Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji jest serią wydawniczą powołaną przez organizacje naukowe: Polskie Towarzystwo Fotogrametrii i Teledetekcji, Sekcja Fotogrametrii i Teledetekcji Komitetu Geodezji PAN, Sekcja Kartografii Komitetu Geodezji PAN, Klub Teledetekcji Polskiego Towarzystwa Geograficznego Redaktor naczelny Wydawnictwa Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji: dr hab. inż. Zdzisław Kurczyński e-mail: kurczynski@wp.pl tel. +22 2347690 Adres redakcji: Instytut Fotogrametrii i Kartografii Politechnika Warszawska Pl. Politechniki 1 00-661 Warszawa tel. +22 2347690 fax: +22 6299182 2

Polskie Towarzystwo Fotogrametrii i Teledetekcji, Sekcja Fotogrametrii i Teledetekcji Komitetu Geodezji PAN Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich Zakład Teledetekcji i Kartografii Morskiej Instytutu Nauk o Morzu, Uniwersytetu Szczecińskiego Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing Vol. 18a ISBN 978-83-61576-08-2 Szczecin 2008

Artykuły zawarte w Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 18 zostały zakwalifikowane do publikacji na podstawie recenzji naukowych. Recenzenci: dr hab. inż. Andrzej Borkowski, prof. prof. dr hab. inż. Aleksandra Bujakiewicz dr inż. Ireneusz Ewiak dr hab. Kazimierz Furmańczyk, prof. US dr hab. inż. Beata Hejmanowska, prof. AGH dr hab. inż. Zdzisław Kurczyński dr hab. Zygmunt Paszotta, prof. UWM dr inż. Ryszard Preuss dr hab. inż. Krystian Pyka dr inż. Piotr Sawicki Redaktor zeszytu: dr Joanna Dudzińska-Nowak Zakład Teledetekcji Kartografii Morskiej, Instytut Nauk o Morzu, Uniwersytet Szczeciński, ul. Mickiewicza 18, 70-383 Szczecin, email: jotde@univ.szczecin.pl tel. +91 444 23 53, fax: +91 444 24 51 Sekretarz zeszytu: mgr Andrzej Giza Redakcja techniczna i opracowanie edytorskie: mgr Andrzej Giza Artykuły złożono z materiałów dostarczonych przez autorów. Teksty poddano opracowaniu edytorskiemu. Weryfikacja streszczeń w języku angielskim: MAR ECOL CONSULTING, ul. Rydla 45/41, 70-783 Szczecin Druk: Elpil druk cyfrowy, ul. Artyleryjska 11, 08-110 Siedlce Nakład: 175 szt. ISBN 978-83-61576-08-2 Copyright by Polskie Towarzystwo Fotogrametrii i Teledetekcji 4

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 18, 2008 ISBN 978-83-61576-08-2 SPIS TREŚCI Vol. 18a Banaszek A., Banaszek S., Zarnowski A. Oprogramowanie do zapisywania danych opisowych na mapie rastrowej (na przykładzie map turystycznych)... 1 Bernasik J., Mikrut S. Wyznaczanie imperfekcji kształtu wysmukłych budowli w oparciu o znane elementy orientacji kątowej kamery... 11 Borkowski A., Jóźków G. Aproksymacja powierzchni terenu na podstawie danych lotniczego skaningu laserowego z wykorzystaniem modelu aktywnych powierzchni... 21 Bujakiewicz A. Fotogrametryczne widzenie komputerowe i analiza obrazu w świetle III Komisji XXI Kongresu ISPRS... 31 Bujakiewicz A., Zawieska D., Arcisz M. Wykorzystanie różnoskalowych zdjęć do zasilania bazy danych 3D obiektów architektonicznych... 39 Cisło U. Zarys koncepcji trójwymiarowej wielorozdzielczej bazy topograficznej... 49 Dąbrowska Zielińska K. Zastosowanie teledetekcji i zasady postepowania w swietle Komisji VIII XXI Kongresu ISPRS w Pekinie... 59 Dębski W., Walczykowski P., Orych A., Rosińska A. Wykorzystanie zobrazowań hiperspektralnych i wskaźników wegetacyjnych do wyróżniania obiektów sztucznych z tła naturlanego... 63 Dębski W., Walczykowski P., Orych A. Dobór materiałów do wytworzenia pasywnych celów kalibracyjnych oraz metodyka wyznaczania terenowej zdolności rozdzielczej kamer i skanerów termalnych... 73 Drzewiecki W., Mularz S., Twardy S., Kopacz M. Próba kalibracji modelu RUSLE/SDR dla oceny ładunku zawiesiny wprowadzanego do Zbiornika Dobczyckiego ze zlewni bezpośredniej... 83 Dudzińska-Nowak J. Określenie tednedncji rozwojowych brzegu na podstawie badań teledetekcyjnych... 99 Ewiak I., Karwel A.K., Kraszewski B. Aspekty dokładności generowania NMT na podstawie obrazów z cyfrowej kamery ADS40... 111 I

Spis treści Głowienka E. Porównanie metod korekcji atmosferycznej dla danych z sensorów hiperspektralnych... 121 Głowienka E. Przetwarzanie wstępne danych z hiperspektralnego sensora satelitarnego HYPERION... 131 Gołuch P., Jóźków G. Ocena dokładności nmt interpolowanego na podstawie danych pozyskanych metodami fotogrametryczną i GPS-RTK... 141 Hejmanowska B., Borowiec N., Badurska M. Przetwarzanie lotniczych danych lidarowych dla potrzeb generowania NMT i NMPT... 151 Hejmanowska B., Drzewiecki W., Kulesza Ł. Zagadnienie jakości numerycznych modeli terenu... 163 Hejmanowska B., Grabowska J. Porównanie możliwości aktualizacji bazy danych GIS z wykorzystaniem ortofotomap i odbiorników GPS typu: Mobile Mapper... 177 Izdebski W. Wykorzystanie internetu i nowych technologii geoinformatycznych w automatyzacji pracy Powiatowych Ośrodków Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej... 189 Jędryczka R. Dane geoprzestrzenne a standardy grafiki trójwymiarowej w Internecie... 199 Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A. Naziemny skaning laserowy drogowych obiektów inżynierskich... 211 Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A. Wybrane aspekty opracowania dokumentacji architektonicznej obiektów zabytkowych... 221 Kisilewicz T., Wróbel A., Wróbel A. Inwentaryzacja rzeczywistych strat ciepła przez przegrody budynków z wykorzystaniem termografii... 231 Kolecka N. Integracja GIS i wirtualnej rzeczywistości do wizualizacji i eksploracji danych geograficznych... 241 Kolecki J., Badurska M. Redukcja efektu plamkowania na obrazach radarowych z wykorzystaniem propagacyjno-separacyjnego algorytmu metody największej wiarygodności... 251 Kolecki J., Wróbel A. Wykorzystanie adaptacyjnej metody redukcji szumów na obrazach cyfrowych do dektekcji krawędzi... 263 Kosiński K., Hoffmann-Niedek A. Klasyfikacja obiektowa użytków zielonych z wykorzystaniem wieloletnich zmian NDVI i filtracji kierunkowych obrazu satelitarnego... 273 II

Spis treści Kowalczyk M. Zastosowanie schematów powiązań procedur technologicznych do poprawy efektywności pracy naukowo-dydaktycznej... 283 Koza P.J., Różycki S. Ocena dokładności ortorektyfikacji obrazów SSC z satelity TerraSAR-X oraz weryfikacja geometrii przetworzonych obrazów dostarczanych przez dystrybutora... 293 Kraszewski B. Opracowanie nieregularnego bloku wysokorozdzielczych zobrazowań satelitarnych QuickBird... 305 Kunz M. Pokrycie terenu jako kryterium zróżnicowania struktury krajobrazu wybranych obszarów chronionych Pomorza... 313 Kupidura P., Marciniak J., Koza P., Kowalczyk M. Wybrane przykłady wykorzystania morfologii matematycznej w przetwarzaniu obrazów w teledetekcji... 323 Kurczyński Z. Pozyskiwanie danych obrazowych w świetle XXI Kongresu MTFIT w Pekinie 2008r... 333 Kurczyński Z. Metodyka oceny dokładności i scalania wieloźródłowych numerycznych modeli teren... 343 Lewiński S., Bochenek Z. Zastosowanie metody parametrycznej w klasyfikacji obiektowej obrazu satelitarnego SPOT... 355 Linsenbarth A. Rola geoinformacji obrazowej w badaniach geoprzestrzeni biblijnej... 365 Marmol U., Będkowski K. Dokładność określenia wysokości drzew na podstawie numerycznego modelu koron drzew opracowanego z wykorzystaniem danych lotniczego skanowania laserowego... 377 Vol. 18b Miałdun J. Próba zrozumienia idei konstrukcji tablicy astronomicznej M. Kopernika na olsztyńskim zamku z pomocą pomiarów fotogrametrycznych... 387 Michałowska K., Hejmanowska B. Możliwości wykorzystania wieloczasowych obrazów znormalizowanego indeksu wegetacji (NDVI) i archiwalnych orofotomap do badania zmiennosci wybranych elementów środowiska... 397 Mikrut S., Mikrut Z. Wykorzystanie sieci neuronowych w procesach fotogrametrycznych... 409 III

Spis treści Mróz M., Mleczko M. Zdjęcia radarowe TerraSAR-X / Spotlight mode: komplementarność fotointerpretacyjna w stosunku do zdjęć IKONOS na obszarach zurbanizowanych... 423 Mularz S., Drzewiecki W., Głowienka E., Hejmanowska B. Komisja VII przegląd prac badawczych prezentowanych na XXI. Kongresie MTFIT w Pekinie... 433 Pachelski W., Parzyński Z., Zwirowicz A. Dane referencyjne: opisywanie położenia obiektów w świetle norm ISO serii 19100... 445 Paszotta Z. Generowanie ortofotomapy w aplikacji internetowej... 457 Paszotta Z. Generowanie i wizualizacja w internecie anaglifowych obrazów przestrzennych z niemetrycznych aparatów cyfrowych... 465 Paszotta Z. Komisja II ISPRS podstawy i koncepcje przetwarzania informacji i danych czasoprzestrzennych w latach 2004-2008... 477 Pawłowski R., Malinowski Z. Przegląd nowoczesnych technik udostępniania danych przestrzennych w Internecie... 483 Perski Z., Krawczyk A., Marinkovic P. Satelitarna interferometria radarowa (InSAR) wysokiej rozdzielczości z wykorzystaniem danych TerraSAR-X... 499 Perski Z., Mróz M. Współczesna aktywność geodynamiczna wybrzeża Bałtyku w świetle wyników badań satelitarnej interferometrii radarowej InSAR i PSInSAR... 509 Preuss R. Bazy danych przestrzennych i kartografia cyfrowa w świetle zagadnień IV Komisji XXI Kongresu ISPRS... 519 Przyborski M. Badanie dyspersji małych obiektów dla potrzeb morskich systemów geoinformatycznych... 529 Pyka K. Porównanie jakości radiometrycznej zdjęć lotniczych wykonanych kamerą analogową i cyfrową... 537 Sawicki P. Działalność i badania Komisji V Detekcja bliskiego zasięgu: Analizy i aplikacje w świetle XXI Kongresu ISPRS... 547 Sawicki P. Średnioformatowa lustrzanka cyfrowa Mamiya ZD (21.3 MP) nowy sensor wizyjny do aplikacji bliskiego zasięgu... 559 IV

Spis treści Szczechowski B. Wykorzystane bezzałogowych aparatów latających (mini śmigłowców) do wykonywania fotogrametrycznych zdjęć lotniczych z niskich pułapów... 569 Terefenko P., Furmańczyk K., Łapiński M. Analiza rzeźby brzegu na podstawie numerycznego modelu terenu... 581 Tokarczyk R., Skoczek K., Fotogrametryczny pomiar elementów walcowanych... 589 Tokarczyk R., Szczygieł M. Analiza topografii ciała ludzkiego w zastosowaniu do badania wad postawy... 601 Tokarczyk P., Frank A.U. Systemy nawigacji dla pieszych: automatyzacja pozyskiwania danych... 613 Twardowski M. Wykorzystanie przeglądarki VGLFL do pozyskiwania i opracowania danych ze źródeł heterogenicznych... 625 Uchański J., Falkowski P., Sörensen L. Problematyka standaryzacji w dziedzinie inwentaryzacji obiektów architektonicznych technikami skaningu laserowego naziemnego... 633 Walczykowski P., Dębski W., Kędzierski M. Teksturowanie danych z naziemnego skaningu laserowego obrazami termalnymi... 643 Wężyk P., Borowiec N., Szombara S., Wańczyk R. Generowanie numerycznych modeli powierzchni oraz terenu w Tatrach na podstawie chmury punktów z lotniczego skaningu laserowego (ALS)... 651 Wężyk P., Solecki K. Określanie wysokości drzewostanów Nadleśnictwa Chojna w oparciu o lotniczy skaning laserowy (ALS)... 663 Wężyk P., Wańczyk R. Implementacja Dyrektywy INSPIRE na przykładzie internetowego serwisu Mapa roślinności rzeczywistej Miasta Krakowa... 673 Wężyk P. Modelowanie chmury punktów ze skaningu laserowego w obszarze koron drzew... 685 Wojciechowski T., Perski Z. Zastosowanie satelitarnej interferometrii radarowej do określenia aktywności osuwisk obrzeżenia Kotliny Sądeckiej... 697 Wróbel A., Greiner-Wrona E. Badanie temperatury zabytkowych przedmiotów z wykorzystaniem termografii... 707 Zawieska D. Rekonstrukcja detali 3D obiektów zabytkowych na podstawie zdjęć archiwalnych.. 717 V

Contents CONTENTS Vol. 18a Banaszek A., Banaszek S., Zarnowski A. Programs for recording semantic data on a raster map (as exemplified by tourist maps)... 1 Bernasik J., Mikrut S. Determination of shape imperfections of lofty structures based on know elements of angular orientation of the camera... 11 Borkowski A., Jóźków G. Airborne laser scanning data-based approximation of terrain surface using the active surface model... 21 Bujakiewicz A. Photogrammetric computer vision and image analysis in the light of Commission III of the 21 st ISPRS Congress... 31 Bujakiewicz A., Zawieska D., Arcisz M. The use of multiscale images for supplementing data bases of 3D architectural objects... 39 Cisło U. An outline of a concept for three-dimensional multiresolution topographic database... 49 Dąbrowska Zielińska K. Remote sensing application and policies in the light of Commission III of the XXI ISPRS Congress in Beijing... 59 Dębski W., Walczykowski P., Orych A., Rosińska A. Recognition of artificial objects against a natural background with the use of hyperspectral imagery and vegetation indices... 63 Dębski W., Walczykowski P., Orych A. Selection of materials for the development of passive calibration targets and the methodology used in determining the spatial resolution of thermal cameras and scanner... 73 Drzewiecki W., Mularz S., Twardy S., Kopacz M. Calibration of RUSLE/SDR model for estimation of suspended matter load supplied to The Dobczyce Reservoir from its immediate catchment... 83 Dudzińska-Nowak J. Trends in coast development as determined by remote sensing research... 99 Ewiak I., Karwel A.K., Kraszewski B. Accuracy aspects of DEM generation as elucidated by ADS40 aerial digital camera images... 111 VI

Contents Głowienka E. Comparison of atmospheric correction methods for hyperspectral sensor data... 121 Głowienka E. Pre-processing of spaceborne hyperspectral HYPERION data... 131 Gołuch P., Jóźków G. Accuracy evaluation of dtm interpolated from data acquired with photogrammetric and GPS-RTK methods... 141 Hejmanowska B., Borowiec N., Badurska M. Airborne lidar data processing for digital surface model and digital terrain model generation... 151 Hejmanowska B., Drzewiecki W., Kulesza Ł. The quality of digital terrain models... 163 Hejmanowska B., Grabowska J. Comparison of possibilities of GIS database update with an orthophotomap and GPS Mobile Mapper receivers... 177 Izdebski W. The use of the internet and new geoinformation technology for automation of work at County-Level Centres of Geodetic and Cartography Documentation... 189 Jędryczka R. Geospatial data and 3D graphics standards in the Internet... 199 Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A. Terrestrial laser scanning of road infrastructure objects... 211 Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A. Some aspects of architectural documentation of cultural heritage objects... 221 Kisilewicz T., Wróbel A., Wróbel A. Assessment of the actual heat loss through building walls by means of thermal imaging... 231 Kolecka N. Integration of gis and virtual reality for geographic data visualization and exploration... 241 Kolecki J., Badurska M. Despeckling of synthetic aperture radar images using propagation-separation approach for local likelihood estimation... 251 Kolecki J., Wróbel A. Edge detection using adaptive smoothing of digital images... 263 Kosiński K., Hoffmann-Niedek A. Object grassland classification using multi-year NDVI changes and directional filtering of satellite image... 273 Kowalczyk M. Application of schematic representation of links between technological procedures to improve effectiveness of research and teaching... 283 VII

Contents Koza P.J., Różycki S. Accuracy assessment of TerraSAR-X orthorectification and geometry verification of geocoded images supplied by the distributor... 293 Kraszewski B. Development of an irregular block of high resolution QuickBird satellite images... 305 Kunz M. Land cover as the criterion of landscape structure diversity in selected protected areas of Pomerania... 313 Kupidura P., Marciniak J., Koza P., Kowalczyk M. Selected examples of applying mathematical morphology to image processing in remote sensing... 323 Kurczyński Z. Image data acquisition in the light of the 21 st ISPRS Congress in Beijing - 2008... 333 Kurczyński Z. Methodology of accuracy assessment and merging of multisource digital terrain model... 343 Lewiński S., Bochenek Z. Application of rule-based approach to object-oriented classification of SPOT satellite image... 355 Linsenbarth A. The usefulness of satellite images in studies on the biblical geospace... 365 Marmol U., Będkowski K. Accuracy of tree height estimation using lidar data-derived DEM... 377 Vol. 18b Miałdun J. An attempt at understanding the concept of Nicholas Copernicus astronomical table, housed in the olsztyn castle, using photogrammetric measurements... 387 Michałowska K., Hejmanowska B. A possibility of using temporal images of normalised difference vegetation index (NDVI) for detection of environmental changes... 397 Mikrut S., Mikrut Z. Application of neural networks to photogrammetric processes... 409 Mróz M., Mleczko M. TerraSAR-X / Spotlight mode radar images: photointerpretation complementarity with IKONOS images in urban areas... 423 Mularz S., Drzewiecki W., Głowienka E., Hejmanowska B. Technical Commission VII review of the research papers presented at the 21 st ISPRS Congress in Beijing... 433 VIII

Contents Pachelski W., Parzyński Z., Zwirowicz A. Reference data: describing position of the features according to the ISO series 19100 standards... 445 Paszotta Z. Orthophoto generation in the web application... 457 Paszotta Z. Generation and visualisation of anaglyphic spatial images from non-metric digital images via the internet... 465 Paszotta Z. ISPRS technical Commission II theory and concepts of spatio-temporal data handling and information in 2004-2008... 477 Pawłowski R., Malinowski Z. Overview of latest trends in spatial data presentation on the Internet... 483 Perski Z., Krawczyk A., Marinkovic P. High resolution SAR interferometry (InSAR) with TerraSAR-X data... 499 Perski Z., Mróz M. Recent geodynamics of the Baltic Coast as measured with sar interferometry InsSAR and PSInSAR... 509 Preuss R. Spatial information systems and digital mapping in the light of topics of Commission IV of the 21 st ISPRS Congress... 519 Przyborski M. Examination of dispersion of small objects for the needs of marine geoinformatic systems... 529 Pyka K. Comparison of radiometric quality of images taken with analogue and digital cameras... 537 Sawicki P. Commission V "Close range sensing: analysis and applications - activity and research in the light of the 21 st ISPRS Congress... 547 Sawicki P. The Mamiya ZD (21.3 MP) medium format DSLR camera a new vision sensor for close range applications... 559 Szczechowski B. The use of unmanned aerial vehicles (mini helicopters) in photogrammetry from low level... 569 Terefenko P., Furmańczyk K., Łapiński M. Digital terrain model-based coast relief analysis... 581 Tokarczyk R., Skoczek K., Photogrammetric measurement of rolled elements... 589 IX

Contents Tokarczyk R., Szczygieł M. Human body topography analysis in posture investigation... 601 Tokarczyk P., Frank A.U. Automatization of data acquisition and processing for pedestrian navigation system purposes... 613 Twardowski M. VGLFL viewer for acquiring and developing data from heterogeneous sources... 625 Uchański J., Falkowski P., Sörensen L. The problem of standardization of terrestrial laser scanning techniques for architecture inventory purposes... 633 Walczykowski P., Dębski W., Kędzierski M. Texture mapping of terrestrial laser scanning data using thermal images... 643 Wężyk P., Borowiec N., Szombara S., Wańczyk R. Generation of digital surface and terrain models of the Tatras Mountains based on airbone laser scanning (ALS) point cloud... 651 Wężyk P., Solecki K. Airborne laser scanning (ALS)-based determination of the chojna forest disrtict tree stand heights... 663 Wężyk P., Wańczyk R. Implementation of the INSPIRE Directive, as exemplified by the Vegetation map of Cracow webgis service... 673 Wężyk P. The lidar point cloud data-based forest canopy modelling... 685 Wojciechowski T., Perski Z. Application of sar interferometry to the assessment of landsliding activity on the edge of The Nowy Sącz Basin... 697 Wróbel A., Greiner-Wrona E. Measuring temperature of historical objects by means of thermography... 707 Zawieska D. Reconstruction of details of 3D historical monuments on the basis of archival photos... 717 X

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 18, 2008 ISBN 978-83-61576-08-2 OPROGRAMOWANIE DO ZAPISYWANIA DANYCH OPISOWYCH NA MAPIE RASTROWEJ (NA PRZYKŁADZIE MAP TURYSTYCZNYCH) PROGRAMS FOR RECORDING SEMANTIC DATA ON A RASTER MAP (AS EXEMPLIFIED BY TOURIST MAPS) Anna Banaszek 1, Sebastian Banaszek 1, Aleksander Zarnowski 2 1 Katedra Gospodarki Nieruchomościami i Rozwoju Regionalnego, UWM w Olsztynie 2 Zakład Fotogrametrii i Teledetekcji, UWM w Olsztynie SŁOWA KLUCZOWE: SIP, mapy rastrowe, dane opisowe, edytor graficzny, mapa turystyczna STRESZCZENIE: Do dziś nierozwiązanym problemem jest takie zapisywanie danych opisowych na mapie rastrowej, aby uzyskać możliwość ich ponownego odczytania przez przeglądarkę. W wielu przypadkach, nowy produkt kartograficzny posiadający taką umiejętność, mógłby stanowić konkurencje dla tradycyjnych produktów kartograficznych SIP. Jednocześnie tego rodzaju program nie wymagałby od użytkowników specjalistycznej wiedzy z dziedziny kartografii i SIP. Jego wykorzystanie przy tworzeniu i odczytywaniu map turystycznych będzie możliwe nawet przez osoby posiadające wiedzę z dziedziny geografii na poziomie szkoły średniej. Wieloletnie badania sposobów zapisywania danych opisowych na mapach rastrowych, oraz wykorzystania innych dokumentów graficznych w postaci rastrowej, doprowadziły do opracowania metody wygenerowania e-symboli na podstawie alfabetu źródłowego. Dla realizacji tej metody opracowano zestaw oprogramowania autorskiego, zawierający analizator, generator, edytor oraz przeglądarkę graficzną. W artykule przedstawiono sposób jego wykorzystania na przykładzie mapy turystycznej. Jako obiekt badań wybrano mapę turystyczną, ze względu na jej częste wykorzystanie w życiu codziennym i zawierającą przede wszystkim informacje o miejscach godnych zwiedzenia, szlakach turystycznych, środkach komunikacji, a także infrastrukturze turystycznej i rozrywkowej. Dzięki zastosowaniu przedstawionego w artykule oprogramowania zakres informacyjny mapy turystycznej można powiększyć o dowolny zestaw informacji bez utraty jej przejrzystości i budowy dodatkowej bazy danych. Elastyczność metody umożliwia wzbogacenie treści mapy o dowolny rodzaj informacji niezbędny z punktu widzenia użytkownika. 1. WPROWADZENIE Nowoczesny GIS wykorzystuje trójkomponentowy model przy realizacji technologii geoinformatycznej: dane opisowe obiektu, dane przestrzenne określające jego lokalizację oraz system kodowania obiektów do określenia relacji między obiektowo-graficznym dokumentem i danymi opisowymi (Longley i inni, 2005). Wszystkie te komponenty niezależne od fizycznego modelu zapisywania i przechowywania danych są dobrze znane i opisane w literaturze. Istnieją normy prawne i standardy narodowe, które regulują treść i formaty komponentów GIS, technologie ich pozyskiwania i aktualizacji, sposoby dostępu do danych i zasady bezpieczeństwa. Zgodnie z Directive 2007/2/EC of the European Parliament and of the Council 1

Oprogramowanie do zapisywania danych opisowych na mapie rastrowej (na przykładzie map turystycznych) of 14 March 2007, odbywają się prace nad standardami danych przestrzennych (INSPIRE). Przy realizacji zapytań użytkownikowi przysługuje dostęp do wszystkich danych o obiektach, które są zapisane w bazach danych i plikach GIS. Wyniki zapytania w postaci hard copy mogą być przekazane użytkownikowi jako rastrowy obiektowograficzny dokument (mapa, ortofotomapa i inne) i w postaci tekstowego dokumentu. Zauważmy, że wydrukowany obiektowo-graficzny dokument, podobnie jak i mapa w technologii WMS (Standard Europejski ISO 19128: Geographic information: Web map server interface), prezentuje tylko położenie przestrzenne obiektów na rysunku, nie zawiera wszystkich danych opisowych i dlatego jego wykorzystanie jest bardzo ograniczone w porównaniu z możliwościami GIS. Dla uzyskania informacji o obiektach potrzebna jest w technologii WMS dodatkowa instrukcja GetFeatureInfo lub stylizowany deskryptor warstwy (SLD). Dla użytkowników zaliczanych do grupy ekspertów (geodeci, projektanci i inni) opracowanie mapy i baz danych opisowych przez oprogramowanie GIS jest niezbędne. Dla użytkownika masowego (małe firmy, administratorzy różnego szczebla, notariusze, rzeczoznawcy, właściciele nieruchomości i inni) w wielu przypadkach wykorzystanie GIS z punktu widzenia ekonomicznego i technicznego jest mało opłacalne, niemniej tego rodzaju użytkownicy to potencjalnie duży rynek zbytu produktów GIS, którego nie można ignorować. 2. PROBLEM BADAWCZY Rozwiązanie problemu polega na opracowaniu, z wykorzystaniem GIS, rastrowej mapy z danymi przestrzennymi, na której będą zapisane potrzebne użytkownikowi dane opisowe o obiektach. Do zapisywania danych opisowych można wykorzystać E-symbole (Żarnowski, 2003), w wyniku czego uzyskamy mapę semantyczną. W tym przypadku do wykonania zapytania do danych opisowych wystarczą zapisana w pliku mapa semantyczna oraz zwykły PC z oprogramowaniem do odczytania danych opisowych. Takie podejście będzie ekonomiczne i technicznie dostępne dla wielu użytkowników, co rozszerzy obszary zastosowania GIS i krąg jego użytkowników. Do realizacji postawionych celów konieczne jest opracowanie oprogramowania, które realizuje opracowanie mapy rastrowej wzbogaconej danymi opisowymi. W zestaw tego oprogramowania wchodzą programy, które mogą być wykorzystywane zarówno jako moduły samodzielne jak i kompleksowo: 1. Analizator tekstów - GZA_Analizator, 2. Generator e-symboli - GZA_Gen_Symboli, 3. Edytor map rastrowych - EZA_Edytor_MR, 4. Przeglądarka graficzna - EAZ_Browser_Map_ZDO. 3. MAPA RASTROWA DLA CELÓW TURYSTYCZNYCH Mapa rastrowa, będąca cyfrową reprezentacją mapy wykonanej w konkretnej skali i odwzorowaniu kartograficznym, tworzona jest najczęściej poprzez skanowanie map analogowych. Stała rozdzielczość takiej mapy powoduje, że nadaje się ona najlepiej 2

Anna Banaszek, Sebastian Banaszek, Aleksander Zarnowski do odwzorowania niewielkich obszarów, uniemożliwiających powstawanie zniekształceń charakterystycznych dla wybranego odwzorowania kartograficznego. Mapa taka ze względu na niewielki nakład pracy potrzebny do jej stworzenia, w odróżnieniu od map wektorowych (których wektoryzacja jest procesem pracochłonnym i długotrwałym), może być wykorzystywana z powodzeniem dla celów amatorskich np. turystycznych. Mapą turystyczną możemy nazwać każdą mapę przeznaczoną do użytkowania przez turystów, zawierającą przede wszystkim informacje o miejscach godnych zwiedzenia (zabytkach architektury i przyrody, pamiątkach historycznych i narodowych), szlakach turystycznych (pieszych, rowerowych, samochodowych), środkach komunikacji (przystankach autobusowych, stacjach kolejowych, przystaniach promowych), a także infrastrukturze turystycznej i rozrywkowej (miejscach noclegowych, restauracjach, kinach, barach, dyskotekach). Jedną z najczęściej używanych map turystycznych jest mapa drogowa (atlas samochodowy), realizowana w skalach zależnych głównie od obejmowanego obszaru, gęstości dróg, szczegółowości opracowania oraz dodatkowo zawartych elementów. Wśród map drogowych możemy wyróżnić: - przeglądowe mapy drogowe (obejmujące cały np. kontynent w skali rzędu 1:3000 000) zawierające tylko najważniejsze drogi i największe miasta, - mapy obejmujące pojedyncze kraje (kraj wielkości Polski odwzorowywany jest w skali rzędu od 1:750 000 do 1:1 000 000, - szczegółowe mapy drogowe (obejmujące poszczególne regiony w skali rzędu od 1:200 000 do 1:400 000). Na mapach drogowych najczęściej przedstawione zostają w sposób schematyczny szczegóły topograficzne, w szczególności rzeki i strumienie, zbiorniki wodne, linie kolejowe czy sieć dróg, wzbogacone o informacje przydatne osobom podróżującym samochodem, w tym turystom, dotyczące m.in. lokalizacji parkingów, stacji benzynowych, hoteli i moteli, drogowych przejść granicznych, lasów, rezerwatów przyrody, zabytków itp. Uzupełnieniem map drogowych i atlasów samochodowych są często schematyczne plany miast, zazwyczaj w stosunkowo dużej skali rzędu 1:100 000. Skala planu miasta w formie tradycyjnej (papierowej) stanowi kompromis pomiędzy jego dokładnością, rozmiarami arkusza papieru, na którym plan jest wydrukowany i rozległością miasta. Na ogół zawiera się w przedziale od 1:20 000 do 1:30 000. Plany miast z reguły przedstawiają oprócz siatki ulic wraz z ich nazwami położenie ważniejszych obiektów w mieście: zabytków, kościołów, muzeów, szpitali, aptek, posterunków policji, parków, stacji benzynowych itp., a także linii autobusowych, tramwajowych, trolejbusowych, metra i kolei oraz ich przystanków i stacji. Do planu zazwyczaj dołączony jest spis ulic i ważniejszych obiektów. Tego rodzaju mapy obecnie mogą być wykorzystywane zarówno w postaci tradycyjnego wydruku, jak i w postaci cyfrowej z zastosowaniem urządzeniach GPS i telefonów komórkowych. Obecny poziom technologiczny i ogólna dostępność do nowoczesnych urządzeń cyfrowych otwiera przed nami nowe możliwości wzbogacenia treści map tematycznych, 3

Oprogramowanie do zapisywania danych opisowych na mapie rastrowej (na przykładzie map turystycznych) w tym map drogowych i turystycznych, o szereg informacji istotnych z punktu widzenia końcowego odbiorcy, a zastosowanie GIS alfabetu dodatkowo obniża koszty i upraszcza proces wzbogacania map o nowe informacje, a przede wszystkim ułatwia ich dystrybucję i odbiór niezaawansowanym użytkownikom. Zakres informacyjny mapy turystycznej można powiększyć o dowolny zestaw informacji np. w odniesieniu do miejsca noclegowego można udostępnić informacje dotyczące m.in.: nazwy, standardu, adresu, numeru telefonu, adresu e-mail, adresu strony internetowej, współrzędnych geograficznych, rodzaju i wyposażenia pokoi, usług dodatkowych czy cen. W przypadku kina poza w/w zestawem można opatrzyć dodatkową informacją o godzinach otwarcia, liczbie sal, liczbie miejsc, cenie biletów czy repertuarze. Tak dobrany zestaw informacji należy uważać za przykładowy i otwarty, elastyczność GIS alfabetu umożliwia wzbogacenie treści mapy o dowolny rodzaj informacji. 4. OPROGRAMOWANIE DO OPRACOWANIA MAP SEMANTYCZNYCH 4.1. Analizator tekstów Głównym zadaniem programu GZA_Analizator.exe jest przeprowadzanie analizy wprowadzonego teksu pod kątem wykorzystanego w nim alfabetu oraz jego optymalizacji. W wyniku jego działania, wygenerowany zostaje plik zawierający indywidualnie dopasowany alfabet, składający się tylko ze znaków zawartych we wprowadzonym tekście, w kolejności, zoptymalizowanej z punktu widzenia częstotliwości wystąpienia liter i liczb w tekście. Utworzony plik niezbędny jest do poprawnego zakodowania, a potem odkodowania tekstu do i z postaci e-symbolu. Po uruchomieniu programu GZA_Analizator, w oknie pojawi się menu główne, w którym znajdują się dwie zakładki: Teksty, Alfabet i przycisk Zakończ. Po rozwinięciu zakładki Teksty otrzymujemy dostęp do opcji Czytaj i statystyka (rys. 1). Opcja Czytaj służy do wczytania żądanego tekstu w formie specjalnie spreparowanego pliku. W tekście wykorzystuje się symbole specjalne: # - znacznik zakończenia słowa, $ - znacznik zakończenia zdania. Rys. 1. Okno programu GZA_Analizator. Źródło: opracowanie własne. Przykładowy fragment tekstu pokazano na rysunku 2. Po wczytaniu pliku z tekstem będzie udostępniona opcja Statystyka, która wykonuje analizę wprowadzonego tekstu pod kątem wykorzystanego w nim alfabetu i znaków w nim występujących. 4

Anna Banaszek, Sebastian Banaszek, Aleksander Zarnowski Rys. 2. Format spreparowanego tekstu na potrzeby generowania e-symboli (Źródło: opracowanie własne) Wczytanie i przeanalizowanie tekstu skutkuje uaktywnieniem zakładki Alfabet, w której występują dwie opcje: Generuj i Zapisz (rys. 3). Rys. 3. Okno programu GZA_Analizator z rozwiniętą zakładką Alfabet (Źródło: opracowanie własne) Opcja Generuj tworzy plik zawierający zoptymalizowany alfabet wygenerowany na podstawie przeprowadzonej wcześniej analizy:.#opks12inwzdel0art9 8gy-7hmu()35*/4@ń Opcja Zapisz służy do zapisywania wygenerowanego pliku w pamięci stałej. Przycisk Zakończ w menu głównym zamyka program. 4.2. Generator e-symboli Głównym zadaniem programu GZA_Gen_Symboli jest wygenerowanie e-symbolu w postaci znaku kartograficznego lub obrazu cyfrowego, na podstawie alfabetu utworzonego w programie GZA_Analizator oraz wprowadzonego tekstu. Wygenerowany e-symbol może zostać wpasowany na mapę rastrową. Główne okno programu zawiera menu, w którym znajdują się cztery zakładki: Alfabet, Zdanie, Tekst, e-symbol oraz przyciski Zakończ i Help. Po rozwinięciu zakładki Alfabet otrzymujemy dostęp do opcji Czytaj (rys. 4). Rys. 4. Okno programu GZA_Gen-Symboli z rozwiniętą zakładką Alfabet (Źródło: opracowanie własne) 5

Oprogramowanie do zapisywania danych opisowych na mapie rastrowej (na przykładzie map turystycznych) Opcja Czytaj służy do wczytania pliku tekstowego z wybraną wersją alfabetu utworzoną i zoptymalizowaną w programie GZA_Analizator. Zakładka Zdanie udostępnia opcje: Czytaj, Napisz i Zapisz (rys. 5). Rys. 5. Okno programu GZA_Gen-Symboli z rozwiniętą zakładką Zdanie (Źródło: opracowanie własne) Opcja Czytaj umożliwia wczytanie do programu pliku z wcześniej przygotowanym zdaniem, a opcja Napisz służy do wprowadzania zdania bezpośrednio z klawiatury. Opcja Zapisz pozwala zapisać wpisane zdanie do pliku. Rozwinięcie zakładki Tekst powoduje udostępnienie opcji: Czytaj i Utwórz katalog biblioteki (rys. 6). Opcja Czytaj umożliwia wczytanie do programu pliku z wcześniej przygotowanym tekstem składającym się z co najmniej dwóch pojedynczych zdań, a opcja Utwórz katalog biblioteki pozwala założyć indywidualny katalog w którym umieszczone zostaną wygenerowane symbole. Rys. 6. Okno programu GZA_Gen-Symboli z rozwiniętą zakładką Tekst (Źródło: opracowanie własne) Zakładka e-symbol zawiera opcje: Generuj znak kartograficzny, Generuj obraz cyfrowy, Generuj bibliotekę znaków kartograficznych, Generuj bibliotekę obrazów cyfrowych i Zapisz (rys. 7). Rys. 7. Okno programu GZA_Gen-Symboli z rozwiniętą zakładką e-symbol (Źródło: opracowanie własne) Opcje Generuj znak kartograficzny (rys. 8A) oraz Generuj obraz cyfrowy (rys. 8B) służą odpowiednio do wygenerowania znaków kartograficznych i obrazów cyfrowych 6

Anna Banaszek, Sebastian Banaszek, Aleksander Zarnowski zadanych wcześniej zdań a opcje Generuj bibliotekę znaków kartograficznych i Generuj bibliotekę obrazów cyfrowych generują odpowiednio zbiory znaków kartograficznych i obrazów cyfrowych dla wprowadzonych tekstów. Opcja Zapisz służy do zapisywania wygenerowanych znaków i obrazów. A Rys. 8. E-Symbol wygenerowany w postaci: A- znaku kartograficznego, B- obrazu cyfrowego (Źródło: opracowanie własne) Przycisk Zakończ zamyka działanie programu a przycisk Help wyświetla informacje o programie. 4.3. Edytor map rastrowych Program EZA_Edytor_MR służy do manualnego wpasowywania wygenerowanych e-symboli na mapę rastrową. Menu programu zawiera następujące zakładki: Mapa i Fragment oraz przyciski Biblioteka, Zakończ i Help. W zakładce Mapa występują opcje Czytaj, Zapisz mapę i Hider (rys. 9). B Rys. 9. Okno programu EZA_Edytor_MR z rozwiniętą zakładką Mapa (Źródło: opracowanie własne) Opcja Czytaj umożliwia wczytanie do programu pliku z mapą rastrową, która ma zostać wzbogacana o warstwę informacyjną. Po wykonaniu funkcji Czytaj w oknie pojawi się kartogram z obrazem mapy, który daje możliwość użytkownikowi wyboru odpowiedniego fragmentu mapy do edycji. Opcja Zapisz mapę służy zapisywaniu wzbogaconej danymi opisowymi mapy semantycznej, a opcja Hider wyświetla szczegółowe informacje o formacie pliku mapy rastrowej. Przyciski Biblioteka pozwala dokonać wyboru biblioteki symboli, które mają zostać wprowadzone na mapę. Po wykonaniu funkcji Biblioteka otrzymujemy dostęp do okna z wyświetloną biblioteką znaków kartograficznych lub obrazów rastrowych w formacie pozwalającym umieścić je w obrazie rastrowym (rys.10). 7

Oprogramowanie do zapisywania danych opisowych na mapie rastrowej (na przykładzie map turystycznych) Rys. 10. Lista znaków kartograficznych (obrazów cyfrowych) (Źródło: opracowanie własne) Zakładka Fragment zawiera opcję Wybierz fragment mapy, która umożliwia wybór fragmentu mapy przeznaczonego do edycji. W górnej części obszaru roboczego rozmieszczone zostało dodatkowe menu udostępniające przyciski: zwiększenia skali obrazu, zmieszenia skali obrazu, centrowania obrazu, wyboru i wstawiania e-symbolu, cofania operacji wstawiania, zapisania fragmentu edytowanej mapy. Wygląd fragmentu mapy semantycznej po wyborze i wstawianiu e-symbolu w zakładce Fragment przedstawiono na rysunku 12. Rys. 12. Obszar roboczy po wpasowaniu danych opisowych (Źródło: opracowanie własne) Przycisk Zakończ zamyka działanie programu a przycisk Help wyświetla informacji o programie. 5. WNIOSKI Wykorzystanie e-symboli daje możliwość wygenerowania w postaci rastrowej danych opisowych obiektów turystycznych i rekreacyjnych (informacje o zabytkach, hotelach, 8

Anna Banaszek, Sebastian Banaszek, Aleksander Zarnowski restauracjach), które mogą być wklejane w mapę rastrową przed jej wydrukiem. Użytkownik wykorzystując dedykowane oprogramowanie (EAZ_Browser_ Map_ZDO) oraz odpowiedni odbiornik (komputer stacjonarny, laptop, palmtop, telefon komórkowy) może odczytać E-symbole, które mogą zostać przedstawione w postaci tekstu w języku naturalnym. Każdy użytkownik może używać własnego alfabetu podstawowego do generowania e-symboli i w ten sposób zabezpieczyć poufność informacji (np. własnych notatek odnoszących się do obiektów turystycznych). Dzięki temu z jednego urządzenia i mapy rastrowej może niezależnie korzystać kilku użytkowników i każdy z nich będzie wstanie odczytać tylko informacje zapisane przy wykorzystaniu e-symboli kodowanych alfabetem uniwersalnym lub jego własnym.. Badania wykonano w ramach projektu badawczego N520 022 31/2971 pt. Opracowanie symboli SIP-alfabetu i ich zastosowanie w mapach rastrowych i ortofotomapach cyfrowych" (Decyzja Nr 2971/T02/2006/31 Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dn. 02.08.2006r). 6. LITERATURA Longley P. A., Goodchild M. F., Maguire D. J., Rhind D. W. 2005. Geographic Information Systems and Science, Chichester: Wiley. 2nd Edition Mogiłło-Suchowera S. i in. 1998. Instrukcja techniczna K-1. Mapa zasadnicza: Wydanie 3, Kordab Polska SP. Z O.O., Łódź. Prawo geodezyjne i kartograficzne. Ustawa z dnia 17 maja 1989 r. (Dz.U. 1989 Nr 30, poz. 163 z późn. zm.). Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie standardów technicznych dotyczących geodezji, kartografii oraz krajowego systemu informacji o terenie z dnia 24 marca 1999 r. (Dz.U. 1999 Nr 30, poz. 297). Zespół ds. Krajowego profilu metadanych w zakresie geoinformacji. (2007). Eksperymentalna implementacja meta danych w zakresie informacji przestrzennej w Polsce na potrzeby projektu GEOPORTAL.GOV.PL (www.gugik.gov.pl/gugik/dw_files/623_opis_eksperymentu.pdf). Żarnowski A. 2003. E-język i generowanie symboli E-języka na podstawie transformacji tekst-grafika, Arch. Fotogram., Kart. i Teledetekcji, vol. 13A, Wrocław. 9

Oprogramowanie do zapisywania danych opisowych na mapie rastrowej (na przykładzie map turystycznych) PROGRAMS FOR RECORDING SEMANTIC DATA ON A RASTER MAP (AS EXEMPLIFIED BY TOURIST MAPS) KEY WORDS: GIS, Raster Map, Semantic Data, Graphic Editor, Maps for Tourists Summary Recording semantic data on a raster map and thus making it amenable to reading through a browser has so far posed an unsolved problem. In numerous cases, such a new cartographic product would be an advantage over traditional cartographic GIS products. The advantage would be augmented by no need for a user to have specialized knowledge and command of GIS. The knowledge of geography at the secondary-school level would be sufficient to create and use such maps. Long-term research on methods for recording semantic information on raster maps and on the use of other graphic documents in a raster form have resulted in developing methods for generating e-symbols based on the source alphabet. To implement the method, the authors have developed a software package containing an analyzer, an e-symbol library generator, an editor for placing e-symbols on a raster map, and a graphic browser for reading the semantic information written on a raster map. The paper describes application of the software on a tourist map as an example. The study is based on a map type that is commonly used by tourists, which contains mostly information on places worth visiting (historical and national monuments of architecture and nature), tourist trails (for pedestrians, bikers, cars), transportation system (bus stops, railway stations, ferry terminals), as well as on tourist infrastructure and entertainment (accommodation, restaurants, cinemas, bars, discos). The software described in the paper makes it possible to extend the information content of such a tourist map by any additional items (e.g., standard, address, phone number, and e-mail address of accommodation, geographical coordinates, etc.) without loss of clarity and without any need to build an extra database. Flexibility of the method presented makes it possible to supplement the contents of such map by including any type of information important for the user. dr Anna Banaszek e-mail: anna.banaszek@uwm.edu.pl tel. (+48 89) 523 43 96 dr inż. Sebastian Banaszek e-mail: banaszek@uwm.edu.pl tel. (+48 89) 523 43 96 dr hab. inż. Aleksander Żarnowski e-mail: aleksander.zarnowski@uwm.edu.pl tel. (+48 89) 523 35 49 10

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 18, 2008 ISBN 978-83-61576-08-2 WYZNACZANIE IMPERFEKCJI KSZTAŁTU WYSMUKŁYCH BUDOWLI W OPARCIU O ZNANE ELEMENTY ORIENTACJI KĄTOWEJ KAMERY DETERMINATION OF SHAPE IMPERFECTIONS OF LOFTY STRUCTURES BASED ON KNOWN ELEMENTS OF ANGULAR ORIENTATION OF THE CAMERA Jerzy Bernasik, Sławomir Mikrut Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie SŁOWA KLUCZOWE: imperfekcja kształtu, elementy orientacji kątowej, kalibracja, kamera metryczna, fototeodolit cyfrowy STRESZCZENIE: Artykuł prezentuje opracowaną na potrzeby projektu badawczego MNiSzW metodykę analizy obrazów cyfrowych i przetwarzania wyników pomiaru, umożliwiającą wyznaczanie imperfekcji kształtu wysmukłych budowli w oparciu o znane elementy orientacji kątowej kamery. Do obliczeń zastosowano zmodyfikowane procedury stosowane w przypadku pomiarów wychyleń od pionu wysmukłych budowli typu wieżowego. Skonstruowano i przetestowano autorski system mający spełniać funkcję fototeodolitu cyfrowego. Aparat metryczny Rollei 6008 z przystawką cyfrową P20 z zainstalowanymi 4 libellami jest mocowany na teodolicie Theo 010B. Urządzenie umożliwia wykonywanie zdjęć poziomych, oraz nachylonych pod kątem 23. Do testów użyto obiektywu o ogniskowej 80 mm, którego kalibrację wykonano fabrycznie, przy ustawieniu ogniskowania na nieskończoność. Autorzy opracowali procedury pozwalające na wykonywanie automatycznych pomiarów na obrazie cyfrowym. Do wykrywania krawędzi obiektu i pomiaru na obrazie cyfrowym wykorzystano algorytmy podpikselowej analizy obrazu. Bazują one na detekcji pojedynczych punktów przekroi krawędziowych, a następnie na wpasowaniu odpowiedniej funkcji reprezentującej badany kształt obiektu. Algorytmy zostały oprogramowanie w języku C++ i zaimplementowane do systemu. Zastosowane algorytmy pozwalają również na zbadanie dokładności lokalizacji krawędzi testowanych obiektów. 1. WSTĘP Zgodnie z definicją dr inż. Adama Zaborskiego z Instytutu Mechaniki Budowli, Wydziału Inżynierii Lądowej, Politechniki Krakowskiej, imperfekcja to niedoskonałość, odchyłka geometrii albo właściwości od wyidealizowanych (Leksykon, 2008). Autorzy pod pojęciem imperfekcji kształtu wysmukłych budowli rozumieją różnice w geometrii kształtu obiektów wysmukłych (wieże, kominy itp.). To zagadnienie jest przedmiotem badań prowadzonych przez autorów w ramach projektu badawczego MNiSzW, których wstępne wyniki zaprezentowano w niniejszym artykule. Celem badań było zbadanie przydatności algorytmów wyznaczania imperfekcji kształtu wysmukłych budowli w oparciu o znane elementy kątowej orientacji kamery. 11

Wyznaczanie imperfekcji kształtu wysmukłych budowli w oparciu o znane elementy orientacji kątowej kamery Sama problematyka jest stosunkowo znana, jednak autorzy zaproponowali nowe podejście, polegające na budowie fototeodolitu cyfrowego w oparciu o wysokorozdzielczą kamerę cyfrową firmy RolleiMetric. 2. WSPÓŁCZESNE KONSTRUKCJE CYFROWYCH FOTOTEODOLITÓW Problem integracji kamery cyfrowej z teodolitem jest aktualnym zagadnieniem, nad którego rozwiązaniem pracuje się w wielu instytucjach naukowych i komercyjnych na całym świecie. Przykładem takiego rozwiązania może być zintegrowany system - teodolit z kamerą cyfrową, zaproponowany przez japońską firmę Topcon Corporation. Po raz pierwszy został on pokazany w Stuttgarcie na targach Intergeo 2004 pod nazwą tachimetru elektronicznego serii GPT-7000. Instrumenty tej serii są pierwsze na świecie jeśli chodzi o łączenie najnowszej cyfrowej technologii obrazu z tachimetrem elektronicznym. Jeden z nowszych systemów - wideotachimetr GPT 9000-A IS jest próbą integracji tachimetru oraz kamery cyfrowej. Pozwala on na bezlustrowy pomiar odległości wraz z rejestracją obrazu (Topcon, 2008). Instrumenty te jednak posiadają rozdzielczość matrycy CCD (1.3 MP), co ogranicza przydatność ich do celów typowo fotogrametrycznych. W Polsce również podjęto próby integracji kamer cyfrowych z teodolitem. PGE KWB Bełchatów S.A., Dział Mierniczy zakupił kamerę RolleiMetric z przystawką cyfrową P45 o rozdzielczości 39 mln pikseli. System ma służyć do comiesięcznej inwentaryzacji wyrobiska. Początkowo zintegrowano kamerę z tachimetrem elektronicznym, ale ze względów praktycznych zrezygnowano z tego pomysłu (konstrukcja była ciężka, problemy z przenoszeniem sprzętu, itp.). Aktualnie wykonano przystawkę pozwalająca na zamontowanie kamery na statywie i jej obrót w pionie i w poziomie. Pomiaru kątów dokonuje się poprzez umieszczenie tachimetru w miejsce kamery. Konstrukcja w chwili obecnej jest w fazie testowania. 3. KONSTRUKCJA FOTOTEODOLITU CYFROWEGO NA BAZIE KAMERY ROLLEIMETRIC 6008 AF 3.1. Kamera cyfrowa RolleiMetric 6008 AF i jej oprzyrządowanie Doświadczenia wyniesione z prac nad adaptacją kamery Kodak DCS 760 do pomiaru wysmukłych budowli (Bernasik, Mikrut 2007) stanowiły punkt wyjścia dla koncepcji opisywanego fototeodolitu cyfrowego. Wnioski, które zaważyły nad przyjętymi rozwiązaniami można ująć w trzech grupach: - nie uda się uzyskać wysokiej powtarzalności przestrzennej orientacji kamery, jeśli nie będzie ona stanowić z libellami nierozerwalnej całości, - trzeba zrezygnować ze śrub rektyfikacyjnych, stosując w zamian prostą metodę wyznaczania stałych poprawek rektyfikacyjnych wykorzystywanych później w obliczeniach, - nie dysponując pieniędzmi na zakup kamery cyfrowej o najwyższej rozdzielczości (planowano pierwotnie wykorzystanie kamery z przystawką cyfrową 39 megapikseli), która mogła spełnić wysokie wymagania dokładnościowe pomiaru wysmukłego obiektu, przyjęto koncepcję fotografowania częściami. 12

Jerzy Bernasik, Sławomir Mikrut Kamera RolleiMetric 6008AF (rys.1) jest wyposażona w przystawkę cyfrową o wymiarach matrycy 36.684 mm 36.72 mm, liczbie pikseli 4076 4080 (16.6 mln pikseli) i rozmiarze piksela 9 μm. Przy długoogniskowym obiektywie (f = 80mm), stosując ręczny pomiar obrazu, z dokładnością 0.33 piksela, można osiągnąć rozdzielczość kątową rzędu 24. Zbliżono się zatem do poziomu dokładnościowego standardowego teodolitu klasy Theo 020 (wystarczającego często w przypadku pomiaru punktów niesygnalizowanych). Przy podpikselowej dokładności pomiaru rzędu 0.1 piksela można osiągnąć dokładność precyzyjnego teodolitu klasy Theo 010. Odbywa się to jednak kosztem ograniczonego zasięgu kątowego kamery (tylko 25 ). W sytuacji, gdy możliwy jest dokładny pomiar wysmukłej budowli tylko z niewielkiej odległości, mały zasięg pionowy zmusza do fotografowania i opracowywania wysokiego obiektu częściami. Dlatego przystosowano kamerę do rejestracji zdjęć poziomych i zdjęć nachylonych pod kątem 23, co daje sensowny zasięg pionowy do 35.5, przy dwustopniowej zakładce obydwu zdjęć. Dla porównania, zasięg górny kamery Photheo 19/1318 to niecałe 26. W konstrukcji zastosowano libelle o przewadze 30. Autorami proponowanego rozwiązania są: Jerzy Bernasik i Marek Palusiński (projekt rozwiązania mechanicznego). Ostateczną postać nowego fototeodolitu cyfrowego przedstawiają rysunki 2 i 3. Rys.1. Kamera RolleiMetric 6008 AF z przystawką cyfrową 13

Wyznaczanie imperfekcji kształtu wysmukłych budowli w oparciu o znane elementy orientacji kątowej kamery 1 2 3 4 Rys. 2. Elementy teodolitu cyfrowego: 1 kamera RolleiMetric, 2 płyta metalowa z libellami, 3 nasadka na teodolit, 4 teodolit ZeissTheo 010B Rys. 3a. Fototeodolit w ustawieniu do zdjęcia poziomego Rys. 3b. Fototeodolit w ustawieniu do zdjęcia nachylonego(widoczny sygnał do zdjęć rektyfikacyjnych) 3.2. Wyznaczenie poprawek rektyfikacyjnych kamery Poprawki rektyfikacyjne dκ, dω, dφ, które określają odchylenia kątowych elementów orientacji kamery od wymaganych od zrektyfikowanej kamery, wyznaczono na polu testowym. Zastosowana metoda zdjęć przeciwległych (Bernasik, Mikrut, 2007) polega na zarejestrowaniu obrazów z dwóch przeciwległych stanowisk i pomiarze dwóch punktów krawędzi obiektu oraz sygnału ustawionego na przeciwległym stanowisku. Opracowaną metodę należało zmodyfikować, gdyż sygnał ustawiany na przeciwległym stanowisku nie mieści się w zasięgu pionowym (w tym konkretnym przypadku) zdjęcia 14

Jerzy Bernasik, Sławomir Mikrut nachylonego; jego funkcję przejął punkt wspólny krawędzi budynku widoczny na obydwu zdjęciach. Jedno ze zdjęć pola testowego ukazuje rysunek 4. Rys. 4. Zdjęcie nachylone pola testowego Na stanowiskach rektyfikacyjnych (A i B) wykonano łącznie 12 zdjąć, na podstawie których wyznaczono ostateczne stałe kątowe elementy orientacji kamery. Dla zdjęć poziomych wyznaczono: κ = 0.0037755, ω = -0.011701, φ = -0.001055 oraz dla zdjęć nachylonych: κ = 0.0046815, ω = 0.399375, φ = -0.01055 (kąty podano w radianach). Kontrola poprawności wyznaczenia poprawek dokonana na niezależnych odcinkach wykazała poprawność postępowania, zaś rozbieżności wskazują, że błąd średni ręcznego pomiaru punktu nie przekraczał 0.5 piksela. Finalnymi wartościami są współrzędne ekwiwalentne punktów (Xe, Ze) w pionowej płaszczyźnie obiektu (krawędzi budynku), odległej o Ye = 28.90 m, które zostały obliczone wg wzorów (1), (2), (3). x cos cos sin sin sin y sin cos cos sin sin z cos sin sin cos cos cos sin cos sin sin sin cos x' sin sin cos sin cos ck cos cos z' (1) X Ye y x e (2) Z Ye y z e (3) 15