Wykonanie i aktualizacja map terenu

WYKONANIE I AKTUALIZACJA MAP TERENU
Współczesne satelitarne systemy obserwacji Ziemi umożliwiają identyfikację pokrycia dowolnego terenu naszej
planety. Żyjemy w świecie ciągłych zmian, w którym dostęp do aktualnych danych przedstawiających
rzeczywisty stan ma kluczowe znaczenie z punktu widzenia podejmowania strategicznych decyzji. Potrafimy
modelować środowisko miejskie w oparciu o konkretne wskaźniki. Podejmujemy szybko wiele decyzji mając
możliwość zapoznania się z więcej niż jednym możliwym wariantem. Analizy i symulacje wspierają procesy
decyzyjne, które mają znacznie dla np. aglomeracji w perspektywie wielu najbliższych lat.
Pierwsze mapy pokrycia i użytkowania terenu powstawały na podstawie klasyfikacji metodą automatycznej
segmentacji obrazu – wielkość piksela 120m. Dzisiaj rozwijane są techniki klasyfikacji wykorzystujące sztuczne
sieci neuronowe – metoda sieci uczących się neuronów. W większości przypadków mapy typów pokrycia i
użytkowania terenu posiadają informacje pozyskiwane w procesie półautomatycznym na podstawie aktualnych
obrazów satelitarnych. Najczęściej materiałem źródłowym są obrazowania satelitarne z satelitów: EROS A i B,
SPOT, Orbview-3 i 2, Landsat, IRS, Ikonos, Quickbird. Mapy takie powstają dzięki klasyfikacji cyfrowej treści
obrazów satelitarnych na wyspecyfikowane typy pokrycia i użytkowania terenu, następnie w miejscach
najbardziej kluczowych (tereny zurbanizowane) klasy obiektów weryfikowane są na podstawie materiałów
satelitarnych o rozdzielczości około 1 metra. Pomimo technicznych możliwości przygotowania wysokiej
rozdzielczości map pokrycia i użytkowania terenu, rozdzielczość ta zostaje ograniczona z uwagi na właściwości
wymaganych analiz i możliwości oprogramowania.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
No data
Open
Open agricultural
Open wet
Sea
Inland water
Suburban
Urban
Dense urban
Dense urban high
High rise buildings
Large buildings
Bridges
Airports
Open in suburban
Open in urban
Open in dense urban
Open in dense urban high
Village
Industrial
Light park
Dense park
Light forest
Dense forest
Railways
Roads
Mapa pokrycia i użytkowania terenu. Źródło: TECHMEX SA
Mapy pokrycia i użytkowania terenu znajdują zastosowanie głównie w analizach rozwoju sieci
telekomunikacyjnych oraz w analizach zmian w zagospodarowaniu terenu. Wykorzystywane są także do
wyznaczania i aktualizacji granic faktycznych zasięgów obszarów metropolitalnych.
Etapy produkcji map terenu:
• Pozyskanie zdjęć satelitarnych
• Ortorektyfikacja i mozaikowanie zdjęć satelitarnych
• Półautomatyczna klasyfikacja cyfrowa treści obrazów satelitarnych na wyspecyfikowane typy pokrycia
i użytkowania teren
• Weryfikacja klas obietków na podstawie ortofotomapy satelitarnej
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
•
Ponowna weryfikacja klas obiektów dla terenów zurbanizowanych na podstawie wysokorozdzielczych
ortofotomap.
Zarówno w projektach telekomunikacyjnych związanych z rozbudową sieci bądź modernizacją istniejącej
infrastruktury, jak i w planowaniu przestrzennym najistotniejsza jest aktualność map na podstawie których
podejmowane są decyzje. Dlatego bardzo dobra mapa to ta, która została przygotowana na podstawie
precyzyjnych i aktualnych ortofotomap. O ile mniejsze znaczenie mają tereny poza miejskie, o tyle obszary o
silnej dynamice zmian muszą być brane pod uwagę przy produkcji/aktualizacji map pokrycia i użytkowania
terenu.
Współczesne źródła danych
•Satelity
serii EROS A i EROS B.
Pierwszy wystrzelony 5 grudnia 2000 r. na
orbitę 480 km dostarcza obrazy o
rozdzielczości
1.8
metra.
Satelita
obserwacyjny EROS B wystrzelony 25
kwietnia 2006 r. fotografuje Ziemię z
rozdzielczością około 70 cm.
•SPOT
Image
oferuje
sceny
charakteryzujące się dużą powierzchnią
(60 km x 60 km) ze zróżnicowaną
wielkością piksela od 20 m do nawet
2.5 m, co pozwala pracować z takimi
obrazami
od
dosłownie
poziomu
regionalnego do lokalnego. Uzyskujemy
produkty mapowe w skalach od 1:100 000
do 1:10 000. Konstelacja satelitów SPOT
jest tak zbudowana, że jej właściwości
związane
z
rewizytą
pozwalają
pozyskiwać dowolny fragment Ziemi
każdego dnia.
•GeoEye
powstała z połączenia Space
Imaging oraz OrbImage posiada w swojej Weryfikacja klas obiektów na podstawie wysokorozdzielczej ortofotomapy.
Źródło: TECHMEX S.A.
ofercie
produkty
wysokorozdzielcze
(IKONOS i Orbview-3) oraz niskorozdzielcze (Orbview-2). W zależności od skali opracowania można dowolnie
wybierać rozdzielczości z bardzo dużego archiwum zdjęć kolekcjonowanych np. przez Ikonosa już od prawie
dziewięciu lat.
•QuickBird
to kolejny satelita wysokorozdzielczy, którego obrazy udostępniane są na warunkach komercyjnych
przez firmę DigitalGlobe od 2001 roku.
Niedaleka przyszłość
Satelita GeoEye-1 będzie poruszał się po orbicie na wysokości 660 km ponad powierzchnią Ziemi. System
będzie umożliwiał wykonywanie zdjęć panchromatycznych z rozdzielczością 0,41 m a multispektralnych –
1.64 m.
Infoterra GmbH operator TerraSAR-X będzie dostarczał dane radarowe z rozdzielczością bliską 1 m. Planowane
uruchomienie systemu nastąpić ma jeszcze w czerwcu 2007 roku.
Daleka przyszłość
•Wysokorozdzielcze
•Wyrafinowane
systemy obserwacji Ziemi o wielkości piksela 10-30cm.
metody klasyfikacji obiektowej obrazów o wysokiej rozdzielczości przy użyciu sztucznych sieci
neuronowych.
Opracowanie: W. Kuźnicki
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl