Projekt tvorby nového výškopisu území České republiky_ ■ Letecké laserové technologie nahrazují dosavadní metody tvorby 3D dat ■ Není oficiálně (tj. ve vyhlášce) deklarováno jako státní mapové dílo ■ Nejnovější, nejrychlejší a nejnákladnější technologie ■ Výškopisné databáze jsou potřebné v systémech veřejné správy a také pro další státní mapová díla Další aplikace výškopisu ■ Plánování a projektování výstavby pozemních, dopravních a vodohospodářských staveb ■ Řízení opatření na úseku ochrany ŽP ■ Plánování a organizování zemědělské výroby ■ Koncepční plánování a projektování rozvoje obcí ■ Šíření signálu např. u mobilních operátorů ■ Tvorba 3D modelů, krizové řízení, vojenské operace, použití letecké záchranné služby ■ _atď_ Proč nová výškopisná data ■ Současná data jsou místy zastaralá (zejména v určitých územích typech) svou přesnosti a kvalitou limituji rozvoj geoinformačních a řídících systémů proto vznikl projekt noveho mapováni vyškopisu ČR ■ Umožní tvorbu DTM i DSM (resp. DMP) ■ Současný stav výškopisných DB je na následujícím snímku Současný stav výškopisných DB v ČR Sáze ^_ ZABAGED®-výškopis Vektorizované vrstevnice ZM 10 uložené jako 3D objekty ve formátu DGN. 0,7-1,5 m v odkrytém terénu 1- 2 m v intravilánech 2- 5 m v zalesněných územích ZABAGED® -zdokonalený výškopis aktualizované a zpřesněné vrstevnice ZM 10, doplněné o terénní hrany náspů, výkopů, břehů, nádrží apod. 0,7-1,5 m v odkrytém terénu 1- 2 m v intravilánech 2- 5 m v zalesněných územích ZABAGED® -mříž 10 x 10 Odvozený model z databáze ZABAGED® -zdokonalený výškopis do formy mříže (GRID) 10 x 10 m 0,7-1,5 m v odkrytém terénu 1- 2 m v intravilánech 2- 5 m v zalesněných územích ZABAGED® -mříž 10 x 10 Výškový model ve formě mříže (GRID) 100 x 100 m 3-5 m v odkrytém terénu 5-8 m v intravilánech 10-15 m v zalesněných územích DMR 3. generace Výškový model ve formě nepravidelné sítě TIN získaný stereofotogrammetrickou metodou 1 -2 m v odkrytém terénu 1-2 m v intravilánech 3-7 m v zalesněných územích 1 Stručné zhodnocení stavu ■ DMR 3. generace vytvořilo MO CR stereofotogrammetrickým mapováním v letech 2003 až 2008 ■ všechny ostatní v tabulce uvedené výškopisné Ldatabáze vycházejí z : ■ z vojenského topografického mapování CSSR prováděného v letech 1952 až 1957 pro vojenskou topografickou mapu v měřítku 1:25000 ■ následně z mapování pro topografickou mapu v měřítku 1:10000 vytvářenou společně civilní i vojenskou zeměměřickou službou CSS R v letech 1957 až 1971 Stručné zhodnocení stavu ■ i přes následné aktualizace a modifikace se však nepodařilo udržet homogenitu a aktuálnost uvedených výškopisných databází ■ jedním z hlavních nedostatků současných digitálních modelů reliéfu je jejich nedostatečná přesnost a vysoká míra generalizace ■ ta neumožňuje s požadovanou přesností interpretovat objekty mikroreliéfu ani prostorově lokalizovat jiné geografické objekty v třídimenzionálních geografických informačních systémech Stručné zhodnocení stavu m dosud postrádaným produktem je digitální model povrchu (DMP) m již delší dobu je požadován zejména v resortech MO ČR, Ministerstva vnitra ČR a Ministerstva dopravy ČR k zajištění tvorby mezinárodních databází standardů ICAO (International Civil Aviation Organization) pro účely řízení letecké dopravy na území ČR Projekt nového mapování výškopisu_ ■ na základě vyhodnocení: ■ uživatelských potřeb výškopisných dat z území celé CR ■ zhodnocení možných metod tvorby a aktualizace výškopisných databází ■ bylo navrženo zajistit tvorbu nového výškopisu CR metodou leteckého laserového skenování Letecký laserový skener (LLS) ■ rozmítá laserový paprsek v rovině přibližně kolmé na dráhu letu ■ měří vzdálenosti od skeneru k pozemním bodům, ■ s frekvenci až 160 000 měření za vteřinu, ■ je schopen zaměřit až 160 řad výškových \_ bodů za vteřinu ■ s 1000 výškovými body v každé řadě ■ výsledným produktem jsou soubory (mračna) výškových bodů Hlavní charakteristiky projektu ■ kvalita LLS je základním předpokladem pro dosažení požadovaných parametrů výsledných produktů ■ ovlivňují ji zejména: ■ výška letu ■ rychlost letu ■ stabilita letu ■ meteorologické a klimatické podmínky a ■ parametry laserového skeneru 2 Hlavní charakteristiky projektu ■ navrhuje se provádět letecké laserové skenování maximálně ze střední výšky 1500 m nad terénem ■ reálně lze dosáhnout hustoty měření až 1 bod/m2 ■ přibližně 10 až 25 % paprsků pronikne lesním porostem ■ provádění leteckého laserového skenování převážně v mimovegetačním období ■ základní parametry letů jsou zřejmé z následujícího obrázku a z udajů uvedených v _tabulce_ Hlavní charakteristiky projektu Parametr Hodnoty Nadmořská výška letu (letová hladina) (H) 1800 m 2100 m 2400 m Střední výška letu nad terénem (h) 1500 m 1500 m 1250 m Minimální nadmořská výška skenovaného území (H3) 100 m 400 m 700 m Střední nadmořská výška skenovaného území (H2) 300 m 600 m 1150 m Maximální nadmořská výška skenovaného území (H1) 500 m 800 m 1600 m Vzdálenost letových drah (a) 833 m 833 m 769 m Překryt skenování (q) 45 - 59 % 45 - 59 % 30 - 64 % Maximální vychýlení paprsku (0max) 30° 30° 30° Minimální délka paprsku v nadiru (hl) 1300 m 1300 m 800 m Maximální délka paprsku v nadiru (h3) 1700 m 1700 m 1700 m Minimální radiální vzdálenost (r1) 750,5 m 750,5 m 462,0 m Maximální radiální vzdálenost (r3) 981,5 m 981,5 m 981,5 m Maximální délka paprsku na okraji skenování (d3) 1963 m 1963 m 1963 m Hlavní charakteristiky projektu - ■ parametry uvedené v tabulce zajišťují, že pro území o nadmořské výšce od 100 do 800 m bude dosažen průměrný překryt skenování 52 % ■ skenování po blocích o rozměrech až 10 x 30 km v závislosti na vertikální členitosti skenovaného území ■ jednotlivé bloky budou skenovány v závislosti na převládající nadmořské výšce území v bloku v jedné z následujících letových hladin (tj. z absolutních výšek letu) 1800 m n. m., 2100 m n. m. a 2400 m n. m. Digitální výškopisné produkty ■ Digitální model reliéfu území České republiky 4. generace (DMR 4G) ■ ve formě mříže (GRID) 5 x5m se střední chybou výšky ■ oz = 0,30 m v odkrytém terénu a ■ oz = 1 m v zalesněném terénu ■ bude vytvářen po částech území ČR, kde již proběhne letecké laserové skenování ■ v termínech vždy do půl roku po naskenování příslušného území ■ z celého území ČR bude vytvořen do jednoho roku po ukončení skenování Výsledné výškopisné produkty Digitální model reliéfu území České republiky 5. generace (DMR 5G) ■ ve formě nepravidelné sítě vybraných výškových bodů (TIN) se střední chybou výšky ■ oz = 0,18 m v odkrytém terenu a ■ oz = 0,3 m v zalesněném terénu ■ bude vytvořen do tří let po ukončení snímkování celého území ČR, tedy do konce roku 2015 ■ bude vytvářen postupně v částech území, kde již proběhne skenování, a to v terminech do dvou let po naskenování tohoto území 3 Výsledné výškopisné produkty Digitální model povrchu území České republiky 1. generace (DMP 1G) ■ ve formě nepravidelné sítě vybraných výškových bodů (TIN) se střední chybou výšky ■ az = 0,4 m pro přesně prostorově vymezené objekty (budovy) ■ az = 0,7 m pro objekty přesně neohraničené (lesy a další prvky rostlinného půdního krytu) ■ tento model bude vytvořen do tří let po ukončení skenování území ČR ■ bude vytvářen postupně v částech území, kde již proběhne skenování, a to v termínech do dvou let po naskenování tohoto území Postupy zpracování výškopisných dat ■ pro DMR 5G bude na území ČR zaměřeno cca 800 komparačních základen ■ zpravidla horizontální bodové mikropole o rozměrech cca 100 x 100m se zaměřenou sítí výškových bodů v mříži obvykle 10 x 10m a se zaměřenými významnými vodorovnými hranami vybraných objektů, například budov nebo bazénů Postupy zpracování výškopisných dat bude zajišťovat zeměměřický odbor Zeměměřického úřadu v Pardubicich ve spolupráci s oddělením fotogrammetrie Vojenského geografického a hydrometeorologického úřadu v Dobrušce jako základní technologické vybavení se předpokládá využívat především softwarové nástroje ze skupiny programů SCOP++ z produkce německé firmy INPHO GmbH a software a nadstavby ArcGIS z produkce firmy ESRI Postupy zpracování výškopisných dat vstupními daty pro vytvoření výškopisných modelů budou: ■ data z leteckého laserového skenování ortofoto ČR současné výškopisné databáze geodeticky zaměřená data z komparačních zakladen případně další geodeticky zaměřená výškopisná data Postupy zpracování výškopisných dat_ ■ základním technologickým postupem při zpracování výškopisných dat je automatizovana filtrace dat s využitím programu SCOP++ LIDAR ■ automatizovaná separace zaměřených výškových bodů ze vstupních mračen dat do čtyř samostatných datových souborů: ■ odrazy od země ■ odrazy od staveb ■ odrazy od vegetace ■ chybné odrazy od objektů mimo zemský povrch Postupy zpracování výškopisných dat odhalení hrubých chyb s využitím dosavadních výškopisných modelů ■ identifikace prostorů s nadměrnými rozdíly současného a nového výškového modelu takové prostory budou individuálně posuzovány tak, aby již pro generování DMR 4G byly odhaleny a opraveny hrubé chyby způsobené zejména neprostupností laserového paprsku hustým lesním porostem 4 Postupy zpracování výškopisných dat a k zajištění požadované kvality DMR 5G a DMP 1G budou data celoplošně manuálně kontrolována a interaktivně opravována a základními nástroji budou programy DT Master ze skupiny programů SCOP++ a ArcGIS Spatial Analyst a ArcGIS 3D Analyst ze skupiny programů ESRI Postupy zpracování výškopisných dat datovými zdroji budou: i výškopisná data po hrubé filtraci i vytvořený stínovaný model reliéfu ortofoto ČR případné další aktuální informační podklady Postupy zpracování výškopisných dat_ ■ výsledné produkty DMR 4G, DMR 5G a DMP 1G budou transformovány do souřadnicových referenčních systémů S-JTSK a WGS 84/UTM ■ budou "řezány" do standardizovaných ukládacích jednotek ■ v případě uložení dat v S-JTSK bude základní ukládací jednotkou prostor o velikosti 2 x 2,5 km vymezený kladem statní mapy 1:5000 (SM 5) ■ v případě uložení dat v referenčním souřadnicovém systému WGS 84/UTM se předpokládá data ukládat po blocích o velikosti 10 x 10 km vymezených rovinnou souřadnicovou sítí WGS 84/UTM Postupy zpracování výškopisných dat_ ■ jednotlivé datové modely a sady dat budou ukládány na diskových polích v databázi Oracle ■ s využitím aplikace řízení dat Top DM z produkce německé firmy INPHO GmbH ta zajišťuje: ■ "bezešvé" nahlížení výškopisných dat ■ provádění výběrů dat podle uživatelských požadavků i ■ zápis a organizaci nezbytných metadat Sektory zpracování LLS Sektory zpracování dat ■ postup skenování předchází státnímu digitálnímu leteckému měřickému snímkování území ČR v rozlišení 0,20 - 0,25 m v terénu, které bude realizováno rovněž v tříletém intervalu v letech 2010 až 2012 ■ Letecké laserové skenování a zpracování výškopisných dat do formy DMR 4G bylo zahájeno již v roce 2009 na pásmu Střed ■ data DMR 4G byly použity pro ortogonalizaci leteckých měřických snímků a tvorbu Ortofota ČR na Pasmu Střed již v roce 2010 ■ v dalších dvou letech pak budou vytvořeny DMR 4G v Pasmu Zapad a Pasmu Vychod 5 Hlavní zásady normalizace ■ produkty budou zpracovány podle jednotných pravidel na celém území ČR ■ budou zpracovány v souřadnicových referenčních systémech WGS 84/UTM a S-JTSK a ve výškovém systému Baltském - po vyrovnání (Bpv) ■ navržená formální struktura datových bází TIN a GRID bude odpovídat základním požadavkům mezinárodních standardů OGC ■ k jednotlivým datovým sadám budou vedena metadata v souladu s požadavky ISO 19115 Zásady spolupráce ČÚZK s Mze ČR a MO ČR_ ■ „Dohoda o spolupráci při tvorbě digitálních databází výškopisu území České republiky" ■ ČÚZK zajistí projektovou přípravu leteckého laserového skenování a organizaci spolupráce s MO ČR a MZe ČR ■ ČÚZK zajistí v letech 2009 - 2015 zpracování laserových dat do formy výsledných databází výškopisu v rozsahu tří čtvrtin území ČR ■ MZe ČR se bude podílet na úhradě nákladů na letecké laserové skenování formou pronájmu leteckého laserového skeneru. Zásady spolupráce ČÚZK s Mze ČR a MO ČR_ H ■ MO ČR zajistí v letech 2009 - 2012 realizaci leteckého laserového skenování svými odbornými kapacitami a letadlem typu L 410 FG. Dále zajistí v letech 2009 - 2015 zpracování laserových dat do formy výsledných digitálních databází výškopisu v rozsahu jedné čtvrtiny území ČR. ^1 ■ MO ČR se bude po celou dobu řešení úkolu, tj. v období let 2009-2015, podílet na přípravě technologií pro zpracování dat leteckého laserového skenování Závěr I_ ■ budou vytvořeny zcela nové výškopisné databáze o území ČR ■ DMR 5G se stane zakladní a trvale aktualizovanou výškopisnou databází ■ budou z ní generovány odvozené výškopisné produkty a databáze pro různé aplikace a informační systémy veřejné správy ČR Závěr ■ významných efektů bude dosaženo při aplikaci přesných výškopisných modelů v oblastech rozvoje krizového řízení nové výškopisné modely umožní rozvoj a uplatnění simulačních technologií a trenažérové techniky při výcviku na plnění úkolů krizového charakteru Závěr v resortech MZP ČR a MZe ČR umožní DMR 5G například: výpočty objemů srážek a odtoků z povodí, přesné vymezení záplavových území, zpřesnění průběhů vodních toků včetně jejich spadů a odtokových charakteristik stanovení odtokových směrů vod a na jejich základech efektivní ovlivňování zemědělské výroby včetně užívání chemických hnojiv a tím zvýšení ochrany povrchových i podzemních vod 6 Závěr ■ resortu MMR CR, resortu MD CR a orgánům územní samosprávy bude poskytnut jeden z nejdůležitějších územně analytických podkladů pro plánování a projektování pozemní, dopravní a vodohospodářské výstavby v jejich působnosti. Závěr ■ V resortu CUZK umožní kvalitní výškopis: ■ tvorbu nové generace ortofot ČR s rozlišením 0,25 m v území s absolutní polohovou přesností lepší než 0,5 m ■ následně pak i zvýšení přesnosti Základní báze geografických dat České republiky (ZABAGEDR) až o 50 % současné polohové přesnosti ■ v neposlední řadě bude zkvalitněna tvorba vrstevnic ve státních mapových dílech v měřítku 1 : 5 000 a 1 : 10 000 Závěr ■ četným uživatelům ve státní správě i územní samosprávě budou poskytnuty přesnější a kvalitnější kartografické podklady a geografické databáze pro územně orientované plánování a řízení rozvoje v jejich působnosti Ortofoto CR Rovněž není podle legislativy součástí SMD, i když má obdobný charakter Snímkování probíhá v tříletém cyklu, od 1. dubna 2010 jsou k dispozici aktualizovaná ortofota jedné třetiny republiky -tzv. pásmo východ v rozlišení 0,25 m (v návaznosti na laserové letecké skenování) Ortofoto CR ■ Sada barevných ortofot v rozměrech kladu mapových listů Státní mapy 1 : 5 000 (tj. 2 x 2,5 km) ■ Barevné vyrovnání ■ Zdánlivě bezešvé (švy jsou vedeny po přirozených liniích) ■ Ortofoto do r. 2008 má prostorové rozlišení 50 cm, od roku 2009 pak 25 cm, od roku 2010 již 20 až 25 cm ■ Dohoda mezi CÚZK, VGHMÚř (resp. MO), Mze Ortofoto CR ■ Princip snímkování ČR vždy 1/3 každý rok platí od roku 2003 ■ Na MZe využíván v rámci systému LPIS ■ viz http://www.lpis.cz/ ■ Od roku 2005 publikováno pomocí WMS ■ 150,- Kč za výdejní jednotku (+ přirážky) ■ S-JTSK, WGS 84 / UTM zone 33N ■ JPG(JTSK), JPG(UTM), MrSID(JTSK), MrSID(UTM) ■ 4,40 MB; 5000 x 4000 pixelů 7 8