belvízelöntések térképezését és a belvizképződés modellezését megalapozó térbeli...

Belvízelöntések térképezését Belvízelöntések térképezését és a belvizképződés és a belvizképződés

modellezését megalapozó modellezését megalapozó

térbeli adatgyűjtéstérbeli adatgyűjtés

Szatmári József 1 – Szijj Nándor 2 – Mucsi László 1 – Van Leeuwen Boudewijn 1 – Tobak Zalán 1

1 SZTE – Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék, [email protected]

2 Carto-Hansa Kft. ügyvezető igazgató, [email protected]

FÉNYKÉP, TÉRKÉP, FÉNY - TÉR – KÉP Székesfehérvár, 2010. október 14.

TartalomTartalom

• Belvíz jelenség• Térbeli adatgyűjtés – Mintaterületek• Domborzatmodellek, alkalmazás• Modellezés: Mesterséges neurális

hálózatok (ANN)• Keretrendszer: ANN – GIS

kapcsolata• Eredmények• Következtetések

A belvíz problémaA belvíz probléma

Március 2005 Március 2006 Február 2010

2010. június 8.

2010. szept. 28.

www.vizugy.hu

a. talajtani okok (pl. talajtípus, gyenge vezetőképesség, agrotechnikai gondok),b. domborzati tényezők (pl. zárt depressziók, időszakos domborzati formák),c. geomorfológiai okok (pl. hordalékkúpok pereme, talajvízáramlás),d. hidrogeológiai okok (talajvíz- és rétegvíz-áramlások),e. területhasználati okok (beépítettség, vonalas infrastruktúrák hatása), f. éghajlati okok (talajfagy szerepe, párolgás, vízmérleg, vegetáció),g. társadalmi-politikai okok (pl. csatornarendszerek vegyes kezelése, nem megfelelő karbantartása, politikai határ, közigazgatási határ),h. műszaki (pl. csatornarendszerek), technológiai, vízkormányzási gondok

Belvizek kialakulásában Belvizek kialakulásában szerepet játszó egyedi hatásokszerepet játszó egyedi hatások

A belvíztérképezés A belvíztérképezés

módszertanának kialakításamódszertanának kialakítása

• A térképezés légi távérzékeléses módszerei

• Mobil, térinformatikai rendszerre alapozott terepi térképezés

• Digitális terepmodellek készítése és alkalmazhatóságának vizsgálata az országos és regionális operatív belvízvédekezésben

MintaterületekMintaterületek• 70 km2

• Kiválasztás kritériumai:

- Belvíz előfordulások- Kutatási előzmények- Reptér közelsége

Mintaterületek kiválasztásaMintaterületek kiválasztása

www.cartohansa.www.cartohansa.huhu

Székkutas

Batida

Tápairét

Munkaterületek Munkaterületek meghatározása meghatározása Batida – Tápairét - SzékkutasBatida – Tápairét - Székkutas


RepülésRepülés Szeged, 2009.11.19. Hansa-Luftbild GmbH


LézerszkennelésLézerszkennelésMűszaki paraméterek és eszközök


Repülési paraméterek

Repülőgép Cessna 404 D-IDOS

Repülési sebesség 65 m/s

Relatív repülési magasság 1500 m

Repülés dátuma 2009.11.19

Lézeres mérés paraméterei

Mérőeszköz ALTM 3100 (Optech/Toronto)

Lézermérési frekvencia 70 000 Hz

Max. szkennelési szög ± 18 fok

Szkennelési frekvencia 35 Hz

Sortávolság 725 m

Sorszélesség 250 m

Átfedés 250 m

Pontmérés sűrűsége 1,4 pont/m²

• Koordinátatranszformáció (Lineáris transzformáció 1km-es rácsban, azonos pontok felhaszn.)

• ETRS89 ellipszoidi magassággal -> HD72 Balti magassággal - EHT• A mérőeszköz koordinátáinak kiszámítása (dGPS) - TTC

• Megbízhatóság 1-2 cm,

• Lézerpontok koordinátáinak (x,y,z) számítása - ASDA• Rendszerkalibrálás

– Kalibrációs területek ellenőrzésével– Keresztsorok mérésével

• Mérési pontosság analizálása (két ellenőrzési területre):

LézerszkennelésLézerszkennelésPontadatbázis kiértékelése 1.


• Lézerpontok automatikus osztályozása - TerraScan• A talaj- és egyéb pontok szoftveres szétválasztása

• Az automatikus osztályozás interaktív ellenőrzése – GVE, PRO600,TE

• Változtatandó pontok statisztikája:– Az összes „utolsó visszaverődésű” talajpontok száma: 94.947.061 (100%)– Ebből interaktívan másik osztályba sorolt pontok száma: 37.411 (0,04%)

• Modellszámítás (interpoláció) - SCOP• A talajpontok 1m-es rácspont-sűrűségre történő átszámolása és a

domborzatmodell letisztázása,• 1kmx1km-es „csempékre” osztás

LézerszkennelésLézerszkennelésPontadatbázis kiértékelése 2.


Mérési eredmények bemutatásaMérési eredmények bemutatásaaz az utolsó utolsó visszaverődésekből leválogatott visszaverődésekből leválogatott tereppontoktereppontok


Mérési eredmények bemutatásaMérési eredmények bemutatásadigitális terepmodell digitális terepmodell 1 méteres1 méteres rácsként rácsként lézeres méréslézeres mérés

modellszámításábólmodellszámításából


„3D-s” ortofotó

Országos DDM és lézermérés Országos DDM és lézermérés összehasonlításaösszehasonlítása


Sztereo légifelvételezés Sztereo légifelvételezés Műszaki paraméterek és eszközökMűszaki paraméterek és eszközök


Repülési paraméterek

Repülőgép Cessna 404 D-IDOS

Repülési sebesség 65 m/s

Relatív repülési magasság 1500 m

Repülés dátuma 2009.11.19

Digitális kamera paraméterei

Mérőeszköz Digital Mapping Camera -DMC

Pixel méret (felbontás) 12 µ

Max. látószög 69.2 fok

Érzékelési tartomány Színes és közel-infravörös (RGB+IR)

Sortávolság 1450 m

Sorok közötti átfedés 30%

Soron belüli átfedés 60%

Pixel méret a terepen 15 cm

Sztereo légifelvételezés és Sztereo légifelvételezés és feldolgozásfeldolgozás Illesztőpontok mérése

Mérési eredmények bemutatása- Mérési eredmények bemutatása- TápairétTápairét

élvonalak mérése sztereofotogrammetriai eljárássalélvonalak mérése sztereofotogrammetriai eljárással


Mérési eredmények Mérési eredmények bemutatásabemutatása

élvonalak mérése sztereofotogrammetriai eljárással


Dombozatmodell végtermékeDombozatmodell végtermékeRácspontok és élek együtt >>

teljesség

VégeredményVégeredményTIN formátumban

Alkalmazás - RégészetAlkalmazás - Régészet

Gorzsa: tell - földvár

Alkalmazás - RégészetAlkalmazás - Régészet

ModellezésModellezésBelvíz-elemzésBelvíz-elemzés

- más megközelítések -

• Lineáris statisztikai módszerek

• Klasszifikáció

• Pálfai képlet:Komplex Belvíz-veszélyeztetettségi Mutatónak =

(176 – 2.3* TALAJVÍZ – 40* TALAJ – 1.8*RELIEF – 5.1* FÖLDHASZNÁLAT – 3.8* FÖLDTAN)* HUMI /20

KeretrendszerKeretrendszer

Mátrix → tömb konverzió

Tréning

Szimuláció

Exportálás

Importálás

Tömb → mátrix konverzió

Tréning adatok

(input / output)

Szimuláció eredménye

Szimuláció input adata

Neurális hálózat

ArcGIS Matlab

LIDAR DDMLIDAR DDM

→ Lokális depressziók 18 k

m

6 km

CIR képekCIR képek

• Légifelvételezés saját képkészítő rendszerrel• 2010. március 24. , június 9. – 2.

belvízvédekezési fokozat • Repülési magasság: 2000 m• Σ 895 kép - mozaikolás• 3 sáv: zöld – vörös - közel infravöros• 62 cm térbeli felbontás

Cessna 172

640 m860 m

CIR képekCIR képek

Terepi felmerésTerepi felmerésMobil GIS eszközökkelMobil GIS eszközökkel

• 2010. március 25.

• 2010. április 29.

TréningTréning

A tréning adatok előfeldolgozásának lépései

Tréning adatok

(input / output)

CIR képek CIR – zöldCIR - vörösCIR - NIR

Digitális domborzat

modell

Filleszköz

Fill és DEM különbsége

Újra-osztályozás

Terepi felmérés (poligon)

Terepi felmérés (raszter)

GIS – ANN kapcsolata GIS – ANN kapcsolata (Tréning)(Tréning)

Betanított Neurális Hálózat

ArcGIS

Python

Matlab

GIS – ANN kapcsolata GIS – ANN kapcsolata (Szimuláció(Szimuláció))

ArcGIS

Python

Python

MatlabArcGIS

EredményEredmény

Neurálishálozat

EredményekEredmények

Validáció vizsgálatTréning eredmény: R = 0.74

A déli (A) tréning terület a GPS-es felméréssel és

az északi (B) szimulációs terület

KövetkeztetésekKövetkeztetések A keretrendszer működik, a neurális

hálózatok alkalmazhatók a belvízelemzésben is

– Könnyen bővíthető több bemeneti adatréteggel

– További dinamikus komponensek– Könnyen bővíthető ANN beállításokkal– Validáció vizsgálat

(terepi adattal, össze-hasonlítás a klasszikus osztályozásokkal)

– Számítási teljesítmény

Köszönjük a figyelmet !Köszönjük a figyelmet !

[email protected]

SZTE TTIKTermészeti Földrajzi és Geoinformatikai

Tanszék

Carto-Hansa Kft. www.cartohansa.hu

http://www.cartohansa.hu/

belvízelöntések térképezését és a belvizképződés modellezését megalapozó térbeli...

Documents