• Fotogrametria i teledetekcja – sposób pozyskiwania wiarygodnych informacji o obiektach fizycznych przez rejestrację, pomiar i interpretację obrazów i zdjęć

• Materiały fotogrametryczne pozyskuje się w celu wykonania na nich różnego rodzaju pomiarów, aby określić geometrię danego obiektu, np. zdjęcia fotogrametryczne naziemne (analogowe i cyfrowe), lotnicze, satelitarne

• Zalety fotogrametrii:

1. Krótki czas rejestracji

2. Pomiar i opracowanie w warunkach kameralnych

3. Automatyzacja procesów pomiarowych

4. Niskie koszty pomiaru

5. Duże zagęszczenie punktów pomiarowych

6. Uchwycenie dynamiki zjawisk

7. Zdjęcie stanowi obiektywny zapisz rzeczywistości, wartość archiwalna

8. Krótki czas wykonywania zdjęć, brak prowadzenia uciążliwych prac polowych

9. Możliwość powtórzenia pomiaru w przypadku błędu

• Zastosowanie materiałów fotogrametrycznych

1. Budowa i aktualizacja map topograficznych

2. Monitorowanie zmian środowiska

3. Geologia, archeologia

4. Projekty inżynierskie np. mosty, tamy, drogi

5. Gospodarka przestrzenna

6. GIS

• Rodzaje materiałów fotogrametrycznych do celów projektowych

1. Odbitka stykowa

2. Fotomapa

3. Ortofotomapa cyfrowa

4. Skaning laserowy

5. Fotoszkic zwykły i ulepszony

6. NMT – numeryczny model terenu

• Ortofotomapa – wiernie odzwierciedla tylko płaskie powierzchnie terenu np. powierzchnia ziemi, budynki na ortofotomapie są zniekształcone i nie pobieramy ich wymiarów w celach geodezyjnych i projektowych, uzupełnieniem ortofotomapy o trzeci wymiar jest NMT

• Istota ortofotomapy – zamiana obrazu w rzucie środkowym na obraz w rzucie ortogonalnym

• Istota NMT – możliwość wyznaczenia wysokości danego punktu na podstawie znajomości współrzędnych tego punktu

• Definicja NMT – numeryczne odwzorowanie rzeźby powierzchni terenu w sposób punktowy wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym wyznaczenie współrzędnych z dowolnych punktów jako funkcji współrzędnych X i Y tych punktów. Model zawiera informacje o relacjach topologicznych łączących punkty w terenie.

Z=f(X,Y)

• Modele 2,5D – prezentacja pełnej przestrzeni na dwuwymiarowej powierzchni, wizualizacje przestrzeni nadal pozostają płaskie, przestrzeń jest symulowana np. za pomocą perspektywy, cieniowania. Dla każdego punktu (X,Y) przyjmują tylko jedną wartość Z. Jedna wartość wysokości dla całej powierzchni

• Modele 3D – dla jednych współrzędnych X,Y mogą posiadać wiele wartości Z

• Modele 4D – model 3D wzbogacony o zmienność w czasie, np. erozja gór

• NMT – jest reprezentowany przez punkty rozłożone regularnie (GRID) lub nieregularnie (TIN – nieregularna siatka trójkątów) na powierzchni terenu i uzupełniony przez punkty reprezentujące morfologiczne formy terenu (break lines):

• Linie szkieletowe (grzbiety, cieki)

• Linie nieciągłości (urwiska, skarpy)

• Powierzchnie wyłączeń (budynki, cieki)

• Pikiety ekstremalne (wierzchołki, dna)

• Metody pozyskiwania danych do budowy NMT

• Metoda geodezyjna, fotogrametryczna, kartograficzna, skaning laserowy, inSAR (interferometria radarowa)

• Budowa ortofotomapy cyfrowej

• Korekcja geometryczna

• Korekcja radiometryczna/mozaikowanie

• Edycja arkuszy ortofotomapy

• Korekcja geometryczna obrazu cyfrowego polega na zastosowaniu odpowiednich wzorów, określonych dla poszczególnych typów modeli (2D, 3D, ilorazowy model wielomianowy), przesunięcie każdego piksela o wartość zniekształcenia wynikającą z rzutu środkowego

• Dokładność NMT – dokładność interpolacyjna

• Wzór Ackermann’a:

m²_{z NMT} =m²_{z pomiaru} + (α*d)²

• m z DTM - błąd średni wyinterpolowanej wysokości

• m z pom - błąd średni danych pomiarowych

• α - współczynnik opisujący charakter terenu

• d - średnia odległość punktów pomiarowych

• Istota skaningu laserowego (ALS) – fotogrametryczna metoda pomiarowa, polega na zapisie powierzchni terenu w postaci chmury punktów (Cloud Points) stanowiących reprezentację terenu. Pomiar daje nam bardzo dokładny model powierzchni, opiera się na pomiarze odległości pomiędzy aparaturą pomiarową na pokładzie samolotu, a punktami terenowymi

• Wady:

1. Brak odbić od powierzchni wody (linie brzegowe)

2. Trudności w odnalezieniu linii nieciągłości terenu

3. Wysoki koszt usługi

• Zalety:

1. Niezależność od pogody

2. System aktywny, generuje własne światło

3. Naloty również w nocy

4. Przenikanie lasera przez pokrywę roślin

5. Krótki czas uzyskania efektów pracy

6. Wysoka dokładność

• Podstawowe segmenty lotniczego skaningu laserowego

• Segment naziemny

• Naziemna stacja GPS

• Stacja robocza do odbitki danych generowania wynikowego

• Segment lotniczy

• Dalmierz laserowy LRF

• GPS – system pozycjonowania trajektorii lotu

• INS – inercjalny system nawigacyjny

• Źródła zniekształceń obrazów satelitarnych (do OFM)

• Kamera –błędy kolibracji, błędy urządzeń elektronicznych, odczytujących i zapisujących sygnał

• Platforma – ruch satelity i perturbacje orbity, zmiana prędkości lotu, zmiany orientacji kątowej platformy

• Ruch obrotowy ziemi w czasie obrazowania i rzeźba terenu

• Atmosfera (refrakcja) – zanieczyszczenia powodują czasem zakłócenia w sygnale

• DTM (tylko teren), DSM (teren +budynki)

GIS – SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ/SYSTEM GEOINFORMACYJNY

• Co to jest GIS? (dane->informacja->wiedza)

• Modele danych przestrzennych

• Rzeczywistość – świat rzeczywisty

• Model konceptualny – model reprezentacji wybranych obiektów, zjawisk lub procesów reprezentujących określoną dziedziną lub problem, podstawowe modele: obiektowy, pól ciągłych, sieciowy

• Model logiczny – podstawowe modele: rastrowy, wektorowy

• Model fizyczny – opisuje strukturę plików służących do przechowywania danych

• Rastrowy format danych przestrzennych

• Format rastrowy wykorzystuje piksele (komórki o określonych kształtach) do przechowywania danych

• W odpowiednim przybliżeniu widzimy strukturę rastra

• Komórki rastra przechowują wartości

• Wartość komórki rastra to liczba (pomiary) lub kod

• Komórki przechowują wartości całkowite lub zmiennoprzecinkowe

• Do opisu zjawisk o charakterze ciągłym np. rzeźba terenu mapa

• Przestrzenne własności rastra

• Układ współrzędnych

• Współrzędna odniesienia, położenie (x,y) lewej górnej lub lewej dolnej komórki rastra

• Rozmiar komórki (pixela)

• Liczba wierszy i kolumn

• Wektorowy format danych przestrzennych

• Elementy świata rzeczywistego modelowane jako elementarne obiekty geometryczne np. punkty, linie, poligony

• Informacje o obiektach są przechowywane w postaci zbioru współrzędnych płaskich (X,Y)

• Klasa obiektów

• Reprezentuje jeden typ geometrii (punkt, linia lub wielobok)

• Ma ten sam zestaw atrybutów opisowych

• Posiada ten sam zasięg przestrzenny

• Źródła danych GIS

• Pierwotne

• Pozyskiwane w wyniku bezpośrednich pomiarów

• Przeznaczone specjalnie do wykorzystania w systemach geoinformacyjnych

• Rastrowe: cyfrowe obrazy satelitarne, cyfrowe zdjęcia lotnicze

• Wektorowe: pomiary geodezyjne, pomiary GPS

• Wtórne

• Pochodzą z wcześniejszych prac lub z innych systemów

• Występują w postaci cyfrowej lub analogowej

• Pierwotnie pozyskane do innych celów stąd muszą być przetworzone do formatu cyfrowego do użycia w systemie geoinformacyjnym

• Rastrowe: zeskanowane mapy, zdjęcia, cyfrowe modele terenu

• Wektorowe: mapy topograficzne, bazy danych topograficznych

• Obszary zastosować GIS

• Administracja, handel i przedsiębiorczość, usługi, ochrona środowiska

• Definicja GIS

• Systemy komputerowe (sprzęt, oprogramowanie, procedury)

• Wykorzystuje dane posiadające odniesienie przestrzenne

• Wykonuje operacje analiz na tych danych

• System pozyskiwania, gromadzenia, analizowania i udostępniania danych odniesionych przestrzennie do powierzchni ziemii

• GIS (ludzie, dane, sprzęt, oprogramowanie, procedury)

• System analiz przestrzennych - ISTOTA

• Pozyskiwanie->przetwarzanie->udostępniania

• Zastosowanie GIS

• Wspomaga zarządzanie przestrzenią

• Pomaga analizować zjawiska i zdarzenia jakie mają miejsce na powierzchni ziemi

• Wspomaganie podejmowania decyzji (DSS – System Wspomagania Decyzji)

• DBMN – System Zarządzania Bazą Danych

• Podstawowe zadania GISu

• Pozyskiwanie danych

• Przetwarzanie danych

• Zarządzanie danymi

• Analizowanie danych

• Wizualizacja i udostępnianie danych

• Jak działa GIS?

• Dane w Systemie Informacji Geograficznej przechowywane są w bazie danych w postacie zbioru warstw tematycznych wzajemnie powiązanych relacjami przestrzennymi

KARTOGRAFIA

• Mapa – obraz fizycznej płaszczyzny ziemi w przyjętym odwzorowaniu kartograficznym i w odpowiedniej skali z symbolicznym przedstawieniem obiektów i ukształtowania terenu

• Mapa zasadnicza – podstawowe opracowanie geodezyjno-kartograficzne, obejmujące swoim zasięgiem zakres całego kraju. Służy celom gospodarczym, ewidencyjnym, na jej podstawie są wykonywane inne opracowania kartograficzne. Obowiązującym układem odniesienia jest układ „2000” (do 31 grudnia 2009 r „1965”), oraz układ wysokościowy z punktem odniesienia „Kronsztad” (Rosja)

• Treść mapy zasadniczej obejmuje dane o:

• Naziemnym, podziemnym i nadziemnym uzbrojeniu terenu

• Ewidencji gruntów i budynków (kataster)

• Ukształtowaniu terenu

• Zagospodarowaniu terenu

• Punkty osnowy poziomej i wysokościowej

• Digitalizacja lub skanowanie i wektoryzacja rasra – sposób zamiany mapy analogowej na mapę cyfrową

• Podział map ze względu na treść

• Ogólnogeograficzne

• Topograficzne (do 1:200000)

• Przeglądowo-topograficzne (1:200000 do 1:1000000)

• Przeglądowe (od 1:1000000)

• Tematyczne

• Społeczno-gospodarcze

• Polityczno-administracyjne

• Przyrodnicze

• Podział map ze względu na skalę

• Wielkoskalowe (1:100 do 1:10000)

• Średnioskalowe (1:20000 do 1:300000)

• Niskoskalowe (poniżej 1:500000)

• Podział ze względu na sposób przygotowania

• Analogowe

• Numeryczne (rastrowe, wektorowe, hybrydowe)

• Fotogrametryczne (fotomapa, ortofotomapa)

• Mapa szczegółowa (1:500 do 1:5000) – wykonywana na podstawie bezpośrednich pomiarów w terenie

• Mapa przeglądowa (1:200000 i większe) - powstała w wyniku zmniejszenia i generalizacji map topograficznych, przedstawiają rozległe obszary np. części kontynentu, państwa

• Mapy specjalne (np. lotnicza, morska, drogowa, kolejowa)

• Mapa sytuacyjna (bez elementów wysokościowych)

• Mapa sytuacyjno-wysokościowa

• Mapa numeryczna – mapa w formie cyfrowej, której obiekty są przedstawiane w formie obrazów rastrowych lub wektorowych

• Państwowy Zasób Geodezyjny i Kartograficzny – zbiór wszystkich analogowych i cyfrowych materiałów geodezyjnych i kartograficznych, służący gospodarce narodowej, obronności państwa, nauce

• Układ „1942” – obowiązywał w Polsce do połowy lat 60. powstały w oparciu o odwzorowanie Gaussa-Krugera elipsoidy Krassowskiego (wcześniej elipsoida Bessela)

• Układ „1965” – układ współrzędnych płaskich prostokątnych w odwzorowaniu konforemnym, stosowany do opracowań w skalach 1:5000 i większych (mapa zasadnicza), obowiązywał do 31.12.2009r i został zastąpiony układem współrzędnych „2000”

• Układ „2000” (Państwowy Układ Współrzędnych Geodezyjnych 2000) – układ współrzędnych płaskich prostokątnych powstały w wyniku odwzorowaniu Gaussa-Krugera dla elipsoidy GRS80 w czterech trzy stopniowych strefach, jedyny układ obowiązujący w Polsce, stosuje się do wykonywania map w skalach 1:10000 i większych, w szczególności mapy ewidencyjnej i zasadniczej, zastąpił układ „1965”

• Układ „1992” (Państwowy Układ Współrzędnych Geodezyjnych 1992) – układ współrzędnych płaskich prostokątnych oparty na odwzorowaniu Gaussa-Krügera na elipsoidę GRS80 w jednej dziesięciostopniowej strefie, układ stanowi podstawę do sporządzania map (topograficznych) w skalach 1:10 000 i mniejszych, ze względu na duże zniekształcenia, jedyny układ dla opracowań małoskalowych w Polsce od 1 stycznia 2010 roku

• Odwzorowanie kartograficzne – określony matematycznie sposób dwuwymiarowego i wyskalowanego przedstawienia powierzchni części lub całości kuli na płaszczyźnie

• Podział odwzorowań

• Wiernokątne

• Wiernopolowe

• Wiernoodległościowe

• Ze względu na położenie środka rzutu:

• Centralne

• Ortograficzne

• Stereograficzne

• Ze względu na rodzaj powierzchni rzutu:

• Płaszczyznowe (azymutalne)

• Walcowe

• Stożkowe

• Ze względu na odległość powierzchni kuli od rzutu:

• Styczne

• Sieczne

• Odległe

• Ze względu na położenie powierzchni rzutu w stosunku do bieguna kuli:

• Normalne (biegunowe)

• Poprzeczne (równikowe)

• Ukośne

• Odwzorowanie Gaussa-Krugera – wiernokątne, walcowe, poprzeczne odwzorowanie elipsoidy, w oparciu o to odwzorowanie obowiązują w Polsce układy współrzędnych płaskich prostokątnych – „1992” i „2000”

• Nie można przenosić współrzędnych z jednych układów na drugie i na inne elipsoidy (trzeba zastosować transformacje)

• GBDOT – Georeferencyjna Baza Danych Obiektów Topograficznych wraz z Krajowym Systemem Zarządzania – przedsięwzięcie geodezyjno – informatyczne w zakresie budowy bazy danych zawierającej informacje o lokalizacji obiektów i zjawisk na terenie całego kraju