Ocena dokładności i porównywalność danych wysokościowych (chmury punktów) pozyskiwanych z różnych kolekcji danych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Ocena dokładności i porównywalność danych wysokościowych (chmury punktów) pozyskiwanych z różnych kolekcji danych"

Bronisława Żukowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Ocena dokładności i porównywalność danych wysokościowych (chmury punktów) pozyskiwanych z różnych kolekcji danych mgr inż. Marcin Brach dr hab. Jarosław Chormański Katedra Inżynierii Wodnej Zakład Hydrologii i Zasobów Wodnych Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

2 Life Plus KAMPINOSKIE BAGNA Celem projektu jest zapewnienie właściwego stanu siedlisk mokradłowych obszaru Natura 2000 Puszcza Kampinoska. Okres realizacji Partnerzy: REC, KPN, SGGW, ITP, WZMiGW w Warszawie

3 Akcja A.2: Numeryczne mapy wysokości i pokrycia terenu Kampinoski Park Narodowy Układ hydrograficzny parku powstał w wyniku melioracji w XIX wieku, których celem było przekształcenie terenów bagiennych na rolnicze Głównym ciekiem jest kanał Łasica (długość ok. 35 km), Zlewnia ok. 500 km 2, Wschodnia część parku obszar Dolna Łasica

4 Główne źródło danych Numeryczny Model Terenu (NMT) uzyskany na podstawie danych z lotniczego skaningu laserowego (z ang. Airborne Laser Scanning ALS), Dane z zasobów CODGiK (naloty i rejestracje wykonano w ramach projektu ISOK) Dane z nalotu wykonanego 21 października 2014 dla specjalnie dla realizacji projektu Kampinoskie Bagna

5 Weryfikacja NMT pochodzących z różnych kolekcji Do weryfikacji dokładności danych na terenie KPN wykonano pomiar punktów referencyjnych za pomocą technologii GNSS RTK uzyskano sieć 6250 (w tym 2475 w rejonie Dolnej Łasicy) W obszarach szczególnego zainteresowania występowania kęp turzyc wykonano naziemny skaning laserowy TLS (Terestrial Laser Scanning)

6 Obszar pokrycia skaningiem laserowym w ramach projektu ISOK, dostępnych w PZGIK (stan )

7 Parametry nalotów ALS Parametry ISOK Cały obszar parku Kampinoskie Bagna Dolna Łasica Kąt poprzeczny ±25º (dla obszarów niezalesionych dopuszcza się ±30º) 30o 30o Gęstość punktów 4 punkty / m 2 6 punkty / m 2 12 punkty / m 2 Zakładana dokładność wysokościowa producenta Pokrycie poprzeczne pasów m h 0,15 m m h 0,15 m m h 0,15 m % 50 % 50 % Wysokość lotu 900 m 700 m 700 m rejestracja wielokrotnych odbić ( ech ) termin wykonania nalotów skanerowych od połowy października do końca kwietnia ( rok) 21 października 2014 (niski stan wody) 21 października 2014 (niski stan wody)

8 Ograniczenia wykorzystania danych ISOK dla obszaru KPN do celów projektowych Po co skanować ponownie jeśli jest już darmowa baza danych? Rejestracja ISOK wykonywane w różnych terminach, co w przypadku obszaru podtapianego w różnej skali w okresach wilgotnych ma istotne znaczenie dla jakości NMT, Gęstość pozyskanej chmury punktów nie pozwala na wyodrębnienie mikroform rzeźby np. kęp na terenach turzycowisk, Na obszarach o dużej dominacji kęp generowany jest relatywnie duży błąd NMT ALS

9 Zakres bloków projektu ISOK na terenie KPN z uwzględnieniem obszarów oddziaływania

10 Czas pomiaru na terenie obszaru Dolna Łasica. Otrzymany na podstawie atrybutu GPS Timestamp z chmury punktów

14 Klasyfikacja chmury punktów Klasyfikacja obydwu produktów opiera się na tym samym standardowym kluczu, w którym wyodrębnia się najważniejsze klasy: 0 niesklasyfikowane, 1 - punkty przetwarzane, ale niesklasyfikowane, 2 Grunt 3, 4, 5 klasy roślinności (niskiej, średniej, wysokiej) 6 budynki, zabudowa techniczna

15 Klasyfikacja chmury punktów W chmurach punktów z projektu ISOK punkty z pokrycia poprzecznego są klasyfikowane jako klasa 12 overlap (zostają punkty tylko z jednego szeregu, MGGP Aero ze względu na specyfikę autorskiej metody analizy - punkty z pokrycia uwzględnia w finalnym produkcie nie wydzielaąc ich jako odrębnej klasy,

16 1 - Brach M., Chormański J. Comparison of digital elevation models of riparian wetland generated from airborne laser scanning of different accuracy. Geomoprhometry 2015, Poznań Poland.

17 [m] 0,25 0,20 0,20 0,21 0,15 0,13 0,10 0,10 0,10 0,06 0,05 0,00 ME AME ME AME ME AME Kampinoskie Bagna 12 pkt. Kampinoskie Bagna 6 pkt. ISOK 4pkt. Liczba punktów: 2475 Porównanie średniego błędu - ME = 1 Z n DEM Z GNSS oraz bezwzględnego średniego błędu - AME = 1 Z n DEM Z GNSS dla obszaru Dolna Łasica

18 [częstość] [częstość] [częstość] ,8-0,6-0,4-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 [m] ISOK - 4pkt/m ,8-0,6-0,4-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0, ,8-0,6-0,4-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 [m] [m] Kampinoskie Bagna - 6pkt/m 2 Kampinoskie Bagna -12pkt/m 2

20 Projekt Norweski PL : Development of the methods of restoring the original water conditions of the Kampinos National Park in order to stop the degradation of nature and improve the condition of biodiversity

21 [m] [m] [m] [m] 0,25 0,20 0,21 0,22 0,12 0,10 0,11 0,15 0,10 Średnia różnica Średnia bw. różnica RMSE 0,08 0,06 0,04 0,07 Średnia różnica Średnia bw. różnica 0,05 0,02 0,00 0,00 Dokładność NMT ISOK względem GNSS Dokładność NMT MGGP Aero względem GNSS 0,25 0,23 0,23 0,14 0,20 0,15 0,10 0,05 0,19 0,18 Średnia różnica Średnia bw. różnica RMSE 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,06 0,10 0,08 0,11 Średnia różnica Średnia bw. różnica 0,00 Zalane: 1136 Niezalane: 879 0,00 Zalane: 1136 Niezalane: 879 Dokładność NMT ISOK względem GNSS, uwzględniając strefy zalewów Dokładność NMT MGGP Aero względem GNSS, uwzględniając strefy zalewów

22 Pomiar TLS turzycowisk kępiastych Do wykonania pomiarów struktur kępiastych turzycowisk wykorzystano technologię Naziemnego Skaningu Laserowego (TLS) Poletka badawcze o wymiarach ok. 25m 2, 5x5) Pola pomiarowe DL1 DL3 w okolicach miejscowości Sianno Pola pomiarowe DL4 DL5 w okolicach miejscowości Famułki

24 Przekrój przez chmurę punktów ALS ISOK i TLS na obszarze turzycowiska tworzącego kępy Przekrój przez chmurę punktów ALS Kampinoskie Bagna i TLS na obszarze turzycowiska tworzącego kępy

Pomiary wzorowano na metodyce zastosowanej już w górnym basenie Biebrzy, Z każdego poletka wykonywane jest pomiar, w celu uchwycenia całej struktury poletka, Dane

, 2015 Terrestrial Laser Scanning (TLS) as a detection method of the natural river valley microtopography case study of the Upper Biebrza. Ann. Warsaw Univ. Life Sci.

25 Pomiary wzorowano na metodyce zastosowanej już w górnym basenie Biebrzy, Z każdego poletka wykonywane jest pomiar, w celu uchwycenia całej struktury poletka, Dane przetwarzane są z wykorzystaniem opracowanej metodyki filtracji i interpolacji zacienionych miejsc1, 1 Metodyka szerzej opisana w - Brach M., Chormanski J., 2015 Terrestrial Laser Scanning (TLS) as a detection method of the natural river valley microtopography case study of the Upper Biebrza. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. SGGW, Land Reclam. 46 (4), Pole pomiarowe R5 w okolicach miejscowości Pola pomiarowe R1-R4 (2012), B1 B6 (2013) i Szuszalewo N1 N3 (2014) w okolicach miejscowości Nowy Rogożyn

pozyskanych w w pełni sezonu wegetacyjnego Dobre wyniki daje połączenie klasyfikacji

26 Określenie zasięgu turzycowisk kępowych wymaga przeprowadzenia klasyfikacji pokrycia terenu z oddzieleniem turzycowisk kępowych i pozostałych Ma sens zwłaszcza dla kolekcji pozyskanych w w pełni sezonu wegetacyjnego Dobre wyniki daje połączenie klasyfikacji obiektowej oraz Random Forest, co pozwoliło na uzyskanie mapy o poprawności na poziomie 96% 4

27 Podsumowanie Dane wysokościowe z projektu ISOK ze względu na podział bloków w tym różny czas wykonania poszczególnych bloków, są obarczone dużym błędem na terenie KPN, Dodatkowo problemem jest niejednorodność hydrologiczna zmienność stanów wody podczas rejestracji bloków Wykonanie dodatkowych rejestracji pozwoliło uzyskać NMT, o większej dokładności dzięki: Zwiększonej gęstości z 4 do 6 i 12 punktów / m 2 Rejestracji całego obszaru badań w jednym czasie Wykonania nalotu w okresie suszy hydrologicznej Inne?

Podobne dokumenty

Kompleksowy monitoring dynamiki drzewostanów Puszczy Białowieskiej z wykorzystaniem danych teledetekcyjnych

Instytut Badawczy Leśnictwa www.ibles.pl Dane pozyskane w projekcie Kompleksowy monitoring dynamiki drzewostanów Puszczy Białowieskiej z wykorzystaniem danych teledetekcyjnych Aneta Modzelewska, Małgorzata