Table of Contents
způsoby jejich vzniku a aplikace digitální modelů reliéfu, povrchu, terénu - sběr dat, vzorkování, využití DMR
faktory ovlivňující kvalitu dat DMR
- datové zdroje
- přesnost výškové složky dat
- rozmístění dat (vzorkování)
- věrnost reliéfu
- metoda sběru
primární zdroje dat
- zemský povrch
- ale pozor, v horách to asi přímým měřením nepůjde, takže lepší fotogrammetrie
- pozemní měření → geodetická měření, GPS (RTK), data přímo použitelná pro generování DMR
- letecké snímkování
- tvorba vysoce kvalitních DMR velkých měřítek
- použití pro tvorbu a aktualizaci topografických map
- družiové snímky
- skeny na družicích
- SPOT – pro tvorbu DMR malých měřítek, ale rozsáhlých oblastí
- IKONOS – pixel 1 m
- radary - zdroj po tvorbu DMR středního a malého měřítka
sekundární zdroje dat
- existující topografické mapy (digitální data - ZABAGED, DMU,analogová data)
- obecně je očekávána přesnost jakéhokoli interpolovaného bodu okolo 1/2 nebo 1/3 intervalu původních vrstevnic
metody sběru dat
fotogrammetrie
- Využívá dvou vhodně pořízených fotografií, pomocí nichž je schopna zpětně rekonstruovat tvar a rozměr trojrozměrných objektů
- dvojice leteckých nebo družicových snímků se stereoskopickým překryvem 60-80 %
- vlícování = určení prvků vnitřní a vnější orientace snímku
- přesnost závisí na měřítku, prostorovém rozlišení snímku, přesnosti souřadnic vlícovacích bodů
- umozňuje plošný sběr dat i zaměřování specifických geoprvků
- z leteckých snímků je DMR kvalitní
- u družicových v metrech
- data relativně levná
geodetická měření
- jedna z nejpřesnějších, ale i nejpracnějších metod
- data jsou přímo použitelná pro generování velice kvalitních DMR
- je důležité, aby byly (v závislosti na měřítku) zaměřeny body vystihující charakteristické prvky reliéfu (zejména singularity)
radarová interferometrie
- principem je zaznamenávání radarového echa stejného místa z různých poloh, z nichž lze získat rozdíl (interferenci) fází radarového signálu, který je nositelem informace o výšce
- měření výšek je založeno na rozdílech ve fázi dvou radarových signálů získaných
- z odlišné pozice jednoho nosiče (tj. ze dvou sousedních drah)
- dvěma radarovými systémy zároveň (dříve např. ERS1 - ERS2)
- pomocí jednoho nosiče, který má jeden radar a dvě přijímací antény umístěné ve známé vzdálenosti od sebe (př. SRTM)
- zpracováním hodnot korespondujících obrazových prvků z obou radarových snímků se vytváří tzv. interferogram → z něj lze zjistit relativní výškové rozdíly bodů na snímcích
- využitím vlícovacích bodů lze relativní hodnoty převést na absolutní
- diferenční interferometrie
- založena na rozdílu dvou interferogramů
- přesnost na cm
- aplikace: detekce sesuvů, výška vodní hladiny, DMT
radarová altimetrie
- využívá toho, že radarová měření jsou ve své podstatě také měření vzdálenosti
- radarové echo je zaznamenáváno jako
- časový interval mezi vysláním a přijetím signálu
- signál modifikovaný povrchem
- mikrovlnné záření se šíří konstantní rychlostí, je tedy možné z rozdílu času zjistit vzdálenost (tj. výšku nosiče nad odrážejícím se povrchem) a pomocí parametrů orbity ji přepočítat na absolutní výšku povrchu
laserové snímání
- viz DPZ
Digitalizace existujících topografických dat
- ZABAGED
- čúzk
- vrstevnice ve variabilním intervalu 2, 4, 6, 8 a 10 m nebo 5 a 10 m
- vrstevnice v kopcovitém (hornatém) terénu poměrně přesné a kvalitní, v rovinatém terénu horší, v sídlech špatné
- DMR 1
- rastr 1×1 km pixel
- výšky jsou dány nejvyšším bodem reliéfu v daném čtverci (vztaženy k jz. rohu pixelu)
- přesnost 15-30 m (v závislosti na členitosti reliéfu)
- DMR 2
- pravidelná síť bodů o kroku 100100 m (skutečná výška v bodu)
- z podkladů TM 25 (ČR, SR + cca 50 km pruh okolo hranic)
- přesnost 3 až 15 metrů (v závislosti na členitosti reliéfu)
- DMR 3
- fotogrametrický výškový model
- ze stereomodelů
- TIN
- přesnost 1 – 7 m
- DTED
- Digited Terrain Elevation Data
- standard pro digitální modely pro armády NATO
- AČR jej tvoří z DMR 2, DVD a DMÚ
- pravidelná síť bodů o kroku
- 3‘‘ x 3‘‘, od 50° pak 3‘‘ x 6‘‘
- Laserové snímkování 2009-2012
- DMR4G, DMR5G a DMP1G
- zajišťuje Zeměměřický úřad v Pardubicích + Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad v Dobrušce
- JTSK – ukládací jednotky dle státní mapy 1:5000 (2 x 2,5 km)
- WGS84/UTM – 10 x 10 km
- vstupní data pro tvorbu výškopisných modelů:
- data leteckého laserového skenování
- ortofoto ČR
- současné výškopisné databáze
- geodeticky zaměřená data z komparačních základen (horizontální bodové mikropole 100 x 100 m, body v síti 10 x 10 m)
- DMR 4G
- grid
- Digitální model reliéfu České republiky 4. generace (DMR 4G) představuje zobrazení přirozeného nebo lidskou činností upraveného zemského povrchu v digitálním tvaru ve formě výšek diskrétních bodů v pravidelné síti (5 x 5 m) bodů o souřadnicích X,Y,H, kde H reprezentuje nadmořskou výšku ve výškovém referenčním systému Balt po vyrovnání (Bpv) s úplnou střední chybou výšky 0,3 m v odkrytém terénu a 1 m v zalesněném terénu. Model vznikl z dat pořízených metodou leteckého laserového skenování výškopisu území České republiky v letech 2009 až 2013. DMR 4G je určen k analýzám terénních poměrů regionálního charakteru a rozsahu, např. při projektování rozsáhlých dopravních a vodohospodářských záměrů, modelování přírodních jevů, apod.
- DMR 5G
- TIN
- dokončen max. do 3 let po ukončení skenování (tj. do konce 2015) → furt není hotovo
- DMP1G
- Digitální model povrchu České republiky 1. generace (DMP 1G) představuje zobrazení území včetně staveb a rostlinného pokryvu ve formě nepravidelné sítě výškových bodů (TIN) s úplnou střední chybou výšky 0,4 m pro přesně vymezené objekty (budovy) a 0,7 m pro objekty přesně neohraničené (lesy a další prvky rostlinného pokryvu). Model vznikl z dat pořízených metodou leteckého laserového skenování výškopisu území České republiky v letech 2009 až 2013. DMP 1G je určen k analýzám výškových poměrů terénu (DMR 5G) a geografických objektů na něm se vyskytujících (stavby a rostlinný pokryv) regionálního a částečně i lokálního charakteru, např. při analýzách viditelnosti, modelování šíření radiových vln, modelování šíření škodlivých látek a nečistot v ovzduší, generování virtuálních pohledů na terén v leteckých simulátorech a trenažérech, apod.
- INSPIRE datová sada pro téma Nadmořská výška (EL)
- Data INSPIRE tématu Nadmořská výška jsou harmonizována dle prováděcích pravidel INSPIRE. Tato datová sada nadmořské výšky České republiky má proto jednotnou podobu s ostatními daty vytvářenými pro toto INSPIRE téma v rámci celé Evropy. Zdrojovou datovou sadou je digitální model reliéfu České republiky 4. generace (DMR 4G). Pro splnění požadavků datové specifikace byla data transformována do souřadnicových referenčních systémů ETRS89-TM33N a ETRS89-TM34N a výškového systému EVRS. Data jsou poskytována ve formě rastru (tiff) s prostorovým rozlišením 5 m, spolu s doprovodnou informací ve formátu GML. Výdejní jednotky jsou definované sítí ETRS89-GRS80. Pro území celé republiky jsou data dostupná v souřadnicovém systému ETRS89-TM33N, pro východní pás území (od 17° východní délky) jsou poskytována na vyžádání v systému ETRS89-TM34N.
- SRTM DEM, ASTER GDEM, T-mapy, ArcData Praha, GEODIS Brno
vzorkování
- cílem vzorkování (angl. sampling) tedy je popsat spojitý jev, jakým je povrch terénu, pomocí konečného počtu vzorků (bodů) a určit jejich optimální rozmístění
- pozor - data můžu podvzorkovat i převzorkovat (undersampling, oversampling)
selektivní vzorkování
- vyberu VIP body → další body vyberu aby bylo dosaženo požadované hustoty
- k věrnému vystižení povrchu terénu využívá mnohem méně bodů než jiné metody
- prakticky nelze využít automatizace
vzorkování s jednou fixovanou dimenzí
- fixovaná je dimenze ve směru osy Z –> vzorkování se vztahuje na výběr bodů podél vrstevnic
- fixovaná je dimenze ve směru osy X –> vzorkování pak probíhá v rovině vymezené osami YZ a výsledkem je profil v této rovině
vzorkování se dvěma fixními dimenzemi
pravidelné vzorkování
- nastavením fixního intervalu ve směru X i Y je zajištěno, že data budou vytvářet pravidelnou síť
- kvůli potřebě zaznamenat všechny nespojitosti svahů a změny v topografii dochází k nadměrnému získávání dat (redundanci dat)
progresivní vzorkování
- modifikace předchozí metody řešící redundanci dat
- velikost intervalu se postupně mění –> nejprve je zaměřena hrubá síť bodů –> ta je analyzována (zpravidla je vypočítána 2. derivace nadmořské výšky) a jsou určeny nové body pro získávání hodnot (vzorků) (může se i několikrát opakovat)
- nevýhody:
- velká redundance dat v místech, kde dochází k náhlým změnám v průběhu terénu
- některé významné prvky mohou být při prvotním hrubém vzorkování nezasaženy a v dalších krocích již s nimi není počítáno
- může být zdlouhavé, čímž metoda ztrácí na účinnosti
kombinované vzorkování
kombinace pravidelného a selektivního vzorkování
- účinné + efektivní
- pravidelná síť bodů + VIP body
kombinace progresivního a selektivního vzorkování
- z praxe je ověřeno, že společným použitím těchto dvou strategií jsou z velké části eliminovány jejich nevýhody
nepravidelné vzorkování
náhodné vzorkování
- může tvořit nežádoucí shluky
shlukové vzorkování
- časté v případě geologických mapování
proudové vzorkování
- sleduje skutečné liniové prvky v terénu (zlomy, řeky); často v kombinaci s pravidelným vzorkováním
