Wykorzystanie warstw tematycznych sklasyfikowanej chmury punktów w analizach widoczności w przestrzeni miejskiej

Radosław Piskorski
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska
Polska

Streszczenie

Miasto jako przestrzeń składa się z wielu zróżnicowanych komponentów: zabudowy o zmiennej wysokości i kształcie, mnogości gatunków drzew czy licznie występujących obiektów małej architektury. Powoduje to konieczność uwzględnienia specyfiki obszaru podczas przygotowania modeli pokrycia terenu wykorzystywanych w analizach dotyczących widoczności. Szczególnie ważnym problemem jest uwzględnienie sposobu prezentacji wysokiej roślinności (drzew) w takich badaniach. Pomimo faktu występowania wielu algorytmów pozwalających na wykrywanie koron i osi drzew, wciąż dużym problemem jest ich prezentacja pozwalająca na wierne odzwierciedlenie sposobu postrzegania rzeczywistości. W związku z tym opracowano podejście wykorzystujące dane lidarowe do modelowania drzew oparte na wykrywaniu ich osi poprzez wyszukiwanie maksimów lokalnych na warstwie tematycznej pokrycia terenu reprezentującej wysoką roślinność. Warstwy tematyczne powstałe w oparciu o sklasyfikowaną chmurę punktów posłużyły do zaproponowania i porównania dwóch wariantów numerycznych modeli pokrycia terenu: klasycznego NMPT uwzględniającego drzewa jako korony oraz NMPT przedstawiającego drzewa jako pnie (osie). Zostały one stworzone w celu sprawdzenia czy uwzględnienie niejednorodności prezentacji drzew przy założonym pionowym kącie patrzenia wpływa na uzyskanie wyników bliższych ludzkiemu sposobowi percepcji. Badania przeprowadzono na obszarze krakowskich Błoń. Głównym celem analiz było przedstawienie złożoności problemu optymalizacji danych w aspekcie analiz widoczności oraz zaprezentowanie potencjału, jaki tkwi w technologii lotniczego skaningu laserowego w aspekcie badań dotyczących obszarów miejskich. Otrzymane wyniki wykazały wyższość analiz wykorzystujących kombinację zakresów widoczności w porównaniu do klasycznego NMPT nieuwzględniającego zróżnicowanego charakteru drzew.

Słowa kluczowe:

miasto; analiza widoczności; model pokrycia terenu; wysoka roślinność; lotniczy skaning laserowy

Pełny tekst:

PDF

Bibliografia

Bartie P., Mills S., Kingham S., 2008: An Egocentric Urban Viewshed: A Method for Landmark Visibility Mapping for Pedestrian Location Based Services. Geospatial Vision, Part of the series Lecture Notes in Geoinformation and Cartography: 61-85.

Bartie P., Reitsma F., Kingham S., Mills S., 2010: Advancing visibility modeling algorithms for urban environments. Computers, Environment and Urban System 34: 518-531.

Benedikt M.L., 1979: To take hold of space: isovists and isovist fields. Environment and Planning B: Planning and Design 6: 47-65.

Będkowski K., Stereńczak K., 2010: Porównanie numerycznych modeli terenu obszarów leśnych generowanych z wykorzystaniem danych skaningu laserowego (LIDAR) uzyskanych w okresie wiosennym i letnim. Roczniki Geomatyki t. 7, z. 7(43): 11-20, PTIP, Warszawa.

Bhatia S., Chalup S.K., Oswald M.J., 2012: Analyzing architectural space: identifying salient region by computing 3D isovists. Proceedings of the 46th Annual Conference of the Architectural Science Association, ANZAScA 2012 (Gold Coast, Qld 14-16 Listopad, 2012).

Bucior M., Borowiec N., Jędrychowski I., Pyka K., 2006: Wykrywanie budynków na podstawie lotniczego skanowania laserowego. Roczniki Geomatyki t. 5, z. 3: 57-70, PTIP, Warszawa.

Czyńska K., 2015: Application of LIDAR data and 3D-city models in visual impact simulations of tall building. The International Archives of the Photogrammetry, remote Sensing and Spatial Information Sciences vol. XL-7/W3, 36th International Symposium on Remote Sensing of Environment, 11-15 Maj 2015, Berlin.

Fisher-Gewirtzman D., Wagner I.A., 2003: Spatial Opennes as a practical metric for evaluating built-up environments. Environment and Planning B: Planning and Design 30(1): 37-49.

Garnero G., 2015: Visibility analysis in urban spaces: a raster-based approach and case studies. Environment and Planning B: Planning and Design 42: 688-707.

Höfle B., Hollaus M., Hagenauer J., 2012: Urban vegetation detection using radiometrically calibrated small-footprint full-waveform airborne LiDAR data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing vol. 67: 134-147.

Kurczyński Z., 2012: Mapa zagrożenia powodziowego i mapy ryzyka powodziowego a dyrektywa powodziowa. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji vol. 23: 209-217.

Kurczyński Z., Bakuła K., 2013: Generowanie referencyjnego numerycznego modelu terenu o zasięgu krajowym w oparciu o lotnicze skanowanie laserowe w projekcie ISOK. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, wydanie specjalne: Geodezyjne Techniki Pomiarowe: 59-68. Warszawa.

Morello E., Ratti C., 2009: A digital image of the city: 3D isovists in Lynch’s urban analysis. Environment and Planning B: Planning and Design 36: 837-853.

Pyysalo U., Oksanen J. & Sarjakoski T., 2009: Viewshed analysis and visualization of landscape voxel models. 24th International Cartographic Conference, Santiago, Chile.

Stereńczak K., Ciesielski M., Zalewska K., 2012: Detekcja budynków na terenach o dużej lesistości na przykładzie parku narodowego Gór Stołowych. Roczniki Geomatyki t. 10, z. 5(55): 67-78, PTIP, Warszawa.

Suleiman W., Joliveau T., Favier E., 2011: 3D urban visibility analysis with vector GIS data. GISRUK 2011, 27-29 kwietnia, University of Portsmouth.

Tandy C.R.V., 1967: The isovist method of landscape survey. Symposium Methods of Landscape Analysis, Londyn.

Tanhuanpää T., Vastaranta M., Kankare V., Holopainen M., Hyyppä J., Hyyppä H., Alho P., Raisio J., 2014: Mapping of urban roadside trees – A case study in tree register update process in Helsinki City. Urban Forestry & Urban Greening vol. 13, issue 3: 562-570.

Van Bilsen A., Stolk E.H., 2007: The potential of isovist-based visibility analysis. Architectural Annual 2005-2006: 68-73, Rotterdam.

Wężyk P. (red), 2015: Podręcznik dla uczestników szkolenia z wykorzystania produktów LiDAR. Warszawa: 12-56, 80-93.

Yang P. P-J., Putra S.Y., Li W., 2007: Viewspehere: a GIS-based 3D visibility analysis for urban design evaluation. Environment and Planning B: Planning and Design 34: 971-992.

Yu X., Litkey P., Hyyppä J., Holopainen M., Vastaranta M., 2014: Assessment of low density full-waveform airborne laser scanning for individual tree detection and tree species classification. Forests 5(5): 1011-1031.