Ψηφιακά Μοντέλα Εδάφους Παραγωγή ΨΜΕ (DTM) µε την βοήθεια συστηµάτων LiDAR & SAR
Υποδοµή Χωρικών εδοµένων (NSDI) 1. Σταθερά σηµεία 2. Ψηφιακή ορθοφωτογραφία 3. Υψοµετρία 4. Μεταφορές 5. Υδρογραφία 6. ηµόσια κτήρια 7. Κτηµατολόγιο
LiDAR: Τι και Πώς?? Η ονοµασία LiDAR προέρχεται από τον όρο Light Detection and Ranging, g ενώ αναφέρεται και ως Radar Laser Το LiDAR αποτελεί έναν εναλλακτικό δέκτη, ο οποίος παράγει δεδοµένα που δεν ήταν δυνατό να αποκτηθούν µέχρι την εµφάνισή του. εν φιλοδοξεί να αντικαταστήσει τους συµβατικούς δέκτες (π.χ. Μηχανές αεροφωτογραφίσεων), αλλά λειτουργεί συµπληρωµατικά
LiDAR (Light Detection And Ranging) Ο ενεργητικός αυτό δέκτης εκπέµπει µερικές χιλιάδες παλµούς laser το δευτερόλεπτο Κάθε παλµός ανακλάται στο αντικείµενο και επιστρέφει στον δέκτη, ενώ ο χρόνος της διαδροµής µετράται µε χρονόµετρο ακριβείας και µετατρέπεται σε απόσταση Αυτή η απόσταση καθώς και η θέση και ο προσανατολισµός του αεροσκάφους (που είναι εφοδιασµένο µε INS και GPS) χρησιµοποιούνται για τον προσδιορισµό των συντεταγµένων του στόχου Για κάθε παλµό µπορεί να καταγραφούν πολλαπλές επιστροφές υνατότητα για έως 200.000+ παλµούς/sec. Κάθε τι που φαίνεται από το αεροπλάνο µπορεί να Κάθε τι που φαίνεται από το αεροπλάνο µπορεί να καταγραφεί!
LiDAR (Light Detection And Ranging) g g Σαρωτής Laser (laserscanning) σαρωµένη περιοχή περιοχή προς σάρωση Ιπτάµενο σύστηµα σάρωσης µε laser για τον προσδιορισµό της γήινης επιφάνειας
Νέφος σηµείων µ από LiDAR
Κλασική Φωτογραµµετρία vs. LiDAR LiDAR 24ωρη λειτουργία Άµεση µ η συλλογή γή 3D πληροφορίας Καλύτερη ρ ακρίβεια ρβ στα υψόµετρα ύσκολη ερµηνεία από τα νέφη σηµείων Όµως οι τιµές της έντασης παράγουν χρήσιµες «εικόνες» Φωτογραµµετρία εδοµένα µόνο την ηµέρα Πολύπλοκες ς διαδικασίες ς για προσδιορισµό 3D Καλύτερη ρ ακρίβεια ρβ στην οριζοντιογραφία Πλούσια σε ερµηνευτική πληροφορία
Αρχή λειτουργίας LiDAR
Πολλαπλές επιστροφές παλµού Pulse emission nanosec 0 meters 0 20 50% 100% 6 first return 0 20 50% 100% 0 6 no return 40 12 50% 100% second return 60 18 80 50% 100% 24 third return 100 50% 100% 30 fourth return 120 36 140 50% 100% 42
Πολλαπλές Η καταγραφή του πρώτου παλµού έ ύ ψηλότερων αντικειµένων, ενώ η καταγραφή του τελευταίου παλµού χρησιµοποιείται για την αποτύπωση του εδάφους. επιστροφές παλµού επιτρέπει την αποτύπωση των Πρώτος παλµός Τελευταίος παλµός Για µεγάλες γωνίες σάρωσης οι ακτίνες laser παγιδεύονται στη βλάστηση. Είναι αδύνατο να παραχθεί DEM του εδάφους στις θέσεις αυτές, δεδοµένου ότι δεν υπάρχουν σχετικές µετρήσεις.
Πολλαπλές επιστροφές παλµού DSM DTM Σύγκριση δεδοµένων µ του πρώτου και του τελευταίου παλµούµ
Πολλαπλές επιστροφές παλµού DSM DTM Αποτύπωση ανοιχτών ορυχείων Döbern, Γερµανία
Κύρια µέρη συστήµατος LiDAR Αεροσκάφος Μ άδ σάρωσης Μονάδα ά l laser µε ποµπό ό και δέ δέκτη ιαφορικό GPS Αδρανειακή δ ή µονάδα άδ (IMU) ( MU) Η/Υ Σηµεία LiDAR χρωµατισµένα ανάλογα µε το υψόµετρο
Χαρακτηριστικά δεδοµένων µ LiDAR Τα πρωτογενή δεδοµένα είναι σηµεία XYZ Μεγάλη χωρική ανάλυση Ίχνος Laser στο έδαφος 0.50 m Τυπική πυκνότητα 0.5-20+ παλµοί/m 2 2 µε 3 επιστροφές/παλµό µ (σε δασικές περιοχές) Μεγάλος όγκος δεδοµένων 1 µε 6+ παλµοί/στρ. 1 µε 10+ επιστροφές/στρ.
Leica ALS60 Προδιαγραφές Επιχειρησιακό υψόµετρο πτήσης 200 m 5000 m από ΜΣΘ Επιστροφές 4 Ψηφιοποίηση έντασης παλµού 8 bit Μέγιστο FOV 75 µοίρες Αποθηκευτικό µέσο 500 GB HDD (~18 ώρες σε µέγιστο ρυθµό) ιαχείριση πτήσης µέσω Leica FCMS flight management software
Εφαρµογές 3D Μοντέλα πόλεων για αστικό σχεδιασµό Παρακολούθηση και προστασία παράκτιων ζωνών Χαρτογράφηση έργων οδοποιίας, αγωγών, έργων µεταφοράς ενέργειας κλπ. Καταγραφή και διαχείριση Πληµµυρική προστασία και υδρογραφικές προσοµοιώσεις
Παράδειγµα Εφαρµογής: 3D µοντέλα πόλεων Τµήµα της πόλης Pavia στην Ιταλία
Εφαρµογές
Ακρίβεια - Αξιοπιστία Θέση (X,Y,Z) για κάθε επιστροφή 0.50-1.00m οριζοντιογραφικά 0.10-0.15m 15m υψοµετρικά Έδαφος (επιφάνεια φ γης) Πώς ορίζεται το έδαφος? Ύψος βλάστησης Υποεκτίµηση κατά 0.5 µε 2 m Το σφάλµα εξαρτάται από το είδος υσµενής επίδραση σκόνης και υγρασίας
Συστήµατα SAR Synthetic Aperture RADAR (Radio Detection And Ranging) Ραντάρ Συνθετικού Ανοίγµατος Ενεργητικοί έκτες Πλατφόρµα: Αεροπλάνο ή ορυφόρος Εκποµπή µικροκυµάτων C-Band, L-Band, X-Band Λειτουργία ηµέρα & νύχτα εν επηρεάζονται από σύννεφα, οµίχλη ιαθέτουν µια ακίνητη (µικρή) κεραία και σαρώνουν µια συνεχόµενη λωρίδα γήινης επιφάνειας πλευρικά της πλατφόρµας
Τι είναι ία το RADAR? Ένα σύστηµα Radar εκτελεί τρεις βασικές λειτουργίες: - Εκπέµπει µικροκύµατα προς ένα αντικείµενοµ - έχεται το τµήµα της ακτινοβολίας που ανακλάται από το αντικείµενο - Καταγράφει την ένταση και τον χρόνο της επιστροφής
Βασική Γεωµετρία SAR
Αρχή λειτουργίας SAR
Συστήµατα SAR Συσκευή RADAR Κεραία, ιακόπτης εκποµπής/λήψης, Συγχρονιστής (ρολόι), ό ιαµορφωτής, Ποµπός εκποµπής, Ταλαντωτής, έκτης, Ανιχνευτής, Καταγραφικό Επεξεργαστής Μετατροπή των δεδοµένων σε δισδιάστατη εικόνα Παράµετροι συστηµάτων SAR: Μήκος κύµατος συχνότητα Πόλωση Γεωµετρικές παράµετροι Ανάλυση
Αεροµεταφερόµενα µ φρµ Συστήµατα SAR
ορυφορικά Συστήµατα SAR
Απεικονίσεις SAR Οι διαφορετικοί τόνοι του γκρί αντιστοιχούν σε διαφορετική ένταση του σήµατος Οι σκιές σχετίζονται µε την γωνία πρόσπτωσης της ακτινοβολίας και όχι µε τις συνθήκες φωτισµού Επίδραση του αναγλύφου αλύ στις εικόνες SAR: Σκιά Ανυπαρξία σήµατος επιστροφής Σµίκρυνσηµ Μικρότερη ρη η κλίση της επιφανείας από την γωνία πρόσπτωσης Υπερκάλυψη Μέθοδοι επεξεργασίας απεικονίσεων SAR: Radargrammetry Συµβολοµετρία - Interferometry Polarimetry & Polarimetric Interferometry Τοµογραφία - Tomography
Ροή Επεξεργασίας εδοµένων SAR Αρχικά δεδοµένα δ Τλ Τελική εικόνα
Εικόνα X-Band: MONAXO
Interferometric Synthetic Aperture Radar Η συµβολοµετρία SAR είναι µια τεχνική που µετρά και συγκρίνει τις φάσεις διαδοχικών απεικονίσεων SAR για να υπολογίσει την διαφορική απόσταση ή µεταβολές απόστασης µε στόχο την ανίχνευση µικροκινήσεων της γήινης επιφάνειας µε πολύ µεγάλη ακρίβεια και αξιοπιστία
9/8/91 ERS-1 (11.25 am), Landsat (10.43 am)
Ανίχνευση Πετρελαιοκηλίδων
Πληµµύρες Τσουνάµι εκέµβριος 2004
Paris
Los Angeles