VÚGTK 4 931

[Die neue Generation des digitalen Geländemodells von Österreich]

Michael Franzen und Gottfried Mandlburger. - In: VGI. Österr. Z. Vermess. Geoinform. - ISSN 0029 9650. - Roč.91 (2003), č.3, s.154-162 : 8 obr.,1 tab. - Res. něm. - Lit.7.

S fotogrammetrickým pořizováním dat pro DTM (DGM – Digitale Geländemodellen) bylo započato po roce 1976, kdy byl veřejnosti představen ortofotoprojektor Wild Avioplan OR1. Tento prototyp byl přivezen do Vídně a tam využíván Spolkovým úřadem pro zeměměřictví na odvozování výšek ze stereografických leteckých snímků.

Nové snímkování bylo provedeno s cílem pokrýt každý list letecké mapy dvakrát - centrálním snímkem pro ortofoto a dvěma snímky po okrajích pro stereoanalýzu. Střední měřítko bylo stanoveno na 1:30 000. První fáze sběru dat byla ukončena v roce 1988.

Zároveň byly vyvíjeny i metody pro správu a především průběžnou aktualizaci dat a v roce 1984 byl do provozu uveden systém TOPIAS, jehož jádrem byl katalog metadat pro jednotlivé lety.

V průběhu zpracování se začaly objevovat chyby zdrojových dat. Pro jejich odstranění byl zařazen statistický test. Do jednotného souřadnicového systému byla původní data transformována až po proběhnutí tohoto testu a odstranění chyb.

Pro potřeby horských území vyvstal požadavek propojit katastrální mapu s modelem terénu, a protože se původní podklady ukázaly jako nevhodné, byla vyvinuta nová koncepce sběru dat pro obě složky. Nové snímkování mělo být provedeno v měřítku 1:15 000 na film citlivý na barvy i infračervené světlo s 80 % překryvem a signalizací bodů, jejichž průměrná přesnost byla 10 cm v poloze a 15 cm ve výšce.

Pro vyhodnocení DTM byly na konci 80. let pořízeny nové přístroje od firmy Leica a vytvořeny nové metody. Do rastru bodů s krokem 50 m byly přidány strukturní prvky – terénní hrany, linie a významné body. Postup zahrnoval i průběžnou kontrolu a opravu chyb a byl v něm kladen velký důraz i na logistické aspekty celého procesu.

Nutná byla také podstatná změna ve správě dat: systém TOPIAS byl koncipován jako uživatelská aplikace, což vyžadovalo příliš mnoho přenosů dat, které ještě většina sítí v polovině devadesátých let nedokázala uskutečnit a musely být používány magnetické pásky a přenosné disky. Teprve v roce 1995 vyřešila tento problém implementace systému SCOP.TDM založeného na relační databázi s ukládáním geometrie. Po přenosu a opravě profilových dat byl interpolován model s krokem 25 m - nejprve pro horská území (70% celkové rozlohy), později pro celé spolkové území s plánovaným dokončením na konci roku 2003.

Nehomogenita dat způsobená různým měřítkem původních snímků i rozdíly v použitých přístrojích a stále rostoucí požadavky zákazníků na hustotu bodů vedly k rozhodnutí znovu přepočítat celé DTM. Vzhledem k stávajícím bodů a k jejich maximálnímu využití byla hustota mřížky stanovena na 10 m.

V průběhu přípravy byly vytipovány problémové oblasti:

• Chyby skenování – Některé vyhodnocené profily vykazovaly chybu až 20 m ve výšce – ty se v konečném modelu projevovaly jako pásy ve směru profilu. Tyto chyby byly odstraněny v programu SCOP.
• Rozdílný materiál snímků – výchozí snímky pocházely často z různých letů a tak díky zbytkovým chybám v orientaci zůstaly v mřížce i hranách chyby až do 5 m. Tyto byly odstraněny vhodnou volbou filtrů při interpolaci.
• Nehomogenita dat – velké rozdíly v hustotě dat byly odstraněny předběžným výpočtem bodů s o něco hrubší mřížkou v oblastech, kde byl původních bodů nedostatek.
• Ocenění hran – vyhodnocené hrany často obsahovaly příliš velkou hustotu dat, která způsobovala problémy při interpolaci. Tento problém ale bylo možné obejít vhodným dělením oblastí, na kterých byly prováděny výpočty.

Třístupňový plán pro výpočet DTM

Zmíněné chyby vedly k rozčlenění celého procesu do tří stupňů:

1. Eliminace chyb skenování – z původní databáze byly profily odděleně extrahovány do jednotlivých fotogrammetrických modelů, vyčištěny pomocí výpočtu DTM s použitím asymetrické kovarianční funkce a znovu vráceny do původní databáze.
   
   
   
   Stínovaný reliéf před a po eliminaci chyb skenování
   
   
2. Homogenizace dat proběhla na základě vzdálenostní mapy – pokud vzdálenost některé z buněk daného rastru přesáhla určenou vzdálenost od určeného bodu, byl pro tuto buňku z hrubšího DGM interpolován bod.
   
   
   
   Rozložení dat před a po homogenizaci bodového pole
   
   
3. Interpolace 10 metrového DGM – v programu SCOP byl metodou lineární predikce vypočten model s hustotou mřížky 10 m. Zohledněny přitom byly i terénní hrany, strukturní linie a významné výškové body – rakouský DGM tedy lze považovat za hybridní terénní model.

• výškové základy pro odvozování ortofotomap
• výpočet sklonitosti pro zemědělské účely
• výpočet expozice pro rizikové oblasti a územní plánování
• zobrazení reliéfu pro produkci digitálních map
• tvorba profilů pro všechny účely
• základy pro 3D vizualizace

Po dokončení DTM bude těžiště aktivit přirozeně přesunuto do péče o data. Objevují se také požadavky na “true orthophotos”, které zahrnují i polohově správné určení mostů a jiných umělých prvků, které byly doposud jen promítány na model zemského povrchu.