Dr Toša Ninkov, dipl.geod.inž. 1 Mr Vladimir Bulatović, dipl.geod.inž. 2

Zoran Sušić, dipl.geod.inž. 3

Dejan Vasić, dipl.geod.inž. 4

SAVREMENE TEHNOLOGIJE IZRADE 3D TOPOGRAFSKIH PODLOGA I MODELA KAO OSNOVA URBANISTICKIH PLANIRANJA

I PROJEKTOVANJA Rezime: U radu se daje prikaz savremenih metodologija prikupljanja i obrade podataka u geodeziji, GIS-u i daljinskoj detekciji koje se primenjuju za generisanje 3D topografskih podloga i modela kao osnova urbanističkih planiranja i projektovanja. Prikazaće se mogućnosti tehnologija precizne elektronske tahimetrije bazirane na metodologiji totalnih stanica, GPS-a, kompjuterske obrade avio i satelitskih snimaka visoke rezolucije, integrisani sistemi premera (GPS+Digitalna kamera…) kao i korišćenje različitih kombinacija premera u cilju obezbeđenja visokokvalitetnih digitalnih 3D podloga i modela. U obradi prikupljenih podataka koriste se savremene tehnologije bazirane na primeni softvera za 3D grafiku, GIS (ArcGIS) i daljinsku detekciju (Erdas Imagine). Mogućnosti i prednosti napred navedenih tehnologija će biti ilustrovane prikazom rezultata njihove primene na konkretnim projektima. Ključne reči: GPS, Lidar, lasersko skeniranje, digitalni model terena, digitalni model površi, daljinska detekcija

ADVANCED TECHNOLOGIES FOR CREATING OF 3D TOPOGRAPHY MAPS AND DESIGNS AS A BASE OF URBAN PLANNING AND

PROJECTS

Abstract: This work present summary of possibility advanced technologies for acquisition and data processing in geodesy, GIS and remote sensing which have application for generating of 3D topographic maps and designs as a base of urban planning and projects. It will be show possibilities of precise electronic tacheometry in relate to methodology of total stations, GPS, data processing of photogrammetry and satellite maps of very-high resolution, integrated surveying systems (GPS+digital camera…)and appliance of different combination of surveying which purpose is derivation of very-high quality 3D digital maps and designs. Processing data realized in advanced software technologis for 3D design (ArcGIS) and remote sensing (ERDAS Imagine). Possibilities and advantages of application of these technologies will be presented with several special projects. Key words: GPS, LIDAR, laser scanning, digital terrain model (DTM), digital surface model (DSM), remote sensing 1 Redovni profesor, FTN Novi Sad, email: ninkov@infosky.net2 Asistent, FTN Novi Sad, email: vbulat2003@yahoo.com 3 Konsultant, GeoGIS Consultants Beograd, email: susic_zoran@yahoo.com 4 Konsultant, GeoGIS Consultants Beograd, email: vasic.dejan.gmail.com

- 1 -

1. UVOD Realizacija projekata sa visokim nivoom detaljnosti zahteva ažurne i kvalitetne geodetske podloge, koje odgovaraju potrebama savremenog projektovanja. U procesu izrade urbanističkih i drugih prostornih planova, kao i u svim fazama radova u građevinarstvu, arhitekturi i urbanizmu, geodezija i kartografska delatnost imaju primenu, počev od koncipiranja projekta, osmatranja i realizacije projekta na terenu, kao i praćenja u eksploataciji. Konvencinalni način izrade geodetskih i topografskih podloga odnosio se uglavnom na katastarske i katastarsko-topografske planove, koji svojom ažurnošću, u potpunoj meri ne odgovaraju specifičnim potrebama korisnika. Sa veoma intenzivnim razvojem geo-informacionih tehnologija, stvaraju se uslovi za izradu geodetskih podloga koje će odgovoriti sve kompleksnijim zahtevima projektovanja. Tehnologija izrade digitalnih topografskih podloga u vektorkom i rasterskom formatu je u ekspanziji, veliki broj satelita sa senzorima za daljinsku detekciju obezbeđuje rezoluciju bolju od 1 m, što znači da jedan piksel digitalne slike reprezentuje kvadrat Zemljine površi veličine 1 x 1 m. Očigledno, dešavaju se značajna događanja u oblasti prostornih informacionih tehnologija. Sistemi su moćniji nego ikada, pa ipak jednostavniji i jeftiniji za upotrebu. Sada je moguće iskoristiti različite izvore podataka i iz njih izvući širok spektar informacija. Sve to, naravno, uz značajno povećanje performansi sistema. Sve u svemu, razumno je očekivati da će budući razvoj u oblasti geo-informacionih tehnologija biti bar toliko uzbudljiv kao i ono što se desilo u poslednjih nekoliko godina. Sve ovo su razlozi koji ukazuju da je nastupio prelomni trenutak za prelazak sa konvencionalnih metoda na uvođenje novih tehnologija izrade digitalnih topografskih podloga. Ukratko, projektovani ciljevi za prelazak na savremeni režim rada u oblasti prostornih informacionih tehnologija su: Dobijanje kvalitetnih digitalnih podloga za izradu svih vrsta ubransističkih i drugih projekata Značajna ušteda u novcu, vremenu i resursima, ali uz obavezno početno ulaganje Uvođenje savremenih tehnologija u procese planiranja prostora, da bi smo ušli u korak sa savremenim svetskim trendovima. U skladu sa što boljom prezentacijom prostornih podataka, posebnu primenu u efikasnom prikupljanju podataka ima GPS tehnologija (pozicioniranje pomoću satelita), posebno u smislu generisanja prostornih podataka metodama kontinualne kinematike, kao i robotizovane totalne stanice, odnosno integrisani sistemi premera, koji obezbeđuju prostorne podatke veoma velike gustine. Pored GPS (Global Positioning System) satelita, koji su lansirani od strane Američkog ministarstva odbrane 80-tih godina, u upotrebi su i ruski komunikacioni sateliti Glonass a u planu je i realizacija koncepta Galileo, u čemu pored Evropse Unije učešće imaju i sledeće države: Kina, Izrael, Indija, Maroko, Saudijska Arabija, Severna Koreja i Ukrajina, pri čemu je zbog finansijskih razloga projekat pomeren za 2013. godinu. Relativno nova tehnologija koja je sve češće u upotrebi jeste terestričko i kinematilko lasersko skeniranje terena, čiji rezultat predstavlja veoma gust prikaz merenih tačaka, pri čemu obrada rezultata iziskuje više vremena nego samo merenje. Kod terestričkog (stacionarnog) skeniranja terena i objekata, gustina merenih tačaka iznosi 1 tačka , dok kod skeniranja iz vazduha

(kinematičko) gustina iznosi i do 150 tačaka . Tačnost određivanja prostornih koordinata tačaka kreće se od 2 do 3 mm kod stacionarnih merenja, dok se kod kinematičkih merenja iz vazduha može postići tačnost i do 5 cm. Gustina i postignuta tačnost određivanja prostornih koordinata tačaka terena i objekata obezbeđuju potpunu opravdanost primene pomenute tehnologije u svim projektima obezbeđenja podloga za potrebe urbanističkih i svih drugih projektovanja i planiranja. S’ obzirom da gustina snimanja obezbeđuje identifikaciju i najsitnijih strukturnih linija terena i objekata, kombinacijom ovih geometrijskih podataka sa rasterima (fotografijama) koje su dobijene profesionalnim terestričkim digitalnim kanerama visoke rezolucije, obezbeđuju se uslovi za generisanje 3D modela objekata i terena. Tako dobijeni 3D modeli, koji na veoma plastičan način omogućavaju realan prikaz terena i objekata, predstavljaju idealan osnov za digitalno arhiviranje prostornih informacija a u cilju svih vrsta projektovanja, kao i eventualne sanacije i rekonstrukcije objekata. Na ovaj način se stvaraju uslovi za napuštanje konvencionalnog načinja arhiviranja podataka, a stvaraju se pretpostavke za primenu savremenih geo-informacionih tehnologija gde manipulisanje ovako generisanim prostornim podacima

25.0/ cm2/ m

- 2 -

postaje značajno olakšano uz dobijanje mnogo više informacija nego što su dosadašnje tehnike pružale.

2. PRIMENA SAVREMENIH TEHNIKA PREMERA I IZRADE GEODETSKIH PODLOGA ZA POTREBE PRIKUPLJANJA PROSTORNIH PODATAKA

Za potrebe razrade prostornih planova, izrađuju se urbanistički planovi, tj. generalni plan grada, predela, mreže infrastrukture, regulacioni plan, urbanistički projekat i plan parcelacije. U skladu sa tim, neophodno je postojanje aktuelne državne evidencije o nepokretnostima, konfiguraciji terena, podzemnim vodovima i inctalacijama, što zahteva izradu tačnih i ažurnih topografskih podloga. Tačnost geodetsko-kartografske dokumentacije odgovara vremenu njenog nastanka, što nosi pečat razvoja tehnologije koji odgovara tom vremenu. Sa današnjim razvojem računarske tehnike, primena novih tehnologija i opreme u projektovanju i izvođenju geodetskih radova zadovoljava potrebu za tačnom i ažurnom geodetsko-kartografskom dokumentacijom za izradu prostornih i urbanističkih planova, projektovanje, građenje i druge tehničke potrebe. Topografske podloge specijalne namene zasnivaju se na prostornom pozicioniranju i kartiranju prirodnih i veštačkih struktura na zemljinoj površi. U zavisnosti od zahtevanog nivoa detaljnosti i namene topografske podloge, vrši se i izbor adekvatne metode prikupljanja podataka. Efikasni instrumenti za prikupljanja podataka, kada su u pitanju manje površine snimanja, jesu robotizovane totalne stanice koje su opremljene dotatnim hardverskim opcijama i aplikativnim programima, tako da je moguće izvršiti automatsko snimanje karaktrističnih tačaka u gridu, što u stvari predstavlja preteču danas veoma zastupljenoj tehnologiji laserskog skeniranja. Za prikupljanje prostornih podataka kada su u pitanju veće površine, posebnu primenu ima GPS metoda kontinualnog kinematičkog premera. Pokretni prijemnik se montira na odgovarajuće postolje na vozilo u pokretu i podešen je da izvodi opažanja u pravilnim vremenskim intervalima (npr. 5s). Kretanjem vozila i kotinuiranom registracijom podataka može se snimiti veliki broj tačaka za visinsku predstavu terena, tako da se veoma precizno formira 3D model terena na osnovu čega je moguće generisati dodatne prostorne informacije, podužne i poprečne profile, nagibe, površinu slivova, u zavisnosti od zahtevanih potreba projektovanja.

Slika 1. Digitalni model terena sa putanjama kontinualnog kinematičkog premera za područje Smederevske Palanke (levo), način montiranja prijemnika na vozilo u pokretu (desno)

- 3 -

Na slici 1. prikazan je digitalni model terena za područje Smederevske Palanke. Digitalni model terena (DTM) je standardni digitalni format za reprezentovanje visinske predstave terena koji se sastoji od tačaka u formi matrice na međusobno istom rastojanju ili tačaka u temenima nepravilnih trouglova. Svako teme matrice ili trougla sadrži podatak o visini dela terena koga predstavlja. Preciznost DTM-a u reprezentovanju površi direktno zavisi od rastojanja između tačaka matrice. Jasno je da što je manje rastojanje između tačaka, to će DTM bolje reprezentovati zadatu površ i biće prikazano više detalja reljefa. Digitalni model terena predstavlja izvanrednu osnovu za sve vrste 3D prikaza. Njegova značajna prednost je što omogućava 3D vizuelizaciju svih 2D podloga, izradu geo-statističkih proračuna i analiza i kompleksnog prostornog modeliranja. Dakle, iz digitalnog modela terena direktno se dobijaju informacije kao što su: visina, aspekt i nagib terena; čak šta više, svi savremeni softveri omogućavaju automatsko generisanje izolinija kao i njima odgovarajućih tematskih karata. [1] Podaci koji su korišćeni za realizaciju digitalnog modela terena su prostorne informacije sa postojećih topografski podloga koji su u značajnoj meri dopunjeni prikupljenim podacima korišćenjem metode precizne elektronske tahimetrije i GPS kontinualnog kinematičkog premera putne mreže u zahtevanom pojasu snimanja, u cilju precizne prezentacije konfiguracije terena na ovom području. Na mestima gde je za potrebe planiranja i projektovanja zahtevan visok nivo detaljnosti, prikupljanje podataka je realizovano primenom metode precizne tahimetrije. Pored geometrijskih podataka koje pruža digitalni model terena, za potrebe urbanističkog planiranja veoma važnu ulogu ima orto-foto plan, kao geokodirana digitalna rasterska fotografija, na osnovu koje je moguće identifikovati različite prostorne forme. Satelitski snimci visokih rezolucija pokazali su veliki potencijal za izradu podloga za planiranje i projektovanje različitih vrsta i namena. Ono što je privlačno za široki spektar mogućih korisnika je upravo sub-metarska rezolucija koja, praktično, omogućava ekstraciju objekata koji se pojavljuju u većini digitalnih kartografskih proizvoda. Off-nadir mogućnost snimanja omogućava dobijanje stereo snimaka,što predstavlja vrlo značajnu osobinu koja, uz pomoć digitalnih fotogrametrijskih tehnika, omogućava dobijanje planimetrijskih i altimetrijskih informacija, kroz formiranje digitalnog modela visina (DEM). QuickBird satelit je komercijalni satelit sa najvećom rezolucijom koja je dostupna na komercijalnom tržištu. [2]

Slika 2. Orto foto plan dela Smederevske Palanke u ESRI okruženju Satelit poseduje 61-72cm panhromatski i 2.44-2.88m za multispektralni senzor, u zavisnosti od vertikalnog ugla snimanja (off-nadirni ugao 0º-25º). Satelit takođe poseduje i mogućnost stereo snimanja. Sensor pokriva pokriva raspon od 16.5km do 19km, što je 60-90% više od ostalih komercijalnih, visoko-rezolutnih senzora. Visoka rezolucija i izvrsni geometrijski kvalitet satelitiskih snimaka omogućavaju generisanje ortofoto karata razmere 1:2500, 1:5000, 1:10000 (i sitnije),

- 4 -

različitog tematskog sadržaja i sa takvim kvalitetom koji može zadovoljiti najstrože svetske zahteve standarde kovnencionalne kartografije. Za planove razmere od 1:2500, 1:5000 do 1:10000 korišćenje digitalne ortofotogrametrije pruža značajne prednosti jer digitalni ortofotoplanovi daju korisniku pozicionu tačnost kompatibilnu sa zahtevima i standardima topografskih karata. Takodje, zbog obilja informacija koje sadrži fotografija, ortofoto karta je krajnje koristan i intuitivan alat ne samo za kartiranje već naročito za planiranje i inženjerski proces odlučivanja. Sa druge strane, cena proizvodnje ortofoto planova iz satelitskih snimaka je daleko niža od cene planova dobijenih geodetskim metodama i klasičnom fotogrametrijom. Radovi na terenu se svode na minimum što rezultira u povećanoj produktivnosti i sa znatno smanjenim obimom angažovanja ljudskih resursa. Takođe, vreme potrebno za produkciju ortofoto planova je mnogostruko kraće u odnosu na produkciju karata navedenim metodama. Procesiranje satelitskih snimaka za područje Smederevske Palanke je izvršeno u okruženju ERDAS Imagine softvera za digitalnu fotogrametriju i daljinsku detekciju. Na osnovu generisanog digitalnog modela terena, izvršena je ortorektifikacija georeferenciranih satelitskih snimaka. Jedna od značajnih prednosti digitalnog modela terena je što omogućava 3D vizuelizaciju prostornih podataka. Standardni 3D prikaz u 2D ravni (perspektivni prikaz) već je stara tehnologija. Vizuelizacija prostornih podataka se zasniva na tzv. „draping-u”, odnosno „navlačenju” digitalnih 2D podloga na DTM. Efekat je 3D scena koja omogućava korisniku da dobije perspektivni prostorni utisak o terenu kao i da menja svoj položaj posmatranja. Ovakve mogućnosti poseduju i najrasprostranjeniji softveri iz oblasti geo-informacionih tehnologija, kao što su 3D Analyst i Spatial Analyst u okviru programskog paketa ArcView.

Slika 3. Primer formiranja 3D scene, postavljanje orto-foto plana na digitalni model terena (deo Bokokotorskog zaliva)

Ono što spada u "breakthrough" tehnologije je realistična 3D vizuelizacija prostornih podataka. Kako je moguće proizvesti stereo sliku na kompjuterskom ekranu? Najjednostavniji način zove se anaglifski postupak. U njemu se leva i desna slika (stereopar) simultano prikazuju na ekranu, s tim da se jedna prikazuje u crvenom delu spektra a druga u plavom. Korišćenje naočara sa crvenim i plavim sočivima omogućava da jedna slika stigne samo do desnog oka, a druga do levog. Na taj način se dobija prostorni doživljaj. Nedostatak ovog postupka je nemogućnost prikaza u boji. Vizuelni digitalni stereo efekat, ili mogućnost da se scena posmatra sa dubinskom percepcijom, obezbeđuje se tzv. "paralaksa efektom" koji se dobija kada se scena snima iz dva različita položaja. Ovo je slično percepciji dubine koju ljudi doživljavaju kada gledaju sa oba oka; odnos rastojanja između očiju - očne baze i rastojanja od očiju do centra slikovnog modela, odgovara odnosu rastojanja u prirodi između centara snimanja i visine leta aviona. Time se formira tzv. relativni stereo model koji odgovara uslovima koji su postojali u trenutku snimanja. Posmatrajući Zemljinu površinu na ovaj način, korisnici mogu vizualizovati, interpretirati, meriti i ekstrahovati objekte u 3D formi. Građevinci, prostorni planeri, urbanisti, komunalne službe biće u mogućnosti da posmatraju gradove u 3D formi i da oblik zgrada, strukturu naselja, mostove, puteve i druge objekte infrastrukture na efektan način predstave javnosti.

- 5 -

3. TEHNOLOGIJA LASERSKOG SKENIRANJA TERENJA I OBJEKATA U cilju rešavanja praktičnih problema u mnogim granama inženjerske delatnosti, javlja se potreba da se merenjem i modeliranjem merenih podataka što više približimo stvarnom prikazu prostornog okruženja. Razvojem tehnologije laserskog skeniranja obezbedili su se uslovi za primenu 3D merenja tačaka veoma visoke gustine, na način da se iz tih podataka može izvršiti modeliranje predmeta snimanja. Potreba za visoko detaljnim 3D koordinatama terena i objekata javlja se u različitim inženjerskim disciplinama, kao što su:

Kontrola kvaliteta, nadzor i upoređenje izgradnje sa nacrtima, posebno na kompleksnim gradilištima

Virtuelno planiranje, analiza prostornih odnosa između samih objekata, ali i između objekta i okoline (kompleksne građevine)

Digitalno arhiviranje infrastrukture (tuneli, mostovi, železnička i putna mreže) kako bi se osigurala osnova za efikasno upravljanje.

Kontrola različitih deformacija na gradilištima (klizišta, rasedi, deformacije na objektima) snimanjima celih gradilišta, a ne samo ranije određenih izabranih tačaka.

Detaljno snimanje objekata od kulturnog značaja, spomenika, crkvi, kula, sa veoma preciznom dokumentacijom njihovog stanja (enterijera i eksterijera) kako bi se mogli sanirati u slučaju urušavanja ili uništenja bilo kakve vrste. 3.1. Kinematičko lasersko skeniranje Lasersko skeniranje terena iz vazduha (LIDAR) predstavlja danas jednu od najmodernijih tehnologija koja se koristi u premeru i izradi topografskih planova i karata za različite namene. Tehnologija se bazira na prikupljanju tri različita seta podataka. Pozicija senzora se određuje primenom Globalnog Pozicionog Sistema (GPS), koristeći fazna merenja u režimu relativne kinematike, upotrebom Inertial Measurment Unit (IMU), određuje se orjentacija. Poslednja komponenta je laserski skener. Laser šalje infracrveni zrak prema zemlji i reflektuje se do senzora. Vreme proteklo od emitovanja do prijema signala uz poznavanje pozicije senzora i orjentacije, omogućuje da se sračuna trodimenzionalna koordinata na Zemlji. Pri brzini leta od oko 250 km/h i visini od oko 1000m sa standardnim karakteristikama senzora (130000 emisija/sekundi), prikupljaju se podaci o položaju tačaka na zemlji sa gustinom i do 100 tačaka/m2. Uobičajena relativna tačnost modela sa uračunatom greškom GPS-a i inercijalnog sistema iznosi 5-7cm. Apsolutna greška je uvek bolja od 15cm i može se značajno umanjiti korišćenjem kontrolnih tačaka na zemlji. Skoro svi moderni LIDAR sistemi, pored GPS-a, IMU i laserskog skenera, integrišu i RGB/NIR (Red-Green-Blue, Near Infra Red) kamere visoke rezolucije koje omogućuju izradu kvalitetnih ortofoto planova rezolucije i do 2cm (u zavisnosti od visine preleta). Premer LIDAR-om se vrši iz pokreta i sistem se može montirati na vozilo u cilju skeniranja koridora kao što su putevi ili slični linijski objekti ili na letelicu za skeniranje koridora iz vazduha. LIDAR ima veoma jednostavan princip merenja. Skener emituje impulse sa visokom frekvencijom i reflektuje se od površi nazad do instrumenta. Ogledalo unutar laserskog transmitera se pomera rotirajući upravno na pravac letanja čime se omogućuje merenje u širem pojasu. Vreme proteklo od emisije do povratka svakog impulsa i ugao otklona od vertikalne ose instrumenta se koriste za određivanje relativne pozicije svake merene tačke. Apsolutna pozicija senzora se određuje GPS-om svake sekunde, dok IMU obezbeđuje orjentaciju. Podaci laserskog skeniranja se kombinuju sa pozicijom skenera i orjentacijom da bi se dobila trodimenzionalna koordinata laserskog otiska na površi terena. Emitovani zrak može imati višestruku refleksiju što uzrokuje da određena tačka ima iste koordinate, ali različitu visinu. Prva refleksija može poticati od vegetacije ili ivice objekta, voda ili sličnog, dok poslednja najverovatnije potiče od površi Zemlje ili veštačkog objekta. Ukoliko je prvi impuls skoro jednak poslednjem najčešće se radi o površi Zemlje. Ne postoji informacija da li refleksija potiče od Zemljine površi ili objekta

- 6 -

Slika 4. Princip laserskog skeniranja terena iz vazduha Nakon obrade GPS vektora od baznih stanica do svake merene pozicije senzora, orjentacije i određivanja relativnih pozicija na zemlji u odnosu na senzor, dobijaju se sledeđi podaci:

Oblak tačaka prvog i poslednjeg eha DSM prvi i poslednji eho RGB i NIR snimak

Slika 5. DSM iz prvog i poslednjeg eha i DTM Na osnovu RGB i NIR snimaka i DSM prvog eha, vrši se ortorektifikacija i georeferenciranje i kao finalni rezultat dobijaju se ortofoto planovi u boji i u spektru blikom IR. Klasifikacijom tačaka LIDAR podataka i kreiranjem modela od tačaka koji pripadaju terenu dobija se DTM.[3]

Slika 6. 3D model oblaka tačaka dobijenih snimanjem LIDAR-om

- 7 -

3.2. Terestričko lasersko skeniranje Terestričkim laserskim skeniranjem, tj. skeniranjem u stacionarnom režimu rada obezbeđuje se merenje velikog broja tačaka u kratkom vremenskom intervalu, čiji rezultat predstavlja veoma gust tačkasti prikaz merenog objekta. Uobičajene geodetske metode snimanja, totalne stanice ili GPS merenja, nisu najpogodnije za merenje svih strukturnih linija, jer se baziraju na snimanju diskretnih tačaka objekta. Terestrička fotogrametrija predstavlja efikasnu metodu snimanja, posebno kod snimanja objekata ( zgrada, gradilišta), restauracije fasada objekata od kulturnog značaja, ali ima i nekih nedostataka. Glavni nedostatak fotogrametrijske tehnike snimanja proizilazi iz same metodologije rada. Put od merenja do dobijanja koordinata je relativno dug pri čemu se koordinate ne mogu dobiti u realnom vremenu. Drugi nedostatak fotogrametrijske metode je taj nije pogodna za merenja okoline pri nepovoljnim fizičkim uslovima (nedovoljna osvetljenost, prašina). Terestričko lasersko skeniranje, koje se izvodi u stacionarnom režimu rada, omogućava direktno 3D merenje gustog grida tačaka na objektu sa visokom tačnošću. Terestrički laserski skeneri su vrlo slični kamerama, imaju svoj prozor snimanja i mogu snimiti samo podatke o objektima koji nisu zaklonjeni. Dok kamere snimaju sliku objekta, terestrički laserski skeneri mere prostorne koordinate tačaka u svom prozoru snimanja.[4] Podaci izmereni laserskim skenerom direktno se skladište u memoriju prenosnog računara, tako da se mogu on-line obrađivati, tj. spajanje i georeferenciranje skenova sa različitih stanica snimanja vrši se uporedo sa prikupljanjem podataka. S’ obzirom da se radi o milionima tačaka, u toku procesa rada skenera pojavljuju se šumovi merenja koji utiču na završnu tačnost modela, tako da se podaci moraju filtrirati u odgovarajućem softveru za obradu podataka u kojima su implementirani specifični algoritmi koji poništavaju šumove nastale prilikom merenja. Laserski skeneri novije generacije imaju ugrađenje horizontalne i vertikalne kompenzatore, kao i totalne stanice, što omogućava pozicioniranje skenera u zahtevanom koordinatnom sistemu i korišćenje skenera na isti način kao i kod klasičnih geodetskih instrumenata. Primena CAD ili MicroStation aplikacija u svrhu manipulacije oblakom tačaka opravdana je samo kada je u pitanju nekoliko desetina hiljada tačaka, tako da za ove namene postoje dodatni programski dodaci.[5] Terestrički laserski skener je veoma efikasan merni instrument, ali potpun potencijal pokazuje integracijom sa nekom od tradicionalnih geodetskih tehnika. Najefikasniji system merenja predstavlja laserski skener u integraciji sa digitalnom kamerom. Digitalna kamera obezbeđuje foto-snimke visoke rezolucije koja se može spojiti sa geometrijskim 3D modelom generisanim iz oblaka tačaka i kao finalni produkt dobijamo foto realističan 3D model objekta.

Slika 7. 3D model Crkve na Medunu (okolina Podgorice) generisan od podataka laserskog skeniranja i

digitalne fotogrametrije

- 8 -

Najveća rezolucija koju može izmeriti laserski skener između dve susedne merene tačke, vertikalno i horizontalno, iznosi 1.2 mm. Minimalni razmak nije jedini odlučujući faktor maksimalne gustine snimanja, koja zavisi od veličine laserskog zraka koji skenira objekat koji je predmet snimanja. Zbog veličine laserskog zraka, najmanji apsolutni mogući razmak između tačaka na objektu iznosi 10 mm, jer ako bi razmak bio manji, dve mjerene točke bi imale istu vrednost. Terestrički laserski skeneri obezbeđuju mogućnost izbora rezolucije snimanja (visoka, srednja i mala rezolucija snimanja).

Slika 8. Lasersko skeniranje fasade objekta u Vršcu, orto-foto plan dela fasade Dakle, u odnosu na konvencionalne geodetske tehnike snimanja (totalne stanice), gde geodetski stručnjak a priori bira karakteristične tačke na objektu, prednost laserskog skeniranja je u tome što se tačke snimaju sa unapred zadatom rezolucijom (gustinom), pri čemu kvalitet merenja predstavljaju geometrijski elementi snimljeni sa mnogo više tačaka nego klasičnim metodama. Generisanjem oblaka tačaka formira se mesh (pravilna ili nepravilna mreža tačaka, zavisno od vertikalne i horizontalne rezolucije terestričkog laserskog skenera. Veličinu mreže bira direktno stručnjak koji radi finalnu obradu merenja i rezultat je rezolucije merenja i gustine tačaka koja se želi postići nakon filtriranja. [6] Slika 9. 3D modeli objekata od kulturnog značaja na osnovu podataka laserskog skeniranja i digitalnih fotografija visoke rezolucije (Kula u Baču i Kula u Vršcu, GeoGIS Consultants 2008)

- 9 -

4. ZAKLJUČAK Savremeni tehnološki postupci prikupljanja i obrade prostornih podataka omogućavaju 3D prikaz prostornih formi (terena i objekata) u full-color režimu. Praktično svi noviji geo-informacioni sistemi imaju integrisan modul za 3D vizuelizaciju koja omogućava i 3D pozicioniranje objekata u relativnom i apsolutnom modelu, odnosno koordinatnom sistemu. Mnogi od njih poseduju i neke dodatne pogodnosti kao što su mogućnost izvlačenja visine zgrada, simulacija leta iznad digitalnog modela terena itd. Posmatrajući zemljinu površinu u prostornom modu, korisnici mogu vizuelizovati, interpretirati, meriti i ekstrahovati objekte u 3D okruženju. Kao što smo videli u radu, integracijom geometrijskih podataka centimetarske gustine i digitalnih fotografija visoke rezolucije, postiže se odličan efekat prikaza i simulacije prostornog okruženja, na osnovu koga se mogu generisati prostorne informacije bilo koje vrste. Građevinci, prostorni planeri, urbanisti, komunalne službe biće u mogućnosti da posmatraju gradove u 3D formi i da oblik zgrada, strukturu naselja, mostove, puteve i druge objekte infrastrukture na efektan način predstave javnosti. Inženjeri raznih struka povezanih sa planiranjem prostora će ovakvu 3D analizu smatrati izuzetno korisnom za planiranje transporta i telekomunikacija, zaštitu životne sredine i sl. Polako se napušta konvencionalni način prezentacije prostornih podataka u 2D formi obogaćen informacijama o nadmorskim visinama pojedinih tačaka (izohipse) i prelazi se na moderan koncept 3D prezentacije visinske predstave terena i objekata, pri čemu se manipulisanjem 3D modela u odgovarajućem softverskom okruženju dobija mnogo više geometrijskih i vizuelnih informacija o konfiguraciji terena i veštačkim objektima na njemu, u odnosu na dosadašnja iskustva. LITERATURA [1] CELL-BASED MODELING WITH GRID, ESRI Inc., USA; 1998 [2] ERDAS IMAGINE FIELD GUIDE, ERDAS Inc., USA; 2007 [3] Ninkov, Bulatović, Sušić, Primena laserskog skeniranja kod projektovanja linijskih struktura i

objekata, Građevinarstvo, nauka, praksa, Žabljak, 2008. [4] Geodetski fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Terestričko lasersko skeniranje, Zagreb, 2008. [5] GEOINFORMATICS, Magazine for Surveying, Mapping & GIS Professionals, March 2009 [6] Geodetske podloge za izradu projekta sanacije, rekonstrukcije i uređenja tvrđave Medun i

Spomen kuće Marka Miljanova, Geodetske podloge za potrebe projekta rekonstrukcije fasade objekta u Vršcu, Glavni projekat sanacije kule u Baču i kule u Vršcu – kreiranje 3D modela, GeoGIS Consultants Beograd, 2008.

- 10 -