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 25
Zastosowania produktów LiDAR (17)Bezpieczeństwo ruchu lotniczego
Zdjęcie lotniska (źródło: Urząd Lotnictwa Cywilnego)
Szczegółowa weryfikacja danych otrzymanych od właścicieli przeszkód lotniczych
Pozyskiwanie danych o położeniu, charakterze i wysokości obiektów
Wpływ na efektywny sposób planowania tras przelotu
Aktualna i dokładna informacja o przeszkodach trasowych
Znaczne ograniczenie kosztowności i czasochłonności sprawdzenia wysokości trasowych przeszkód lotniczych
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 26
Zastosowania produktów LiDAR (18)Biegi na orientację (1)
Podstawa sprawiedliwiej realizacji sportowej
Źródło tworzenia map do orientacji sportowej
Dokładność i aktualność
Precyzyjne odwzorowanie kształtów obiektów i ich topologii
zNMPT na potrzeby określenia rodzaju pokrycia terenu na mapie do biegu na orientację (źródło: Polski Związek Orientacji Sportowej)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 27
Zastosowania produktów LiDAR (19)Biegi na orientację (2)
Pomiar wysokości przeszkód lotniczych (źródło: Urząd Lotnictwa Cywilnego)
Wspomaganie decyzji związanych z tyczeniem tras biegowych
Uproszczenie i przyspieszenie procesu generowania map
Podniesienie rangi organizowanych zawodów
Wierne przedstawienie terenu zawodów
Zastosowania produktów LiDAR (20)Modelowanie erozji wodnej gleb (1)
Informacje płynące z modeli NMT:
• wykorzystywane w modelowaniu zagrożeńerozyjnych dla obszarów rolniczych (np. modelRUSLE – wskaźniki topograficzne);
• z chmury punktów ALS wykorzystuje sięinformacje o wysokości pokrywy roślinnej wprocesie detekcji obszarów, na którychzaprzestano działalności rolniczej;
• obserwuje się ślady zabiegów agrotechnicznych(orki czy podziału działek rolniczych)w obecnych obszarach leśnych powstałych nagruntach porolnych;
• symulowanie strat ponoszonych przez rolnikóww wyniku działania procesu erozji gleby (np.RUSLE – t/ha/rok).
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 28
Źródło: Maślanka 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 29
Zastosowania produktów LiDAR (21)Modelowanie erozji wodnej gleb (2)
Źródło: Pierzchalski, Wężyk, 2014
Przykład uprawy prowadzonej wzdłuż kierunku największego spadku, sprzyjającemu erozji wodnej gleby
Zastosowania produktów LiDAR (22)Analizy zmian brzegu morskiego (1)
Dane ALS pozyskiwane technologią skanowania laserowego:
• skanery batymetryczne:
• operują w zielonym zakresie widma elektromagnetycznego, ograniczeniem są właściwości optyczne wody;
• rejestrują rzeźbę dna morskiego i przylegającą do niego powierzchnię lądu;
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 30
• NMT pozwala na precyzyjne określenie stanu strefy brzegowej w momencie rejestracji;• cykliczne pomiary pozwalają na:
• monitoring strefy brzegowej;• rozpoznanie tendencji zmian brzegu;• wyznaczenie miejsc relatywnie bezpiecznych, niezagrożonych erozją
i podtopieniem oraz miejsc szczególnie zagrożonych.
Wyniki badań prowadzonych na podstawiedanych ALS mogą być wykorzystane:
• przez administrację państwowąodpowiedzialną za bezpieczeństwo brzegumorskiego w celu doboru odpowiednichmetod jego ochrony przed erozją;
• przy bezpiecznym planowaniu inwestycjiw pasie nadmorskim i tworzeniu planówzagospodarowania przestrzeni morskiej;
• przez lokalne władze samorządowe przyweryfikacji planów zagospodarowaniaprzestrzennego miejscowości nadmorskichi podejmowaniu rozważnych decyzji wramach zintegrowanego zarządzania strefąbrzegową
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 31
Źródło: www.twiki.fotogrametria.agh.edu.pl
Zastosowania produktów LiDAR (23)Analizy zmian brzegu morskiego (2)
Zastosowania produktów LiDAR (24)Opracowanie map akustycznych (1)
Wykorzystywane produkty LiDAR:
• modele rastrowe NMT i NMPT;
• modele zabudowy i obszarów zieleniwysokiej.
Dane istotne dla opracowania poprawnejmapy akustycznej:
• lokalizacja źródeł hałasu;
• lokalizacja budynków;
• obiekty budowlane (ekrany akustyczne,pełne ogrodzenia);
• obszary zwartej przestrzeni;
• obszary instalacji przemysłowych;
• sztuczne formy terenu.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 32
Źródło: www.halas.wortale.net
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 33
Zastosowania produktów LiDAR (25)Opracowanie map akustycznych (2)
Źródło: Kowalczyk, 2014
Zastosowania produktów LiDAR (26)Projektowanie nowych szlaków turystycznych oraz identyfikacja potencjalnych zagrożeń na
szlakach (1)Dane ALS:
• mają ogromny potencjał w planowaniu szlaków;
• wykorzystywane są w zarządzaniu i utrzymaniuszlaków;
• umożliwiają analizę zagrożeń występujących naszlakach;
• ze względu na wysoką rozdzielczość danychwejściowych, badania mogą być stosowane namałych i dużych obszarach bez utraty dokładności;
• pozyskiwanie dotychczas nieodkrytych zasobówprzyrodniczo-kulturowych;
• umożliwiają promocję miejsc poprzezprojektowanie wirtualnych wycieczek;
• dają możliwość wykonania bardziej wiarygodnychanaliz widoczności, które często wykorzystuje sięw planowaniu punktów widokowych na szlakachturystycznych.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 34
Przykład analizy widoczności z wykorzystaniem numerycznego modelu pokrycia terenu. Źródło: Chrustek, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 35
Zastosowania produktów LiDAR (27)Projektowanie nowych szlaków turystycznych oraz identyfikacja potencjalnych zagrożeń na
szlakach (2)
Przykładowa symulacja potencjalnej lawiny spływającej z częściowo zalesionych stoków Masywu Trzech Koron do Wąwozu Sopczańskiego w Pieninach. Źródło: Chrustek
Zastosowania produktów LiDAR (28)Monitoring obszarów sieci Natura 2000 (1)
Technologia ALS umożliwia m.in.:
• wykrycie niewielkich śródleśnych cieków;
• wykrycie zbiorników wodnych zasłoniętych przez drzewa;
• pomiar wysokości drzew;
• identyfikację poszczególnych drzew;
• monitorowanie zmian kaskadowych;
• monitorowanie stanu zachowania korytarzy ekologicznych;
• monitorowanie obszarów zaliczanych do zielonej infrastruktury;
• monitorowanie terenów o wysokiej wartości przyrodniczej;
• ocenę wpływu powstających elektrowni wiatrowych na środowisko;
• pomiar struktur znajdujących się pod powierzchnią wody (użycie skanerówbatymetrycznych).
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 36
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 37
Zastosowania produktów LiDAR (29)Monitoring obszarów sieci Natura 2000 (2)
Źródło: Martinuzzi 2009Źródło: Wężyk 2013
Zastosowania produktów LiDAR (30)Analizy struktury 2D i 3D drzewostanów (1)
Zalety stosowania lotniczego skanowania laserowego do pomiarów drzew:
• zdolność wiązki laserowej do penetracji koron drzew i warstwy krzewów;
• rejestracja odbić w obrębie szczytowej partii koron oraz pod ich okapem;
• w okresie pełnej wegetacji 15-20% promieni lasera dociera do gruntu;
• nowy rodzaj pracy z zakresu inwentaryzacji, urządzenia i monitoringu obszarów leśnych;
• nowe możliwości automatyzacji przetwarzania danych i określania wybranych parametrów taksacyjnych.
Informacje pozyskiwane w ramach pomiarów to m.in.:
• wysokość drzewa;
• pierśnica pnia;
• zwarcie poziome koron;
• liczba drzew (parametr zagęszczenia);
• lokalizacja przestrzenna
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 38
Profil przez chmurę punktów ALS z wysokościami bezwzględnymi n.p.m.Źródło: Tompalski, Wężyk, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 39
Zastosowania produktów LiDAR (31)Analizy struktury 2D i 3D drzewostanów (2)
Źródło: Tompalski, Wężyk 2014
Chmurapunktów ALS
Rastrowy NMPT Cieniowany rastrowy NMT
Rastrowy zNMPT
Zastosowania produktów LiDAR (32)Poprawa jakości danych gromadzonych
w Centralnym Rejestrze Form Ochrony Przyrody (1)
Dane ALS:
• wpływ na podniesienie jakości danych gromadzonych w rejestrze i budowie jegowiarygodności;
• wykorzystane do weryfikacji położenia pomników przyrody oraz weryfikacji pomiarówwysokości drzew pomnikowych.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 40
Przykład odwzorowania przebiegu rowu całkowicie nieczytelnego na ortofotomapie lotniczej, a możliwego do wektoryzacji na modelu cieniowanego reliefu NMT. Źródło: MGGP Aero sp.z.o.o.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 41
Zastosowania produktów LiDAR (33)Poprawa jakości danych gromadzonych
w Centralnym Rejestrze Form Ochrony Przyrody (2)
Źródło: www.geoserwis.gdos.gov.pl/mapy
Granice wybranych form ochrony przyrody na portalu Geoserwis GDOŚ
Zastosowania produktów LiDAR (34)Modelowanie zagrożenia pożarowego lasów (1)
Dane ALS:
• służą do szacowania ryzyka pożarowegow lasach;
• stwarzają możliwości modelowaniarealnego zagrożenia drzewostanów;
• umożliwiają modelowanie kierunkówrozprzestrzeniania się ognia;
• umożliwiają szacowanie skutkówekonomicznych i środowiskowychnastępstw pożarów.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 42
Źródło: www.bazapozarow.ibles.pl
Algorytm CFE pozwala oszacować następujące parametry:
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 43
wagę „paliwa” w koronach
drzew
współczynnik gęstości
rozmieszczenia paliwa
minimalną wartość
wysokości podstawy
koron drzew
maksymalną wysokość
drzew
Zastosowania produktów LiDAR (35)Modelowanie zagrożenia pożarowego lasów (2)
Źródło: Wężyk 2014 za McGaughey 2014
Zastosowania produktów LiDAR (36)Klasyfikacja obrazów lotniczych
i satelitarnych w zakresie map pokrycia i użytkowania terenu (1)
Dane ALS:
• wykorzystanie modeli wysokościowych w analizie obrazu;
• implementacja chmury punktów w algorytmie klasyfikacyjnym;
• wsparcie procesu klasyfikacji obrazów lotniczych i satelitarnych w zakresie mappokrycia i użytkowania terenu.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 44
OBIA/ GEOBIA
segmentacjaRozpoznawanie obiektów (segmentów) o
tworzących zbiory pikseli o podobnej charakterystyce
SegmentacjaPrzyporządkowanie
segmentów do uprzednio zdefiniowanej klasy
Kolejne iteracje algorytmu klasyfikacyjnego
(ang. rule-set)
Wsparcie klasyfikacji obiektowej analizy obrazu(GEOBIA) danymi ALS:
• zwiększenie dokładności klasyfikacjiGEOBIA;
• wyróżnienie większej ilości klas;
• weryfikacja granic poszczególnych klas;
• weryfikacja użytkowania terenu;
• wyeliminowanie zjawiska cienia;
• wyeliminowanie przesunięć radialnych nawysokich obiektach;
• identyfikacja klas (linie napowietrzne,wiek drzewostanu).
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 45
Zastosowania produktów LiDAR (37)Klasyfikacja obrazów lotniczych
i satelitarnych w zakresie map pokrycia i użytkowania terenu (2)
Automatyczna aktualizacja granic klasy „Las” z wykorzystaniem danych ALS. Źródło: Pierzchalski, Wężyk, 2014
Zastosowania produktów LiDAR (38)Generowanie prawdziwej
ortofotomapy lotniczej (1)
Dane ALS do projektowania prawdziwej ortofotomapy:
• nalot fotogrametryczny musi zostać już na początkuodpowiednio zaprojektowany;
• duże znaczenie dla jakości wynikowej ortofotomapyprawdziwej ma gęstość wykorzystywanej chmurypunktów ALS;
• na jeden piksel prawdziwej ortofotomapy powinienprzypadać wtedy co najmniej 1 punkt chmurypunktów ALS;
• do generowanie ortofotomap prawdziwychwykorzystuje się numeryczny model pokryciaterenu.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 46
Budynek z fragmentem fasady na klasycznej ortofotomapie (góra) oraz wprawidłowym położeniu ortogonalnym na tzw. prawdziwej ortofotomapielotniczej (dół). Źródło: Zugaj-Marcinek, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 47
Zastosowania produktów LiDAR (39)Generowanie prawdziwej ortofotomapy lotniczej (2)
Źródło: Zugaj-Marcinek, 2014
Zastosowania produktów LiDAR (40)Pomiary obiektów liniowych (1)
Dane ALS służą do:
• inwentaryzacji przebiegu linii elektroenergetycznych;
• wyznaczania kolizji linii energetycznych z roślinnością wysoką oraz budynkami;
• kontroli zasięgu roślinności w stosunku do urządzeń przesyłowych;
• paszportyzacji sieci elektroenergetycznej;
• inwentaryzacji przebiegu rurociągów;
• inwentaryzacji słupów trakcyjnych sieci kolejowej oraz infrastruktury towarzyszącej ;
• tworzenia podkładów do modelowania rozprzestrzeniania się hałasu w okolicach;
• projektowanie tras komunikacyjnych ;
• inwentaryzacji oznakowania poziomego jezdni.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 48
Widok przekroju sklasyfikowanej chmury punktów ALSz zaznaczonymi na niebiesko obszarami o promieniu 5 m odkażdego z wykrytych przewodów (brak kolizji z roślinnościąwysoką). Źródło: Warchoł, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 49
Zastosowania produktów LiDAR (41)Pomiary obiektów liniowych (2)
Sklasyfikowana chmura punktów ALS przed (u góry) oraz po odfiltrowaniu roślinności (u dołu). Źródło: Warchoł, 2014
Zastosowania produktów LiDAR (42)Inwentaryzacja infrastruktury technicznej
naziemnej – drogi (1)
Dane ALS:
• wykorzystanie ALS znaczne skraca czas pomiaru terenowego;
• praca jest realizowana bez konieczności wstrzymywania ruchu na drodze;
• pomiar dróg o dużym natężeniu ruchu jest całkowicie bezpieczny;
• możliwość wektoryzacji oznakowania poziomego dróg dzięki informacjio intensywności odbicia plamki promienia lasera możliwość pozyskania wielu produktówpochodnych takich jak:
• mapy 2D;
• modele 3D;
• profile i przekroje na podstawie jednego pomiaru ALS.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 50
Wektoryzacja krawędzi jezdni na podstawie przekrojów chmury punktów ALS. Źródło: Mahrburg, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 51
Zastosowania produktów LiDAR (43)Inwentaryzacja infrastruktury technicznej
naziemnej – drogi (2)
Fragment zwektoryzowanego pasa drogowego na tle pokolorowanej (RGB) chmury punktów ALS. Źródło: Mahrburg, 2014
Zastosowania produktów LiDAR (44)Analizy wolumetryczne 3D (1)
Dane ALS:
• nie jest wymagany bezpośredni kontakt z mierzonym obiektem;
• stosunkowo szybkie pozyskanie danych dla dużych obszarów;
• pora dnia nie ma znaczenia dla pomiarów;
• chmura punktów stanowi niemal ciągłą reprezentacje powierzchni;
• ALS umożliwia pozyskanie danych do obliczeń objętości bez konieczności kontaktubezpośredniego z obiektem;
• pora dnia nie ma znaczenia dla pomiarów;
• chmura punktów stanowi ciągłą reprezentacje powierzchni terenu;
• wykonywanie pomiarów w odpowiednich odstępach czasu umożliwia badanie zmian obiektów o sypkiej strukturze.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 52
Profil A-A’ (chmura punktów) dla dwóch momentów – rok 2006 (kolor niebieski) oraz rok 2012 (kolor pomarańczowy). Źródło: Warchoł, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 53
Zastosowania produktów LiDAR (45)Analizy wolumetryczne 3D (2)
Wizualizacja różnicy przebiegu NMT z roku 2006 oraz 2012 na tle chmury punktów pokolorowanej wg wartości RGB.Źródło: Warchoł, 2014
Zastosowania produktów LiDAR (46)Generowanie modeli 3D budynków (1)
Dane ALS
• służą do projektowania modeli budynków 3D, które są wykorzystywane m. in. dotworzenia miast 3D;
• szczegółowość modeli zależy od źródła danych i celu w jakim są opracowywane.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 54
LOD 1Płaskie dachy
LOD 2Prosta konstrukcja
dachu
LOD 2Dachy z
dodatkowymi elementami
LOD 2Rozszerzony z
teksturami
Poziom szczegółowości LOD (Level of Details) możliwy do osiągnięcia generującbudynki wyłącznie w oparciu o dane ALS:
Źródło: ProGea Consulting
Obszary zastosowań modeli 3D budynków:
• komunikacja i wymiana informacji z mieszkańcami;
• promocja miasta;
• wydawanie decyzji administracyjnych;
• kataster słoneczny;
• tworzenie bazy danych ewidencyjnych.
Praktyczne wykorzystanie trójwymiarowych modeli miast 3D:
• planowanie przestrzenne;
• mapy akustyczne;
• analizy GIS;
• zarządzanie kryzysowe;
• dokumentacje architektoniczne;
• programy do nawigacji;
• określenie potencjału solarnego połaci dachów.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 55
Źródło: ProGea Consulting
Zastosowania produktów LiDAR (47)Generowanie modeli 3D budynków (2)
Zastosowania produktów LiDAR (48)Analiza potencjału energii promieniowania
słonecznego (1)
Do obliczania potencjału energii słonecznej głównie wykorzystuje się NMPT
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 56
Źródło: Petrini-Monteferri, 2014
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 57
Zastosowania produktów LiDAR (49)Analiza potencjału energii
promieniowania słonecznego (2)
Roczny potencjał energii promieniowania słonecznego dachów w Insbruck (Austria) na tle NMPT oraz udrapowanej ortofotomapyu lotniczejŹródło: www.laserdata.at/index_en.jsp
Przyszłości i potrzeby aktualizacji produktów LiDAR (1)
Rozwój technologii ALS zmierza w kierunku ciągłegodoskonalenia:
• elektroniki;
• mechaniki precyzyjnej dla części ruchomychurządzenia skanującego;
• systemów integracji danych i urządzeń;
• systemów inercyjnych;
• systemów GNSS;
• optymalizacji doboru długości fali elektromagnetycznej w przypadku skanowania batymetrycznego;
• algorytmów indeksacji przestrzennej danychi inteligentnego ładowania ogromnych zbiorówdanych chmur punktów ALS do ich wizualizacji;
• algorytmów do kompresji danych ALS oraz obrazu;
• wielkości przestrzeni dyskowej do zapisu danychALS i obrazów z kamer termalnych czyhiperspektralnych skanerów linijkowych.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 58
Źródło: www.riegl.comŹródło: Wężyk 2014
Rozwój technologii ALS zmierza w kierunku ciągłego doskonalenia:
• zwiększania udźwigu przez UAV oraz miniaturyzacji skanerów i odbiorników GNSSoraz IMU;
• obniżania minimalnych prędkości przelotowych samolotów przy jednoczesnymzwiększeniu szerokości pozyskiwanego szeregu ALS;
• podnoszenia maksymalnych pułapów nalotów przez zwiększenie technicznychmożliwości urządzeń.
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 59
Przyszłości i potrzeby aktualizacji produktów LiDAR (2)
Drone Phoenix AL-2 ze skanerem Velodyne HDL-32E.Źródło: Phoenix Aerial System
Źródło: www.riegl.com
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 60
Przyszłości i potrzeby aktualizacji produktów LiDAR (3)
Kierunki rozwoju technologii ALS:
doskonalenie procesów obliczeniowych przetwarzania danych
automatyzacja metod łączenia i wyrównania poszczególnych szeregów nalotu wraz z oceną dokładności danych
wsparcie procesu nadawania georeferencji chmurze punktów ALS
automatyzacja procesu klasyfikacji chmur punktów ALS
generowanie i edycja modeli wysokościowych
inteligentna filtracja danych i eliminacja nadmiarowej informacji
automatyczna ekstrakcja obiektów z chmury punktów
wizualizacja sklasyfikowanej chmury ALS oraz wykrytych obiektów 3D na aplikacjach desktop czy też mobilnych
możliwość wizualizacji i przetwarzania chmury punktów ALS w środowisku 3D wraz z możliwościami edycji tworzonych obiektów i pomiarów
wizualizacja z maskowaniem tła
automatyzacja procesów decyzyjnych rozpoznania obiektów
automatyzacja kolorowania chmur punktów z kamer wielo- i hiperspektralnych oraz termalnych
Źródło: Wężyk 2014
Wybrane statystyki:
• 58% - respondentów uważa iżczęstotliwość aktualizacji danychALS, NMT i NMPT powinnawynosić od 1 do 3 lat;
• 65% - wyraża zainteresowaniemożliwością wykorzystywaniausług sieciowych umożliwiającychwykonywanie analiz i pomiarów;
• 35% - oczekuje rozpoczęciaprodukcji i udostępniania modeli3D budynków w formacie CityGMLLOD 2.
Przyszłości i potrzeby aktualizacji produktów LiDAR (4)
Ankieta GUGiK
„Szkolenia z wykorzystania produktów LiDAR”
(1189 osób)
Sektor publiczny
Sektor prywatny
Sektor non-profit
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 61
Przyszłości i potrzeby aktualizacji produktów LiDAR (5)
2015-06-26 Zastosowania produktów LiDAR 62
analiza potencjału solarnego budynków
analiza lokalizacji inwestycjianaliza wysokości terenu
analizy pomiarowe analiza zacienienia
analiza widoczności
ALS/NMT/NMPT Modele 3D budynków
100 % 100 %+ aktualizacja obszarów
miejskich
Generalizacja BDOT10k
100 %
Potrzeby interesariuszyOgraniczenia
POPC
Projekt CAPAPCentrum Analiz Przestrzennych Administracji Publicznej
Analizy online – moduł 3D geoportal.gov.pl
Narzędzia do zaawansowanych analiz off-line i publikacji rezultatów w postaci usług sieciowych
LITERATURA:
Weżyk P. (red.), 2014, Podręcznik dla uczestników szkoleń z wykorzystania produktów LiDAR.
GUGiK, Warszawa
Strony internetowe
www.gugik.gov.pl
www.progea.pl
www.laserdata.at
www.riegl.com
2015-06-26 Opracowanie danych pochodzących z lotniczego skanowania laserowego 63
Dziękujemy za uwagę!
Zapraszamy na stronę internetową www.szkolenialidar.gugik.gov.pl
Projekt "Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami-ISOK", realizowany przez Główny Urząd Geodezjii Kartografii w konsorcjum z Krajowym Zarządem Gospodarki Wodnej jako liderem, Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej-Państwowym Instytutem Badawczym, Instytutem Łączności- Państwowym Instytutem Badawczym oraz Rządowym CentrumBezpieczeństwa jest finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach 7. osi priorytetowej"Społeczeństwo informacyjne- budowa elektronicznej administracji" Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013.
Szkolenia z wykorzystania Produktów LiDAR