Mobilní mapování Mobilní mapovací systém terminologický slovník VUGTK: zařízení určené k bezkontaktnímu podrobnému měření z mobilního prostředku, které se využívá k inventarizaci nemovitého majetku, monitorování koridorů, sběru geoprostorových dat (3D) a mapování infrastruktury dopravní komunikace (vodní, železniční, silniční, potrubní, energetické aj.), a to před, v průběhu nebo po ukončení její výstavby. Sestava mobilního mapovacího systému Podle aplikace se mapovací systém skládá z několika modulů: • vlastní mobilní platforma • mobilní laserové skenery • digitální kamery (video, černobílé, barevné, infračervené, multispektrální, termální) • odometry • přijímače GNSS, inerciální měřicí jednotky (IMU) • další speciální zařízení (např. georadar) • výpočetní prostředky, které slouží k synchronizaci činností všech složek systému a ke správě zaznamenaných dat Mobilní platforma • automobily • čtyřkolky • speciální drážní vozidla • lodě • vrtulníky, RPAS Mobilní laserové skenery • princip stejný jako u pozemních laserskenerů – využívají se převážně pulsní • dříve 3D (statické měření metoda stop-and-go, viz dále), v současné době spíše 2D skenery – snímají povrch v pohybu po trajektorii, třetí rozměr je získán změnou polohy v čase (kinematická metoda on-the-fly) • přesnost závisí na: - parametry skeneru • Frekvence vysílaného laserového pulzu (př.: f = 100 kHz → 100.000 bodů za sekundu) • Směr a rozsah vysílaného paprsku (určen vnitřním systémem laseru případně otáčením celého přístroje kolem svislé osy) – časové a prostorové rozlišení (nastaveno pro dané skenování) – rychlost vozidla V současnosti se používají desítky paralelních skenovacích jednotek, které jsou zacíleny do všech stran – eliminují tak případné nepokryté oblasti, zvyšují počet nasnímaných bodů a přesnost 1) STATICKÝ (“stop-and-go“) Na vozidle je namontován jeden nebo více skenerů. Během doby skenování se pozice a orientace skeneru nemění. Po skenování se vozidlo přesune a pořídí se další sken. Poloha každého mračna bodů je určena v místním souřadnicovém systému, který má 6 (nebo 7) stupňů volnosti: 3 souřadnice referenčního bodu skeneru (počátek SS), 3 úhly rotace os (popřípadě změnu měřítka). Registrace a georeferencování každého mračna bodů může být založeno například na IPC (iterační algoritmus nejbližšího bodu) algoritmu v kombinaci s prostorovou podobnostní transformací založenou na vlícovacích bodech se známými souřadnicemi v globálním SS. 1) KINEMATICKÝ(“on-the-fly) Vozidlo se pohybuje po trajektorii bez zastavení a laserový skener skenuje nepřetržitě v rovinném profilu. Každý skenovaný bod je v individuálním SS a proto je nutné sledovat okamžitou polohu referenčního bodu skeneru a orientaci os skeneru v globálním systému s vysokou přesností a časovým rozlišením. Metody pořízení dat v MMS Digitální zobrazovací zařízení • pro snadnější interpretaci dat z mračna bodů • nutná přesná synchronizace se systémy GNSS a IMU (obdobné jako u ALS) • více objektivů (bod je zachycen několikrát) • rozlišení 5-10Mpix • FOV (Field of view), sférické 360° • frame rate (počet snímku za s) Ladybug3 Dodeca 2360 Odometr • Odometr je zařízení sloužící pro měření vzdálenosti a rychlosti pohybu. • Vzdálenost je určena na základě měření otáček kol. • Jedná se o optický hranatý snímač s připojeným kabelem pro přenos dat, který je umístěný uvnitř duté tyče, která se připevňuje na zadní kolo vozidla. •Výstupem jsou pulsy , které přepočítávají počet otáček na ujetou vzdálenost. • Zpřesňuje v kombinaci s GNSS a IMU polohu a orientaci v prostoru Přijímače GNSS, inerciální měřicí jednotky (IMU) • Potřeba znát okamžitou polohu nosiče laserového skeneru • IMU - zařízení obsahující pro inerciální navigaci gyroskopy a akcelerometry, které určují nezávisle na prostorové poloze senzoru jeho úhlové prvky vnější orientace vůči přijatému souřadnicovému referenčnímu systému • GNSS – nutná korekční data (protokol RTCM, sítě Czepos, VRSNow Trimble aj., přenos internet, GSM, radiomodem) • Propojení GNSS, IMU, odometru FIRMY: - RIEGEL LASER MEASUREMENT SYSTEMS - OPTECH INC - TOPCON - MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION - TOPSCAN - 3D MAPPING SOLUTIONS - TRIMBLE Lynx Mobile Mapper- Optech http://www.cuzk.cz/O-resortu/Nemoforum/Akce-Nemofora/Seminare/Digitalni-mapa-verejne-spravy/13- Vodehnal.aspx Lynx Mobile Mapper- Optech Lynx Mobile Mapper-komunikace Železnice – mračno bodů Topcon – IP-S2 VMX-250 Mobile Scanning System až 2 x 300 000 měření za sec Riegl – schéma MMS Riegl VQ-250 Mobile Scanning Riegl VMX-250 Mobile Scanning Riegl VMX-250 Mobile Scanning mapování v Benátkách Riegl VMX-250 Mobile Scanning mapování v Benátkách Riegl VMX-250 Mobile Scanning mapování v Benátkách Riegl VMX-250 Mobile Scanning mapování v Benátkách Georadar http://www.raplus.eu/file/prezentace-seminar-monitorovani-a-hodnoceni-stavu-vozovek-pozemnich- komunikaci-pre7/ Zpracování dat • na začátku kalibrace – nájezd osmiček apod. • sběr dat ze všech senzorů v reálném čase = nejčastěji PC (notebook), důležitá časová synchronizace všech komponentů • neselektivní sběr dat (geodetický způsob x MMS) = komplexní mapování, poté následné vyhodnocení a extrahování potřebných geodat • matematický algoritmus kombinuje synchronizované informace ze všech senzorů, potřebných pro prostorové referencování k odvození trajektorie skeneru a orientace os ve zvoleném referenčním systému, další výpočty dat z laserskenerů a digitálních kamer navázané na orientovanou trajektorii • postproccesing – zpracování mračna bodů, ortofoto, odstranění chyb (vliv atmosféry, geometrie, …) • vizualizace – 3D modely, panorama, rastrové modely, profily…. • https://www.youtube.com/embed/iWEoO-l2vs4?rel=0 Přesnost • Závisí podobně jako u leteckého skenování na parametrech přesnosti jednotlivých systémů – GNSS, IMU, Laser skener, Odometr, příp. určení přesnosti vlícovacích bodů • Obecně výrobci udávají přesnost celého systému za optimálních podmínek 2-10 cm • Techniky filtrování a vyhlazování dat (Kálmanovy filtry) pro přesnější určení trajektorie – dopředné i zpětné predikce – obdobný princip při navigaci přijímačem GNSS • Požadovaná přesnost ovlivňuje rychlost mapování – běžná zastavěná část 40-80km za den (pro 3. třídu přesnosti – mxy=14cm), dálnice až 120km Využití mobilního mapování • podrobné zaměření polohopisu a výškopisu • dokumentace fasád budov • mapování uličních front • tvorba 3D modelů měst, 3D modelu terénu • zaměřování provedení staveb,železničních a inženýrských sítí, sledování posunů, změn • pasportizace dopravního značení, veřejného osvětlení, zeleně Mapovací společnosti: Google, TeleAtlas, NAVTEQ, ČR – Seznam.cz (TopGIS), Geodis, Geovap (Quantum 3D Mapping), Výhody a nevýhody MMS + rychlost + přesnost + efektivnost + možnost měřit v noci + agregace multidat - počáteční větší investice - nároky na obsluhu a zpracování - mapování pouze toho, co je vidět z komunikace