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16. Mai 2013
Generierung von für den Orientierungs-lauf optimierten Höhenlinien aus Airborne Laserscanning Daten
Leitung: Prof. Dr. Lorenz HurniBereuung: Lorenzo OlegginiAutorin: Barbara Born
Masterprojektarbeit am Institut für Kartografie und Geoinformation
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Ablauf
Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
• Einführung
• Ausgangslage
• Vorgehen
• Resultate
• Ausblick
• Diskussion und Fragen
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Generierung von für den Orientierungs-lauf optimierten Höhenlinien aus Airborne Laserscanning Daten
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Generierung von für den Orientierungs-lauf optimierten Höhenlinien aus Airborne Laserscanning Daten
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Airborne Laserscanning (ALS) Daten
Laserscanner: Sensor für berührungsfreie, flächendeckendeAufnahme eines Objekts mittels Laserstrahlen
Airborne: Trägerplattform: Flugobjekt
Eigenschaft: Laserstrahl durchdringtdie Baumkronen teilweise
DTM: Digital Terrain Model«Menge aller Last Pulses»
ALS Daten: 3D Daten mit einem oder mehreren Z-Werten First Pulse
Last Pulsewww.geoplex.de/uploads/pics/first_last_pulse.jpgZugriff: 16. März 2013
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Generierung von für den Orientierungs-lauf optimierten Höhenlinien aus Airborne Laserscanning Daten
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Orientierungslauf (OL)
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Associazione Sportiva Ticinese, Corsa d’Orientamento, 2012
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Generierung von für den Orientierungs-lauf optimierten Höhenlinien aus Airborne Laserscanning Daten
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Optimierte Höhenlinien
Höhenlinien: Verbindungslinie benachbarter Geländepunkte gleicherHöhe über oder unter einer Bezugsfläche(www.geoinformatik.uni-rostock.de/einzel.asp?ID=139342288 Zugriff: 22. März 2013)
Legitimation für Optimierung der Höhenlinien aus «International Specification for Orienteering Maps »
• Die relative Höhendifferenz zwischen zwei benachbarten Objekten muss in der Karte repräsentiert werden
• Es ist erlaubt, die Höhe einer Niveaulinie leicht anzupassen, wenn dadurch ein Objekt besser dargestellt werden kann
• Die Anpassung sollte weniger als 25% der Äquidistanz betragen(IOF Map Committee. International Specification for Orienteering Maps. 2000www.orienteering.org/resources/mapping Zugriff: 13. Mai 2013)
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Motivation
Höhenlinien Optimierte Höhenlinien
(Jarkko Ryyppö. www.slideshare.net/apps4finland/karttapullautin-paikkatietomarkkinat-short Zugriff: 24. Februar 2013 )
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Ausgangslage
Daten: © 2011 swisstopo (JD100042)MATLAB Logo: MathWorks: www.mathworks.com/help/matlab/examples/logodemo_01.png Zugriff: 09. Mai 2013OL Karte: Associazione Sportiva Ticinese, Corsa d’Orientamento, 2012
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Vorgehen
• Welche Programme gibt es?
• Unterschiede zwischen den Höhenlinien
• Höhenlinien mit MATLAB berechnen
• Zwischenresultat
• Kritische Geländeformen mit MATLAB erkennen
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Welche Programme gibt es?
Karttapullautin
www.ocad.com
www.qgis.org
OL Laser
www.oapp.se
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
www.routegadget.net/karttapullautin
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Unterschiede zwischen den Höhenlinien
QGIS OCAD
Äquidistanz = 5m
QGIS, OCADQGIS, OCAD, OL Laser
Äquidistanz = 5m
Karttapullautin
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Äquidistanz = 2.5mÄquidistanz = 2.5m
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Unterschiede zwischen den HöhenlinienKarttapullautinQGIS, OCAD, OL Laser OL Karte
• Überzeichnungen
• Hilfshöhenlinien
• Kuppen / Senken
• Vertikaler Versatz
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Äquidistanz = 2.5m Äquidistanz = 5m Äquidistanz = 2.5m
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Höhenlinien mit MATLAB berechnenDaten einlesen &
Koordinatensystem definieren
Undefinierte Werte interpolieren
Höhenlinien glätten(Douglas-Peucker)
Höhenlinien berechnen(contourc)
Höhenlinien plotten
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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ZwischenresultatMATLAB OCAD
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Äquidistanz = 5m Äquidistanz = 5m
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Kuppen und Mulden
DTM glätten
Mit 3x3 Maske nach lokalen Extrema suchen
Extrema plotten
Unterteilung Minima / Maxima
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Hilfshöhenlinien / Formlinie
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Hilfshöhenlinien / FormlinieBenachbarte Höhenlinien der
Formlinien finden
Relative Position der Formlinie berechnen
Formlinien zusammenfügen oder löschen
Unwichtige Teilstücke markieren
Formlinien Plotten
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Kuppen und MuldenMATLAB OL Karte
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Äquidistanz = 5m Äquidistanz = 5m
Kuppen Mulden
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Formlinien / HilfshöhenlinienMATLAB OL Karte
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Äquidistanz = 5m Äquidistanz = 5m
Kuppen Mulden Hilfshöhenlinien
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Formlinien & Kuppen / MuldenMATLAB OL Karte
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
Äquidistanz = 5m Äquidistanz = 5m
Kuppen Mulden Hilfshöhenlinien
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Schlussfolgerung
• Kritische Geländeformen können automatisch erkannt werden
• OL Karte ist eine Interpretation des Kartenzeichners und beruht auf Grundlagedaten
• Algorithmus ist nicht auf besiedelte Zonen anwendbar, wenn die Gebäude nicht sauber entfernt wurden
• Resultate sind nicht als «ready to use» Höhenlinien für OL Karte zu verstehen sondern als Markierung der kritischen Stellen
• Zuverlässigkeit der gefundenen kritischen Stellen ist noch nicht so hoch � Anpassungen an Algorithmus und dessen Parameter nötig
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Ausblick
• Kuppen und Mulden, welche bereits durch Höhenlinien dargestellt werden, sollten in den meisten Fällen nicht auch als Punktobjekt erscheinen
• Kartenspezifikationen berücksichtigen (Wie gross muss eine Kuppe / Mulde sein, damit sie als Punktobjekt gezeichnet wird?)
• Überflüssige / verwirrende Höhenlinien erkennen und löschen
• Geländeformen für bessere Repräsentation der Objekte überzeichnen
• Vertikaler Versatz der Höhenlinien, um Hilfshöhenlinien zu vermeiden
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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Diskussion und Fragen
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Benachbarte Höhenlinie finden
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Einführung Ausgangslage Vorgehen Resultate Ausblick Diskussion/Fragen
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OL Karte vs. ALS Daten
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