digitale geländemodelle durch kartenextraktion christoph kubasa 0901205 vu topographische und...
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Digitale Geländemodelledurch Kartenextraktion
Christoph Kubasa0901205
VU Topographische und HochgebirgskartographieSommersemester 2013
Inhalt
• Allgemeine Einführung zu DGM
• Höheninformation aus Kartenextraktion
• Vor- und Nachteile im Vergleich zu anderen Methoden
• Nutzen und Ableitung für die Kartographie
VU THGK Christoph Kubasa
Allgemeine EinführungDefinitionen
„Ein spezieller Fall eines DHM ist das Digitale Geländemodell, bei dem die natürliche Geländeoberfläche ohne Bebauung und Vegetation wiedergegeben wird.“ Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle(Online aufgerufen am 27.05.2013)
„In GIS, DTMs provide an opportunity to model, analyse and display phenomena related to topography or other surfaces. A DTM may be understood as a digital representation of a portion of earth‘s surface.“Weibel, Heller (1990, S.269)
VU THGK Christoph Kubasa
Allgemeine EinführungWichtige Datenarten für die DGM-Erstellung:
• Daten mit geomorphologischen Bezug• Höheninformationen (Punkte, Linien)
VU THGK Christoph Kubasa
Allgemeine EinführungAblauf der DGM-Erstellung
Nach: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am 27.05.2013), eigene Bearbeitung und Ergänzung
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionHöheninformationen in topographischen Karten
• Wichtigstes Element in topographischen Karten: Höheninformationen (LINIEN, Punkte)
• Hilfsmittel zur Vermittlung der dritten Dimension in der ebenen Darstellung des Geländes.
• Qualität der topographischen Karte abhängig von der Qualität der Höheninformationen (z.B. Äquidistanz).
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionGenauigkeit von Höhenlinien
Geometrische Genauigkeit Morphologische Genauigkeit
Minimierung von Charakteristische Höhen- und Wiedergabe der Lagefehler Geländeform
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionGenauigkeiten von Höhenlinien
• Bei primärer Datenaufnahme besitzen Höhenlinien eine hohe geometrische Genauigkeit
• Durch maßstabsbedingte Generalisierung geht geometrische Genauigkeit immer mehr verloren (Strichstärke in der Karte beträgt in der Natur einige Meter)
• In topographischen Karten wird dennoch versucht, die morphologische Genauigkeit so gut es geht zu erhalten
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionKartenvergleich
VU THGK Christoph Kubasa
ÖK 50 / 25V LK 25 AV 25Äquidistanz Höhenlinien 20 Meter 20 Meter 20 Meter
Äquidistanz Zwischenhöhenlinien 10 Meter 10 Meter 10 Meter
Äquidistanz Zählhöhenlinien 100 Meter 100 Meter 100 Meter
Anzahl Farben 2 (Braun, Blau) 3 (Schwarz, Braun, Blau) 2 (Braun, Blau)
Höhenlinien im Felsbereich durchgezogen
100 Meter Zählhöhenlinien durchgezogen
durchgezogen
Höheninformation aus KartenextraktionKartenvergleich
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionMöglichkeiten der Digitalisierung
Manuelles Digitalisieren• Linienweises Digitalisieren von Höhenlinien
• Vorteil: Keine aufwendigen Vorarbeiten• Nachteil: Zeitintensiv und aufwendig
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionMöglichkeiten der Digitalisierung
Automatisches Digitalisieren• Digitalisierung eines Höhenlinienauszugs der Karte• Hohe Datenpunktdichte
• Vorteil: schneller Fortschritt, geringe Fehlerquote• Nachteil: aufwendige Vor- und Nachbearbeitung
Quelle: http://www.ipf.tuwien.ac.at/publications/dh_p_isprs98/dh_p_isprs98.html- Stand: 01.06.2013
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionStrukturierung zur DGM-Erstellung
• Ausgangspunkt nach Digitalisierung: Unstrukturierte Datenpunkte stehen in keinerlei Bezug zueinander
• Wunsch: Beziehungen zwischen Datenpunkte aufbauen, um die Oberfläche kontinuierlich beschreiben zu können
• Zwei Methoden: Rechtwinkeliges Gitternetz (Matrix), Triangulated Irregular Network (TIN)
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionStrukturierung zur DGM-Erstellung
Rechtwinkeliges Gitternetz
• Beziehung zwischen den Punkten wird durch Matrixstruktur erreicht
• Starres Gebilde kann sich an variable Punktdichte im Gelände nicht gut anpassen
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionStrukturierung zur DGM-Erstellung
Triangulated Irregular Network (TIN)
• Strukturierung durch Dreiecksnetze
• Delaunay-Triangulation: Umkreis der der Dreiecke beinhaltet keinen vierten Punkt
• Bessere Anpassung an variable Punktdichte im Gelände
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionStrukturierung zur DGM-Erstellung
Triangulated Irregular Network (TIN)
• TINs werden nicht digitalisiert, sondern von bereits digitalisierten Daten (Höhenlinien, Höhenpunkte, Bruchlinien, usw.) aufgebaut
• In Zwischenräumen, wo keine Daten vorhanden sind, werden diese durch Interpolation geschätzt
• Problem bei Höhenlinien: Datenfreie Zwischenräume der Höhen-linien oft zu groß zusätzliche Datenpunkte benötigt
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionStrukturierung zur DGM-Erstellung
Triangulated Irregular Network (TIN)
Quelle: http://tellus.csiro.au/TellusDev.html - Stand: 01.06.2013
VU THGK Christoph Kubasa
Höheninformation aus KartenextraktionStrukturierung zur DGM-Erstellung
Nach: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am 27.05.2013), eigene Bearbeitung und Ergänzung
VU THGK Christoph Kubasa
Dreiecksnetz Gitternetz
Vorteile Gute Anpassung an variable Punktdichte (Gelände) Einfache Struktur
Nachteile Komplizierte Struktur Schlechte Anpassung an variable Punktdichte (Gelände)
Vor- und NachteileVor- und Nachteile
+ POSITIV• Billige Methode• Nutzung des großen Bestandes an topographischen Karten
- NEGATIV• Aufwendig und zeitintensiv• Fehler bei Kartenerstellung werden in das DGM übernommen• Einsatz nur für kleine Gebiete sinnvoll• Geringe Genauigkeit
VU THGK Christoph Kubasa
Vor- und NachteileVor- und Nachteile
VU THGK Christoph Kubasa
Einsatz Genauigkeit Zeit Kosten
Kartenextraktion Kleine Gebiete Gering Zeitintensiv Gering
Terrestrisch Projekte Hoch Zeitintensiv Hoch
Photogrammetrisch Große Gebiete Mittel - Hoch Gering Hoch
Laserscanning Große Gebiete Sehr Hoch Gering Mittel
Ableitung und NutzenDGM-Folgeprodukte (Auswahl)
• Längs- und Querprofile• Höhenlinien- und Höhenschichtenkarten• Neigungsmodelle und -klassifizierung• Exposition• Automatische Schattierung• Axonometrische Darstellungen• Sichtbarkeitskarten
VU THGK Christoph Kubasa
Ableitung und NutzenDGM-Folgeprodukte (Auswahl)
Neigungs- und Expositionsmodelle
Quelle: http://www.avt.at/de/vermessungswesen/154625/vegetationsanalysen.html - Stand: 02.06.2013
VU THGK Christoph Kubasa
Quellen
• Literatur aus der LV• http://
www.unibw.de/inf4/professuren/geoinformatik/lehre/skripten/skripte/skripten_ft_09/gis2_dgm.pdf - Stand: 03.06.2013
• http://www.igp.ethz.ch/photogrammetry/education/lehrveranstaltungen/photogrammetry/coursematerial/dtm_generierung_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: 01.06.2013
• http://www.igp.ethz.ch/photogrammetry/education/lehrveranstaltungen/photogrammetry/coursematerial/dtm_interpolation_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: 01.06.2013
• http://www2.hydrotec.de/unternehmen/hydrothemen/hydrothemen1810/arcgis-10 - Stand: 02.06.2013
• http://www.at-mix.de/digitalisiertablett.htm - Stand: 02.06.2013• http://www.avt.at/de/vermessungswesen/154625/vegetationsanalysen.html -
Stand: 03.06.2013VU THGK Christoph Kubasa
Vielen Dank für dieAufmerksamkeit!
Christoph Kubasa0901205
VU Topographische und HochgebirgskartographieSommersemester 2013