Opracowanie numerycznego modelu pokrycia terenu dla potrzeb miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego

(1)

INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH INFRASTRUCTURE AND ECOLOGY OF RURAL AREAS Nr 1/II/2012, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddziaá w Krakowie, s. 147–156

Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi

Izabela Piech

OPRACOWANIE NUMERYCZNEGO MODELU

POKRYCIA TERENU DLA POTRZEB MIEJSCOWEGO

PLANU ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO

____________

PREPARATION OF DIGITAL SURFACE MODEL

FOR THE PURPOSE OF THE LOCAL PLAN

OF SPATIAL DEVELOPMENT

Streszczenie

Praca przedstawia przebieg opracowania Numerycznego Modelu Pokrycia Terenu. Zawiera ona opis wykonania poszczególnych etapów na fotogrametrycz-nej stacji cyfrowej Delta, m.in. orientacjĊ i stereodigitalizacjĊ, a takĪe wizualizacjĊ przy pomocy programów Microstation i Surfer. Ponadto pokazuje sposób zasto-sowania Modelu dla potrzeb planowania przestrzennego, a dokáadniej zobrazowa-nia Miejscowego Planu Zagospodarowazobrazowa-nia Przestrzennego na NMPT. Dodatkowe informacje zawarte w pracy dotyczą metod i procedur pozyskiwania danych o te-renie i ich zastosowania oraz ogólnej wiedzy na temat planowania przestrzennego. Charakterystyka obszaru badaĔ zostaáa wzbogacona o wnioski pochodzące z analizy NMPT.

Sáowa kluczowe: Numeryczny Model Pokrycia Terenu, Miejscowy Plan

Zago-spodarowania Przestrzennego, stereogram, wizualizacja Summary

The paper presents the course of preparation of the Digital Surface Model. It contains a description of the performing of the individual stages on the digital photogrammetric station Delta, including orientations and stereodigitalization and visualization using Microstation and Surfer programs. In addition, the paper shows how to apply the Model for purposes of local planning and in particular how to illustrate the Local Plan of Spatial Development on the DSM. In the paper

(2)

there are additional informations about methods and procedures of acquisition of terrain details andthe use of them as well as general knowledge of spatial plan-ning. The characteristics of the research area has been enriched with the conclu-sions from analysis of the DSM.

Key words: Digital Surface Model, Local Plan of Spatial Development, stereogram, visualization

WPROWADZENIE

PostĊp techniczny obserwuje siĊ obecnie w kaĪdej dziedzinie Īycia. Rów-nieĪ w fotogrametrii i planowaniu przestrzennym zachodzą ciągáe zmiany, dziĊki którym coraz áatwiej, taniej i szybciej wykonuje siĊ odpowiednie opracowania.

Rozpowszechnienie wykonywania i analizy zdjĊü lotniczych umoĪliwiáo obserwacjĊ zjawisk i procesów zachodzących w przestrzeni oraz dynamikĊ zmian, metodami fotogrametrycznymi. PrzewyĪszają one tradycyjne metody polegające na dáugotrwaáych i czĊsto fragmentarycznych pracach terenowych i analizie map topograficznych.

Z kolei w planowaniu przestrzennym dziaáania zmierzają do zrównowaĪo-nego rozwoju, a wiĊc zagospodarowania przestrzeni tak, aby zaspokajaü potrze-by ludzi wykorzystując jednoczeĞnie w rozsądny sposób zasopotrze-by przyrody oraz chroniąc naturalne wartoĞci krajobrazu. DziĊki temu, moĪliwa jest racjonalna dziaáalnoĞü gospodarcza i prawidáowy rozwój kaĪdego z regionów kraju, przez wskazanie odpowiedniego przeznaczenia i sposobu wykorzystania poszczegól-nych terenów.

Planowanie przestrzenne obejmuje obszary, których charakterystyka fizjo-graficzna i gospodarczo-przestrzenna wyróĪnia je z otoczenia. Jego podstawą są materiaáy kartograficzne, a aktualne zdjĊcia lotnicze doskonale je uzupeániają, dając informacje o warunkach przyrodniczych, zainwestowaniu i osadnictwie na danym terenie [Kafka, 2003].

Celem pracy byáo przedstawienie jednego z licznych zastosowaĔ Nume-rycznego Modelu Pokrycia Terenu opracowanego na podstawie zdjĊü lotni-czych. Ukazuje zalety tego modelu umoĪliwiające prezentacjĊ na nim Miejsco-wego Planu Zagospodarowania Przestrzennego.

METODYKA BADAē

Opracowywanie Numerycznego Modelu Pokrycia Terenu, zostaáo po-przedzone zebraniem niezbĊdnych materiaáów fotogrametrycznych i kartogra-ficznych, udostĊpnionych przez Centralny OĞrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej, w postaci map topograficznych oraz barwnych zdjĊü lotni-czych fragment obszaru miasta Opoczno (rys. 1 i 2). Ze zdjĊü lotnilotni-czych utwo-rzono stereogram.

(3)

ħródáo: opracowanie wáasne, na podstawie zdjĊü z CODGiK Source: own elaboration based on photos of CODGiK

Rysunek 1. Lewe zdjĊcie stereogramu Figure 1. Left stereogram photo

ħródáo: opracowanie wáasne, na podstawie zdjĊü z CODGiK. Source: own elaboration based on photos of CODGiK.

Rysunek 2. Prawe zdjĊcie stereogramu Figure 2. Right stereogram photo

(4)

Do opracowywania Numerycznego Modelu Pokrycia Terenu, wykorzysta-no fotogrametryczną stacjĊ cyfrową Delta.

Pierwszym etapem pracy byáo zaáoĪenie projektu, który obejmowaá wpro-wadzenie parametrów kamery lotniczej na podstawie metryki kamery: nazwa kamery RC 20, ogniskowa kamery: 153,17 mm, baza fotografowania: 80 mm, przesuniĊcie punktu gáównego: X0 = 0,003 mm, Y0 = -0,002 mm.

ORIENTACJA WEWNĉTRZNA

Wykonanie orientacji wewnĊtrznej zdjĊü polega na pomiarze znaczków táowych. W wyniku tej orientacji osiągniĊto maksymalny báąd dla wspóárzĊd-nych x = 1,78 ȝm i dla wspóárzĊdwspóárzĊd-nych y = -2,51 ȝm. Tabela 1 przedstawia wy-niki orientacji wewnĊtrznej.

Tabela 1. Wyniki orientacji wewnĊtrznej Table 1. Results of interior orientation

ħródáo: opracowanie wáasne. Source: own elaboration.

ORIENTACJA WZAJEMNA

Kolejnym etapem orientacji modelu jest wykonanie orientacji wzajemnej (relative orientation). Orientacja wzajemna polega na poszukiwaniu identycz-nych punktów na lewym i prawym zdjĊciu stereogramu, czyli takich, dla których gĊstoĞü optyczna jest maksymalnie skorelowana. WielkoĞü paralaksy jest oceną dokáadnoĞci pomiaru. Maksymalna uzyskana wartoĞü báĊdu wynosi 0,3 ȝm. Raport z orientacji wzajemnej przedstawia tabela 2.

(5)

Tabela 2. Wyniki orientacji wzajemnej Table 2. Results of relative orientation

ORIENTACJA BEZWZGLĉDNA

Orientacja bezwzglĊdna (absolute orientation) - polega na doprowadzeniu przestrzennego modelu do poáoĪenia wáaĞciwego, w przyjĊtym ukáadzie wspóá-rzĊdnych geodezyjnych. Proces ten wykonywany jest na podstawie fotopunk-tów.

W celu wykonania poprawnej orientacji bezwzglĊdnej, wymagane są, co najmniej 4 fotopunkty rozmieszczone na caáej powierzchni stereogramu.

TabelĊ báĊdów orientacji bezwzglĊdnej przedstawia tab. 3. Ostateczny osiągniĊty báąd wynosi dla wspóárzĊdnych X = 0,07 m, dla wspóárzĊdnych Y = 0,14 m oraz dla wspóárzĊdnych Z = 0,02 m.

Tabela 3. Wyniki orientacji bezwzglĊdnej Table 3. Results of absolute orientation

(6)

STEREODIGITALIZACJA I UTWORZENIE NUMERYCZNEGO MODELU POKRYCIA TERENU

W trakcie wektoryzacji obiektów topograficznych, moĪliwe jest redago-wanie geometrii obiektów, przemieszczanie punktów oraz operacje z zaznaczo-nymi punktami i liniami. Po zarejestrowaniu wszystkich obiektów, na utworzo-nych warstwach, zaznaczono caáe pokrycie terenu i manualnie wygenerowano DTM. Siatka, z niewielkimi odchyleniami, dopasowaáa siĊ do utworzonych obiektów. Podana wielkoĞü oczka siatki kwadratów w terenie to 25 m. WartoĞü ta zostaáa wybrana dla skali zdjĊü 1:26000, na podstawie wytycznych technicz-nych K-2.8.

Rysunek 3. Numeryczny Model Pokrycia Terenu po wygenerowaniu warstwic Figure 3. The Digital Surface Model after generating the contour lines

(7)

Na podstawie wygenerowanej siatki kwadratów oraz wszystkich wektory-zowanych obiektów utworzono siatkĊ trójkątów, tzw. model TIN. Ostatnim eta-pem opracowania NMPT byáo utworzenie warstwic gáównych, co 5 m oraz do-datkowych, co 2,5 m. Warstwice nie mogą przecinaü budynków, zbiorników wodnych i dróg, dlatego zostaáy one w tych miejscach wyciĊte, a pozostaáe wy-gáadzono (rys. 3).

Przestrzenne przedstawienie Numerycznego Modelu Pokrycia Terenu (rys. 4), umoĪliwia miĊdzy innymi program Surfer. Taka wizualizacja pozwala na bezpoĞrednią obserwacjĊ wysokoĞciowego uformowania terenu.

Rysunek 4. Numeryczny Model Pokrycia Terenu Figure 4. The Digital Surface Model

OPRACOWANIE CZĉĝCI GRAFICZNEJ MPZP NA NMPT

W wyniku wektoryzacji obiektów topograficznych, przy zastosowaniu zdjĊü lotniczych, powstaáo zobrazowanie pokrycia terenu póánocnej czĊĞci mia-sta Opoczno.

Jeden z miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego, uchwalo-nych dla fragmentu miasta dotyczy czĊĞci osiedla Milenijnego.

Opracowując plan osiedla Milenijnego, oparto siĊ na wykonanym Nume-rycznym Modelu Pokrycia Terenu oraz wykorzystano wyĪej wymieniony Miej-scowy Plan Zagospodarowania Przestrzennego. Rysunek wykonano w progra-mie Microstation. Efekty widoczne są na rysunku 5 i 6.

(8)

PODSUMOWANIE

Numeryczny Model Pokrycia Terenu, poza przedstawieniem dokáadnej lo-kalizacji obiektów topograficznych, linii ich przebiegu i zaáamania, zawiera równieĪ informacjĊ o ich wysokoĞciowym usytuowaniu. CzynnoĞci zmierzające do opracowania NMPT, a wiĊc przede wszystkim orientacjĊ i stereodigitalizacjĊ, wykonano na fotogrametrycznej stacji cyfrowej Delta. Dodatkowo wygenero-wano warstwice ilustrujące rzeĨbĊ terenu. Linie wyznaczające poszczególne obiekty zobrazowano w programie Microstation. Natomiast do trójwymiarowej wizualizacji fragmentu obszaru Opoczna posáuĪyá program Surfer.

Opierając siĊ na wszystkich wykonanych opracowaniach moĪna stwier-dziü, Īe uksztaátowanie badanego obszaru ma charakter równinny, a w niektó-rych miejscach falisty. Znajdują siĊ na nim jednak maáe wzniesienia i zagáĊbie-nia terenu, które urozmaicają jego rzeĨbĊ. Poza tym, czĊĞü analizowanego terenu jest w przewaĪającym stopniu wykorzystywana rolniczo, o czym Ğwiadczą licz-ne grunty orlicz-ne. Pozostaáa czĊĞü jest z kolei intensywnie zabudowana i zurbani-zowana. Tereny uĪytków zielonych to te, których zasiĊg nie zostaá okreĞlony w sposób bezpoĞredni, ale wyznaczają go linie pozostaáych terenów, wektory-zowanych na poszczególnych warstwach.

Rysunek 5. Numeryczny Model Pokrycia Terenu Figure 5. The Digital Surface Model

(9)

Rysunek 6. Lokalizacja MPZP na NMPT Figure 6. Location of LPSD on DSM

(10)

Numeryczny Model Pokrycia Terenu pozwala, z wystarczająco duĪą pre-cyzją, okreĞliü granice obszarów wykorzystywanych w okreĞlony sposób. Sta-nowi idealny podkáad uzupeániający róĪnego rodzaju mapy.

NMPT moĪna wzbogaciü o szereg dodatkowych informacji, zaczerpniĊ-tych z opracowaĔ kartograficznych, dotyczących np. klasyfikacji gleboznawczej, ewidencji gruntów i budynków. Pozwala to zebraü wszystkie dane dla jak naj-bardziej precyzyjnego oraz prawidáowego, z punktu widzenia racjonalnej go-spodarki przestrzenią, okreĞlenia funkcji terenu i sposobu jego wykorzystania. Fotogrametria, równieĪ dziĊki ciągáemu rozwojowi, daje ogromne moĪliwoĞci dla szybszej, taĔszej oraz áatwiejszej prezentacji zjawisk, które otaczają kaĪdego czáowieka, a które czĊsto bardzo szybko ulegają zmianie.

BIBLIOGRAFIA

Kafka K. 2003. Planowanie i zagospodarowanie przestrzenne w Ğwietle nowych przepisów. Wydawnictwo Gall, Katowice.

Ustawa o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym z 27 marca 2003 r. art. 10 ust. 2 pkt.8. Dr inĪ. Izabela Piech

tel: (12) 662-45-31 rmpiech@cyf-kr.edu.pl Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii 30-149 Kraków, ul.Balicka 253a