Novinky zeměměřické knihovny č. 5/2006

Klíčová slova: topografické mapování, obnova, odhalování změn, zemský povrch, snímkování, družicové senzory, IKONOS, QuickBird, Velká Británie

Shrnutí: Topografické mapování pomocí senzorového zobrazování se dnes dělá všude po světě pomocí dat stále rostoucího počtu senzorů. Tradiční filmové kamery se postupně nahrazují digitálními kamerami a skenery, ale většina topografického mapování se dosud zakládá na senzorech na letadlech. Předložená práce ověřuje možnosti snímkování senzory s vysokým rozlišením pro obnovu topografického mapování z hlediska celostátní mapové agentury. Po přehledu družic vhodných pro takový úkol se předkládá několik příkladů mapovacích projektů. Článek se uzavírá výhledem do budoucna a táže se, zda družicové snímkování může někdy tvůrcům map nahradit letecké (digitální nebo analogové). Dochází se k závěru, že snímkování družicovými senzory s vysokým rozlišením sehraje svou úlohu při topografickém mapování, zejména při odhalování změn.

Úvod

Mapování zemského povrchu z kosmického prostoru se stalo předmětem výzkumů po půl století. Článek popisuje současný vývoj družicového dálkového snímání z hlediska celostátní mapovací agentury pro sledování změn dat na mapách, z nichž mnohé vznikaly i po celá staletí.

Základy

Mapování z leteckých snímků

Britská národní mapovací služba Ordnance Survey musí udržovat bázi dat přibližně 400 miliónů jevů, každý jednoznačně definovat souborem příznaků (atributů). Geometrická hlediska těchto příznaků se často získávají fotogrammetrickými postupy navázanými na bázi dat pro zachování integrity dat. Hlavním úkolem je pak udržovat takové údaje aktuální. Letecké snímkování bude jistě i nadále sehrávat svou úlohu, jak dokazuje nedávný nákup digitální kamery Intergraph Z/1 Imaging Digital Camera, který má nahradit konvenční letecké komory.

Značnou část těchto prací zabírá vyhledávání malých změn na obraze. Digitální pracovní stanice a kamery s vysokou rozlišovací schopností mohou hodně pomoci.

Mapování ze snímkování na Landsatu a SPOTu

Většina družicového snímkování se prováděla v oblastním rozměru senzory s nízkým rozlišením na Landsatu nebo SPOTu. Soustřeďovala se především na tematické mapování. Za příklad může sloužit sledování úrody na polích pro Evropskou unii.

Družicové senzory s vysokým rozlišením

Vysoká očekávání

Od zavádění senzorů s vysokým rozlišením do obchodní sítě v polovině devadesátých let se ukázal značný zájem mapovacích agentur o možnosti družicového snímkování pro své programy sběru dat. Ordnance Survey se zajímala v roce 1996 o senzory IKONOS a QuickBird dávno před jejich vysláním na oběžnou dráhu pro obnovu digitálních dat pro měřítko 1 : 24 000.

První komerciální senzory a počáteční ověřování pro využití v topografickém mapování

Po startu druhé družice IKONOS v září 1999 se dostaly snímky na vojenský i civilní trh. Členové Evropské organizace pro experimentální fotogrammetrický výzkum (OEEPE = European Organization for Experimental Photogrammatic Research, přejmenované nyní na EuroSDR http://www.eurosdr.org) vedla rozpravy o družicovém snímkování s vysokým rozlišením pro topografické mapování v Evropě. Ukázaly se v tomto počátečním období jisté obtíže, nicméně přineslo to multispektrální obraz pro Chandlerův Brod  (Chandler´s Ford) ve Velké Británii a panchromatický obraz Lucernu ve Švýcarsku.

Snímkování Quickbird a topografické mapování ve Velké Británii

Rozsáhlý projekt Ordnance Survey započal v roce 2003 pro ověření dat QuickBird (pozn. překl.: bližší údaje viz http://www.digitalglobe.com/about/quickbird.html) pro různé druhy terénu.

Ověření přesnosti se uskutečnilo komerčním softwarem (ERDAS IMAGINE^® a kontrolní body ze stávající mapy Ordnance Survey (OS Master Map^©) a digitálního terénního modelu (OS Land-Form PROFILE^®.

Přesnost kontrolních bodů byla dána střední chybou 0,4 m v oblasti Salisbury a digitální model terénu měl síť po 10 m a střední chybu 2,5 m.

Topografická obnova

Pro rozhodnutí, zda jsou snímky z oblasti Christchurch vhodné pro získávání topografických dat, analy-zovaly se rektifikované snímky a porovnaly s výsledky získanými z konvenční letecké fotogrammetrie.

Výsledky

Statistika  výsledků pro rohy budov a lomy oplocení ukazuje tabulka 4.

Pro každý topografický jev si ověřovatelé zjistili, zda jej lze úspěšně identifikovat na  panchromatickém obrázku při využití zvláštností jednotlivých mapových měřítek. Tabulka 5 ukazuje výsledek rozborů.

Zjišťování změn

Výsledky topografické obnovy ukázaly, že mnohem více jevů lze zjistit než skutečně spolehlivě zaznamenat (např. lze zjistit, že na snímku je nové stavení, ale nelze ho změřit s požadovanou přesností). V manchesterské studii se objevila řada stavebních demolic (průmyslových i obytných budov) i novostaveb.

Mnohé výsledky naznačují, že družicové snímkování s vysokým rozlišením lze užít pro vyhledávání topografických změn jak pro velká, tak i malá mapová měřítka, a to i tehdy, kdy nelze toto snímkování přímo užít i pro přímé topografické znázornění.

Další využití družicového snímkování s vysokým rozlišením

V posledních létech se projevuje zájem o využití družicového snímkování s vysokým rozlišením pro celoplošné mapování ve více podrobném měřítku. Ve spolupráci s universitou v Southamp-tonu ověřoval Ordnance Survey možnosti snímkování IKONOS  (Holland, D.- Guildford, R. - Murray, K.: 2002, OEEPE Official Publication č. 44. OEEPE-Project on Topographic Mapping from High Resolution Space Sensors) a došel k závěru  je užít  spolu se specifikací dat CORINE. Současná práce Chmelova a ostatních (Chmel, J. - Kay, S. - Spruyt, P.: 2004, Orthorectification and geometric quality assessment of very high spatial resolution satellite imagery for common agricultural policy purposes. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, sv. 35 (část B4), 1019 -1024) dokazuje, že QuickBird a IKONOS lze užít pro ověření aplikací společné zemědělské politiky Evropské unie.