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®): • 142 typů geografických objektů, • 139 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. Základní báze geografických dat Souborová data ZABAGED® jsou od 1. 7. 2023 poskytována ve vybraných formátech stahovacími službami ATOM jako otevřená data, bezplatně na základě licence Creative Commons CC BY 4.0. Další možností distribuce dat je export výřezů dat v aplikaci Geoprohlížeč a služby WFS a ArcGIS REST. K objednání dat v dalších formátech a jiných formách distribuce můžete využít aplikaci eshop. 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 2024 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 • ZABAGED® - Výškopis - 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 vrstevnice vznikly odvozením z produktu Digitální model reliéfu 5.generace (DMR 5G). Datovou sadu tvoří vrstevnice se základním intervalem 1 m, atributem jsou rozlišený zdůrazněné vrstevnice s intervalem 5 m, v rovinatém terénu je datová sada doplněná o doplňkové vrstevnice s intervalem 0,5 m. Všechny objekty jsou reprezentovány trojrozměrnou vektorovou prostorovou složkou. Výškopis ze ZABAGED Ukázka ZABAGED - výškopis Zdroj: ČÚZK Ukázka ZABAGED - výškopis Zdroj: ČÚZK 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. 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“. 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 DMR 5G je průběžně verifikován v souvislosti s aktualizací ZABAGED. Aktualizován je 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 Verifikace DMR 5Ghttps://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/?m=15 Aktualizace DMR a DMP Aktualizace DMR 5G a DMR 4G https://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/?m=20 Aktualizace DMR a DMP DMP 1Ghttps://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/?m=21 Analýzy výškopisu https://ags.cuzk.cz/av/ https://cuzk.cz/ https://geoportal.cuzk.cz Pod sídlištěm 9/1800 Praha 8 182 11