ZABAGED® A VÝŠKOPISNÁ DATA ČÚZK Mapové zdroje Mgr. Radim Štampach, Ph.D. Prof. RNDr. Milan Konečný, CSc. Základní báze geografických dat ZABAGED® je vedena v podobě bezešvé databáze pro celé území ČR, v centralizovaném informačním systému spravovaném ZÚ. ZABAGED je v současné době tvořen (podle Katalogu objektů ZABAGED®): • 137 typy geografických objektů. • 134 typů polohopis. • 4 typy jsou výškopis. Kótovaný bod je totiž polohopis a výškopis zároveň. Základní báze geografických dat Polohopisná část • obsahuje dvourozměrně vedené (2D) prostorové informace a popisné informace • o sídlech, komunikacích, rozvodných sítích a produktovodech, vodstvu, územních jednotkách a chráněných územích, vegetaci a povrchu, terénním reliéfu a o geodetických bodech Základní báze geografických dat Výškopisná část • Obsahuje trojrozměrně vedené (3D) prvky terénního reliéfu. • Reprezentovaná prostorovými 3D soubory vrstevnic, výškovými body terénu a povrchu. • 3 typy objektů vrstevnic se základním intervalem 5, 2 nebo 1 m v závislosti na charakteru terénu. • Datová sada může být doplněna vybranými terénními hranami a body poskytovanými uživatelům v rámci produktu zdarma. Účel • hlavní datový zdroj informací pro tvorbu základních map ČR měřítek 1:10 000 až 1:100 000. • zdroj vybraných informací pro datovou strukturu INSPIRE Proč není uvedeno i měřítko 1:200 000? Data200 Aktualizace Pravidelná aktualizace dvojím způsobem – periodicky a průběžně. Periodická aktualizace • v cyklu nejdéle 6 let na celém území ČR • aktuálně: https://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/?m=15 • podklady: • data dálkového průzkumu Země, • topografickým terénním šetřením – omezeno jen do vybraných lokalit • získáním vybraných informací u místních orgánů veřejné správy. Aktualizace Průběžná aktualizace • využívá data externích oborových správců informačních systémů • podle možnosti správce jsou vybrané typy objektů aktualizovány průběžně nebo 1 až 4 krát za rok • https://geoportal.cuzk.cz/Dokumenty/Stav_aktualizace.pdf Data od externistů spolu nemusí sedět – ZÚ je proto ještě harmonizuje. Vznik a vývoj • výzkumný úkol „Výstavba automatizovaného IS geodézie a kartografie“ (1991-1995) • ZABAGED označována jako topografická část, měl pokrývat potřeby řízení různých územních aktivit státních orgánů i územní samosprávy • návrh: digitalizovat ZM 10 + přidat další báze (dálnice apod.) • nutnost rychlého vybudování – proto 1. verze rastrová (ZABAGED/2) 1992 – návrh koncepce 2004 – hotovo ZABAGED/2 • dnes již minulostí • postup: • naskenovány ZM 1 : 10 000 • transformováno do S-JTSK • vytvořena bezešvá rastrová mapa • dokončeno 1994 • k urychlenému uspokojení požadavků orgánů státní správy a místní samosprávy • v měřítku 1:10 000 ZABAGED/1 • = dnešní ZABAGED • vznik digitalizací ZM 10 1994 – 2001: • skenování v hustotě 1016 dpi, afinní transformace do S-JTSK a vektorizace • vše kromě zástavby v intravilánu obcí – prozatímně ze Z/2 • vektorový topografický model území na úrovni podrobnosti obsahu ZM 10 (4572 mapových listů) • Popisná složka se přejímá ze ZM 10 a z oborových databází správců jednotlivých kategorií územních jevů (ŘSD apod.). • Polohová přesnost lokalizace objektů ZABAGED je závislá na typu objektu, udává se s přesností v metrech, ale může dosahovat až řádů desítek metrů. • Výšková přesnost je proměnná v závislosti na sklonu reliéfu, přehlednosti území a použité technologii mapování (1,5 - 6 m) s tím, že není prováděna aktualizace na skutečný stav v terénu. Vznik a vývoj 2001 – 2005: – ucelení obsahu ZABAGED doplněním intravilánů – do databáze byly přidány další popisné a kvalitativní atributy – jednotlivé ukládací jednotky (v rozsahu ZM 10) byly spojeny do „bezešvé“ databáze (dokončeno začátkem roku 2004) – zdokonalení ZABAGED cestou její první aktualizace a zpřesnění polohy některých objektů (aktualizace dokončena 2005) – zavedení plošného průběžného sběru geografických dat pro aktualizaci – uplatnění ZABAGED při tvorbě a obnově SMD středních měřítek Vznik a vývoj 2012 – 2019: • cílené systematické zpřesňování vybraných typů objektů ZABAGED • na základě dat z leteckého laserového skenování • silnice a dálnice, železniční tratě, osy vodních toků a břehové čáry, terénní stupně, kótované body, včetně topologicky navázaných prvků 2015 - 2021: • komplexní zpřesnění stavebních objektů • především s využitím dat ISKN a DPZ • zpřesnění tvaru budov ZABAGED s využitím existující kresby v ISKN Vznik a vývoj Zdroj: ČÚZK 2021 Vznik a vývoj Zdroj: ČÚZK 2022 Vznik a vývoj Zdroj: ČÚZKZpřesnění stavebních objektů souvisí s digitalizací katastru. Vznik a vývoj 2018-2021: • rozšíření klasifikace a zpřesnění ploch zemědělských kultur • s využitím LPIS, ortofoto • Např. vyčlenění Ostatní půdy (např. okolí silnic) od Orné půdy, vyčlenění Zahrad a Sadů Katalog objektů ZABAGED Zdroj: ČÚZK Ukázka ZABAGED - polohopis Zdroj: ČÚZK Ceník ZABAGED - polohopis Různé listy – různá cena – podle počtu objektů Zdroj: ČÚZK Výdej dat • Výdej podle kladu listů ZM 10 (18 km2) • Výdej ve formátech – SHP, DGN, GML, DXF • Souřadnicové systémy – S-JTSK East North, WGS84/UTM, S-42/1983, Bpv • Možnost bezplatného stažení projektů pro ArcGIS a QGIS s přednastavenou symbolikou jednotlivých vrstev ZABAGED. Plány • KONCEPCE ROZVOJE ZEMĚMĚŘICTVÍ V LETECH 2021 AŽ 2025 • ZABAGED povede (společně ZABAGED - výškopis a ZABAGED - polohopis) 3D data v rozsahu umožňujícím analýzy viditelnosti a šíření radiových vln. • ZABAGED bude publikována v podobě „open data“ pro široké využití, s výjimkou částí obsahu definovaných jako "neveřejných". Neveřejné části obsahu budou publikovány jen orgánům veřejné moci, případně dalším subjektům s oprávněním k nakládání s takovými informacemi. • ZABAGED bude provázána na úrovni identifikátorů se základním registrem územní identifikace (RÚIAN), DMVS, respektive DTM a s oborovými informacemi úřadů státní správy pro objekty, kde je taková vazba relevantní. • ZABAGED bude základním podkladem pro tvorbu státního mapového díla (civilního i vojenského), datových sad INSPIRE (Vodstvo, Dopravní sítě, Krajinné pokrytí, Využití území). • ZABAGED® - výškopis 3D vrstevnice • DMR 4G • DMR 5G • DMP 1G • Datová sada INSPIRE - Nadmořská výška GRID • = DMR 4G • Datová sada INSPIRE - Nadmořská výška TIN • = DMR 5G Výškopisná data ČÚZK ZABAGED® - výškopis 3D vrstevnice • vznikl vektorizací výškopisných údajů ze ZM ČR 1:10 000 v rámci přípravy ZABAGED® • doplněn dalšími vybranými výškopisnými prvky – hranami a body. • Přesnost výšky vrstevnic závislá na sklonu a členitosti terénu: 0,7- 1,5 m v odkrytém terénu, 1-2 m v sídlech a 2-5 m v zalesněném terénu. • průběžně aktualizováno a zpřesňováno • V roce 2021 by měla být dokončena tvorba vrstevnic odvozených z DMR 5G se základním intervalem 1 m. Výškopis ze ZABAGED Ukázka ZABAGED - výškopis Zdroj: ČÚZK Ukázka ZABAGED - výškopis Zdroj: ČÚZK Ceník ZABAGED – 3D vrstevnice Různé listy – různá cena – podle počtu vrstevnic Stručný název Popis Přesnost (střední chyba) DMR 2,5. generace MO ČR Výškový model ve formě mřížky (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 MO ČR 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 ZABAGED® - výškopis 3D vrstevnice Aktualizované a zpřesněné vrstevnice ZM 10, doplněné o terénní hrany náspů, výkopů, břehů, nádrží, apod. Vrstevnice se souřadnicí Z. Nově: ekvidistance 1 m. 0,7-1,5 m v odkrytém terénu 1-2 m v intravilánech 2-5 m v zalesněných územích ZABAGED® - grid 10 x 10 m Odvozený model do formy mřížky (GRID) 10 x 10 m. Body se souřadnicí Z. 1,5-2,5 m v odkrytém terénu 2-3 m v intravilánech 3-7 m v zalesněných územích Srovnání s vojenskými DMR Letecké laserové skenování • Podle ČÚZK: „Skenování se uskutečňuje z průměrné výšky 1200 m nebo 1400 m nad střední rovinou terénu“. • Obecně: střední výšky letu nad terénem 1250 m, z důvodu hladiny obvyklé výšky oblačnosti • vzdálenost letových řad 750 m • příčný překryt sousední řad od 35 do 50% • hustota bodů větší než 1 bod/m2 Hlavní parametry skenování Stručný název Popis Přesnost (střední chyba) DMR 4. generace Výškový model terénu ve formě pravidelné sítě bodů (GRID) 5x5 m, vzniklý na základě LLS. Aktualizován je v návaznosti na aktualizaci DMR 5G. 0,3 m v odkrytém terénu 1 m v zalesněných územích DMR 5. generace Výškový model terénu ve formě nepravidelné sítě bodů (ČÚZK to chybně nazývá TIN) o souřadnicích X,Y,Z, vzniklý na základě LLS. Průběžně verifikován v souvislosti s aktualizací ZABAGED. Aktualizován metodami stereofotogrammetrie a na vybraných územích i metodou leteckého laserového skenování. 0,18 m v odkrytém terénu 0,3 m v zalesněných územích DMP 1. generace Výškový model území včetně staveb a rostlinného pokryvu ve formě nepravidelné sítě bodů (ČÚZK to chybně nazývá TIN) o souřadnicích X,Y,Z, vzniklý na základě LLS. Způsob aktualizace se teprve řeší. 0,4 m pro přesně vymezené objekty (budovy) 0,7 m pro objekty přesně neohraničené (lesy a další prvky rostlinného pokryvu). Srovnání DMR a DMP DMR 4G, DMR 5G a DMP 1G mají stejná vstupní data! Postup prací 1) Skenování: • Střed - březen - říjen 2010, • Západ - březen - červen 2012, • Východ - duben - listopad 2013. Postup prací 2) Kategorizace - separace bodů, ve kterých dopadl laserový paprsek: • až na terén, • na vegetaci nebo stavby, • chybných bodů – např. odraz od letícího ptáka. • Úspěšnost automatické klasifikace závisí značně na ročním období. • Kvůli rozvinutí vegetace: březen – květen 90 %, červen – září 30-40 %. Separace bodů 3) Oblasti „rozřezány“ na čtverce 5 x 5 m, v každém čtverci je vybrán pravděpodobný bod odrazu od reliéfu - bod s nejnižší výškou. • Kontroluje se, zda se tento bod neodlišuje výškou od okolních bodů. Pokud ano, pak se předpokládá, že se jedná o „zbloudilý“ paprsek a je vybrán jiný bod. • Výsledkem popsaného procesu je množina nerovnoměrně rozložených reálně změřených bodů. Postup prací – DMR 4G 4) Interpolace - z nepravidelné sítě uzlových bodů se interpoluje pravidelná čtvercová síť bodů o rozměrech 5 x 5 m. • Výsledkem popsaného procesu je množina rovnoměrně rozložených interpolovaných bodů. • Dokončeno v únoru 2014 – tři měsíce po skenování. • Kvůli generalizaci do čtvercové sítě 5 x 5 m model nemůže podrobně vystihnout lokální členitost a výskyt terénních anomálií – náspy, příkopy, skalní útvary s půdorysem menším než 5 m2… • Střední chyba výšky 0,3 m v odkrytém terénu a 1 m v zalesněném terénu. Postup prací – DMR 4G Data (fáze 1) i automatická klasifikace do kategorií (fáze 2) je společná s DMR 4G. Postup prací – DMR 5G 3) Rozdíl je ve vizuální kontrole a přeřazení chybně zařazených bodů do správných kategorií - soubory výškových bodů ležících na: • terénu, • vegetaci, • stavbách, • body reprezentující možnou výškovou překážku. Postup prací – DMR 5G Ve složitých oblastech je úspěšnost jen 30 procent – množství práce a času. V mnoha případech to ani opravit nešlo. Na loukách se všechny paprsky odrazily od trávy, takže úroveň terénu nezjistily. 4) V plochých částech terénu (např. orná půda) je proto model generalizován výběrem reprezentativních výškových bodů v síti 5 x 5 m. • Viz bod 3) u DMR 4G. 5) V ostatních oblastech (neplochých částech terénu): • Oblasti „rozřezány“ na čtverce 1 x 1 m, v každém čtverci je vybrán pravděpodobný bod odrazu od reliéfu - bod s nejnižší výškou. • Kontroluje se, zda se tento bod neodlišuje výškou od okolních bodů. Pokud ano, pak se předpokládá, že se jedná o „zbloudilý“ paprsek a v tomto případě je vybrán jiný bod. • Výsledkem popsaného procesu je množina nerovnoměrně rozložených reálně změřených bodů. Postup prací – DMR 5G Postup prací – DMR 5G 6) V oblastech bez naměřených dat (např. voda pohlcuje paprsek) – interpolován náhradní bod v síti 5 x 5 m. U vodních ploch je model interpolován pouze do vzdálenosti 15 m od břehové čáry. Výsledkem je množina nerovnoměrně rozložených skutečně měřených výškových bodů reliéfu doplněná o interpolované body. Postup prací – DMR 5G 7) Model byl stále velmi detailní a body byly často špatně klasifikované. Proto provedeno ředění bodů reliéfu odstranění nadbytečných bodů a k úpravě výšky bodů, maximální úprava výšky o 0,16 m (to byla požadovaná přesnost). • Střední chyba 0,18 m v odkrytém terénu, 0,3 m v zalesněných územích. • Překročeno v kategorii povrchu louky a pastviny – 0,21 m. Nebyla nalezena vhodná metoda pro přeřazení bodů do kategorie vegetace. Reklamní obrázek od ČÚZK. Ve skutečnosti ale dostanete jen mračno bodů! DMR 4G x DMR 5G Zdroj: ČÚZK DMR 4G x DMR 5G • Pro tvorbu DMP 1G se využívá DMR 5G. • Pro tvorbu DMP 1G je nutno navíc identifikovat budovy a stromy. • Body se zpracovávají zvlášť pro místa s objekty (budovy, vegetace, výškové objekty) a bez nich. Postup prací – DMP 1G • V místech bez budov či vegetace je DMP 1G tvořen body z DMR 5G. Postup prací – DMP 1G 6) Detekují se body ležící na střešním plášti pomocí prokládání rovin. 4) Odstraní se body ležící příliš nízko a příliš vysoko (chybné odrazy). • V oblasti budov a vegetace se používá stav bodového pole z bodu 3) • po přeřazení chybně zařazených bodů do správných kategorií • před výběrem nejnižších bodů v síti 1 x 1 m. 5) Pomocí budov ze ZABAGED® a digitální katastrální mapy se detekují body značící obrysy budov. Postup prací – DMP 1G 9) Body objektů, které nebyly zahrnuty do kategorie budov, jsou dále považovány za vegetaci. • Jsou odstraněny body ležící příliš vysoko nad svým okolím. • Body ležící příliš nízko (odrazy od spodních vrstev vegetace) jsou vyzdviženy na své okolí (vrchní vrstva korun stromů). Postup prací – DMP 1G 10) Aby byly stěny budov tvořeny (přibližně) kolmými stěnami: • Do mračna laserových bodů přidány zlomové linie ležící na spodní (patě) a horní hraně (okapu) budov. • Tyto linie jsou rozloženy na body, protože DMP je tvořen jen body. Postup prací – DMP 1G Výsledný DMP 1G je tedy tvořen sjednocením: • výškových bodů na terénu (výběr bodů z DMR 5G), • výškových bodů na budovách, • výškových bodů na vegetaci. Přesnost: • 0,4 m pro přesně vymezené objekty (budovy) • 0,7 m pro objekty přesně neohraničené (lesy a další prvky rostlinného pokryvu). Postup prací – DMP 1G Problémy: - V oblasti luk a pastvin nedokázali odlišit nízkou vegetaci od terénu. - Při jarním skenování brzy ráno nebylo zachyceno až 30 % střech budov. - ČÚZK to nazývá TIN, ale je to mračno bodů z nichž některé mohou mít shodné souřadnice X a Y (odlišovat se jen Z), což u TIN není možné. Problém např. při modelování budov. • Přesnost je odvozena „kvalifikovaným odhadem“ - 2,3 násobek úplné střední výškové chyby bodů DMR 5G. • Ověření přesnosti na budovách a vrchních plochách vzrostlé vegetace je údajně „nerealizovatelné“. Reklamní obrázek od ČÚZK. Tohle určitě od ČÚZK nezískáte. DMP 1G Zdroj: ČÚZK DMR 5G x DMP 1G Ukázka DMR 4G Zdroj: ČÚZK Ukázka DMR 4G Zdroj: ČÚZK Ukázka DMR 5G Zdroj: ČÚZK Ukázka DMR 5G Zdroj: ČÚZK Ukázka DMP 1G Zdroj: ČÚZK Ukázka DMP 1G Zdroj: ČÚZK Ceník DMR 4G Různé listy – stejná cena Pravidelný grid výšek – stejné množství objektů Proč? Cena podle počtu bodů: • DMR 0,03 Kč za 100 bodů • DMP 0,015 Kč za 100 bodů 5 x 5 m = 1 bod Ceník DMR 4G Vydává se po mapových listech SM5 (2,5 x 2 km). DMR 4G (5 x 5 m) – 62 Kč 2000 x 2500 m = 400 x 500 bodů 200 000 bodů 2000 x 0,03 = 60 Kč Př. Je cena správně? Ceník DMR 5G Různé listy – různá cena Ceník DMP 1G Různé listy – různá cena DMR 5G je průběžně verifikován v souvislosti s aktualizací ZABAGED. Aktualizován metodami stereofotogrammetrie a na vybraných územích i metodou leteckého laserového skenování. Aktualizace DMR a DMP DMP 1G se předpokládá aktualizovat metodou obrazové korelace leteckých měřických snímků a metodou leteckého laserového skenování. Technologické postupy jsou v současné době ve vývoji. DMR 4G je aktualizován v návaznosti na aktualizaci DMR 5G. Podle stránek jednotlivých datových sad: Aktualizace DMR a DMP DMR 5Ghttps://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/?m=20 Aktualizace DMR a DMP DMP 1Ghttps://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/?m=21 Aktualizace DMR a DMP konkrétněji • Původní digitální modely reliéfu DMR 4G, DMR 5G a povrchu DMP 1G, odvozené z dat leteckého laserového skenování (LLS) realizovaného v letech 2010–2013, jsou postupně aktualizovány z novějších dat pořízených leteckým laserovým skenerem Leica ALS80. • Pořizování nových dat LLS probíhá především v území, kde byly zaznamenány významné změny reliéfu (např. v oblastech výstavby nových komunikací a povrchové těžby uhlí). • Aktualizace výškopisných databází je prováděna také pomocí obrazové korelace z leteckých měřických snímků, ale vzhledem k často nedostačující přesnosti a vlivem vzrostlé vegetace se tato metoda používá jen doplňkově a ve výjimečných případech pro lokální aktualizaci DMR 4G a DMP 1G. • KONCEPCE ROZVOJE ZEMĚMĚŘICTVÍ 2021-2025 Plány • Aktualizovat DMR 4G a DMR 5G na základě dat LLS pořízených leteckým laserovým skenerem Leica ALS80; jako výjimečný zdroj dat pro aktualizaci využít letecké měřické snímky a metody obrazové korelace. • Od roku 2022 se předpokládá k aktualizaci výškopisu používat i data pořízená skenerem umístěným na bezpilotním leteckém prostředku (dronu). • V období 2021–2025 se předpokládá aktualizace DMP 1G a DMR 4G na základě dat z obrazové korelace, která budou ZÚ předávána v rámci spolupráce s Ústavem pro hospodářskou úpravu lesů. Studentská licence ČÚZK https://geoportal.cuzk.cz/Dokumenty/Zapujceni_dat_studentum.pdf https://cuzk.cz/ https://geoportal.cuzk.cz Pod sídlištěm 9/1800 Praha 8 182 11