Broj 10 by Studentski zbor Geodetskog fakulteta

List studenata Geodetskog fakulteta SveuÄ?iliĹĄta u Zagrebu

ekscentar

EKSCENTAR 10

TEMA BROJA: LiDAR

Impressum Riječ urednika

Gajski Osnove laserskog skeniranja iz zraka

Novosti

Novak Optech LiDAR

DECRETUM EXCENTRI

Kujundžić Zračni laserski skeneri Leica ALS50-II i Corridor Mapper

126

In memoriam prof. dr. sc. Ladislav Feil

Miler, Đapo, Kordić, Medved Terestrički laserski skeneri

Fras, Lisec ISPRS WG VI/5 and Student Consortium Summer School

Interview GEORGE VOSSELMAN ITC, Enschede

Woodget, Donoghue, Carbonneau An assessment of airborne lidar for forest growth studies

Alshawa ICL: Iterative closest line - A novel point cloud registration algorithm based on linear features

Bitenc Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project

Pavić Skeniranje pročelja crkve »Čudotvorne Gospe Sinjske« Trimble VX Spatial Stationom

Optech LiDAR

Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa

IZ ZNANOSTI I STRUKE 70

Pavasović Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske

Oreč Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama

Dumančić Suradnja geodeta sa sudskim vještacima građevinske struke u postupku legalizacije objekata izgrađenih prije 15. veljače 1968.

Sabolov Geodetsko određivanje vertikalnih pomaka objekta »Malančec«

Stručna praksa - Bol 2007.

Biljecki INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a

102

Župan, Frangeš Mobilna kartografija

108

Lukatela Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa

114

Opačić Autonomna vozila - automobili budućnosti

118

Tatarević Primjena ručnih GPS uređaja s korisnički definiranim kartama

120

Sudarević Garmin Astro - Komplet za praćenje pozicija i kretanja pasa

123

Glavaš Postupci u švedskom katastru

128

Lasić, Kanajet Piramide na Sljemenu

131

Baćan Greenwichki Kraljevski opservatorij

134

Novljaković Google Mars i Google Moon

STUDENTSKI ŽIVOT 136

140

144

Oršulić IGSM - Sofija 2007.

Gračanin, Librić Stručna praksa - Bol 2007.

Obilježena 10. obljetnica Ekscentra

>> Donatori

POPULARIZACIJA ZNANOSTI

Geoservis d.o.o. Pula

Geometrix - obrt za obavljanje geodetskih radova vl. Jakov Vodopija Samobor

Navigator d.o.o. Zadar

Ured ovlaštenog inženjera geodezije MALA ŠKOLA 146

Vujčuf Mala škola Photoshopa

vl. Nenad Vidmar Ravna Gora

Ured ovlaštenog inženjera geodezije vl. Milenko Jović Buje

- GPS+GLONASS+GALILEO - maksimalna iskoristivost satelita - radio i GSM/GPRS komunikacija - sustav u potpunosti bez kablova

grafit-werbeagentur.de

- magnezijum kućište otporno na udarce i padove

S poji . . . i mjeri.

GEO CENTAR d.o.o. · Nikole Pavića 4 · ČAKOVEC tel. (0 40) 363 299 · faks (0 40) 363 288 · geo-centar@ck.t-com.hr

GR-3 Topconov prijamnik s novom G3 tehnologijom

www.topcon.hr

Riječ urednika

UREDNIŠTVO // EDITORIAL: Filip Biljecki glavni urednik // editor-in-chief

Poštovane čitateljice i čitatelji, Upravo čitate prosinački broj Ekscentra. To je stručni recenzirani časopis u području geomatike koji već 11. godinu izdaju studenti Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu. Glavni su ciljevi uredništva međunarodno širenje, konstantno povećavanje kvalitete časopisa i da u sljedeće dvije godine Ekscentar postane najbolji svjetski stručni studentski časopis.

> fbiljecki@geof.hr

Mario Kranjec zamjenik glavnog urednika // associate editor > mkranjec@geof.hr

Marko Pavasović tehnički urednik // technical editor > mpavasovic@geof.hr

Frane Glasinović zamjenik tehničkog urednika // technical editor deputy

Ovaj smo broj posvetili laserskom skeniranju, trenutnoj »cutting-edge« tehnologiji u prikupljanju prostornih informacija, ali nažalost malo aktivnoj na ovim prostorima.

> fglasinovic@geof.hr

Boris Skopljak, Marijan Grgić urednici naklade i distribucije // magazine distribution > bskopljak@geof.hr > marijangrgic@geof.hr

Vedran Peran ministar financija // finance minister > vperan@geof.hr

Matija Herceg urednik elektroničke verzije časopisa // editor of magazine’s e-version > mherceg@geof.hr

Željka Baćan, Darko Jerčić, Marko Komerički, Tomislav Vidmar, Vedran Vrhovac suradnici // associates Alen Okanović, Tina Ćorluka grafički urednici // layout editors Grafički fakultet Sveučilišta u Zagrebu > alen.okanovic@grf.hr > tina.corluka@grf.hr

U ime uredništva, zahvalio bih svima koji su na bilo koji način doprinijeli Ekscentru u proteklih šest mjeseci. Posebno mi je zadovoljstvo reći »veliko hvala« osobama bez kojih bi ovaj broj bio znatno drukčiji: Mario Miler, doc. dr. Dubravko Gajski, prof. dr. Zdravko Kapović, prof. dr. Stanislav Frangeš, prof. dr. Drago Špoljarić, prof. dr. Gorana Novaković, mr. sc. Milan Rezo (Geodetski fakultet, Zagreb), Zlatan Novak (Geo3D), dr. Devrim Akca (ETH Zürich), dr. Laszlo Molnar (TU Wien), doc. dr. Mojca K. Fras i Anka Lisec (FGG, Ljubljana) i svi recenzenti. Najljepše zahvaljujemo tvrtkama i institucijama koje su odlučile podržati naš projekt kupnjom oglasnog prostora i nesebičnim donacijama. Bez njih bi ovaj broj ostao samo u planu. Nadamo se da ćete ovo izdanje ocijeniti kao relevantno i zanimljivo, a sugestije, kritike i komentari su, kao i uvijek, dobrodošli na ekscentar@geof.hr! A tek članci... :)

Jasmina Škoda (HR), Nives Miklaušić (EN) lektorice // proof readers Filozofski fakultet Sveučilišta u Zagrebu > jskoda@vip.hr > nivesmiklausic@net.hr

prof. dr. sc. Nedjeljko Frančula počasni član uredništva // honorary member of the Editorial board > nfrancul@geof.hr

Adresa uredništva // Editorial address:

Lijepi pozdrav do ljeta, Filip Biljecki

Slika na naslovnici je stari grad Varaždin skeniran OPTECH ILRIS 3d skenerom.

Ekscentar Geodetski fakultet // Faculty of Geodesy Kačićeva 26/V HR-10000 Zagreb e-mail: ekscentar@geof.hr WGS84: N45˚48’30.3’’, E015˚57’48.5’’

Zahvaljujemo tvrtkama Vektra d.o.o. i Geo3D d.o.o. na ustupljenom modelu.

Naklada // Circulation: 3500 Izdavač // Publisher:

Studentski zbor // Student association Geodetski fakultet // Faculty of Geodesy Kačićeva 26/V HR-10000 Zagreb

Tiskara // Print: Denona d.o.o.

Ekscentar je član organizacije // Ekscentar is a member of: SPINE – Student Press in Europe

Ekscentar online (puni tekstovi // full texts): http://open.geof.hr/ekscentar

Broj žiro računa:

2340009-1100010196 s pozivom na broj 108/07

ISSN: 1331-4939 UDK: 378 528

Uredništvo ne mora uvijek biti suglasno sa stavovima autora. Za cijene oglašavanja i donacije molimo kontaktirajte nas na ekscentar@geof.hr

Mišljenjem ureda za priopćavanje, klasa 032-05/97-02-69, Ekscentar je oslobođen plaćanja poreza na promet. Puni tekstovi mogu se koristiti za osobne i edukacijske potrebe bez prethodnoga odobrenja, a uz obvezno navođenje izvora. Korištenje u komercijalne svrhe nije dozvoljeno bez pisanog odobrenja izdavača. Ne smijete mijenjati, preoblikovati ili prerađivati sadržaj lista. // Full texts can be used for personal and educational purposes without permission, but with inevitable citation. Use for commercial purposes is prohibited without the permission of the Editorial board. You may not alter, transform, or build upon content of this magazine. Ovaj list je lincenciran pod Creative Commons License dostupnoj na internetskoj stranici: // This magazine is licensed under Creative Commons License available on the web site: > http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Novosti iz svijeta geodezije i geoinformatike Prof. dr. sc. Stanislav Frangeš novi dekan Geodetskog fakulteta Prof. dr. sc. Stanislav Frangeš izabran je za dekana Geodetskog fakulteta u Zagrebu. Dr. sc. Stanislav Frangeš je redoviti profesor na našem Fakultetu i dosad je obnašao dužnost prodekana za nastavu i studente. Vjerujemo da će mu ovo iskustvo jako koristiti pri izazovima pred kojima će se naći u svom tekućem dvogodišnjem mandatu. Ovim putem studenti Geodetskog fakulteta čestitaju novom Dekanu na izboru na ovu časnu dužnost, sa željama da kao dekan odvede naš Fakultet na još više grane na hrvatskoj akademskoj i obrazovnoj sceni. Zamolili smo Dekana (koji nam je drage volje izašao u susret) za poruku koju vam ovim putem prenosimo: »Od samog početka studiranja nužan je Vaš nadasve ozbiljan pristup svim predavanjima i vježbama, iskoristite sve mogućnosti koje Vam se pružaju na Geodetskom fakultetu da prikupite i savladate sva znanja i vještine koja su Vam ponuđena i koja će od Vas stvoriti kompetentnog geodetskog i geoinformatičkog stručnjaka koji će se u praksi moći suočiti sa svakim postavljenim problemom i kvalitetno ga riješiti.«

>> Geodetski fakultet

Novi Kodeks ponašanja studenata i Pravilnik o stegovnoj odgovornosti studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Fakultetsko je vijeće na svojoj 118. redovitoj sjednici održanoj dana 29. studenog 2007. godine donijelo dva nova pravilnika, točnije jedan Kodeks i jedan Pravilnik. Tako je i Geodetski fakultet, nakon podužeg čekanja, objavio dokumente koji jasno definiraju što je prihvatljivo, a što nije, u skladu s akademskim normama našeg Fakultata. Svako zanimanje, pa tako i ono studentsko nosi sa sobom određena prava, ali i odgovornosti. Uobičajeno je da smo mi studenti često isticali svoja prava, ponekad zanemarujući i obveze koje ta prava nose sa sobom. Nadajmo se da će se ovim aktima donekle razjasniti vječne studentske polemike vezane za izvanredne rokove, molbe, izostanke i druge (ne)studentske okolnosti.

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Studenti usmjerenja IGUPI odradili stručnu praksu u Bolu na Braču Studenti IX. semestra na usmjerenju Inženjerska geodezija i upravljanje prostornim informacijama u razdoblju od 9. do 16. prosinca 2007. odradili su terenski dio stručne prakse u Bolu na otoku Braču. Studentima zasigurno manje zanimljiviji dio, koji se tiče obrade podataka, odrađen je u računalnim učionicama Geodetskog fakulteta u tjednu nakon zimskih praznika od 7. do 11. siječnja 2008. Zahvaljujući suradnji Geodetskog fakulteta i tvrtke Geofoto d.o.o. pronađen je model kojim bi studenti IGUPI usmjerenja odradili stručnu praksu primjenjujući znanje stečeno na fakultetu kroz praktični rad geodetskim instrumentima i snalaženjem na terenu. Pod vodstvom dr. sc. Vlade Cetla i Damira Višića, a pod budnim okom prof. dr. sc. Miodraga Roića, studenti su savjesno i na vrijeme izvršili svoje zadatke i predali projekte koje će kasnije konačno procesuirati stručnjaci iz Geofota. Želimo samo naglasiti studentsko zadovoljstvo ostvarenom suradnjom jedne privatne tvtke i Fakulteta. Nadamo se da će ovakva vrsta suradnje u budućnosti postati uobičajena te pozivamo i druge geodetske kompanije koje su zainteresirane za ovaj oblik suradnje da svoje upite adresiraju na Kačićevu 26. Više o doživljajima studenata i samoj praksi pročitajte u časopisu, u članku kolegice Vedrane Librić i kolege Ive Gračanina.

Ekscentar na Marsu Dobro, šalimo se... Nije na Marsu, ali je na Zemlji. Časopis studenata Geodetskog fakulteta ostvario je međunarodnu distribuciju na sve Zemljine naseljene kontinente. Cilj je ovakvog pothvata bio uspostavljanje veza kojima bismo ostvarili suradnju sa svim fakultetima u području geodezije u svijetu. Na taj način Ekscentar pridonosi promicanju imena Geodetskog fakulteta u Zagrebu na svim dijelovima Zemaljske kugle. Osim u europske metropole – London, Pariz, Amsterdam, Berlin, Sofiju, Istanbul, Zürich te druge poznate gradove – Ekscentar je kročio na sve kontinente predstavljajući se kineskoj, indijskoj, japanskoj, pa čak i mongolskoj akademskoj zajednici, Sveučilištu u Melbourneu u Australiji, kolegama iz Egipta i Južnoafričke Republike u Africi te sveučilištima diljem SAD-a, Kanade, Čilea i Brazila na američkim kontinentima. Posebno nas veseli buduća suradnja s fakultetom na Sveučilištu u Tokiju, gdje je časopis naišao na izvanrednu čitanost, kao i suradnja s časopisima drugih europskih geodetskih fakulteta. Pozitivne kritike koje su časopisu pristigle sa svih dijelova svijeta dodatan su nam poticaj za daljnja poboljšanja i usavršavanja.

Studenti Geodetskog fakulteta i Ekscentar dobitnici Rektorovih nagrada Sveučilišta u Zagrebu Svečana dodjela Rektorovih nagrada za proteklu akademsku godinu održana je 3. listopada 2007. na Fakultetu elektrotehnike i računarstva. Tom prigodom podijeljeno je 105 Rektorovih nagrada za najbolje studentske znanstveno-stručne radove i sedam posebnih Rektorovih nagrada za najbolje studentske pothvate. Jedna posebna Rektorova nagrada uručena je i članovima uredništva Ekscentra u sastavu: Filip Biljecki, Mario Kranjec, Marko Pavasović, Matija Herceg, Vedran Peran i Boris Skopljak. To je ujedno i jedina posebna Rektorova nagrada dodijeljena nekim studentima Geodetskog fakulteta u njegovih 45 godina postojanja. Prenosimo komentar dekana, prof. Frangeša: »Imati svoj kvalitetan studentski stručni časopis je zaista privilegija samo najboljih fakulteta. Za Geodetski fakultet, koji brojem studenata i nastavnika, ali ne i rezultatima, spada u »male« fakultete, imati ovakav studentski časopis iznimno je važno. Stoga dodjela posebne Rektorove nagrade projektu Ekscentar ima za studente i djelatnike Geodetskog fakulteta, pa i za sveukupni napredak geodetske djelatnosti u Republici Hrvatskoj još i dodatnu važnost«. Također ćemo s ponosom istaknuti dva studenta Geodetskog fakulteta koji su primili Rektorove nagrade za svoje radove, a to su: Matija Herceg, za rad pod naslovom »Sferna astronomija prilagođena za e-obrazovanje« pod mentorstvom prof. dr. sc. Drage Špoljarića, i Vedran Tatarević, za rad pod naslovom »Inovacijska geoinformacijska tehnologija u prikazivanju šumskih ekosustava Republike Hrvatske«, u mentorstvu prof. dr. sc. Damira Medaka. Sjajni uspjesi naših studenata su dokaz dobrog rada sa studentima na Geodetskom fakultetu, kao i pokazatelj stvaranja budućih kvalitenih geodetskih stručnjaka koji će biti glavni oslonac geodetske znanosti u Hrvatskoj.

Studentima Geodetskog fakulteta dodijeljene stipendije Zaklade Geofoto Zaklada Geofoto je 15. siječnja 2008. objavila imena studenata Geodetskog fakulteta koji su dobitnici stipendije Zaklade Geofoto. Dodijeljeno je dvanaest stipendija za akademsku godinu 2007./2008. redovitim studentima preddiplomskih i dodiplomskih studija geodezije i geoinformatike iz Hrvatske i Bosne i Hercegovine. Talentirani studenti Geodetskog fakulteta, koje će Zaklada Geofoto stipendirati s 1 200 kuna mjesečno tijekom akademske godine 2007./2008., pod uvjetom da poštuju ugovorom dogovorene obveze, su: Igor Tomić, Irena Mitton, Marino Čuljat, Daria Došen, Stjepan Keleminec, Martina Bednjanec, Olga Bjelotomić, Martina Deur, Dijana El Mazahreh, Nenad Tatalović, Boris Skopljak i Tanja Lerotić. Bitno je naglasiti da stipendisti Zaklade Geofoto, koju u potpunosti financira tvrtka Geofoto d.o.o., nemaju ugovornu obvezu da se po završetku studija zaposle u tvrtki Geofoto d.o.o. Čestitamo dobitnicima i nadamo se da će ovo biti dovoljan motiv mlađim kolegama studentima da što bolje i točnije izvršavaju svoje akademske obveze kako bi dobili mogućnost dobivanja jednog ovakvog priznanja za svoj rad i značajne financijske injekcije za jedan studentski džep.

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Novi Zakon o prostornom uređenju i gradnji stupio na snagu Zakon o prostornom uređenju i gradnji koji je Hrvatski sabor donio na sjednici 6. srpnja 2007. godine, zajedno s Odlukom o proglašenju, objavljen je u Narodnim novinama, broj 76/07, 23. srpnja 2007. godine. Zakon je stupio na snagu 1. listopada 2007., izuzev članka 204., stavka 3. i stavka 4. koji će na snagu stupiti danom prijama Republike Hrvatske u Europsku uniju. Prema novom Zakonu, građani za gradnju obiteljskih kuća bruto površine do 400 četvornih metara, kao i poljoprivrednici za poljoprivredne zgrade do 600 četvornih metara, više neće trebati lokacijsku i građevinsku dozvolu, već će im za gradnju biti dovoljno rješenje o uvjetima građenja, a za to će trebati priložiti samo idejni projekt. Novim su Zakonom objedinjeni prostorno uređenje i građenje, te su uređena i pitanja urbane komasacije. Tako se više ne može provesti parcelacija unutar građevnog područja ako se parcela ne privodi svrsi. Novina je i to da izdavanje rješenja o uvjetima građenja i dozvole više neće biti u nadležnosti Ureda državne uprave, već će svi veliki gradovi, odnosno svi gradovi s više od 35 000 stanovnika imati posebne upravne odjele koji će izdavati te dozvole. Zakon donosi i stavak kojim su općina ili grad obvezni prodati dio svoje zemlje, u slučaju da vlasniku koji ima 80 % potrebne površine nedostaje još 20 %, a tih 20 % je zemljište u vlasništvu općine ili grada. Novi Zakon pojednostavljuje i smanjuje broj prostornih planova, za gradove više ne predviđa generalne urbanističke planove, već urbanističke planove uređenja neizgrađenog građevinskog zemljišta i obnove gradskih središta, a posebne se odredbe odnose i na zaštićena područja od posebnog interesa za državu. Što se tiče geodetskih elaborata, posebna će se pozornost, uz snimljenu situaciju, usmjeravati na ispravnost geodetske podloge sa svim visinskim kotama, što dovodi do povećanja cijene elaborata. Najveću je polemiku među geodetima izazvala odredba kojom jedan ured ili tvrtka mora imati dva ovlaštena inženjera geodezije za potrebe izrade geodetskih podloga za graditeljsko projektiranje i izrade elaborata iskolčenja. Velik je dio ovlaštenih inženjera geodezije ovaj Zakon shvatio kao jasnu namjeru »velikih« geodetskih tvrtki da sve geodetske poslove stave pod svoje okrilje. U svakom slučaju, pročitajte odredbe novog Zakona dostupnog na navedenom linku: Izvor: http://www.nn.hr/clanci/sluzbeno/2007/2395.htm

Napokon – CROPOS

>> Iz Hrvatske

Dok gotovo svi naši susjedi već odavno koriste vlastite mreže referentnih GNSS stanica, Hrvatska tek sada dolazi nadomak tog dugo očekivanog cilja. Naime, 28. studenog 2007. potpisan je ugovor za realizaciju sustava CROPOS (CROatian POsitioning System). Ugovor su potpisali predstavnici Delegacije Europske Unije u Zagrebu, Ministarstava finacija Republike Hrvatske i izvoditelj radova tvrtka Trimble Europe, a dogovorena vrijednost ugovora je 1 396 460 eura. Rok izvođenja radova i potpuno dovršenje sustava, uključujući i tromjesečno testiranje sustava, je 12 mjeseci. Državna geodetska uprava će nakon aktivnosti vezanih uz projektiranje sustava, izrade tehničkih specifikacija i natječajne dokumentacije biti nositelj uspostavljanja sustava i odgovorna za održavanje sustava i distribuciju podataka korisnicima. CROPOS sustav činit će 30 referentnih GNSS stanica na međusobnoj udaljenosti od 70 km raspoređenih tako da prekrivaju cijelo područje Republike Hrvatske u svrhu prikupljanja podataka satelitskih mjerenja i računanja korekcijskih parametara. Korekcijski parametri bit će dostupni korisnicima na terenu putem mobilnog Interneta (GPRS/GSM) i na taj će način omogućiti određivanje položaja s točnošću od ±2 cm u realnom vremenu.

Izvor: www.dgu.hr

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Obilježeno 55 godina Hrvatskog geodetskog društva Geodetski fakultet je 30. studenog 2007. imao čast upriličiti svečanu proslavu ove nadasve vrijedne obljetnice. Bio je to susret starih prijatelja struke i mnogih nostalgičnih prepričavanja geodetskih zgoda i nezgoda, najava i planova za budućnost geodezije u Hrvatskoj. Zaključak je da kao struka jako dobro kotiramo u »lijepoj našoj« te se s optimizmom gleda na buduće dane. Posebna čast dodijeljena je našem kolegi studentu Frani Glasinoviću, koji je kao najmlađi član, proglašen i počasnim članom HGD-a. Čestitamo Frani i vjerujemo kako će naš Fakultet iznjedriti još mnogo generacija koji će u budućnosti priređivati još mnogo ovakvih proslava i druženja.

Nema više para od turizma Za nekih 50 milijuna godina Hrvatska sigurno neće morati voditi borbu s EU zbog ZERP-a, jer kako stručnjaci predviđaju, tada više nećemo imati izlaz na more. Članak objavljen u siječanjskom broju uglednog američkog časopisa »Geology« pod naslovom »Eocene to present subduction of southern Adria mantle lithosphere beneath the Dinarides«, uzburkao je mnoge duhove i preplavio naslovnice svih hrvatskih dnevnih novina. Uz profesora Richarda Benneta sa Sveučilišta u Arizoni u istraživanju kao koautori članka sudjelovali su i naši najbolji stručnjaci na ovom polju: Goran Buble (asistent iz fizikalne geodezije koji je trenutno na doktorskom studiju u Arizoni kojeg ovim putem pozdravljamo i želimo mu mnogo ovakvih akademskih uspjeha), cijenjeni profesori Tomislav Bašić i Željko Bačić. Na istraživanju su još sudjelovali i drugi znanstvenici: Sigrún Hreinsdóttir sa Sveučilišta u Arizoni te Gabe Casale, Andrew Gendaszek i Darrel Cowan sa Sveučilišta Washington u Seattleu. Mjerenja su izvršena pričvršćivanjem GPS opreme za stijene, što je omogućilo vrlo precizno praćenje pomaka tektonskih ploča. Novootkriveni rasjed koji prolazi ispod Jadranskog mora aktivno gradi nove prekrasne dalmatinske otoke i Dinarske planine u Hrvatskoj. Utvrđeno je da rasjed nastaje na dijelu gdje prednji rub Euroazijske ploče nasjeda i kliže preko bivšeg dijela Afričke ploče, koji se naziva Južnojadranska mikroploča. Mjerenja su pokazala kako se peta ‘talijanske čizme’ približava hrvatskoj obali brzinom od 4 mm godišnje. Za usporedbu, pomicanja na poznatom rasjedu St. Andreas u Kaliforniji su i 10 puta brža. S tempom približavanja od 4,5 kilometara u milijun godina, talijanska i hrvatska obala mogle bi se spojiti za 50 do 70 milijuna godina, izračunali su stručnjaci. Profesor Bennet kretanje Euroazijske ploče uspoređuje s ralicom koja gura snijeg ispred sebe, pri tome je snijeg morsko dno koje se uzdiže i formira dalmatinske otoke i Dinarske planine. Zamolili smo profesora Bašića za članak u sljedećem broju Ekscentra kako bismo iz prve ruke mogli saznati puno više o ovome zanimljivom fenomenu. Ovo je samo jedan od dokaza širokog spektra znanstvenih disciplina koje pokriva geodetska znanost i još jedno zanimljivo područje djelovanja za sve kolege koji svoju budućnost ne želi isključivo vezati za totalnu stanicu i izradu parcelacijskih elaborata.

Geodetski »Dudeki i Regice« Ne radi se o ekranizaciji poznate domaće serije, ali afera pod popularnim nazivom »Gruntovec« glasno je odjeknula u široj hrvatskoj javnosti. Nažalost, glavni glumci su ovoga puta bili iz redova naše struke. Dana 11. prosinca 2007., u operativnoj akciji USKOKA-a kodnog imena ‘Gruntovec’ razbijena je korupcijska mreža u zagrebačkoj Gruntovnici, pri čemu su uhićene 22 osobe. Ravnatelj USKOK-a Dinko Cvitan i ravnatelj policije Marijan Benko izjavili su kako se radi o tri odvjetnika, a uhićeno je i sedam službenika zagrebačke i jedan službenik zaprešićke Gruntovnice, jedan službenik Državnog odvjetništva te deset stranaka koje su davale mito. Jedan osumnjičenik trenutno se nalazi u bijegu. Uhićene se tereti za primanje i davanje mita u iznosi od nekoliko stotina kuna pa sve do pet tisuća eura. Kako saznajemo, trinaest je osoba bilo zadržano u pritvoru od sredine prosinca i tek su početkom veljače pušteni da se brane sa slobode. Nažalost, akcija u kojoj su uhićeni odvjetnici i djelatnici zagrebačke Gruntovnice ima i usputne žrtve, one koji s korupcijom i malverzacijama nemaju nikakve veze. Naime, Gruntovnica je u potpunom kolapsu, pa investitori ne mogu ni graditi ni prodavati već dovršene stanove. Predviđa se da bi zbog svega toga moglo uzmanjkati novca u gradskoj blagajni, koja se u dobroj mjeri puni uplatama od komunalnog doprinosa. Investitori novac uplaćuju pri predaji zahtjeva za dozvole, a kako je njih sve manje, bit će i manje novca za ceste, vodovod, plin, rasvjetu. Nadamo se da su ovaki slučajevi primanja i davanja mita u Gruntovnici stvar prošlosti i svakako vjerujemo kako je ovo bio izolirani slučaj te kako geodetski službenici u gruntovnicama diljem »Lijepe naše« obavljaju svoj posao savjesno i časno na ponos geodetskoj struci.

Google Maps pokrio Hrvatsku Vijest je ovo koja nije naišla na veliki odjek u hrvatskoj javnosti, ali najpopularniji svjetski servis za pretraživanje karata i satelitskih snimaka Google Maps obznanio je da od sada pokriva osam novih zemalja. Proširenje Google Maps-a uz Hrvatsku obuhvaća još i Rusiju, Tursku, Tajvan, Tajland, Grčku, Litvu i Sloveniju. Pokriveni su svi veći hrvatski gradovi i nekolicina manjih. Tako je sada omogućeno brzo pronalaženje ulica u najvećim hrvatskim gradovima. Nije omogućena opcija navigacije iz jedne lokacije drugoj i zaobiđeni su neki veći gradovi poput Pule, Karlovca i Dubrovnika. Nadamo se da će stručnjaci iz Googla još poraditi na kartiranju ulica u ostalim hrvatskim gradovima, ali i dosad učinjeni koraci pokazuju da Svijet počinje misliti na nas. Izvor: http://www.novina.com/

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

BlueSky predstavio novu tehnologiju za izradu 3D modela Britanska kompanija za snimanja iz zraka i svemira BlueSky je predstavila nov način izrade stvarnih 3D modela zgrada, reljefa i voda uređajem nazvanim ZPrinter® 450 koji koristi revolucionarnu tehnologiju za ispis računalom obrađenih slika. Nova je tehnologija, koja je mnogostruko jeftinija i jednostavnija od prijašnjih, razvijena u suradnji s Art Systems Ltd, distributerom slika velikoga formata za Ujedninjeno Kraljevstvo. Izrada 3D modela je sada moguća puno kvalitetnije, preciznije i realnije - boje odgovaraju stvarnom prikazu na računalu. Samo modeliranje približno odgovara ispisivanju običnim pisačem samo podijeljeno u tisuće slojeva tako da se »ispisuje« polimernom masom sloj na sloj. Ovom će suradnjom i predstavljanjem ZPrinter® 450 uređaja za izradu 3D modela tvrtka BlueSky samo dodatno učvrstiti poziciju europskog lidera na tržištu koje bilježi nagli porast. Izvor: www.bapcojournal.com

Nokia kupuje NAVTEQ

>> Svijet

Nokia je 9. listopada 2007. najavila kupovinu Navteqa, tvrtke koja se bavi proizvodnjom digitalnih karata, za 8.1 milijardu američkih dolara i time su jasno pokazali koja je njihova buduća strategija - sve veće okretanje tržištu proizvodnje karata za GPS uređaje te korištenje navigacije u sve većem broju mobilnih i ostalih uređaja. Navteq je tvrtka osnovana 1985. godine koja trenutno zapošljava tri tisuće ljudi u trideset zemalja i proizvodi karte i softver koji se koristi u prijenosnim navigacijskim uređajima koje proizvode Garmin i druge kompanije, a proizvodi i mape za internetske stranice poput AOL-ova Mapquesta, Google Mapsa i Yahoo Mapsa. Rezultati suradnje novih partnera vidljivi su već danas u njihovim novim modelima - GPS prijamnik sve češće se nalazi u novim Nokijinim modelima (ili se može kupiti kao dodatak), a o ciljevima proizvođača jasno pokazuje i to što su Nokijine karte prevedene na gotovo sve svjetske jezike, pa tako i na hrvatski. Izvor: www.nokia.com

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

SUN 2008. godinu započeo kupnjom MySQL-a Sun Microsystems je 17. siječnja 2008. objavio kupnju švedskog proizvođača softvera MySQL-a, što je naišlo na burne reakcije svjetske javnosti. Za to će platiti milijardu dolara. Nakon objavljene transakcije, Sunove dionice su porasle za 15 %. MySQL jedan je od najbrže rastućih proizvođača besplatnog softvera. Tehnologiju DMBS-a, koja se natječe s komercijalnim proizvodima, kao što su Oracle i Microsoft, koristi Google, Yahoo, Facebook, YouTube i Nokia. »Najveće kompanije diljem svijeta koriste open-source softver«, izjavio je izvršni direktor Suna Jonathan Schwartz. Rekao je da očekuje da će kompanija profitirati ovom transakcijom tako što će korisnicima MySQL-a ponuditi druge Sunove proizvode. Sun je u svijetu najpoznatiji zahvaljujući high-end serverima i softveru. Napravio je Solaris, operativni sustav za servere, i ponudio ga besplatno 2005. godine. Schwartz, koji je preuzeo vodstvo tvrtke 2006. godine, povećao je profit tvrtke otpuštanjem nekoliko tisuća zaposlenika. Također je naglasio da ovom kupnjom kompanija nema namjeru stati sa širenjem te kako su i dalje spremni za kupnju. Izvor: www.sun.com

GPS OŠTEĆUJE MOSTOVE U posljednje se vrijeme sve češće pokazuje kako ni GPS nije svemoćan i da pri vožnji svakako treba koristiti i zdravi razum. Najviše treba vjerovati samom sebi i prometnim znakovima na cesti. Često u navigacijskim uređajima ovi znakovi nisu uneseni na adekvatan način, što stvara brojne probleme u prometu. Jedan od najočitijih primjera zbio se nedavno u Velikoj Britaniji. Naime, britanski Network Rail iznio je podatak kako se godišnje ošteti oko 2 000 mostova jer satelitska navigacija usmjerava kamione prema cestama neprikladnima za njihovu veličinu. Vozači pokušavaju svojim kamionima proći ispod preniskih mostova, ne obraćajući pri tome pozornost na prometne znakove upozorenja o dopuštenoj visini vozila na određenoj dionici. Prema izračunima, britanska željeznica je zbog ovakve nepažnje izgubila deset milijuna funti godišnje i zabilježila oko 5 000 sati kašnjenja. P. J. Taylor iz Network Raila za BBC Five Live je izjavio: »Satelitska navigacija je odličan alat, ali nije alternativa za obraćanje pozornosti na to kamo idete, kao ni za poštivanje pravila ceste.« U tijeku je rasprava s kompanijama za satelitsku navigaciju o rješavanju problema. Radi se na sastavljanju liste niskih mostova u Velikoj Britaniji kako bi se ti podaci integrirali u softver za navigaciju i time spriječile ovakve situacije u budućnosti. Izvor: www.net.hr

GPhone ipak mobilna platforma Iako se dugo vremena nagađalo da će GPhone biti mobilni uređaj kojeg će razviti i distribuirati Google, krajem 2007. godine smo doznali da je GPhone ipak mobilna platforma bazirana na Linuxu, nazvana Android. U Googleu kažu da će Android osigurati puno iskorištavanje potencijala mobilnih telefona i da bi njegov otvoren koncept trebao omogućiti razvoj novih servisa poput social-networking stranica i mobilnih videoportala. Tako će u budućnosti korisnici svoj mobilni telefon moći u potpunosti prilagoditi vlastitim interesima jer Android neće praviti razliku između već pohranjenih aplikacija u telefonu i onih koje su razvili nezavisni proizvođači, tako da neće biti »nametanih« programa, već će o svemu direktno odlučivati korisnici. Osim Androida, novost je u mobilnom svijetu i Open Handset Alliance (OHA), grupacija od 33 kompanije koje će podržavati novu mobilnu platformu - nju čine proizvođači mobilnih telefona, mobilni operateri, softverske i druge kompanije, među kojima su, osim Googlea kao predvodnika, i Samsung, HTC, Motorola, Intel, eBay, T-Mobile i drugi. Među njima nema Microsofta i Nokije koji imaju vlastite operativne sustave za mobilne uređaje. Prvi telefoni koji će podržavati Googleovu novu mobilnu platformu bi se trebali pojaviti u drugoj polovici ove godine, a glasine kažu da bi jedan od prvih takvih uređaja mogao biti HTC-ov Dream koji bi trebao demonstrirati puni potencijal Androida. Izvor: www.pcchip.hr

Pokrenuta nova web tražilica Wikia search Osnivač Wikipedije Jimmy Wels je 7. siječnja ove godine pokrenuo novi internetski pretraživač koji ulazi u Wiki-porodicu. Wikia Search je open-source projekt koji bi trebao postati konkurent popularnom Googleu i Yahoou. Glavna je ideja, koja bi trebala razlikovati Wikia Search od konkurencije, transparentnost same pretrage. Tim je ciljem korisniku omogućen prikaz načina dolaska do prikazanog rezultata. Također, jedna od novosti nove tražilice je mogućnost utjecanja na filtriranje i rangiranje interneskih stranica na način koji se do sada koristio u svima poznatoj Wikipediji. Uz sve što je navedeno, tijekom ove godine web tražilica će biti još usavršavana i korisniku će imati više novih mogućnosti, što može rezultirati preuzimanjem dijela korisnika od glavnih konkurenata - trenutno najboljim web tražilicama - Yahoou i Googleu. Internet je izvor velike većine informacija za geodete i zasigurno ste nemalo puta ostali razočarani rezultatima koje vam izbaci »svemoćni« Google, stoga svakako isprobajte novu Wiki-tražilicu. Možda vas »Prati sreća«. Izvor: alpha.search.wikia.com

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Hexagon preuzima NovAtel Predstavnici kanadskog NovAtela objavili su 28. studenoga vijest kako je švedski koncern Hexagon došao u posjed 99. 3 % dionica NovAtela. Hexagon je 8 647 240 dionica NovAtela kupio po cijeni od 50 američkih dolara po dionici i tako došao u posjed jedne od vodećih svjetskih kompanija u razvoju GNSS opreme i sustava za globalno pozicioniranje. Iz Hexagona poručuju kako koncern namjerava kupiti i preostale dionice NovAtela pod istim uvjetima kao i dosadašnje. Švedski Hexagon AB je već došao u posjed jednog od najpoznatijih proizvođača geodetskih instrumenata – Leice. Na taj način iz Hexagona najavljuju ozbiljnu kandidaturu za preuzimanje primata u proizvodnji rješenja za precizna geodetska mjerenja. Više na: www.novatel.com

Rusija proširila GLONASS

>> Svijet & Sport

Za razliku od projekta GALILEO Europske unije, koji bilježi spori napredak, Rusiji je napokon krenulo s GLONASS-om. Krajem 2007. godine ruska je agencija za razvoj svemirskih istraživanja RFSA (Russian Federal Space Agency) lansirala tri satelita za proširenje svog GLONASS satelitskog sustava. Sateliti su u svemir lansirani iz Baikonura, centra za svemirska istraživanja u Kazahstanu. Rad na GLONASS-u, (GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) koji bi trebao konkurirati američkom sustavu GPS, počeo je u Sovjetskom Savezu sredinom 70-tih godina prošlog stoljeća, no nakon raspada SSSR-a i financijske krize u Rusiji, tijekom 90-tih prekinuto je financiranje održavanja i razvoja sustava. Ipak, posljednjih godina, dolaskom Vladimira Putina na vlast, ponovno je osigurano financiranje cijelog projekta i omogućeno njegovo puštanje u puni pogon. Lansiranjem posljednja tri satelita ruska je agencija osigurala broj od 18 satelita koji su dovoljni za satelitsko pozicioniranje objekata na području cijele Rusije, a do 2011. godine se planira lansiranje još šest satelita i pokrivanje površine cijelog svijeta signalom satelitskog sustava. Izvor: www.gpsworld.com

Druga godišnjica lansiranja prvog satelita Galileo sustava Dana 28. prosinca 2007. obilježena je druga godišnjica puštanja u orbitu prvog satelita GIOVE-A satelitskog sustava Galileo, koji je lansiran u raketi Soyuz iz centra za svemirska istraživanja u Baikonuru. Taj satelit predstavlja početak postavljanja satelitskog sustava koji bi omogućio satelitsko pozicioniranje objekata u cijeloj Europi, a idući korak je puštanje u orbitu satelita GIOVE-B, koji će biti satelit s najvišom točnosti u cijeloj orbiti što će, naravno, pridonijeti visokoj točnosti cijelog sustava. Nakon GIOVE-B satelita, u orbitu će do 2009. godine biti lansirano još četiri satelita, a potpuni satelitski sustav s 30 satelita može se očekivati 2013. godine. Istovremeno razvijanju satelitskog sustava Galileo, razvija se još jedan sustav za pozicioniranje - EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System) - koji je prvotno zamišljen kao sustav koji bi povećao sigurnost zračnog prometa, a danas se razvija kao sustav postaja na Zemlji koje će primati signale sa satelita, korigirati ih i korigirane ih odašiljati. Izvor: www.esa.int

I Pigmejci koriste GPS Još jedan dokaz infiltracije GPS tehnologije u sve pore društva je i to da su ove tehnologije počeli koristiti i patuljasti ljudi iz srca Afrike . Pretjerano je iskorištavanje šumskih bogatstava diljem srednje i južne Afrike natjeralo ljubitelje prirode na pokušaj zaštite barem dijela kulturnog i prirodnog blaga Pigmejaca sa sjevera Konga. Tako se nomadsko pleme Pigmejaca Mbendjele Yaka imalo prilike sresti sa suvremenom tehnologijom satelitskog pozicioniranja i označavanja krajeva koje žele zaštiti. GPS uređaji koje su koristili pojednostavljeni su i u potpunosti prilagođeni nepismenim ljudima - umjesto numeričkih znakova, upotrijebljeni su slikovni. Pigmejci su na tim GPS uređajima označili mjesta koja su iznimno važna za njihovu kulturu - lovišta, svetišta, izvore vode, pa i posebna drveća i na taj su način napravili kartu bogatstava sjevernog dijela Konga te spriječili uništavanje tih znamenitosti,.Ovime su spriječili i uništavanje dijela svoje kulture. Izvor: http://climateofourfuture.org

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Nogomenta ekipa dobila navijačice Nije šala, dobro ste pročitali. Čini se ipak da dobri rezultati nogometne ekipe Fakulteta nisu plod slučajnosti. Otkrivamo jedan od mogućih razloga dobre forme geodetske ekipe. Dan 19. siječnja 2008. povijesni je dan sveučilišnog prvenstva u nogometu. U sportskoj dvorani Fakulteta elektrotehnike i računarstva po prvi put je ekipa nekog fakulteta na Sveučilištu imala prave pravcate cheerleadersice. Nastup naših navijačica u sastavu Zorana Marunčić, Martina Peša, Milena Kovačić, Tea Babić i Jelena Bauk popraćen je ovacijama svih prisutnih u dvorani. Čestitamo našim djevojkama na smjeloj akciji i veselimo se njihovim sljedećim nastupima. Vjerujemo da će slični nastupi privući i veći broj gledatelja na tribine sveučilišnih utakmica na kojima Geodetski fakultet bude nastupao. Ovakav potez i ideja djevojaka svakako idu prilog pričama o zajedništvu i dobrom duhu studenata Geodetskog fakulteta. Inače, momci su na terenu pokazali nevjerojatnu borbenost i svladali uvijek neugodnu ekipu Šumarskog fakulteta rezultatom 1:0. Ne sumnjamo da će uz ovakvu podršku dobrih rezultata biti još mnogo.

Izabrani voditelji sportskih sekcija na Geodetskom fakultetu Dana 13. studenoga 2007. podružnica Studentskog zbora na Geodetskom fakultetu izabrala je nove studente voditelje sportskih sekcija koje djeluju na našem Fakultetu. Izabrani su: • Minja Bosanac (mbosanac@geof.hr) - nogomet • Dražen Odobašić (dodobas@geof.hr) - veslanje • Tomislav Bljaić (tbljaic@geof.hr) - košarka • Andro Pamić (apamic@geof.hr) - vaterpolo • Branko Blažević (bblazevic@geof.hr) - plivanje • Ante Stošić (astosic@geof.hr) - stolni tenis Ovim putem pozivamo sve studente koji su zainteresirani za neki od ovih sportova da se jave voditelju sekcije i pridruže ekipi. Imajte na umu da je svrha sudjelovanja u ovim sportskih sekcijama sportsko druženje s kolegama studentima. Ističemo to kao odličnu priliku međusobnog upoznavanja s ostalim kolegama kroz sportska natjecanja na raznim turnirima. Pritom se postizanje odličnih rezultata ne postavlja kao imperative, no Geodetski fakultet je već dugi niz godina poznat kao izrazito sportski kompetitivan fakultet,čime se dodatno pridonosi poboljšanju ugleda naše, drage nam, obrazovne ustanove. Studentski zbor Geodetskog fakulteta poziva i sve ostale sportske entuzijaste koji imaju ideju o pokretanju neke nove sportske sekcije na Fakultetu da se svakako jave članovima Studentskog zbora ili jednostavno pošalju mail na: stzbor@ geof.hr. Svim našim sportskim ekipama želimo puno ugodnog sportskog druženja i postizanje odličnih rezultata na sportskim natjecanjima u 2008. godini.

Započela »Geoliga ’08.« U dvorani ŠRC »Sava« u Sesvetama je 20. siječnja 2008. započela GEOLIGA ’08., liga geodetskih ekipa sa šireg područja grada Zagreba. Ova liga predstavlja deseto po redu sučeljavanje geodetskih ekipa Zagreba. Za razliku od prošlogodišnjeg formata natjecanja kada je na turniru sudjelovalo 14 ekipa koje su se natjecale u dvije skupine, ove godine odaziv geodeta na turnir je, nažalost, bio nešto manji, tako da turnir broji 11 ekipa koje će se natjecati po sistemu lige, dakle svatko sa svakim. Pozdravljanjem Damira Višića, Geodetski fakultet je dobro započeo natjecanje. U prvom je kolu svladana ekipa Katastra rezultatom 3:1. Čini se da je nogometna ekipa Geodetskog fakulteta prema trenutnoj formi i najavama najveći kandidat za osvajanje titule najbolje geodetske ekipe u Zagrebu u 2008. Držimo im palčeve da u tome i uspiju!

Studenti Geodetskog fakulteta obranili naslov prvaka studentske biljarske lige Studenti Geodeskog fakulteta obranili su naslov Studentske biljarske lige pobijedivši u finalu ekipu More rezultatom 3:2. Natjecanje se standardno održavalo u klubu »Las Vegas« na Črnomercu, a sudjelovale su ukupno 32 ekipe. Ekipa pobjednika, »MLB grupacija«, nastupala je u idućem sastavu: Bruno Keresteš, Luka Vrdoljak, Vinko Matijaš i Mate Grgat. Čestitamo našim prvacima! Izgleda da geodetima bolje idu kafanski sportovi od drugih, dinamičnijih sportskih natjecanja.

Odabrao: J.Lo Hadžiselimović Uredili: Boris Skopljak i Marijan Grgić e-mail: bskopljak@geof.hr i marijangrgic@geof.hr List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta SveuÄ?iliĹĄta u Zagrebu

Tema broja:

LiDAR

List studenata Geodetskog fakulteta SveuÄ?iliĹĄta u Zagrebu

ekscentar

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR

Osnove laserskog skeniranja iz zraka Dubravko Gajski* SAŽETAK. Ovaj članak popularno-znanstvenog karaktera obrađuje osnove laserskog skeniranja s naglaskom na lasersko skeniranje iz zraka (eng. Airborne Laser Scanning - ALS): princip, matematički model, komponente i podjele skenera. Navedeni su i princip obrade ALS podataka i njihove primjene, kao i kratak osvrt na odnos s aerofotogrametrijom. KLJUČNE RIJEČI: LiDAR, ALS, DMR, fotogrametrija. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05

1. Uvod Opisivanje trodimenzionalnih svojstava realnih objekata u našem okruženju i njihova pohrana u digitalnom obliku su postali stvarnost u mnogim područjima ljudske aktivnosti. Osim toga, stalni napredak računalne tehnike i njezina sve šira rasprostranjenost dovode do potražnje za sve većom količinom kvalitetnih i detaljnih podataka, osobito o prostoru ljudske aktivnosti i objektima koji ih okružuju. S obzirom na njihovu kompleksnost i izvanrednu raznolikost, prije svega u geometrijskom smislu, za kvalitetno je opisivanje potrebna izuzetno velika količina mjerenih podataka. Toliku količinu podataka ne bi bilo moguće prikupiti dovođenjem mjerne naprave u fizički kontakt s objektom za svaku mjerenu točku. Stoga se već čitavo stoljeće kao efikasan i kvalitetan način izmjere bez neposrednog kontakta s objektom koristi fotogrametrija. Posljednjih se desetak godina afirmirala i tehnologija prostornog laserskog skeniranja kao potpuno automatizirana i izuzetno efikasna metoda prikupljanja prostornih podataka. Ova se tehnologija uobičajeno označava pojmom LiDAR, od engl. Light Detection and Ranging, iako je bilo sugestija da se uvede pojam LADAR (eng. LAser Detection and Ranging, Wehr i Lohr, 1999), zbog naglašavanja da se radi

Laser Scanning - TLS) o primjeni lasera. Radi velike učestaloIako je osnovni princip određivanja sti mjerenja i do 200 kHz, u kratkom je koordinata mjerenih točaka (polarno odrevremenu moguće detaljno izmjeriti oblik đivanje) isti, tehnologije se bitno razlikuju. površine terena i objekata na njoj. OpćeStoga će se u ovom radu dati poseban prenito se može reći da je LiDAR potpuno automatiziran, aktivan, optičko-mehanički gled ALS tehnologije. postupak prikupljanja prostornih podataZanimljivo je napomenuti da se Lika dostupnih s aktualnih snimališta. Zbog DAR ne koristi samo za prostorno skeninajbolje dostupnosti većih površina terena ranje, već i za praćenje fizikalnih procesa skeniranju i mogućnosti velike pokretljivou atmosferi jer omogućuje vrlo precizno sti skenera, najčešće se skeniranje vrši komjerenje brzine, smjera kretanja i gustorištenjem aviona kao platforme koja nosi će čestica u atmosferi. Ova se tehnologiskener. Ograničena područja, osobito strja obilježava kraticom DIAL (DIfferential mih površina terena, izrada detaljnih moAbsorption LIDAR). dela zgrada i pojedinačnih skulptura i ostalih predmeta, pogodniji su za skeniranje s nepomičnih snimališta. Zbog toga se i tehnologija prostornog laserskog skeniranja dijeli na: • lasersko skeniranje iz zraka (eng. Airborne Laser Scanning - ALS) • lasersko skeniranje sa zemlje Slika 1. Princip snimanja u nizovima (Gajski, 2005) (eng. Terrestrial

[*] doc. dr. sc. Dubravko Gajski, dipl. ing. geod. , Katedra za fotogrametriju i daljinska istraživanja, Geodetski fakultet, Kačićeva 26, Zagreb

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR

Slika 3. LEICA ALS50-II, kompletan sustav za lasersko skeniranje iz zraka s integriranim POS-sustavom, računalom za akviziciju i navigaciju, terminalom za upravljanje i terminalom za navigaciju. (Rohrbach, 2007) Slika 2. Osnovne komponente ALS i princip određivanja koordinata (Gajski, 2005)

Slika 4. IGI AEROControl II POS (URL-3)

2. Lasersko skeniranje iz zraka (ALS) 2.1 Princip Područje koje je predmet izmjere se nadlijeće zrakoplovom koji s donje strane nosi LiDAR. Ovisno o vidnom kutu skenera (engl. Field of View - FOV) i visini leta je tijekom jednog preleta moguće izmjeriti pojas na terenu odgovarajuće širine, tj. jedan niz. Cijelo se područje prema potrebi nadlijeće više puta kako bi se snimilo s potrebnim brojem nizova. Da se osigura pokrivanje cjelokupnog područja izmjere i izjednačenje svih nizova u bloku, visinski i položajno, između nizova se ostavlja preklop. (Slika 1)

2.2 Matematički model Prostorne se koordinate svake mjerene točke određuju polarnom metodom. Stoga se za svaku mjerenu točku mora poznavati prostorna pozicija pôla skenera i prostorni vektor od pôla do mjerene toč(Slika 2). ke Prostorna se pozicija pola skenera u referentnom koordinatnom sustavu (X,Y,Z) određuje GPS RTK mjerenjima integriranim s inercijalnim mjernim sustavom (engl. Inertial Measuring Unit - IMU) radi boljeg praćenja kinematike kretanja pola laserskog skenera (LS) u prostoru. Osim toga, IMU mjeri trenutne kutne komponente (ω, ϕ, κ) referentne osi

LS u prostoru. Trenutni otklon laserske zrake od referentne osi LS određuje uređaj za skeniranje. Time je određeno hva, a njegova duljina tište i smjer vektora se mjeri laserskim daljinomjerom (Slika 2). Budući da se ALS smješta na donju stranu zrakoplova, a GPS antena mora biti na gornjoj strani, potrebno je odrediti , koji ima hvatište u faznom i vektor centru GPS antene i vrh u polu skenera. Ovaj se vektor određuje u postupku kalibracije cjelokupnog sustava. Matematički se ovi odnosi mogu izraziti kao: (1) Iz gore navedenog tipa određivanja koordinata i slike 2, očito je da je ALS sustav u kojem su integrirane tri osnovne komponente: GPS, IMU i LS. IMU i GPS se najčešće nude u jedinstvenom tzv. POS (Position and Orientation System) rješenju, zbog potrebe izuzetno tijesne integracije na hardverskoj, ali i softverskoj razini, kako bi se dobili kvalitetni elementi vanjske orijentacije senzora

neophodni za direktno georeferenciranje mjerenih podataka. Osim ovih elemenata, za efikasno upravljanje postupkom skeniranja, sustav se dopunjuje upravljačkim terminalom koji omogućuje potpunu kontrolu rada LiDAR-a i navigacijskim terminalom u pilotskoj kabini za što vjerniju realizaciju plana leta (Slika 3).

2.3 GPS + IMU komponente Radi točnog određivanja trenutne pozicije i orijentacije ALS, za svaku je mjerenu prostornu točku potrebno vrlo kvalitetno izvršiti integraciju GPS + IMU u tzv. POS. Stoga pojedine tvrtke nude uređaje s već integriranim rješenjima (Applanix, IGI, iMAR) i softverskom podrškom za naknadnu obradu rezultata mjerenja radi postizanja najviše moguće točnosti. Podaci o točnosti određivanja parametara vanjske orijentacije za najznačajnije POS-senzore nalaze se u donjoj tablici.

Tablica 1. Karakteristike nekih POS senzora koji se primjenjuju za ALS (prema URL-2, URL-3 i URL-4)

Applanix POS/ AV 510

IGI AEROControl II

iMAR iALS-3D

Pozicija (m)

0.05-0.30

< 0.1

0.02

brzina (m/s)

0.005

uzd. i pop. nagib (°)

0.005

0.004

0.0015

azimut (°)

0.008

0.01

0.006

točnost parametara

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR

Slika 5. Dijagram zračenja LiDAR-a, spektralnih karakteristika atmosfere (gornji dio), tla i biljnog pokrova (donji dio), (Rohrbach, 2007)

2.4 Laserski skener Udaljenost od senzora do mjerene točke određuje na osnovu mjerenja vremena koje je potrebno da laserski impuls stigne do objekta i reflektira se nazad. Laserski skener se sastoji od sljedećih glavnih dijelova: • impulsnog lasera, čija se učestalost pulsiranja može mijenjati • mehanizma za skeniranje • prijemnog senzora sa sklopom za mjerenje vremena putovanja laserskog impulsa

2.4.1 Impulsni laser

gotovo onemogućeno. Stoga se za takve primjene koristi zračenje valne duljine λ=532nm (zelena svjetlost), koje se dobiva udvostručavanjem osnovne frekvencije zračenja Nd:YAG lasera. Batimetrijski LiDAR koristi obje frekvencije istodobno kako bi uz digitalni model dna odredio i razinu vodnog lica i iz njihove razlike direktno odredio dubinu. Laserska se zraka namjerno divergira od 0.3 do 2 mrad, kako bi pokrila područje od oko 0.3 do ~2 m s relativne visine leta od 900 m (uobičajena visina za skeniranje). Na taj se način omogućava da dio laserske zrake dopre kroz lišće i granje do terena i da se nazad reflektira senzoru. Vremenskom je klasifikacijom reflektiranog zračenja moguće odrediti točku na terenu, iako je zaklonjena nekim raslinjem (ne pregustim). Detaljnije o ovome u 3. poglavlju.

Impulsni laseri općenito omogućuju daleko veće snage odaslanog impulsa, koje u topografskim primjenama mogu ići čak do 2MW (Wehr, Lohr, 1999). Imaju vrlo dobru usmjerenost i koherenciju, a najčešće se koristi Nd:YAG laser, koji emitira svjetlost valne duljine λ=1064nm (blisko IC-područje). Blisko IC-područje se prije svega koristi zato što ljudsko oko nije osjetljivo na taj dio spektra EM-zračenja i stoga se mogu koristiti puno veće snage laserskog zračenja, bez opasnosti po oštećenje vida. Frekvencije zračenja se odabiru u području maksimalne propusnosti atmosfere kako bi se što više smanjilo prigušenje mjernog signala na putu od senzora do objekta i nazad (Slika 5). Zbog toga što voda snažno upija ICzračenje, prodiranje IC-zračenja kroz vodu i mjerenje terena ispod površine vode je

Mehanizam za skeniranje otklanja lasersku zraku od referentne osi LS tako da se omogući izmjera što šireg područja sa što gušćim rasporedom točaka u jednom preletu. Budući da zrakoplov nosi LiDAR u smjeru leta, dovoljno je otklanjati lasersku zraku samo u poprečnom smjeru a da se ipak postigne plošno pokrivanje. Stoga se kod ALS u pravilu primjenjuju jednoosni skeneri. Postoji više različitih konstrukcija mehanizama za skeniranje od kojih svaki ima specifičnu geometriju skeniranja. Danas se najčešće upotrebljavaju sljedeće konstrukcije: • skener s njišućim zrcalom • skener s rotirajućom prizmom • skener s optičkim vlaknima (fiber-scanner)

Slika 8. Skener s njišućim zrcalom princip skeniranja (Gajski, 2005)

Slika 9. Skener s njišućim zrcalom geometrija skeniranja (Gajski, 2005)

2.4.2 Mehanizam za skeniranje

Slika 6. Princip batimetrijskog LiDAR-a

Slika 7. Prikaz potopljenog broda dobiven batimetrijskim LiDAR-om (prema URL-1)

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR

2.4.2.2 Skener s rotirajućom prizmom U putu laserske zrake nalazi se prizma sa zrcalnim plohama po obodu, koja se okreće kutnom brzinom ω, oko svoje uzdužne osi (Slika 10). Skeniranje terena je uvijek u istom smjeru, a gustoća i raspored skeniranih točaka mijenja se promjenom brzine vrtnje prizme i promjenom frekvencije pulsiranja lasera (Slika 11). Ovakvi sustavi omogućuju znatno brže skeniranje od skenera s njišućim zrcalom, jer se izbjegao utjecaj tromosti aktivnog elementa koji vrši skeniranje.

2.4.2.3 Skener s optičkim vlaknima (fiber-scanner) Slika 10. Skener s rotirajućom prizmom - princip skeniranja (Gajski, 2005)

Slika 11. Skener s rotirajućom prizmom - geometrija skeniranja (Gajski, 2005)

Kod ovog je skenera smjer svake laserske zrake fiksno utvrđen smjerom dotičnog staklenog vlakna, koja su smještena u jednoj lepezi, postavljenoj okomito na smjer leta (Slika 12). Na taj se način postižu oštre granice u opažanju niza i pravilan, vrlo gusti raspored skeniranih točaka (Slika 13). Međutim nije moguće mijenjati ni širinu vidnog polja, niti broj skeniranih točaka poprečno na smjer niza. Ovakav uređaj primjenjuje tvrtka TopoSys, a sastoji se od 127 staklenih vlakana. Vidno polje Θ iznosi 14°, a kutna razlika susjednih vlakana iznosi 1.9 mrad.

2.4.3 Prijemni senzor

Slika 12. Skener sa staklenim vlaknima - princip skeniranja (Gajski, 2005)

Slika 13. Skener sa staklenim vlaknima - geometrija skeniranja (Gajski, 2005)

Tablica 2. Tipična refleksivna svojstva različitih materijala za koherentno zračenje valne duljine 900 nm (prema URL-5)

Materijal

koeficijent refleksije

Bijeli papir

do 100%

Snijeg

80-90%

Bijeli zid

85%

Listopadna šuma

60%

Crnogorica

30%

Glatke betonske površine

24%

Lava

Crni neopren (sintetički kaučuk)

Uzburkana voda

20%

2.4.2.1. Skener s njišućim zrcalom U putu laserske zrake nalazi se njišuće zrcalo koje otklanja zraku dolje, okomito na smjer leta (Slika 8). Skeniranje se provodi u oba smjera. Frekvencija skeniranja je relativno mala, zbog relativno velike

mase zrcala koje se njiše (Slika 9). Zbog moguće kontinuirane promjene brzine skeniranja i promjene vidnog polja Θ, ovakvi se skeneri danas najčešće primjenjuju kod suvremenih ALS-a. Standardno ih primjenjuju tvrtke Riegl i Optech inc. za sve svoje uređaje.

Kod laserskog skeniranja iz zraka odašilje se impuls laserskog zračenja ka tlu. Na tom putu laserska se zraka rasprši na vegetaciji i ostalim objekatima i, naposljetku, od površine terena. U tom se slučaju energija laserskog zračenja širi u svim smjerovima i jedan mali njezin dio se bilježi u senzoru. Količina reflektiranog zračenja, zabilježenog u senzoru ovisi, pored intenziteta izračene energije i od trenutnog kuta skeniranja te supnja refleksije trenutno skeniranih objekata. Vidljivo je da tamne površine, kao npr. crni neopren, lava (ali i svježi asfalt!) snažno upijaju lasersko zračenje. U tom slučaju je energija vraćena senzoru premala za njenu zabilježbu. Stoga se vrlo često događa da na ovakvim plohama nema izmjerenih podataka. Kod mirnih vodenih površina uglavnom dolazi do totalne refleksije odaslanog zračenja i izmjera je moguća samo neposredno ispod senzora (tipično ±3° u odnosu na os nadira skenera). Pri planiranju projekta skeniranja iz zraka o ovim svojstvima svakako treba voditi računa. U suvremenim se aero-skenerima za

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR Tablica 3. Utjecaj komponenti ALS-a na apsolutnu točnost mjerenja pojedine točke

Komponenta

Izvor pogrešaka

GPS

σXY (cm)

σZ (cm)

5 ... 10

5 ... 20

INS

Senzori ubrzanja

INS

Senzori nagiba

skener

Laserski daljinomjer

skener

Difuzna refleksija

Ukupno

10 ... 15

zabilježbu elektromagnetskog zračenja koriste uglavnom diode s lavinskim efektom (eng. Avalanche-PhotoDiode APD). Više o tome u URL-6.

2.5 Utjecaj pojedinih komponenti ALS na točnost mjerenja Uzimajući u obzir realne mogućnosti pojedinih komponenata, te superponirajući njihov utjecaj na točnost cjelokupnog sustava temeljem zakona o prirastu pogrešaka, dolazi se do sljedećih teoretskih vrijednosti točnosti određivanja mjerenih koordinata za svaku pojedinu mjerenu točku. Iz navedene je tablice vidljivo da najveći utjecaj na točnost mjerenja koordinata pojedinačne točke ima GPS-komponenta, posebno u visinskom smislu. Stoga se značajnije povećanje apsolutne točnosti ALS-a očekuje napretkom GPS metoda. Uvođenjem pretpostavki o morfometrijskim svojstvima mjerene plohe i primjenama tehnika filtriranja mjerenih podataka, mogu se prije svega ukloniti slučajne pogreške iz rezultata mjerenja i na taj način bitno povećati točnost ALS izmjere. (Gajski, 2000)

3. Princip obrade ALS podataka

10 ... 25

nizova i kalibracija ALS sustava 3. Segmentacija oblaka točaka 4. Klasifikacija i filtriranje 5. Prorjeđivanje podataka (Data thinning)

3.1 Direktno georeferenciranje Najprije se računaju približne pozicije skeniranih točaka temeljem objedinjenih podataka POS (GPS+IMU) senzora i laserskog skenera. Tijekom ove faze računaju se definitivne koordinate faznog centra GPS antene tijekom leta i objedinjavaju se s IMU podacima upotrebom kalmanovog filtera. Zatim se prema (1) računaju približne koordinate svake mjerene točke.

ekscentar

3.3 Segmentacija oblaka točaka Radi efikasnije kasnije klasifikacije i filtriranja ALS podataka potrebno je grupirati podatke prema geometrijskim karakteristikama objekta na koji se odnose. Pri tome su presudna dva osnovna kriterija: susjedstvo i morfometrijska sličnost. Primjer segmentacije je na slici 15, na kojoj su objedinjene informacije dva skupa podataka (gornji desni i donji lijevi ugao) i konačan rezultat sa razlučenim podacima koji potječu od krova, podloge i bočnih strana zgrade. Zbog ogromne količine podataka je u pojedinom skupu moguće ovaj postupak provoditi potpuno automatizirano. Budući da se radi o izuzetno kompleksnoj problematici, danas su metode segmentacije oblaka točaka predmet intenzivnog razvoja.

3.2 Izjednačenja nizova i kalibracije sustava Izjednačenje se ALS podataka provodi, u visinskom smislu minimiziranjem visinskih odstupanja unutar homolognih uzoraka (engl. patches) susjednih nizova (Slika 14). Ovi se uzorci odabiru automatski unutar područja preklopa nizova uz uvjet da ploha terena na području uzorka bude što sličnija horizontalnoj ravnini, jer u tom slučaju položajne pogreške ne utječu na izjednačenje visina. Postupak se provodi automatski, a uzorci se odabiru tako da sadrže oko 20 mjerenih točaka. Početni se

Tijekom leta, ALS prikuplja podatke sa svakog od svojih senzora zasebno, najčešće u tzv. sirovom formatu, kako bi se što više smanjilo vrijeme potrebno za procesiranje i povećala propusnost i kapacitet ALS sustava. Radi objedinjavanja podataka sa svih senzora, izuzetno točna njihova međusobna vremenska sinhronizacija je od najvećeg značaja za točnost cjelokupnog sustava. Objedinjavanje mjerenih podataka se stoga radi nakon leta i obuhvaća sljedeće faze: 1. Direktno georeferenciranje mjerenih podataka Slika 14. Princip visinskog izjednačenja susjednih nizova ALS podataka (Kraus i Pfeifer, 2001) 2. Izjednačenje 20

elementi kalibracije sustava određuju neposredno nakon instalacije sustava u avion, i to linearnim i kutnim mjerenjima. Definitivni se elementi određuju istovremeno s izjednačenjem nizova, naročito na odabranim test poljima. Za test-polja se standardno koriste velike ravne, horizontalne površine (aerodromi, stadioni).

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Slika 15. Princip segmentacije oblaka točaka građevine (Vosselman et al, 2004)

Slika 16. Princip »First pulse -Last pulse« klasifikacije (Gajski, 2005)

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR

Slika 19. Digitalni model terena šumovitog područja (sa Slika 13) Slika 17. Originalni podaci ALS (Kraus i Pfeifer, 2001)

Slika 20. Digitalni model vegetacije, dobiven zabilježbom prvog impulsa (Knorr, 2001) Slika 18. Filtrirani podaci ALS (Kraus i Pfeifer, 2001)

3.4 Klasifikacija i filtriranje ALS podataka Općeniti zadatak filtriranja je izdvajanje korisnih informacija od neželjenih, a klasifikacijom se korisne informacije razvrstavaju u razrede (klase). Kod topografskih se primjena ALS-a danas najčešće koriste tri klase: vegetacija, građevine i teren. Već za vrijeme skeniranja bilježi se prijemni signal, digitaliziran u vremenskoj domeni, što omogućava provođenje tzv. »first pulse - last pulse« klasifikacije. Laserska zraka se namjerno divergira 0.2 - 1 mrad, kako bi s relativne visine od 1000 m obasjavala na terenu krug promjera 0.2 - 1 m. Svi manji objekti reflektirati će zračenje samo djelomično i omogućiti laserskoj zraci da dopre do terena. Na slici 16 je vidljivo da se prvi impuls u tom slučaju reflektira od krošanja stabala (odnosno drugih objekata iznad terena), a zadnji reflektirani impuls odgovara mjerenju s površine terena. Složenije metode klasifikacije i filtriranja uglavnom se dijele prema tome manipuliraju li sa sirovim podacima (npr. progresivno morfološko filtriranje, Zhang et al, 2002.), ili koriste interpolaciju ploha iz mjerenih podataka u postupku filtriranja (npr. »robust linear prediction«, Kraus i Pfeifer, 2001). Rezultat primjene ovog filtra pokazuju slika 17 i slika 18.

3.5 Prorjeđivanje podataka Osnovni problem ALS skupa podataka leži u količini podataka sadržanih u nje-

mu. Time je jako ograničena primjena ovih mjerenja, jer količina podataka nadilazi kapacitet uobičajene računalne i softverske opreme. Standardni CAD softver ne može niti učitati toliku količinu podataka bez dodatnih softverskih rješenja (tzv. plugin -ova). Stoga je zadatak prorjeđivanja podataka da se zadrži minimalni skup podataka, koji još uvijek mogu (ovisno o primjeni) opisati predmet izmjere zadovoljavajućom kvalitetom. U tu svrhu postoje brojni algoritmi, a njihov pregled se može naći u Paulyu et al 2002.

4. Primjene ALS-a

Slika 21. Digitalni model visina vegetacije (gore) s profilom visine i gustoće vegetacije, dobivenim digitalizacijom cjelokupnog reflektiranog zračenja - eng. full waveform digitizing (URL-7)

Slika 22. Digitalni model terena s jasno izraženom erozijom (Rohrbach, 2007)

Slika 23. Procjena ugroženosti dalekovoda vegetacijom (Rohrbach, 2007)

U početku je razvoja ALS-a prvenstvena namjena bila da omogući kvalitetnu izmjeru područja, kod kojih je primjena

klasičnih fotogrametrijskih metoda izmjere otežana ili nemoguća. Stoga su prve primjene ALS-a uglavnom bile koncentrirane na topografsku izmjeru šumovitih područja i područja neizražajne teksture (pješčane

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Gajski D. (2007): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Ekscentar, no. 10, pp. 16-22

Tema broja: LiDAR

Literatura

Slika 24. Digitalni model gradske jezgre iz ALS podataka (Knorr, 2001)

Slika 25. Bojom kodirani visinski prikaz područja otvorenog kopa u svrhu praćenja kubatura iskopanog materijala (Rohrbach, 2007)

pustinje, područja pod snijegom i ledom). Napretkom tehnologije ALS-a proširilo se područje primjene i danas uglavnom obuhvaća prostorno modeliranje, prostornu vizualizaciju i detekciju promjena (Rohrbach, 2007). Najčešći zadaci ALS-a su: • topografska izmjera (Slika 19) • određivanje visine vegetacije i količine biomase (Slika 20 i 21) • izmjera obalnih područja • praćenje erozije, zaštita od lavina (Slika 22) • izmjera ledenjaka • digitalni modeli gradova (Slika 24) • praćenje ugroženosti dalekovoda vegetacijom (Slika 23) • praćenje kubatura kod otvorenih kopova i deponija otpada (Slika 25)

5. Zaključak Već 18 godina operativne upotrebe ALS-a ukazuje na svojevrsnu »punoljetnost« u primjeni ove metode. U tom vremenu ALS se etablirao kao pouzdana i izuzetno efikasna metoda prikupljanja podataka (do 200 kHz!). Osnovna prednost prema standardnim fotogrametrijskim metodama leži u tome da je za izmjeru neke točke dovoljno prikupiti podatke samo jednog snimališta. Nije potreban uvid u istu točku i sa susjednog snimališta u nizu, kao što je to slučaj kod aerofotogrametrije. Na taj način je moguće posebno kvalitetno izmjeriti plohu 22

ekscentar

• Gajski, D. (2005): Rasterbasierte Geländeoberflächeanalysen, Dissertation, Istitut für Photogrammetrie und Fernerkundung, TU Wien. • Knorr, F. (2001): Airborn-Laser-Scanning, LMV GMBH • Kraus, K., Pfeifer, N. (2001): Advanced DTM generation from LIDAR data, ISPRS Commision III, WG 3 • Pauly, M., Gross, M., Kobbelt, L. (2002): Efficient simplification of point-sampled surfaces. Proceedings of the Conference of Visualisation, Boston 2002., pp. 163-170 • Rohrbach, A. (2007): Basics of Airborne LIDAR Sensing Technology, LIDAR Workshop, ISPRS Commision 1 Ljubljana, 2. srpnja 2007. • Vosselman, G., Gorte, B.G.H., Sithole, G., Rabbani, T. (2004): Recognising structure in laser scanner point clouds, IAPRS, XXXVI, 8W2, Freiburg, Germany • Wehr, A., Lohr, U. (1999): Airborne laser scanning—an introduction and overview, ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing 54, 1999., pp. 68-82 • Zhang, K., Chen, S., Whitman, D., Shyu, M., Yan, J., Zhang, C. (2002): A Progressive morphological filter for removing non-ground measurements from airborne lidar data, Journal of LaTEX class files, vol. 1, no. 8 • URL-1: http://www.optech.ca/prodaltm.htm (10.12.2007.) • URL-2: http://www.applanix. com/media/downloads/products/specs/ POSAV%20Specs.pdf (10.12.2007.) • URL-3: http://www.igi-systems. com/downloads/brochures/brochure_aerocontrol.pdf (10.12.2007.) • URL-4: http://www.imar-navigation.de/ (10.12.2007.) • URL-5: http://www.riegl.com/principles/ (10.12.2007.) • URL-6: http://www.ce.ufl.edu/ nsf/Presentations/ Bill Carter/Carter.ppt (10.12.2007.)

terena u šumovitim područjima i gradovima. Osim toga, ALS je aktivni postupak, što znači da je skeniranje neovisno od svjetlosnih uvjeta, doba dana i noći. Važna prednost je i u tome da je visinska točnost neovisna od visine leta. Ipak, uz nabrojane najvažnije prednosti, ALS ima i dosta nedostataka. Prije svega, postupak izmjere je zbog vrlo visoke automatizacije potpuno neselektivan. Nije moguće mjeriti pojedine karakteristične točke objekta, već se velikom gustoćom mjerenih točaka po objektu nastoji prikupiti dovoljno informacija za interpolaciju traženih karakterističnih točaka, neophodnih za modeliranje snimljenog objekta. Rezultat skeniranja su nezgrapne i velike datoteke mjerenih podataka, izuzetno nespretne za manipulaciju. Neophodno je provesti dosta složene i računalno zahtjevne faze obrade mjerenih podataka kako bi se dobio prihvatljiv rezultat za konačnu upotrebu. Prostorna rezolucija prikupljenih podataka kreće se do 10 točaka po m², dok se fotogrametrijskim kamerama istom širinom niza postižu daleko veće prostorne rezolucije. U frekvencijskoj domeni, LiDAR bilježi intenzitet reflektiranog zračenja u izuzetno uskom frekvencijskom pojasu (frekvencija lasera), stoga su ostale spektralne karakteristike snimanog objekta gotovo u potpunosti neistražene. Sve su to razlozi zbog kojih ALS ne istiskuje klasične fotogrametrijske metode, već se ove dvije tehnologije izvanredno dopunjuju i proizvođači ALS sustava nude rješenja s integriranim fotogrametrijskim kamerama (npr. integracija ALS50-II sa ADS40 tvrtke Slika 26. Leica ALS50-II integriran s ADS40 u kabini aviona Leica, Slika 26). (Rohrbach, 2007)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

Tema broja: LiDAR

Optech LiDAR Zlatan Novak* SAŽETAK. U ovom članku je dan opći pregled Optechove tehnologije laserskog skeniranja podijeljene na terestrički, zračni i svemirski dio. Prikazan je i reprezentativan proces obrade sirovih podataka iz terestričkog laserskog skenera, kao i nova dostignuća u ovoj tehnologiji. KLJUČNE RIJEČI: Optech, LiDAR, TLS, ALS. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05

1. Uvod Danas je već dokazano da je budućnost geodezije i prikupljanja prostornih podataka uvelike određena razvojem LIDAR (Light Detection and Ranging) tehnologije. Ta je tehnologija izravno povezana s razvojem geodezije i geomatike, jer svaki odaslan laserski puls kao krajnji rezultat predstavlja prostornu informaciju. Važno je napomenuti ovisnost i međusobnu integraciju LIDAR tehnologije s razvojem ostalih geodetskih metoda prikupljanja prostornih podataka. Svaki LIDAR uređaj namijenjen prikupljanju prostornih podataka ovisi o GPS prijamnicima, inercijalnim sustavima, totalnim stanicama i drugim geodetskim uređajima i metodama. Svaki oblak točaka mora biti prikazan i upotrebljiv u određenom koordinatnom sustavu, georeferenciran i modeliran na

način da u konačnici predstavlja prostornu informaciju koja se prezentira kao plan, karta ili 3D model.

2. Optech - razvoj LIDAR sustava još od 1974. godine Kada je riječ o LIDAR sustavima, tj. uređajima koji koriste laser za brzo i obilno prikupljanje prostornih podataka, bilo bi zanimljivo spomenuti i tvrtku koja se među prvima bavila njihovim istraživanjem i razvojem. Vremeplov: • Optech je tvrtka osnovana 1974. godine • Prvi LIDAR sustavi bili su razvijani za potrebe istraživanja atmosferskog sastava • Ranih 80-ih tvrtka započinje razvi-

[*] Zlatan Novak, dipl. ing. geod., Geo3D, Varaždin, zlatan.novak@geo3d.hr

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

jati avionske LIDAR sustave koji prethode SHOALS (Scanning Hydrographic Operational Airborne Lidar Survey) sustavu • Daljnji je razvoj rezultirao i realizacijom ALTM (Airborne Laser Terrain Mapper) avioskenera • ILRIS-3D terestrički skener se bazira na razvoju LIDAR sustava za potrebe svemirskih istraživanja iz 1993. godine (URL-1.) Unutar tvrtke postoji četiri odjela: • »Terrestrial Survey’’ - odjel koji se bavi razvojem i implementacijom najzahtjevnijih LIDAR sustava za potrebe prikupljanja prostornih podataka iz aviona; • »Marine Survey« - odjel koji je razvio zasad jedini sustav koji omogućuje penetraciju i ispod vodenih površina i predstavio značajan pomak u batimetriji. Ovaj se sustav odnosi isključivo na skeniranje iz aviona;

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

• »Industrial & 3D Imaging« - odjel specijaliziran za tzv. »ground based« LIDAR sustave, od kojih su najpoznatiji ILRIS terestrički 3D skener i zadnje tehnološko dostignuće na području mobilnog terestričkog skeniranja - »LYNX«; • »Space and Advanced Technology« - jedan od znanstveno i istraživački najzahtjevnijeg odjela koji se bavi izradom i prilagođavanjem raznih LIDAR sustava za potrebe svemirskih istraživanja; Ono po čemu LIDAR predstavlja budućnost i posebnost u prikupljanju prostornih podataka je velika gustoća podataka, njihova točnost i brzina prikupljanja. Rezultat laserskog skeniranja predstavlja virtualnu mjerljivu stvarnost koja postaje ključni i nezaobilazni element u daljnjim istraživanjima i zadire u širok spektar znanstvenih disciplina. Pošto je primjena ove tehnologije zaista široka, zadržat ću se na proizvodima koje sam imao prilike upoznati i ukratko ću predstaviti njihove sustave i primjenu. Naglasak će biti na primjeni terestričkog ILRIS 3D skenera s kojim imam i najviše iskustva.

3. ILRIS 3D - terestričko lasersko skeniranje Unazad nekoliko godina na tržištu se pojavilo mnogo proizvođača ovakvih uređaja. Sve ih povezuje pojam LIDAR i zajednički cilj - brzo i točno prikupljane velike količine prostornih podataka u obliku oblaka točaka koji predstavljaju mjerljiv 3D model. Svaki od stacionarnih terestričkih 3D skenera ima neke svoje prednosti i mane. Međusobno se razlikuju dizajnom i tehnološkom konstrukcijom, koji ovise o njihovoj namjeni. Postoje skeneri kratkog, srednjeg i dalekog dometa. Tehnološka se rješenja razlikuju ovisno o samom karakteru lasera, njegovoj snazi, valnoj duljini, itd. Zasada je tehnološki nemoguće u jednom paketu dobiti sveobuhvatan skener koji bi zadovoljio potrebe svih zadataka. Fazni skeneri koriste velike frekvencije i male valne duljine, pri čemu se udaljenost određuje na temelju pomaka faze elektromagnetskog vala. Isto tako, razlika je i u samoj snazi laserske zrake. Oni se odlikuju visokom točnošću i velikom brzinom, no ograničavajući su im faktori domet i laserska emisija koja je opasna za oko. S druge strane, TOF (Time of flight) ili tzv. pulsni laserski skeneri preciznim mjeračem vremena mjere vrijeme puta laserske zrake od prepreke, pa natrag do senzora uređaja. U geodeziji je ovakav tip laserskog skenera našao najširu primjenu jer najbolje odgovara aplikacijama na koje

Tema broja: LiDAR smo navikli. Optech ILRIS 3D skener može se pohvaliti svojom širokom primjenom. Ono po čemu se razlikuje od ostalih jest modularnost (odabir komponenti), upotreba lasera klase 1 koji je u potpunosti siguran za ljudsko oko pri svim načinima rada i ima najveći dinamički raspon dometa, čime omogućuje prikupljanje prostornih podataka od 3 m do 1500 m. U osnovnoj izvedbi, taj domet iznosi približno 800 m, dok se upotrebom hardverskog dodatka ER (enhanced range) omogućuje povećanje dometa i do 40% što ga svrstava u terestričke skenere najvećeg dometa.

4. Primjer CAD rekonstrukcije objekata kulturne baštine Sljedeći se primjer projekta odnosi na prikupljanje prostornih podataka bližeg dometa i predstavlja primjenu u očuvanju kulturne baštine i izradi projekta obnove. Ovakav uradak i kompletna dokumentacija kasnije može koristiti za pohranjivanje postojećeg stanja povijesne građevine, izradu 3D modela, izradu ortofota ili CAD tehničke rekonstrukcije za potrebe izrade arhitektonskog projekta obnove i dr. Ovakva obrada podataka predstavlja trenutno najkompletniju i najkvalitetniju metodu očuvanja, ne samo arhitektonske, već i ostale kulturne baštine. Reprezentativan projekt opisan u ovom članku odnosi se na rekonstrukciju pročelja povijesnog objekta - zgrade pošte u Novskoj. Optech je prvenstveno hardverska tvrtka koja je više od 30 godina usmjerena isključivo na razvoj LIDAR hardvera i tehnologije laserskog skeniranja. Vezano uz programsku podršku i obradu podataka prikupljenih ovim uređajima, Optech je razvio partnerske odnose s tvrtkama proizvođačima softvera. Te tvrtke, prateći Optechov hardverski razvoj, prilagođavaju svoj softver zahtjevima i mogućnostima koje sam skener nudi. Za obradu podataka prikupljenih ovim skenerom, korisnik može sam odabrati programsku aplikaciju bilo kojeg proizvođača. Unos podataka, čišćenje, spajanje modela i orijentacija obavljeni su u programskom paketu PolyWorks, tvrtke proizvođača Innovmetric iz Kanade. Softver spada u poznatiju skupinu programskih paketa za obradu i analizu 3D podataka prikupljenih laserskim skenerom, s bogatim mogućnostima analize i obrade podataka. Kako se LIDAR tehnologija naglo razvija i lasersko skeniranje u geodeziji postaje sve zastupljenije, javlja se i velik broj proizvođača programskih aplikacija koje se specijaliziraju za određene vrste zada-

taka. Prilikom izrade ovog projekta, korišteno je nekoliko aplikacija za određene faze obrade. Korišten je Optechov program za kontrolu i definiciju same izrade oblaka točaka i korišteni su alati za orijentaciju fotografija velike rezolucije, napravljenih vanjskim profesionalnim DSLR fotoaparatom. ILRIS 3D skener ima ugrađenu kalibriranu kameru koja se koristi za automatizirano bojanje oblaka točaka stvarnim bojama. Međutim, ovaj skener omogućuje i jednostavno korištenje bilo kojeg vanjskog fotoaparata, pod uvjetom da je obavljena kalibracija istog, odnosno korištena aplikacija za unutarnju i vanjsku orijentaciju. Na taj je način uvijek moguće koristiti i profesionalnije kamere visokih rezolucija i kvalitetnijih objektiva i na taj način dobivati vizualno vjerodostojne 3D modele u stvarnim bojama. Jedna od aplikacija koja je za ovu vrstu projekta bitna je CAD program koji omogućuje manipulaciju velikim brojem točaka i dovodi ih u poznato CAD okružje za daljnju vektorsku rekonstrukciju. Rezultat je vektorski 3D model i izrada ortogonalnih projekcija, presjeka i pogleda. Danas već postoji više takvih aplikacija i pri odabiru najboljeg rješenja vrlo je važno dobro poznavati princip rada i mogućnosti koje sirovi podaci mogu pružiti. Postoje dodatni moduli koji se automatski implementiraju u već postojeće dobro poznate programske pakete, kao što je AutoCad. Nakon korištenja osnovnih aplikacija za unos sirovih podataka, njihovog čišćenja, spajanja i georeferenciranja, slijedi ulazak modela (oblaka točaka) u CAD okružje. Naš slučaj prikazuje upotrebu samostalne CAD aplikacije pod nazivom Zmap, tvrtke proizvođača Mencisoftware iz Italije. Posebnost ovog programa je u tome što uz klasične CAD mogućnosti vektorskog crtanja, nudi i mogućnost upravljanja velikim oblacima točaka (kao rezultat laserskog skeniranja) i fotogrametrijsku metodu obrade s vrlo brzom i točnom izradom DOF-a pomoću DEM-a dobivenog iz 3D modela. Funkcije poput izrade presjeka, slojnica, definiranje vlastitog UCS-a, crtanje u različitim ravninama direktno na »oblaku točaka« ili na orto-rektificiranim fotografijama prevučenim preko 3D modela, brzo, točno i automatizirano, samo su neke koje ovaj softver nudi. Slike 1a-1f prikazuju proces obrade podataka - unos sirovih mjerenih podataka, orijentaciju modela i CAD rekonstrukciju. (Rekonstrukcija pročelja zgrade pošte u Novskoj.) Završna se dokumentacija sastoji od baze fotografija, obojenog 3D modela u

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

Tema broja: LiDAR

Slika 1a. Unos sirovih podataka i definiranmje parametara oblaka točaka (parser)

Slika 1b. Orijentacija modela, spajanje i georeferenciranje (polyworks)

Slika 1. Rezultat vanjske orijentacije (ocijena točnosti) nakon kolimacije točaka na fotografiji sa točkama na 3D modelu (z-map)

Slika 1c. Unutarnja orijentacija (upotreba kalibracijskih parametara za određeni objektiv) (z-map)

Slika 1e. 3D CAD crtanje u vlastito odabranim ravninama direktno na modelu, ili na ortorektificiranim fotografijama (z-map)

Slika 1f. Završna obrada u AutoCAD-u

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

obliku oblaka točaka s preglednikom koji omogućuje mjerenja dužina, kuteva, visinskih razlika, očitavanja koordinata i dinamičke funkcije upravljanja modelom. Uz to, postoje i klasične 2D i 3D CAD rekonstrukcije pročelja, presjeka, tlocrta, itd. Postoji i mogućnost elaboriranja pročelja u obliku ortofota preklopljenog CAD vektorskom rekonstrukcijom. Ovo je samo manji primjer obrade podataka. Ovakav digitalno-analogni geodetski elaborat na jedinstven način obuhvaća više namjena - služi kao podloga za izradu projekta obnove povijesnog objekta, a može se upotrijebiti i za izradu 3D baze prostornih podataka, te trajno i detaljno pohranjivanje postojećeg stanja objekta od kulturne ili neke druge važnosti. Sljedeći primjeri prikazuju neke od ostalih primjena, kao što su: • 3d modeli otvorenih kopova za potrebe praćenja iskopa, pomaka i deformacija. Izračuni volumena i geološka istraživanja. Izrada topografskih karata, iscrtavanje slojnica i izrada digitalnog modela reljefa (Slike 2, 3a i 3b). • Industrijska postrojenja, modeliranje cijevi, projektiranje (Slika 4). Svakim projektom unosi se originalnost i nova namjena, pa možemo zaključiti kako se svakim danom otkrivaju različiti zadaci koji pronalaze svoja rješenja korištenjem ove tehnologije - od rješavanja ekološke katastrofe zbog nekontroliranog masovnog razmnožavanja školjaka u Sjevernom moru (periodičko praćenje povećanja volumena školjaka u moru), do rješavanja talačke krize određivnjem 3D položaja pljačkaša i žrtava preko tamnih stakala banke.

Tema broja: LiDAR

Slika 2. Kamenolom u Klanjcu - DEM

Slika 3a. Određivanje ravnina presjeka na modelu

Slika 3b. Zapis presjeka u dxf datoteku

5. Integracija »ground based« LIDAR sustava s inercijalnim sustavom i najnovija dostignuća u području razvoja mobilnog skeniranja Razvoj tehnologije laserskog skeniranja nastoji udovoljiti sve većim tržišnim zahtjevima za brzinom i točnošću prikupljanja prostornih podataka. Sljedeći je korak kod terestričkog skeniranja mobilno skeniranje. Kao modularan sustav, ILRIS laserski skener nudi i tzv. MC (motion compensation) nadogradnju. Svakoj izmjerenoj točki pridodaje se i točno vrijeme, koje se kasnije, korištenjem inercijalnog sustava za vrijeme skeniranja, može poistovjetiti i sa zabilježenim vremenom preciznog GPS pozicioniranja, a isto tako i s korekcijama inercijalnog sustava. Dakle, MC dodatak omogućuje povezivost odabranog POS (Position and Orientation Systems) sustava s ILRIS-3D skenerom. Na

Slika 4. 3D RGB model (oblak točaka) petrokemijskog postrojenja

taj način oblak točaka postaje automatski georeferenciran, odnosno transformiran u WGS84 ili neki drugi koordinatni sustav. Kod korištenja ILRIS-a kao laserskog senzora, ovisno o namjeni mobilnog skeniranja, postoji više različitih načina izgradnje kompletnog sustava i njegove prilagodbe vozilu ili nestabilnoj platformi. Svaka ugradnja je jedinstvena i obuhvaća sljedeće glavne komponente: • ILRIS MC (laserski 3D skener) • APPLANIX POS/LV (inercijalni sustav) koji se sastoji od:

• GPS sustava (globalno pozicioniranje) • IMU-a (Inertial Measurement Unit - inercijalna mjerna jedinica) APPLANIX POS/LV (Position and Orientation Systems/Land-based vehicle) sustav, uz GPS sadrži i tzv. IMU (Inertial Measurement Unit). IMU se sastoji od 3 akcelerometra i tri žiroskopa, koji mjere akceleraciju i kutne pomake potrebne za izračun svih komponenti kretanja vozila (uključujući poziciju, brzinu, ubrzanje, orijentaciju i rotaciju).

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

Tema broja: LiDAR DMI (Distance Measurement Indicator) je još jedan uređaj kojim se nadopunjuje kompletan sustav. Uređaj je izravno montiran na kotač vozila i precizno mjeri prevaljenu udaljenost. Ovaj uređaj šalje POS/LV sustavu podatke vezane uz udaljenost prijeđenu za vrijeme gubitka GPS signala. Slike 5a-5c prikazuju integraciju ILRIS MC terestričkog skenera s inercijalnim sustavom, (montirano na vozilo). Ovaj je sustav prethodio vrhuncu razvoja mobilnog prikupljanja prostornih podataka. U rujnu je prošle godine Optech predstavio revolucionaran LYNX Mobile Mapper sustav (Slike 6a-6c). Razlika između ILRIS MC i LYNX sustava je u tome što je novi sustav namijenjen isključivo mobilnom skeniranju i dolazi kao jedinstven sklop i puno je brži. Koristi najnoviju iFLEX tehnologiju LIDAR senzora koji omogućuju izmjeru od 100 000 točaka u sekundi, korištenjem lasera klase 1 u potpunosti sigurnog za ljudsko oko. Osmišljen je s dvije glave senzora koje rotacijom pokrivaju čitavo polje vidljivosti od 360°. Cjelokupni sustav zajedno s APPLANIX inercijalnim sustavom omogućuje prikupljanje podataka pri velikim brzinama (i do 100 km/h). Točnost je unutar 5 cm, a dvije rotacijske laserske glave montirane pod određenim kutevima rješavaju problem sjena prilikom skeniranja. Ovakav sustav u konačnici nudi jedinstven (povezan), točan i georeferenciran 3D model.

Slika 5a. Vozilo sa integriranim ILRIS MC, APPLANIX POS/LV i DMI sustavom

Vrijeme izmjere: * 30min Brzina: * 3-5 km/h Broj točaka: * cca. 18 000 000 Povšina: * 30ha Konačna točnost: * 5cm

Slika 5b. 3D model izmjerenog područja sa slojnicama i prikazom trajektorije kretanja vozila (linija crvene boje)

6. Skeniranje iz aviona ALTM (Airborn Laser Terrain Mapper) i SHOALS Zahvaljujući svojoj dugoj tradiciji, Optech je danas usavršio nekoliko sustava koji se odnose na primjenu LIDAR tehnologije u zrakoplovu. Dosadašnje metode geodetske izmjere iz zraka temeljile su se na primjeni aerofotogrametrijskih metoda. Nadogradnja aerofotogrametrijskih metoda LIDAR tehnologijom predstavlja danas vrhunac razvoja geodetske izmjere iz aviona (Slika 7). Lasersko skeniranje na visinama od 80 do 4 000 m ponovno pokazuje namjeru Optecha da svojim proizvodom ponudi široki spektar primjene i kada je riječ o ovoj metodi. Trenutno su razvijena dva poznata sustava: jednostavniji ALTM 3100EA i, posljednje dostignuće, ALTM Gemini 167. ALTM Gemini zadržava sve tehničke mogućnosti sustava ALTM 3100EA, ali nudi i povećanje od 60 % u prikupljanju podataka i ostalim karakteristikama, pa je time ispred bilo kojeg komercijalnog 28

ekscentar

Slika 5c. Analiza podataka - izračun volumena

LIDAR sustava na svijetu. Oznaka 167 se odnosi na frekvenciju od 167 kHz. Uz veliku ponovljivost laserskog pulsa, ovaj sustav koristi i tzv. »multipulse« tehnologiju, koja omogućuje u konačnici četiri povratna signala. »Multipulse« tehnologija omogućuje selektivno odvajanje modela terena od vrhova drveća, ukoliko je riječ o šumovitom predjelu ili nekom drugom obliku vegetacije, ili pak nekih drugih objekata kao što su žice dalekovoda, atmosferska zagađenja, itd.

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

7. Batimetrijski LIDAR sustav SHOALS (Scanning Hydrographic Operational Airborne Lidar Survey) SHOALS je jedini batimetrijski laserski avioskener na tržištu i jedini avioskener koji koristi LIDAR tehnologiju kod skeniranja dna na i dublje od 50 m ispod vodene površine. SHOALS prikuplja prostorne podatke dna mora, rijeka, jezera i obalnih linija

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

Tema broja: LiDAR

Slika 6a. Vozilo sa integriranim cijelokupnim LYNX »Mobile Mapper« sustavom

nudeći istovremeno dva skupa podataka - teren, vodu (pa tako i dubinu). SHOALS koristi dvije valne duljine - 532 nm i 1064 nm iz Nd-YAG lasera. Laser od 532 nm (5 mJ green output) se zbog dobre penetracije kroz vodu koristi za izmjeru dubine, a 1 064 nm (5 mJ IR output) puls se zbog velike apsorbcije koristi za određivanje vodene površine. Točnost dubine izmjerene SHOALS sustavom kreće se unutar 25 cm. Postoje dva sustava, slabiji SHOALS-1000 i novi, brži SHOALS-3000. SHOALS omogućuje brzu i kvalitetnu izmjeru velikih obalnih područja, nudeći kompletan i detaljan 3D prikaz terena, vodenih površina i terena ispod njih. (Guenther et al, 2000)

8. »Space, the Final Frontier...«

Slika 6b. 3D model (oblak točaka) ceste kao rezultat skeniranja LYNX sustavom sa visinskim prikazom

Slika 6c. 3D model (oblak točaka) detalja u crno-bijelom »intensity« prikazu

Slika 7. 3D model Toronta kao rezultat upotrebe Optech LIDAR tehnologije iz zraka.

Od samih početaka Optech je blisko surađivao sa svemirskim istraživačkim centrima CSA (Canadian Space Agency) i američkom NASA-om. Iza njih je duga suradnja i velik broj realiziranih znanstvenih i praktičnih projekta. Kratko ću se zadržati na aktualnim »Phoenix« i »Haughton Crater« misijama i njima završiti ovaj pregled LIDAR tehnologije tvrtke Optech. LIDAR u svemiru omogućuje: • Autonomno spajanje svemirske letjelice s međunarodnom svemirskom stanicom • Mjerenje brzine i praćenje kretanja satelita i ostalih objekata • Sigurno slijetanje na Mjesec izbjegavajući opasnosti poput oštrih stijena i nepredvidivih padina • Mjerenje kemijske kompozicije i koncentracije atmosfere na Marsu • Izrada 3D modela asteroida i planeta NASA je 4. kolovoza 2007. godine lansirala svemirsku letjelicu Phoenix (Slika 9). Phoenix je trenutno na svom putovanju i 25. svibnja ove godine će, nakon puta od 680 milijuna kilometara, sletjeti u blizini Sjevernog pola Marsa i započeti potragu za vodom i ostalim biološkim elementima koji bi mogli dokazati mogućnost života na planetu. Osim što je sustav slijetanja također baziran na LIDAR tehnologiji Optecha, robotska letjelica opremljena je senzorima koji su identičnim ILRIS 3D laserskom skeneru, no naravno, hardverski prilagođeni cjelokupnoj letjelici. Postoji još niz LIDAR senzora koji su dio meteorološke stanice koja će precizno i točno modelirati klimatske promjene na površini planeta i omogućiti predviđanja budućih promjena. Skenira-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Novak Z. (2007): Optech LiDAR, Ekscentar, no. 10, pp. 24-30

Tema broja: LiDAR Slika 8. NASA Ames K10 rover (treća generacija) sa ILRIS 3D skenerom

njem polarnog neba Marsa znanstvenici će prvi puta u povijesti istraživanja svemira vidjeti vrlo detaljno razne atmosferske aktivnosti - ledene oblake, atmosfersku prašinu i dr. Naravno, mnogo toga neočekivanog će se tek otkriti tijekom analize prikupljenih podataka. (URL-5, URL-6) Paralelna misija, u kojoj glavnu ulogu ima ILRIS 3D skener, odnosi se na testiranje robotičke 3D izmjere kod kratera Hau-

ghton (Devon Island, Kanada) u ljetu 2007. godine. Dva su robotička »planetarna rovera« Ames K10 (Slika 8) na simuliranom terenu, sličnom onom na Mjesecu, izvršila sistematsku 3D izmjeru obuhvaćajući područje od 50 ha nazvano »Drill Hill«. Roveri su izvršili 3D skeniranje, za potrebe topografskog kartiranja i 3D modeliranja i koristili su podzemni radar za kartiranje i prikazivanje podzemne strukture. Istraživanje se provodi u svrhu izgradnje svemirske stanice na Mjesecu, do 2020. godine, koja bi omogućila stalno prisustvo ljudi na Zemljinom satelitu. U pripremnom je istraživanju, zbog prostornog planiranja (zone slijetanja, izgradnje infrastrukture, itd.) te organizacije površinskog istraživanja i ostalih znanstvenih i istraživačkih projekata, vrlo važno detaljno izmjeriti čitavo područje predviđeno za izgradnju (Fong et al, 2008). Površinska istraživanja Mjeseca obavljat će se u blizini polarnog kratera ili u njemu - na strmom i teškom terenu i u većini slučajeva u stalnoj sjeni (zato je

Slika 9. Phoenix Mars Lander 2008

za testiranje i odabran krater na Zemlji). Detaljan 3D model i kartiranje područja istraživanja postaje ključni element čitave misije, pa je i geodetska disciplina, zajedno s primjenom LIDAR satelitske ili terestričke metode izmjere, vrlo bitna. Neću previše komplicirati sa zaključkom, jer ih je već bilo dovoljno u ovom poduljem »LIDAR by Optech« pregledu. Svim ovdje navedenim procesima zajedničke su tehnologija i metoda, a one se dobrim dijelom temelje na dobroj staroj geodeziji. Nisam baš najbolji u grčkom jeziku, ali kao čovjek u struci znam da riječ geodezija na starogrčkom doslovno znači »mjeriti zemlju«. Dobro da stari Grci, koji imaju autorsko pravo na brend naše znanstvene discipline, nisu sve ovo predvidjeli jer mi se više sviđa naziv geodezija nego cosmodezija.

Literatura

Slika 10. Shematski prikaz principa rada SHOALS sustava

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

• Fong, T., Allan, M., i dr. (2008): Robotic Site Survey at Haughton Crater, 9th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (iSAIRAS), Los Angeles, CA. 2629 February 2008.; http://ase.arc.nasa. gov/projects/haughton_field/pdfs/isairas08-fong.pdf (02.01.2008) • Guenther, G.C., Cunningham, A. G., LaRocque, P.E. and Reid, D.J. (2008): Meeting the accuracy challenge in airborne lidar bathymetry, Proceedings of EARSeL-SIG-Workshop LIDAR, Dresden/FRG, June 16 - 17, 2000 • URL-1: http://www.optech.ca (02.12.2007.) • URL-2: http://www.geo3d.hr (02.12.2007.) • URL-3: http://www.nasa.gov (02.12.2007.) • URL-4: http://www.applanix.com (02.12.2007.) • URL-5: Phoenix Launch, Mission to the Martian Polar North, PressKit/August 2007; http://www.jpl.nasa.gov/ news/press_kits/phoenix-launch-presskit.pdf (02.12.2007.) • URL-6: http://www.optech.ca/press_Optech_Mars.htm (02.12.2007.)

Kujundžić D. (2007): Zračni laserski skeneri LEICA ALS50-II i Corridor Mapper, Ekscentar, no. 10, pp. 31-34

Tema broja: LiDAR

Zračni laserski skeneri Leica als50-ii i Corridor Mapper Domagoj Kujundžić* SAŽETAK. Članak daje kratki pregled rješenja tvrtke Leica za zračno lasersko skeniranje. Prikazani su univerzalni skener ALS50-II i skener ALS-CM (Corridor Mapper) koji je prvenstveno namijenjen snimanju koridora. Cilj je prikazati mogućnosti ovih suvremenih uređaja, što bi trebalo biti korisno kako geodetskim stručnjacima, tako i ostalim strukama koje mogu biti budući korisnici proizvoda i podataka koje opisani uređaji mogu pružiti. KLJUČNE RIJEČI: LiDAR, Leica, ALS, ALS50-II, ALS-CM. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05

1. Uvod Zračni laserski skeneri, odnosno LIDAR sustavi, počeli su se eksperimentalno koristiti sredinom 60-tih godina prošlog stoljeća za određivanje topografije (Ackermann, 1999). LIDAR je engleska kratica za Light Detection And Ranging (detekcija i određivanje udaljenosti objekta pomoću svjetlosnih valova). Razvoj ovih sustava tekao je veoma sporo, prije svega zbog njihove visoke cijene, pa su počeci razvoja vezani uz američku vojsku i njoj bliske istraživačke ustanove. Međutim, u posljednjih desetak godina ovu tehnologiju preuzimaju privatne tvrtke i počinju sa serijskom proizvodnjom, tako da danas na tržištu imamo veliki broj zračnih laserskih sustava: Leica, Optech, Riegl, Fugro, Toposys i drugi. Geodetske tvrtke u Americi i Kanadi, kao i u Europi, brzo su prepoznale prednosti LIDAR sustava, prije svega veliku brzinu prikupljanja prostornih podataka, tako da se njihova upotreba naglo širi potiskujući klasične geodetske metode. Trenutačno u Republici Hrvatskoj još nema takvih sustava, međutim oni su se pojavili u susjednoj Republici Sloveniji i sigurno je da će se vrlo brzo i naše tvrtke

odlučiti za njihovu nabavku i primjenu. Primjena Lidar sustava je moguća u širokom spektru geodetskih zadataka, počevši od snimanja površinskih kopova (kamenoloma i šljunčara) i izračuna volumena s procjenom preostalih rezervi; nadalje, izrada digitalnih modela reljefa (DMR) u šumovitim i nepristupačnim područjima, izrada podloga za projektiranje plinovoda, naftovoda, autocesta i dr. Ovaj se sustav također može upotrijebiti za praćenje izgradnje velikih infrastrukturnih objekata (naftovod, plinovod, ceste, itd.), za određivanje visina građevinskih objekata, 3D modeliranja gradova i cesta (Jutzi i Stilla, 2003), detekcije arheoloških nalazišta. Veliku primjenu može naći u području prostornog planiranja i zaštite okoliša, kod detekciSlika 1. Princip rada zračnog laserskog skenera (URL-1) Slika 2. Digitalni model pošumljene površine (lijevo) i digitalni model terena (desno) dobiven zračnim laserskim skeniranjem

[*] Domagoj Kujundžić, ing. geod., GEOBIRO BIOGRAD NA MORU d.o.o., 23210 Biograd na Moru, Zagrebačka 13, e-mail: domagoj@geobiro.com

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Kujundžić D. (2007): Zračni laserski skeneri LEICA ALS50-II i Corridor Mapper, Ekscentar, no. 10, pp. 31-34

Tema broja: LiDAR

2. Sustav LEICA ALS50-II

Slika 3. Leica ALS50II zračni laserski skener - komponente.

je promjena u urbanim sredinama (nelegalna izgradnja, promjena nakon velikih potresa, poplava i sl.) te procjene erozije (tla, riječnih obala, itd.). Slika 2 prikazuje mogućnosti primjena u snimanju šumskog pokrova i »uklanjanja« stabala kako bi se izradio točan digitalni model reljefa (Attwenger i Briese, 2003). Leica Geosystems globalna je korporacija sa sjedištem u švicarskom Heerbrugu. Utemeljena spajanjem proizvođača geodetskih instrumenata Wild i Kern, danas zapošljava više od 2 400 ljudi u 21 državi i jedan je od vodećih proizvođača opreme i softvera vezanih uz prikupljanje i primarnu obradu prostornih informacija. U ovom će se članku opisati najnoviji zračni laserski skeneri Leica Geosy-

stems. Riječ je o univerzalnom skeneru ALS50-II i skeneru ALS-CM (Corridor Mapper) koji je prvenstveno namijenjen snimanju koridora, npr. autocesta, dalekovoda ili rijeka. Cilj je prikazati mogućnosti ovih suvremenog uređaja, što bi trebalo biti korisno kako geodetskim stručnjacima, tako i ostalim strukama koje mogu biti budući korisnici proizvoda i podataka koje opisani uređaji mogu pružiti. ALS50-II se koristi za snimanje većih područja i s većih visina (do 6 000 m), dok ALS-CM snima s visine od 200 do 1 000 m. Ovaj drugospomenuti uređaj je posebice zanimljiv jer pokriva područje primjene izvan domene klasične aerofotogrametrije, a osjetno je jeftiniji od modela ALS50-II.

Slika 4. Odnos frekvencije, visine leta i točnosti zračnog laserskog skenera Leica ALS50II

ekscentar

Zračni laserski skener LEICA ALS50II spada u novu generaciju laserskih uređaja (Leica Geosystems, 2007a). Ovaj se uređaj koristi u kombinaciji s GPS senzorom i inercijalnim sustavom koji omogućavaju da se laserski snimak georeferencira, odnosno da se svakoj snimljenoj točki odredi položaj u prostoru u odabranom koordinatnom sustavu. Ova kombinacija spada u LIDAR sustave i pored mjernih senzora prikazanih na slici 1, opskrbljena je i paketom kompjutorskih programa za naknadnu obradu (postprocessing) koja omogućava dobivanje prostornog modela snimljenog objekta kao krajnji proizvod. Dodatno uz ovaj sustav dolazi i digitalna kamera visoke rezolucije, tako da se laserskim snimanjem istodobno izvode i snimanja digitalnom kamerom, što od izuzetno pomaže kod obrade mjerenja. Ovaj LIDAR sustav se ugrađuje u avion ili helikopter. Komponente laserskog skenera prikazane su na slici 3. Veće crno kućište (A) sadrži svu potrebnu elektroniku za prikupljanje podataka: uz računalo, tu je naravno i GPS-prijamnik s inercijalnim sustavom. Manje bijelo kućište (B) je sam skener u kojeg je integrirana i digitalna kamera. Sustav čine još i navigacijski kontroleri (C), od kojih je jedan namijenjen operatoru skenera, a drugi pilotu helikoptera ili aviona. Pomoću specijaliziranog softvera je moguće unaprijed planirati let kako bi se snimili svi potrebni detalji. Zračni se laserski skener Leica ALS50-II može koristiti na visini od 200 do čak 6 000 m iznad tla (Leica Geosystems, 2007b). Masa samog skenera je 30 kg, dok je kontrolna elektronika teška 40 kg. Točnost je ovisna o frekvenciji i visini letenja, s tim da je potrebno razdvoji-

Slika 5. Odnos frekvencije, visine leta i točnosti zračnog laserskog skenera Leica ALS Corridor Mapper

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Kujundžić D. (2007): Zračni laserski skeneri LEICA ALS50-II i Corridor Mapper, Ekscentar, no. 10, pp. 31-34

ti horizontalnu i vertikalnu točnost (Slika 4). Uzme li se za vrijednost pogreške GPS određivanja položaja skenera ±5 cm, vertikalna točnost se kreće od 8 cm na visini letenja od 800 m do 24 cm na maksimalnoj visini letenja od 6 000 m. Skener prima odraz četiri odaslana impulsa i bilježi tri razine intenziteta. Maksimalni kut skeniranja je 75º. Divergencija lasera je 0, 22 mr (miliradijana). Podaci skeniranja se spremaju na pokretni čvrsti disk kapaciteta 300 GB, na koji je moguće spremiti do 17 sati mjerenja pri maksimalnoj frekvenciji od 150 kHz. Cijena sustava kreće se od 1 500 000 eura naviše, ovisno o dodatnoj opremi i računalnoj podršci. Tom iznosu treba dodati i troškove održavanja letjelice.

3. Sustav LEICA ALS CM Leica ALS-CM (corridor mapper, snimanje koridora) namijenjen je snimanju uskih i dugačkih objekata kao što su ceste, naftovodi, plinovodi, dalekovodi i sl. Obično se koristi na visinama od 200 do 1 000 m. Radi se o sustavu kojim se, uz izuzetno veliku brzinu snimanja, postiže centimetarska točnost snimljenog objekta. Tako, na primjer, uhodani tim opažača može u jednom danu snimiti prosječno 100 km trase nekog objekta. Ovakva je brzina snimanja u vrlo krupnim mjerilima donedavno bila nezamisliva. Sustav se, kao i prethodno opisani model, koristi u kombinaciji s GPS-om i inercijalnim sustavom. Također se, kao i kod prethodno opisanog modela, uz LIDAR sustav može koristiti digitalna kamera kojom se paralelno izvodi snimanje što znatno pomaže pri identifikaciji i kasnijoj obradi mjerenja. Za pripremu snimanja, kao i za obradu podataka mjerenja, ovim sustavom se koriste specijalizirani kompjutorski programi koji se isporučuju u kompletu s laserskim skenerom. Leica ALS Corridor Mapper često se postavlja na helikopter koji je zbog manje brzine i boljih manevarskih sposobnosti pogodniji od aviona. Jedine razlike u odnosu na ALS50-II su da je raspon visine leta 200 - 1000 m iznad tla i da je točnost vertikalne komponente 8 - 10 cm, horizontalne od 6 cm na visini 200 m, odnosno 10 cm na visini 500 m (Slika 5). Za postizanje maksimalne točnosti, laserski senzori moraju biti kalibrirani (Katzenbeisser, 2003). Cijena sustava za snimanje koridora kreće se od 750 000 eura naviše, opet ovisno o dodatnoj opremi i računalnoj podršci. Tom iznosu treba dodati i troškove održavanja letjelice, pri čemu valja istaknuti da je korištenje helikoptera višestru-

Tema broja: LiDAR

koji prolaze kroz minski onečišćena područja kojih ima jako puno nakon Domovinskog rata i još će dugo predstavljati veliki problem. Nadalje, kao što je u uvodu već bilo spomenuto, za izgradnju velikih objekata potrebno Slika 6. Trodimenzionalni pogled na oblak točaka prikupljen je puno građevinsnimanjem dalekovoda skog materijala koji ko skuplje od letenja avionom. se proizvodi u kamenolomima i velikim površinskim kopovima. Zakonska je oba4. Mogućnosti primjene veza tvrtki koje eksploatiraju rudna bogatstva da izvode kontrolna mjerenja svaka Iz opisa ova dva najsuvremenija LIčetiri mjeseca, a za taj zadatak najjeftinija i DAR sustava i njihovih tehničkih karaktenajbrža metoda je upravo LIDAR sustav. ristika, odnosno mogućnosti, vidljive su Sljedeće veliko područje primjene je njihove znatne prednosti u odnosu na klazakonska obaveza, nastala preuzimanjem sične geodetske metode mjerenja. U preuropskih zakonskih normi o izradi karavom redu, prednost ovih sustava je u njita buke za sve veće gradove i industrijska hovoj neusporedivoj brzini u prikupljanju postrojenja koje proizvode veliku buku. podataka. Pritom je važno naglasiti da su Za izradu karte buke potrebno je prethodprikupljeni podaci ovim sustavima georeno izraditi kvalitetne digitalne modele referencirani u realnom vremenu, dakle njiljefa (DMR) i 3D modele građevina. Tu je hov položaj je definiran u koordinatnom također zanimljivo područje primjene u sustavu. To je izuzetno bitno jer se najčesferi prostornog planiranja i zaštite okolišće snimanja izvode u seriji koja se sastoša, kao i praćenje stanja u prostoru, što je ji od više snimaka odnosno modela. Na dosada bilo zapostavljeno u smislu koritaj je način njihovo spajanje u jedinstveni štenja kvalitetnih geodetskih podloga. Za model vrlo jednostavno. S druge strane, unaprijed opisane zahvate u prostoru georadi se o bezreflektornom mjerenju, tako detske podloge i trodimenzionalne snimda je ovakvo mjerenje u teškim i nepristuke objekata, mogu se koristiti i terestrički pačnim terenima neusporedivo lakše od laserski skeneri. klasičnih metoda. Kod opisa primjene LIDAR sustava Trenutačno se u Republici Hrvatskoj je potrebno naglasiti da je terensko prikuizvodi veliki broj infrastrukturnih objepljanje podataka izuzetno brzo i ekonokata, počevši od cestogradnje koja je već mično, međutim za dobivanje krajnjeg reduže vremena u velikom zamahu, izgradzultata, odnosno proizvoda treba provesti nje plinovoda, naftovoda, itd. U planu je i zahtjevnu i složenu kompjutorsku obradu. početak izgradnje nove željeznice i mnoNe ulazeći previše u detalje, generalno se gih drugih infrastrukturnih objekata i tu može zaključiti da obrada podataka snileži prostor za upotrebu ovakvih LIDAR manja zahtijeva i do dvadeset puta više sustava. Posebno treba istaknuti problem vremena nego za snimanje. Međutim, olaizrade geodetskih podloga za projektirakotna je okolnost da se obrada izvodi u nje spomenutih infrastrukturnih objekata kancelariji, što s obzirom na kratko vrije-

Slika 7. Perspektivni 3D model snimljenog dalekovoda s objektima na terenu List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR

Kujundžić D. (2007): Zračni laserski skeneri LEICA ALS50-II i Corridor Mapper, Ekscentar, no. 10, pp. 31-34

Slika 8. Digitalni model terena snimljen laserskim skenerom (lijevo) i poprečni profil autoceste (označen crvenom crtom na slici lijevo)

Literatura

Slika 9. Ortofoto (lijevo), visinski model (sredina) i korištenje zemljišta (desno) rezolucija 25 cm, rezultat zračnog laserskog skeniranja.

me skupih terenskih radova značajno ne poskupljuje predmetne radove. U nastavku će se prikazati konkretni primjeri mogućnosti primjene LIDAR sustava za razne primjene u građevinarstvu, arhitekturi, industriji, prometu, zaštiti kulturne baštine i mnogim drugim zadacima. Slike 6, 7 i 8 vezane su uz snimanje koridora i preuzete su iz Toposys, 2005, dok je slika 9 iz Hollaus et al, 2005.

5. Zaključak U radu su se nastojale prikazati mogućnosti opisanih zračnih laserskih sustava Leica LEICA ALS50-II i Leica ALS Corridor Mapper, kao i njihova moguća primjena u praksi. Vidljivo je da se radi o sasvim novoj tehnologiji koja pruža nove mogućnosti geodetskim stručnjacima i korisnicima njihovih proizvoda, a tu se prvenstveno misli na projektante velikih infrastrukturnih i industrijskih objekata. Sigurno je da će veliki problem biti još uvijek visoka cijena ovih LIDAR sustava, međutim prostor će zasigurno osigurati nova 34

ekscentar

zakonska regulativa, koju moramo usvojiti u procesu ulaska u Europsku Uniju. Ta će nova zakonska regulativa zahtijevati kvalitetnije i ažurnije geodetske podloge, što će sigurno otvoriti i proširiti tržište geodetskih radova. Recimo, na primjer, da se danas kao geodetske podloge za projektiranje važnih infrastrukturnih objekata koriste geodetske podloge stare i po dvadesetak godina, a poekad su to katastarski planovi iz doba Austro-Ugarske. Sve to rezultira loše izrađenim projektnim rješenjima koja kod izgradnje tih objekata uzrokuju velike vantroškovne radove a samim time i osjetno povećanje cijene izgradnje. Dok kod investitora ne prevlada mišljenje da kvalitetno izrađene geodetske podloge donose uštede puno veće od cijene izrade tih podloga, što se lako može dokazati konkretnim brojkama, prostor za upotrebu LIDAR sustava bit će još uvijek mali. No, preuzimanje europskih stečevina natjerat će nas i na preuzimanje europskog načina razmišljanja i ponašanja, a samim time će se otvoriti prostor i potreba za primjenu LIDAR sustava opisanih u ovom članku.

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

• Ackermann, F. (1999): Airborne laser scanning - present status and future expectations. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing 54, pp. 64-67. • Attwenger, M. und Briese, C. (2003): Vergleich digitaler Geländemodelle aus Photogrammetrie und Laserscanning. Österreichische Zeitschrift für Vermessung und Geoinformation, 91. Jahrgang, Heft 4/2003, pp. 271-280. VGI, Wien. • Hollaus, M., Wagner, W. and Kraus, K. (2005): Airborne laser scanning and usefulness for hydrological models. Advances in Geosciences, 5, pp. 57-63. • Jutzi, B. und Stilla, U. (2003): Laser pulse analysis for reconstruction and classification of urban objects. In: Ebner, H.; Heipke, C.; Mayer, H.; Pakzad, K. (eds) Photogrammetric Image Analysis PIA03. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. 34, Part 3/ W8, pp. 151-156. • Katzenbeisser, R. (2003): About the Calibration of LiDAR Sensors. Proceedings of the ISPRS working group III/3 workshop, »3-D Reconstruction from Airborne Laserscanner and InSAR Data«, Dresden, 2003. • Leica Geosystems (2007a): Leica ALS50-II Airborne Laser Scanner. Product Description. http://www.leica-geosystems.com/corporate/en/ndef/lgs_57629. htm (20.10.2007.) • Leica Geosystems (2007b): Leica ALS Corridor Mapper. Product Description. http://www.leica-geosystems. com/corporate/en/ndef/lgs_69216.htm (20.10.2007.) • Toposys (2005): Corridor Mapping White Paper 2005. http://www.toposys. de/pdf-ext/Engl/WhitePaperCorridorMapping-EN-Web.pdf (25.07.2007.) • URL-1: http://www.flycom.si (20.10.2007)

Miler M., Ðapo A., Kordić B., Medved I. (2007): Terestrički laserski skeneri, Ekscentar, no. 10, pp. 35-38

Tema broja: LiDAR

Terestrički laserski skeneri Mario Miler*, Almin Đapo**, Branko Kordić***, Ivan Medved**** SAŽETAK. Ovaj članak opisuje relativno novu tehnologiju snimanja prostora i objekata u njemu i njezinu upotrebu stvarnom životu. Također, opisana je razlika između pojedinih tipova terestričkih laserskih skenera, koje su im bitne karakteristike i na što treba obratiti pozornost pri odabiru instrumenta za pojedini projekt. KLJUČNE RIJEČI: Terestrički laserski skener, TLS, LiDAR, oblak točaka. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05 1. Uvod Otkako su se početkom devedesetih godina na tržištu pojavili prvi terestrički laserski 3D sustavi, došlo je do značajnog tehničkog napretka na tom području. U posljednje je vrijeme sve aktualnija ta nova tehnologija snimanja prostora. Tehnologija je zasnovana na laserskoj tehnologiji, a instrumenti koji je primjenjuju su terestrički laserski skeneri (TLS). To je relativno nova i vrlo učinkovita metoda pridobivanja detaljnih digitalnih snimaka velikih objekata, pa čak i cijelih područja manjeg i srednjeg protezanja. Princip rada je vrlo sličan današnjim klasičnim geodetskim instrumentima s laserom koji su u upotrebi već godinama. Laserska zraka odaslana iz mjernog instrumenta se reflektira od objekta snimanja i vraća natrag do mjernog instrumenta. Kombinacija izmjerene udaljenosti i kuta s određenog stajališta daje koordinate tražene točke u 3D prostoru. Razlika između ove nove tehnologije i klasičnog mjerenja laserskom zrakom je u brzini izvođenja mjerenja i, u nekim slučajevima, preciznosti. Ova karakteristika omogućava znatno manji obujam terenskog posla i povećanje količine mjernih podataka što rezultira detaljnijom izmjerom željenog objekta ili područja. Princip rada

terestričkog laserskog skenera je relativno jednostavan i poznat već duže vrijeme, ali je glavna zapreka u izvedbi takvog sustava bila tehničke prirode: sama konstrukcijska izvedba takvog preciznog sustava. Kako ova tehnologija postaje sve pristupačnija, prednosti ovakvog načina prikupljanja podataka uvidjeli su i geodetski stručnjaci koji na 3D lasersko skeniranje počinju gledati kao na novi alat za budućnost i proširenje poslovnih mogućnosti. Trenutačno na tržištu postoji nekoliko tipova laserskih skenera različitih proizvođača, ali direktna usporedba ovih instrumenata nije moguća zbog razlika u njihovim tehničkim specifikacijama i fizičkim mjernim osobinama.

2. Lasersko skeniranje Lasersko skeniranje nije zamjena za postojeće tehnike geodetskog snimanja, ali je alternativa koja se može upotrijebiti u većini geodetskih poslova. Skeniranje se odvija već poznatom metodom registracije udaljenosti i kuta do određene točke u području snimanja. Rezultat ovakvog načina snimanja je skup trodimenzionalnih XYZ točaka koji se naziva oblak točaka. Prostorna udaljenost između susjednih snimljenih točaka unutar oblaka točaka

ovisi o blizini objekta snimanja i tehničkoj specifikaciji samog instrumenta. Većina današnjih skenera može snimiti vrlo guste oblake točaka, pa je tako moguće dobiti točke na snimljenom objektu međusobno udaljene tek jedan milimetar. Oblak točaka može uz svoje prostorne, relativne ili apsolutne, koordinate sadržavati i intenzitet RGB (Red Green Blue) model boje reflektirane površine. To znači, reflektira li se laserska zraka od zelenog lista na drvetu, ta točka će uz pripadajuće koordinate sadržavati i podatak o boji i intenzitetu reflektirane zrake. RGB model boje dobiven je unutarnjom (ugrađenom) ili vanjskom (kombinacija) kamerom, dok se vrijednost intenziteta dobiva iz jačine odbijenog signala. Budući da se laserskim skenerom često prikupi i više milijuna točaka po stajalištu, vođenje detaljne skice je nepotrebno jer se iz oblaka točaka može dobiti i više nego dovoljno informacija za identifikaciju svih snimljenih objekata i izradu plana situacije. Kao primjer izvrsno može poslužiti snimljena (skenirana) cesta i uz cestu postavljena ploča na kojoj piše ime ulice. Iz oblaka točaka lako je pročitati naziv ulice na ploči jer je uz nekoliko stotina točaka dobiven oblik i informacija o boji (npr. bijela slova na plavoj podlozi).

[*] Mario Miler, dipl. ing. geod., Katedra za geoinformatiku, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: mmiler@geof.hr [**] mr. sc. Almin Đapo, dipl. ing. geod., Katedra za hidrografiju, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: adapo@geof.hr [***] Branko Kordić, dipl. ing. geod., Katedra za hidrografiju, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: bkordic@geof.hr [****] Ivan Medved, dipl. ing. geod., Katedra za geoinformatiku, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: imedved@geof.hr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR

Miler M., Ðapo A., Kordić B., Medved I. (2007): Terestrički laserski skeneri, Ekscentar, no. 10, pp. 35-38

Slika 1. Povijesni razvoj tehnologije za snimanje prostora

3. Podjela skenera prema načinu snimanja U današnje vrijeme je moguće razlikovati tri vrste TLS-a prema načinu snimanja, međutim još ne postoji standard za usmjeravanje laserske zrake, tako da svaki proizvođač ima svoj sustav za posebne aplikacije. Tri uobičajene vrste skenera prema načinu snimanja su: • skeneri-kamere: ograničeni prozor snimanja - FOV (Field Of View) npr. 40° x 40°. Može se usporediti s fotogrametrijskim kamerama, što znači da skeniraju sve što se nalazi u trenutačnom prozoru snimanja, npr. CYRA 2500 (Leica) ili ILIRIS 3D (OPTECH). Snimanje se izvodi pomoću dva sinkronizirana ogledala (horizontalno i vertikalno) koja usmjeravaju lasersku zraku. Ovaj način snimanja zna biti vrlo nepraktičan zbog uskog područja snimanja, ali često ovaj tip skenera ima vrlo veliki domet (i više od 1000 m), što nadoknađuje navedeni nedostatak. • panoramski skeneri: FOV je limitiran samo bazom instrumenta, što znači da skenira sve oko sebe, osim područja ispod postolja na kojem se nalazi u trenutku skeniranja, npr. IMAGER 5003 (Zoller + Frohlich) ili HDS4500 (LEICA). Snimanje se izvodi rotacijom jednog ogledala koje usmjerava lasersku zraku u vertikalnom kutu od otprilike 310° i rotacijom cijelog postolja instrumenta za 360° oko vertikalne osi. Na taj se način dobiva snimak od 310°

x 360°. Prednost ovog tipa skenera je u njihovoj brzini prikupljanja podataka i veličini područja skeniranja. Nedostatak je kratki domet i uporaba im je u većini slučajeva ograničena na interijere objekata. • hibridni skeneri: FOV u horizontalnoj osi je 360°, dok je po vertikalnoj osi limitiran na otprilike 60°. Ovaj tip skenera sadrži rotacijsku prizmu ili ogledalo, koji se rotiraju oko horizontalne osi. Skenira sve u vertikalnom kutu od 60°,u trenutnom smjeru gledanja. Cijeli se instrument (ili njegov dio) rotira oko vertikalne osi za 360°, npr. GX (TRIMBLE) ili LMS Z 360 (RIEGEL). Na taj se način dobiva snimak od 60° x 360°. Ovaj se tip instrumenta zbog svoje svestranosti najčešće koristi u praksi. Jedinstvenu kategorizaciju TLS-a je vrlo teško napraviti jer se primijenjena tehnologija bitno razlikuje od modela do modela. Vrlo je važno naglasiti da ne postoji univerzalni skener za sve primjene. S obzirom na njihovu tehničku izvedbu i tehničke specifikacije kojima se odlikuju, neki skeneri su bolji za interijere i detalje, dok su drugi bolji za eksterijere i velike objekte.

4. Podjela skenera prema načinu mjerenja udaljenosti Terestričke je laserske skenere moguće kategorizirati i po načinu mjerenja udaljenosti. Tehnologija mjerenja udaljenosti izravno utječe na domet i točnost skeniranja. Danas se koriste tri različite tehnologije

Slika 2. Shematski prikaz tri uobičajene vrste skenera prema načinu snimanja

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

mjerenja udaljenosti laserskim skenerima pulsna, fazna i triangulacijska metoda. Navedene se tehničke izvedbe obično koriste samostalno, ali moguće ih je kombinirati kako bi se dobio raznovrsni sustav za skeniranje. Terestrički laserski skeneri kategorizirani po načinu mjerenja udaljenosti su: • Pulsni (eng. TOF - Time Of Flight) - radi na principu mjerenja vremena između odaslanog i primljenog signala. Domet ovog načina mjerenja udaljenosti može biti preko 1 km. Prednost ostvarena mjerenjem velike udaljenosti nažalost podrazumijeva i smanjenu točnost. • Fazni (eng. phase) - radi na principu mjerenja razlike u fazi između odaslanog i primljenog signala. Nedostatak je ograničenost dometa na stotinjak metara, ali točnost ovog načina mjerenja udaljenosti je u granicama od nekoliko milimetara. • Triangulacijski (eng. triangulation) - radi na principu optičke triangulacije. Laserska se zraka projicira na objekt i registrira se na senzoru koji je smješten na poznatoj udaljenosti od izvora zrake. Ovaj način mjerenja udaljenost nema veliku korisnost u geodetskoj izmjeri jer je domet ograničen na nekoliko metara, ali su zato točnosti koje se mogu postići ovom metodom u granicama mikrometra. Od navedenih načina mjerenja, pulsno mjerenje udaljenosti se najviše koristi u terestričkoj laserskoj izmjeri. Dobivena udaljenost se kombinira s izmjerenim prostornim kutovima (horizontalni i vertikalni) za dobivanje trodimenzionalnih koordinata.

5. Podjela skenera prema načinu prikupljanja oblaka točaka Skeneri se također mogu podijeliti po načinu prikupljanja podataka, tj. oblaka točaka. Naime, postoje dva tipa oblaka točaka: apsolutni (georeferencirani) i relativni (lokalni) oblak točaka. Većina skenera nije prvotno rađena za geodetske potrebe, pa direktno georeferenciranje nije ni bilo potrebno. U današnje se vrijeme pojavila potreba za direktnim georeferenciranjem podataka na terenu, pa određeni skeneri novije generacije imaju tu mogućnost (Trimble GX, Leica ScanStation). Bitna novost kod ovih skenera je što imaju ugrađene horizontalne i vertikalne kompenzatore, kao i klasični geodetski instrumenti. Ova tehnička izvedba ima određenih prednosti, ali i nedostatka u usporedbi sa skenerima bez kompenzatora. Prednost ovakvih skenera je u tome što omogućuju mjerenja na jednak način kao i klasični geodetski instrumenti - razvijanje poligonskog vlaka,

Miler M., Ðapo A., Kordić B., Medved I. (2007): Terestrički laserski skeneri, Ekscentar, no. 10, pp. 35-38

iskolčenje točaka, mjerenje samo jedne karakteristične točke i sl. Tako prikupljeni podaci (oblak točaka) mogu se georeferencirati već na terenu i nije potrebno uklapanje snimljenih oblaka točaka naknadnom obradom. To ne znači da skeneri koji nemaju direktno georeferenciranje ne mogu imati georeferencirani oblak točaka, već samo da se taj postupak, bez većih poteškoća, radi naknado u obradi. Budući skeneri, koji imaju ugrađen kompenzator i mjere na klasični geodetski način, moraju ispuniti zahtjev da vertikalna os bude vertikalna u prostoru. Time je, međutim, onemogućeno naginjanje i usmjeravanje skenera u različitim smjerovima. Također, upravo su zbog prisutnosti kompenzatora puno osjetljiviji na podrhtavanja u okolini.

6. Prikupljanje i obrada podataka Kod većine se skenera prikupljanje podataka vrši uz pomoć računalnog pro-

Tema broja: LiDAR

grama (aplikacije) isporučenog zajedno sa skenerom. Aplikacija je instalirana na prijenosnom računalu ili dlanovniku i putem mrežnog kabela ili bežične veze se spaja na skener. Svaka aplikacija za prikupljanje podataka je drugačija, ali rezultat je na kraju isti: oblak točaka. Većina skenera prikuplja lokalne oblake točaka koji se naknadnom obradom moraju spojiti zajedno i, ako je potrebno, georeferencirati. Spajanje oblaka točaka se najčešće vrši pomoću spajanja identičnih točaka unutar oblaka točaka. Postoje i algoritmi koji mogu automatski prepoznati geometrijske oblike unutar oblaka točaka. Međutim, zbog složenosti nisu uvijek primjenjivi, pa se ovaj način rijetko koristi u praksi. Kod skenera koji imaju mogućnost izravnog georeferenciranja nema potrebe za ovim korakom, jer oblaci točaka dobiveni na ovaj način su već na terenu postavljeni u stvarni prostor. Sam postupak spajanja oblaka točaka i georeferenciranja nije kompleksan i često se već poluautomatski izvodi na terenu. Mora se naglasiti da je hardver skenera drastično napredovao posljednjih godina i svake godine dolaze skeneri koji u sve kraćem vremenu prikupljaju sve više sve točnijih podataka. Problem nastaje u

obradi podataka, tj. u aplikacijama kojima se obrađuju oblaci točaka. Često se događa slučaj da uopće nije bitno koji ste skener koristili pri prikupljanju podataka, već problem nastaje kada se ti podaci trebaju obraditi. Aplikacije za obradu podataka su još uvijek u početku razvoja, barem što se tiče geodetske struke. Ukratko rečeno, tehnički razvoj skenera puno brže napreduje nego što to mogu pratiti algoritmi za obradu. Tako, na primjer modeliranje mosta ili nekog industrijskog objekta može zahtijevati jako puno obrade, bez obzira kako su snimljeni podaci na terenu. Većinom se obrada sastoji od manualnog modeliranja objekata u prostoru iz snimljenog oblaka točaka. Postoje algoritmi koji ubrzavaju neke procese, ali isti još uvijek nisu na zavidnoj razini.

7. O čemu razmišljati pri kupovini TLS-a (Odabir i kupovina TLS-a) S obzirom na raznovrsnu ponudu terestričkih skenera na tržištu, ne može se reći da postoji jedan univerzalni uređaj koji je najbolji za sve primjene. Postoje samo instrumenti koji su iz ovog ili onog

Tablica 1. Usporedba TLS-a s klasičnom mjernom stanicom Klasična mjerna stanica • mjerenje karakterističnih točaka • mnogo truda za malo točaka • uloženi trud po točci je velik • geometrija snimljenih točaka je deskriptivna • točke snimanja odabiru se na terenu (iskustvo) • odabir snimljenih točaka određuje kvalitetu snimka

Terestrički laserski skener • pojedinačna mjerenja: • ne mjere se karakteristične točke • nekontroliran odabir točaka • snimka nema geometrijskog značenja (simbolika) • uloženi trud po točci je mali • odabir snimljenih točaka u uredu (postprocessing) • kvaliteta je opisnog karaktera - ovisi o • snimljenim elementima

Tablica 2. Primjena TLS-a Zahtjevi Građevina i industrijska izmjera

3D modeli objekta Detekcija i praćenje pomaka i deformacija Određivanje količine i veličine materijala/objekata 2D crteži

Tuneli, mostovi, autoceste, brane... Tvornice, industrijska postrojenja, platforme... Avioindustrija, brodogradnja... Visoke građevine

2D crteži Teksturirani »mesh« 3D modeli

Fasade i interijeri građevina Statue i arheologija...

3D modeli 2D crteži

Urbana infrastruktura

Rudnici i zemljani iskopi

Izračun volumena Lociranje razlika zemljanih ploha

Rudnici Zemljani radovi svih vrsta

Forenzika

3D reprezentacija događaja 2D crteži Dokaz o događaju

Analiza nesreće Kriminalistička obrada

Animacija

3D modeli

Animacije

Dokumentacija i očuvanje kulturne baštine Urbana topografija

Slika 3. Shematski prikaz pulsnog (a), faznog (b) i trangulacijskog (c) načina mjerenja udaljenosti kod različitih izvedbi terestričkih laserskih skenera

Primjeri

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Miler M., Ðapo A., Kordić B., Medved I. (2007): Terestrički laserski skeneri, Ekscentar, no. 10, pp. 35-38

Tema broja: LiDAR

Slika 4. Primjeri: kamera skeneri (a), panoramski skeneri (b), hibridni skeneri (c) i robotska totalna stanica sa ugrađenom mogućnosti laserskog skeniranja (d)

razloga bolji za pojedinu primjenu. Primjerice, potrebno je snimiti neku veliku površinu na litici brda u svrhu izrade studije klizanja tla ili sl. Mogao bi se koristiti bilo koji skener koji može doseći liticu, ali postavlja se pitanje utrošenog vremena i truda na npr. skeniranje skenerom dometa 70 m i skenerom dometa 1km. U ovom slučaju, neka visoka točnost ispod centimetra nam nije potrebna, pa će nas zadovoljiti neki dalekometni skener kojim ćemo puno brže i kvalitetnije obaviti posao (cost-benefit). Međutim, snimanje kipa u svrhu njegove restauracije ili arhiviranja, gdje se zahtijeva milimetarska točnost, neki skener s točnošću od nekoliko centimetara neće zadovoljiti postavljene kriterije. Osim kriterija točnosti, potrebno je obratiti pažnju i na brzinu skeniranja. Možda se čini da je brzina od 2000 točaka u sekundi puno, ali da bi se dobio kvalitetan i točan model iz oblaka točaka često je potrebno prikupiti nekoliko milijuna točaka. Panoramski skeneri su najbrži zbog svoje tehničke izvedbe, dok su hibridni sporiji, a korištenjem hibridnih skenera s kompenzatorom brzina skeniranja drastično opada. Kao što je ranije u tekstu spomenuto, jedan od rezultata skeniranja je i RGB model boja snimljene točke. Boja je dobivena kamerom, bilo unutarnjom (ugrađenom) ili vanjskom (kombinacija). Ako projektni zadatak zahtijeva kvalitetni ortofoto ili kvalitetno obojani oblak točaka u svrhu vizualizacije ili prezentacije, potrebno je koristiti skener s opcijom vanjske kamere. Razlika u kvaliteti između unutarnjih i vanjskih kamera je velika i ne smije se nikako zanemariti. Kvaliteta boje kod vanjskih kamera je izuzetna jer se često koristi profesionalna DSLR (Digital Single-Lens Reflex) tehnologija. Neki tipovi skenera nemaju mogućnost ugradnje vanjske kamere, pa se bojanje točaka može izvesti posebnim al38

ekscentar

Slika 5. Fotografija skeniranja tunela (gore) i dobiveni oblak točaka (dole)

goritmima unutar različitih aplikacija, što naravno iziskuje dodatni rad na terenu, a posebno kasnije u uredu, a često ne daje tako kvalitetan rezultat. Robusnost i radna temperatura su također bitni kod odabira skenera. Terestrički skeneri su u većini slučajeva vrlo osjetljivi na okolinu. Jedna od bitnijih stvari o kojoj treba voditi računa pri odabiru skenera je okolina u kojoj će se izvoditi radovi. Rad u tunelima na + 10°C ne bi trebao predstavljati problem nijednoj izvedbi skenera, ali rad pri + 40°C na gradskom asfaltu mogao bi nekim izvedbama predstavljati problem. Kupnja skenera u samo jednu svrhu je preskupa i neisplativa investicija, pa tako na tržištu postoje skeneri koji će dobro odraditi većinu poslova, ali nisu najbolji izbor za svaki od njih. U današnje vrijeme je na tržištu prisutan veći broj terestričkih skenera, pa odluka pri kupnji nije laka, osobito uzme li se u obzir njegova nemala cijena (rang 100.000 € i više). Uvijek je potrebno uzeti u obzir zadatke koji će se izvoditi i prema tome odabrati tip skenera. Odabir skenera se nikako ne smije napraviti na osnovu toga što je proizvođač već otprije poznat kao proizvođač geodetske opreme.

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Literatura • Staiger, R. (2003): Terrestrial Laserscanning Scanners and Methods, URL-1: http://www.rgz.sr.gov.yu/DocF/Files/intergeo-east-2007/n48.pdf (10.12.2007.) • Staiger, R. (2003): Terrestrial Laser Scanning Technology, Systems and Applications, URL-2: http://www.fig.net/pub/ morocco/proceedings/TS12/TS12_3_staiger.pdf (10.12.2007.) • Lemmens, M. (2007): Terrestrial Laser Scanners, URL-3: http://www.gim-international.com./files/productsurvey_v_pdfdocument_18.pdf (10.12.2007.) • Thiel, K.H., Wehr, A. (2004): Performance Capabilities Of Laser Scanners An Overview And Measurement Principle Analysis, URL-4: http://www.isprs.org/commission8/workshop_laser_forest/THIEL. pdf (10.12.2007.) • Bornaz, L., Rinaudo, F. (2004): Terrestrial Laser Scanner Data Processing, URL-5: http://www.isprs.org/istanbul2004/ comm5/papers/608.pdf (10.12.2007.) • Medak, D., Pribičević, B., Medved, I., Miler, M., Odobašić, D. (2007): Terestričko lasersko skaniranje i trodimenzionalno projektiranje, HGD - Simpozij o inženjerskoj geodeziji, Beli Manastir, svibanj 2007.

Fras M., Lisec A. (2007): ISPRS WG VI/5 and Student Consortium Summer School, Ekscentar, no. 10, pp. 39-40

Tema broja: LiDAR

ISPRS WG VI/5 and Student Consortium Summer School »Theory and application of laser scanning« Ljubljana, Slovenia, 1.-7. July 2007. Mojca Kosmatin Fras*, Anka Lisec** The WG VI/5: Promotion of the Profession to Students (http://www.commission6.isprs.org/wg5/), together with the Student Consortium (SC) organized the second Summer School (SS) on laser scanning in Ljubljana, Slovenia, July 1 - July 7 2007. Summer schools present one of the most important activities of the WG VI/5 and SC for the promotion of science among young researchers. The purpose is to provide an intensive and educational week with training activities for students and young researchers in ISPRS’s work fields. The third Summer School will take place in Nanjing, China, June 27 - July 1 2008, just before the ISPRS Congress in Beijing, proposed topic is »Acquisition, processing and representation of the 3D geospatial information«. The fact that the technology of laser scanning is inevitably entering the everyday surveying practice helped to decide on the topic of SS in Ljubljana The needs

from the practice are big and enterprises try and Remote Sensing. This SS visited employing young professionals expect that 52 foreign participants from 20 countries they be well acquainted with the latest de(China, Malaysia, India, Iran, Egypt, Turvelopment when finishing their study. The summer school was hosted by the University of Ljubljana - Faculty of Civil and Geodetic Engineering, and locally organized by the Slovenian Geodetic Student Association (more than 20 students of geodesy were involved in organization activities) and Association of Slovenian Figure 1. Opening ceremony, speech of the ISPRS 2nd Vice Surveyors - Section President E. Baltsavias; in the backgroung from the left: U. Renko, of PhotogrammeA. Lisec, Prof. B. Majes

[*] doc. dr. sc. Mojca Kosmatin Fras, dipl. ing. geod., Chair-woman WG VI/5, FGG Ljubljana, Slovenija, e-mail: mfras@fgg.uni-lj.si [**] Anka Lisec, dipl. ing. geod., Secretary WG VI/5, FGG Ljubljana, Slovenija, e-mail: alisec@fgg.uni-lj.si

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR key and many European countries), and around 30 domestic participants (students, faculty teaching staff, representatives from sponsors). Most participants came on Sunday, July 1st, and they where accomodated in a hostel near the venue. Arrivals registered at the registration desk and participants received the SS bag (a nice rucksack) with SS materials inside (program book, proceedings on CD-ROM, promotional material, etc.). The program started on Monday, July 2nd, with the opening ceremony, where the speakers were the Faculty dean, Prof Bojan Majes, the ISPRS second Vice President Prof Emmanuel Baltsavias, the WG VI/5 chair Dr Mojca K. Fras who read the letter of support, written especially for this occasion by Dr Janez Potočnik, the European Commissioner for Science and Research. The TC VI president, Prof Kohei Cho, was not present, but prepared a pleasing video message that was played to the audience. The program started with lecture sessions. Each session was of 1.5 hours duration, followed by half an hour refreshment break or lunch at noon. The first three days of lectures were dedicated to airborne laser scanning, and the last two days to terrestrial laser scanning. All together 32 lecturing hours were performed in five days (from Monday to Friday). Lectures were given in different ways, some were theoretical and some were practical, in form of tutorial (work on computers using special software) or practical exercises (outdoor measurements). The lecturers came from academic institutions (Prof Norbert Pfeifer from Vienna University of Technology, Prof George Vosselman from the ITC, Dr Devrim Akca from the Swiss Federal Institute of Tehnology (ETH) Zürich, Cristoph Straub from Albert-Ludwigs University Freiburge) and from leading equipment and software providers (Leica Geosystems, INPHO, RIEGL LMS, Optech International). On Saturday, a whole day excursion was organized to the Slovenian Karst and coast. In addition to the lecture program, there were many social eventsand a technical visit were organised.. On Monday, July 2nd, evening was reserved for a welcome party in the Faculty entrance hall. It was organized by local students that prepared a short but cheerful cultural program, domestic food and live music with trumpets and drums. On Tuesday afternoon, participants went to the Lesce sport airport where the Slovenian enterprise Flycom has a hangar with helicopters and the newest lidar equipment (full-wave scanner). The company staff cordially accepted the guests and made a thorough pre40

ekscentar

Fras M., Lisec A. (2007): ISPRS WG VI/5 and Student Consortium Summer School, Ekscentar, no. 10, pp. 39-40

reness that it had an important purpose - to promote the profession among students and to transfer the knowledge from the experts to the students. Having in mind the reactions of the participants- students as well as lectures, this event turned out to be a huge success and that is the bigFigure 2. Prof N. Pfeifer answering many questions during gest reward for our the break effort. sentation of the equipment and some of In the first place, the quality of the lectheirs recent projects. This was a very intures was crucial for the success of the SS, structive occasion for many of the particibut not less important was a very friendly pants, having opportunity to actually see atmosphere developed during the whole in such equipment. The way leaded us week. Participants worked as a group of further to the lake of Bled, a very famous old friends and many new friendships were and nice tourist resort. On Thursday eveestablished. A lot of discussion was running ning, a guided tour of Ljubljana old cenbetween the participants and the lecturers, tre was organized. On Friday, July 6th, a some questions have been set during the special session was dedicated to students lectures or students asked particular details - young authors, who wrote a paper or poduring the breaks. ster about their research work in laser scaThe web page of the SS is still actinning, and presented it to the audience. ve (http://www.fgg.uni-lj.si/~/alisec/www/ These presentations were very well prepaISPRS_SS_2007/), and there is a photo gared and there was a lively discussion from lery published and the complete proceethe audience. dings can be downloaded (please, contact The final program of the summer scthe WG VI/5 secretary for the password). hool finished with the closing session. In Acknowlegement the evening there was a relaxed social gaThe organizers deeply thank the thering in hostel Vič, where the Slovenian ISPRS Council, who supported and sponstudents prepared a funny program, finissored this event, as well as numerous interhing with festive cake dedicated to succenational and Slovenian sponsors for theirs ssful closure of the summer school. financial and material support. The list ofsOn Saturday,July 7th a double-decker ponsors is published in the program book drove the participants on an excursion to of the summer school. We cordially thank the Slovenian Karst and coast, where our all the lecturers in this summer school for guests visited the magnificent Postojna their generosity in contributing and sharing cave and had a long stop in Piran, a pictheir valuable knowledge with young peoturesque littoral city. The evening finished ple interested in profession. with a dinner in a farm guest house with on old tradition and high quality wine production. During journey back to Ljubljana almost everyone has recollected the past days impressions and it was difficult to realize that the summer school was over. It took the organizers a lot of effort to organize this event, but we accepted this with Figure 3. Guided tour to Ljubljana centre, in front of the city hall pleasure and awa-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

List studenata Geodetskog fakulteta SveuÄ?iliĹĄta u Zagrebu

ekscentar

Interview: George Vosselman - ITC, Enschede, Ekscentar, no. 10, pp. 44-46

Tema broja: LiDAR

Interview:

GEORGE VOSSELMAN

ITC, Enschede

odetic engineering is the broad range of topics from gravity till land administration, one way or another all dealing with spatial information. E: Regarding all methods and disciplines in the field of Geomatics, how and when did you choose to work with Photogrammetry and then especially with Laser scanning? Dr George Vosselman is a full professor at The Department of Earth Observation Science of The International Institute for GeoInformation Science and Earth Observation (ITC) in Enschede, the Netherlands. He was born in 1963 in Ommen, the Netherlands and he graduated with honours from the Delft University of Technology, the Netherlands, in Geodetic Engineering in 1986 with an MSc thesis on the precision of digital camera’s. After his graduation he worked as a researcher at the Institute of Photogrammetry of the Stuttgart University, Germany, until 1992. In 1991 he obtained his PhD degree with honours from the Rheinische Friedrich Wilhelms University of Bonn, Germany, on the topic of relational matching. After spending a year as visiting scientist at the University of Washington, Seattle, U.S.A., he was appointed professor of Photogrammetry and Remote Sensing at the Delft University of Technology in 1993. In 2004 he joined ITC as professor of GeoInformation Extraction with Sensor Systems. George Vosselman is recipient of the Hansa Luftbild Award (1993) and the ISPRS Otto von Gruber Award (2000). As of 2005 he is Editor-in-Chief of the ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. E: Prof Vosselman, you are teaching on the very internationally oriented ITC. Do you know of any Croat studying or working at ITC? V: Currently we don’t have students from Croatia, but the alumni coordinator informed me that we had 8 Croats since 1995 as well as 37 students from Yugoslavia in period between ITC’s foundation in 1950 and 1995. At ITC we enrol between 500 and 600 students in various courses every year. The large majority comes from Africa and Asia, but we also regularly enrol students from eastern Europe.

V: In 1985, my fourth year of study at the Delft University of Technology, I attended a specialisation course on advancements in photogrammetry. Until then I thought about doing my MSc thesis on a topic in mathematical geodesy, but this course introduced me to digital photogrammetry, which was quite new at that time. We discussed the recent publications on image matching and digital camera calibration by the Institute of Photogrammetry of Professor Ackermann at the University of Stuttgart. I thought that was an exciting new field and was lucky to be able to go to Stuttgart to do my MSc research there. I stayed at the Institute of Photogrammetry for my PhD research as well. A few years later the first experiments with laser profiling were conducted by this institute in collaboration with the directorate general of water management in the Netherlands. That’s how I was first introduced to laser scanning. In the mid nineties laser scanning was heavily promoted by this Dutch directorate general as they initiated the acquisition of a nation wide elevation model with laser scanning. I then started to have a look at filtering methods as well as building reconstruction from point clouds. E: As you studied and worked in Geodetic engineering you are familiar with all of the methods of geoinformation acquisition. Will LiDAR take their significant part in the market in the next ten years, in what rate and which method will have the biggest lost? V: I think lidar already obtained a significant position in the market of geo-information acquisition. In many countries laser scanning has become the preferred technology for the acquisition of digital elevation models. Yet, I wouldn’t say that this im-

E: Let’s start somewhere from the beginning. How did you decide to study Geodetic engineering after high school? V: I liked applied mathematics. I actually considered hydraulic engineering (quite popular in the Netherlands), geodetic engineering, and econometry. What I liked very much about ge44

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

The large amount of detail that can be obtained with laser scanning as well as the applicability in forested areas resulted in new demands that could not be satisfied with traditional technologies

Interview: George Vosselman - ITC, Enschede, Ekscentar, no. 10, pp. 44-46

Tema broja: LiDAR

Figure 1. Prof Vosselman lecturing at the Wuhan University

plied a big loss for other acquisition methods. The large amount of detail that can be obtained with laser scanning as well as the applicability in forested areas resulted in new demands that could not be satisfied with traditional technologies. E: Speaking about the future, what is your opinion about the relation between Photogrammetry and Laser Scanning in future? V: Currently, photogrammetry and laser scanning are quite complementary technologies. Laser scanning produces high quality surface models, but is less suitable to accurately outline objects (like buildings). Imagery, however, is an excellent data source for outlining, but less suitable to automatically acquire detailed surface models. So, one would say that both technologies need each other to get both accurate 3D surfaces as well as object boundaries. All major suppliers of laser scanning surveys nowadays offer simultaneous acquisition of colour and/or colour infrared imagery, although the imagery is primarily used for the interpretation of the point clouds or making orthophotos. In the future the complementary nature of these two data sources may become less due to two developments. One the one hand the point densities that can be acquired with laser scanning continue to increase. Already now large areas are scanned with 10 points/m 2 or more. In the Netherlands 7500 km 2 will be flown this winter. These point densities will improve the accuracy of outlining in point clouds. On the other hand, the surface models obtained by photogrammetry will also improve due to advancements in image matching and the possibility to record imagery with a high percentage of forward overlap. It will, however, still take a while before commercial software is available to really exploit these developments. E: Which method of acquisition is best for automatic feature extraction regarding the results and the economic aspect? V: A fully automatic feature extraction doesn’t seem to be feasible. Automation in extraction of buildings appears to be easier

than in extraction of roads. In particular in urban areas it is difficult to define the appearance of a road and to extract it from imagery. For the extraction of buildings, height is a very important attribute. This doesn’t imply, however, that one should use lidar for this purpose as one can also extract surface models from imagery and try to detect buildings in those surface models. A major advantage of lidar is its capability to measure the ground in forested areas. This can not be expected from matching imagery. E: When do you think the price of Laser scanners will be significantly lower and with that more available? V: I have no idea. Currently there are only few manufacturers of high quality IMUs, a very important, but expensive component of laser scanners. Maybe it needs some additional competition to reduce the price of laser scanners. E: How much is Laser scanning by night involved in usual projects, what are the results of the latest research - are the results improving by scanning by night rather than by day, and what are the advantages of it? V: Scanning at night has the advantage that a laser scanner can pick up weaker reflections. It’s also said that the GPS positioning should be more accurate because of less disturbances in the atmosphere. Another reason to fly at night may be the availability of the aircrafts (that is used for aerial photography at day time). However, scanning at night has one big disadvantage: you can’t take images at the same time! Most projects I’m aware of favour or even demand simultaneous acquisition of imagery and are therefore flown at day time. Also at day time GPS positioning can be very accurate. I’ve evaluated surveys with accuracies better than 5 cm in both height and planimetry. E: In West-European countries Geomatics is not very popular among prospective Bachelors and many study programmes in Geomatics are stopping. Only a dozen students are enrolled into certain studies. Where do you see the problem and cause of that?

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Interview: George Vosselman - ITC, Enschede, Ekscentar, no. 10, pp. 44-46

Tema broja: LiDAR about TeleAtlas between TomTom and Garmin may also demonstrate that geo-information plays a key role in daily ICT.

It’s difficult to say why geomatics is not popular. Some argue that it is hardly visible because it’as often serving other disciplines, like civil engineering

E: What are the possibilities for Geomatics graduates from Faculty of Geodesy/University of Zagreb for studying at MSc or PhD level on ITC?

Figure 2. Discussing with students at the Laser scanning tutorial prof Vosselman gave at the Wuhan University in China last October

Does the market require more graduates or is this sufficient? At the University of Zagreb there are currently 459 students enrolled in the BSc Geomatics programme, and despite that number there are no unemployed graduates of Geomatics in Croatia. V: I certainly see the problem. Many employers are concerned about not finding enough geomatics experts. In the Netherlands Geomatics can only be studied at MSc level by students who first did a BSc in another technical discipline. When there still was a BSc various attempts were made to make the study more popular including campaigns by a commercial marketing agency. Yet, that didn’t even result into increased numbers of registrations for the information days for prospective BSc students. It’s difficult to say why geomatics is not popular. Some argue that it is hardly visible because it’s often serving other disciplines, like civil engineering. On the other hand, one can also say that this always has been the case and doesn’t explain why geomatics was more popular in the past. Maybe it helps that geo-information is now more accessible to a broad public like the imagery and maps of Google Earth and Virtual Earth as well as car navigation systems. The recent take-over of NavTeq by Nokia and the battle

V: Many of our students from Africa and Asia obtain a fellowship from our Ministry of Development Cooperation. For students from eastern European countries it is possible to apply for various other fellowship programmes. In particular, the European Union will launch a so-called Erasmus Mundus External Window for the Balkan (see http://www.eubusiness.com/Education/erasmus-mundi-guide/ and http://ec.europa.eu/education/ programmes/mundus/student/index_en.html). ITC participates in one of these Erasmus Mundus courses with a course on GeoInformation Science and Earth Observation for Environmental Modelling and Management (see http://ec.europa.eu/education/ programmes/mundus/projects/2005/16.pdf). Now and then we also have vacancies for PhD students in EU projects. Such vacancies are announced at http://www.itc.nl/about_itc/vacancies. asp. E: LiDAR is rarely engaged in the study programme at our Faculty because of Croatia’s small market for this technology and high-entry costs. Can you propose some specific materials (e.g. book) well covering the basics of LiDAR and give a good overview of it for students who are interested in it? V: Currently, there are no comprehensive books on lidar. Two books are under preparation and will appear in 2008. For reading I would currently recommend articles of the ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing and Photogrammetric Engineering & Remote Sensing as well as proceedings of ISPRS workshops on laser scanning. Most of the proceedings are available online through http://www.isprs.org/publications/ archives.html. E: What is your message for our students who want to carry on their education in LiDAR and photogrammetry?

Figure 3. Coloured point cloud of the ITC building in Enschede with 20 points/m2

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

V: Developments in laser scanning and photogrammetry, like full waveform scanners, high point densities and highly overlapping imagery, create many new research opportunities. The high redundancy in the data will probably allow more automation than what was feasible a few years ago. This makes laser scanning and photogrammetry a very exciting field of study.

Woodget A.S., Donoghue D.N.M., Carbonneau P. (2007): An assessment of Airborne LiDAR for Forest Growth Studies, Ekscentar, no. 10, pp. 47-52

Tema broja: LiDAR

An assessment of airborne lidar for forest growth studies A.S. Woodget*, D.N.M. Donoghue**, P. Carbonneau*** Abstract. Accurate and up-to-date information on forest growth rates is important for management purposes. Recent studies indicate that airborne LiDAR offers a rapid and more cost-effective approach that challenges traditional methods of forest inventorying and may have the potential not only to revolutionise forest management but also to provide key data for assessing terrestrial carbon stocks. This study aims to assess the potential of LIDAR to estimate forest growth of the temperate Sitka spruce plantation forests using canopy height distribution models at Kielder Forest, Northumberland. LIDAR data from 2003 and 2006 provides an excellent opportunity to contribute to existing work which has so far been limited in focus, looking primarily at individual tree level growth in the less densely stocked, slow-growing, cold climate forests of Scandinavia. LIDAR point cloud data from the first and last pulse returns are filtered and classified. Ground returns are used to create digital elevation models (DEM), and first returns used to create digital canopy height models (DCHM). Processed LIDAR data from both years are compared to estimate forest growth. In continuation, LIDAR plot height and growth values are extracted. The results are compared with plot level ground-based data. Height correlations are strong and positive. Growth is detected at all plot locations but correlations with ground-based data are weak and mostly negative. Potential explanations for the lack of correlation are presented and discussed. Further study is necessary to quantify and eliminate systematic and random error within both the LiDAR and ground-based data before LIDAR may be used routinely for forest management purposes. Keywords: LiDAR, Forestry, Growth, Kielder. CLASSIFICATION (COBISS): 1.04 UDK: 528.7:621.398:681.7.069.24:630*56(410.1) 1. Introduction There is a need for accurate and upto-date information on tree growth rates for forest management purposes. Traditionally such data have been collected in the field or from remote sensing using aerial photography. Recent studies however, indicate that LIDAR may offer a quicker and more costeffective method of data collection with the potential not only to revolutionise forest management but also to provide important data concerning forest carbon stocks.

Much of the research into the use of LIDAR for forest applications has assessed variables such as tree height, volume and biomass. Such studies have found high levels of correlation between LiDAR derived variables and the equivalent measures obtained from ground-based measurements (Nelson et al, 1988; Nilsson, 1996; Næsset and Bjerknes, 2001; Næsset and Økland, 2002; Donoghue and Watt, 2006). However, few studies have attempted to quantify forest growth using LiDAR and the work of Yu et al, 2004, 2006 suggests

this is a complicated task with the potential for large errors. The results of Yu et al, 2004 object-orientated approach indicated that errors of growth estimation were larger than the estimated growth itself. Follow up work in 2006 produced growth values of a more acceptable accuracy, with correlations between LiDAR and ground-based growth measures as strong as 0.68 (Yu et al, 2006). The work of Næsset and Gobakken, 2005 took a different approach, attempting to quantify growth at a coarser spatial scale. However, comparison with field data

[*] A.S. Woodget, MSc, Department of Geography, University of Durham, Science Laboratories, Durham, United Kingdom, e-mail: amy.woodget@gmail.com [**] Dr D.N.M. Donoghue, Department of Geography, University of Durham, Science Laboratories, Durham, United Kingdom [***] Dr P. Carbonneau , Department of Geography, University of Durham, Science Laboratories, Durham, United Kingdom

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR suggested LiDAR growth predictions had low levels of accuracy and precision. Multi-temporal LiDAR data acquired over Kielder Forest (Northumberland, England) provides an excellent opportunity to further these existing growth studies which have so far been limited in focus, looking primarily at the less densely stocked, slow growing, cold climate forests of Scandinavia. This study uses data from 2003 and 2006 to assess the potential of airborne LiDAR for estimating the growth of Sitka spruce (Picea sitchensis) plantation forestry using canopy height distribution models. LiDAR derived growth metrics are compared with ground-based measurements and potential sources of errors are considered.

2. Material and Methods 2.1 Study Site The 6km2 study area lies within Kielder Forest, a plantation forest located in the county of Northumberland in Northern England (Figure 2-1). It is owned and managed by the UK Forestry Commission and Sitka spruce is the primary commercial crop.

2.2 LIDAR Data Two airborne laser scanning surveys were acquired over the study site in March 2003 and May 2006. The 2003 data was collected using an Optech ALTM 2033 laser scanner by the Environment Agency on behalf of the Forestry Commission. In 2006, an Optech ALTM 3033 instrument was flown by the National Environmental Research Council’s Airborne Research and Survey Facility (NERC ARSF) onboard their Dornier 228-101 aircraft. These

Woodget A.S., Donoghue D.N.M., Carbonneau P. (2007): An assessment of Airborne LiDAR for Forest Growth Studies, Ekscentar, no. 10, pp. 47-52

Table 2-1. Ground Classification Parameters Ground Classification Parameter Maximum Building Size Terrain Angle Iteration Angle Iteration Distance

are both small footprint, discrete return systems which recorded first and last pulses and intensity.

2.3 LIDAR Processing The following processing chain was performed on both the 2003 and 2006 LiDAR datasets. Initially, point clouds were filtered for erroneous returns using the TerraScan software (TerraSolid). Last returns were then classified as ground using the embedded TIN (Triangulated Irregular Network) densification algorithm developed by Axelsson 2000. The specific ground classification parameters used are shown in Table 2-1. This TIN was then used to create the digital elevation model (DEM). First returns which fell between 2m and 45m were then classed as canopy. Those hits falling below 2m were excluded to eliminate the effects of small shrubs and other low lying material. The upper limit of 45m was set using a priori information concerning maximum tree heights reached within this geographical area. Canopy hits were adjusted to the DEM to give them a height above the ground and were then interpolated to create a canopy height model. Following this, those points classified as ground and canopy were exported to

Figure 2-1. Location map for Kielder Forest (URL-1)

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Setting 100m 88° 8° 0.5m

the statistical software package STATA for extraction of mean heights (Donoghue et al, 2007). This program was used to grid the data into 5m by 5m pixels and to calculate mean height for each of these cells. This data was next imported in ArcGIS and processed into raster format to produce height maps. The use of any multi-temporal data requires special considering in terms of accurate positioning. The Kielder 2006 LiDAR dataset was found to be offset by roughly 5m in a northerly direction from the 2003 dataset. This was determined by highlighting clearly identifiable features in both raster images and measuring the shift in their location. Given the simple linear nature of this offset, the process of correction was fairly straightforward, although the reason for this shift is unclear. Difference imaging was next performed, by subtracting the 2006 mean height maps from the 2003 mean height maps to produce growth maps of the study area. Finally, GIS data was overlain on the maps, and LiDAR height and growth data extracted from the location of each plot.

2.4 Ground-Based Measurements Ground-based data were collected by the Forestry Commission in 2003 and each tree marked for future identification. A field team from Durham University collected the ground-based data from the same plots in 2006. Both datasets were collected following standard the UK forest inventorying practices. A total of 22 plots of various ages were surveyed for growth in tree height and diameter over the 3 year period. The majority of plots were circular and 0.02ha in size, however a small number were square and 0.01ha in size. Plots were navigated to using a handheld GPS and plot centre and tree locations recorded using a Leica series 300 differential GPS. Tree height was measured using a Vertex III hypsometer for all those trees taller than 1.37m and a tape measure for those smaller than 1.37m. Diameter at breast height (dbh) was measured using a diameter tape. Tree status (e.g. double leader, dead etc) and species type were also noted, however only a handful of trees throughout the entire study area were not Sitka spruce. Figure 2-2 shows the plot

Woodget A.S., Donoghue D.N.M., Carbonneau P. (2007): An assessment of Airborne LiDAR for Forest Growth Studies, Ekscentar, no. 10, pp. 47-52

Tema broja: LiDAR

Figure 2-2. The location of the 22 ground validation plots. A panchromatic IKONOS image underlies GIS data

locations displayed in the GIS. Average ground-based plot heights were calculated as Lorey’s Mean Height (LMH). This averages tree height per plot using basal area as a weighting function as shown in Equation 1, where g is basal area and h is tree height. This was then compared with the average LiDAR mean height and growth values at each plot location. These LiDAR averages took the unweighted mean of all pixels falling within the plot area, regardless of whether this was the entire pixel or otherwise.

Equation 1. Lorey’s Mean Height

3. Results 3.1 Growth Estimates Figure 3-1 is a LiDAR growth map for the 6km2 Kielder study area, created by difference imaging of the mean height maps for the two years. The darkest areas of this map represent negative height change, ran-

ging through to the lightest areas of positive change. The white blocks represent areas of no data where problems of dense canopy prevented an accurate estimation of the DEM and thus also the CHM. Areas of clear-fell can clearly be seen as the darkest areas in Figure 3-1, as can other small dark regions which have been subject to windblow. Large areas of open ground can be identified in the mid-grey and canopy stands in the lighter grey. Some variation in colour, indicating variation in the amount of growth, can also be observed within the stand areas. A more quantitative representation of plot level growth as detected by the LiDAR is shown in Figure 3-2. Unweighted mean LiDAR growth plotted against planting year shows that growth has been detected at the locations of all plots and that an age-related trend can be observed. Young plots exhibit the least amount of growth, and middle-aged plots the most. This matches the expected pattern of growth for this species, as defined by the UK Forestry Commission’s empirically derived growth

estimates for Sitka spruce (Edwards and Christie, 1981). Thus at this point it might be concluded that the multi-temporal LiDAR data has successfully detected forest growth. However, it is necessary to assess the accuracy and precision of the LiDAR growth estimates by comparing them with the results from the ground-based measurements.

3.2 Validation using GroundBased Data 3.2.1 Height Correlations Plot level LiDAR-derived mean height and ground-based height data from each single year were regressed first to check if results mirrored those described elsewhere in the literature. The regression between LMH and unweighted LiDAR height for 2003 gave a correlation coefficient of 0.94. The equivalent regression for 2006 data gave a correlation coefficient of 0.97. Both values indicate a strong positive association between ground-based and LiDAR average plot heights. However, it

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR

Woodget A.S., Donoghue D.N.M., Carbonneau P. (2007): An assessment of Airborne LiDAR for Forest Growth Studies, Ekscentar, no. 10, pp. 47-52

negative and not as strong as those recorded for height (R2 = -0.30). This indicates a lack of association between LiDAR and ground-based measurements of tree growth. This is somewhat surprising given that the LiDAR detected growth at all plot locations (Figure 3-2) and given the strong correlations with height measures for individual surveys. The mean difference (or bias) between the LiDAR and ground-based growth values is low at -0.06m. This indicates a slight under-prediction of ground-based growth values by the LiDAR. However, measurement precision of growth is poor with a standard deviation of 2.69m.

4. Discussion Strong and positive relationships exist between LiDAR and ground-based height values for both years. This is encouraging and reflects the findings of many other studies (Nilsson, 1996; Næsset, 2002; Næsset, and Bjerknes, 2001; Næsset and Økland, 2002; Popescu et al, 2002). However, despite these strong correlations, levels of variation within the data were high and mean difference values showed the LiDAR to be underestimating the heights predicted by ground-based measurements. LiDAR height underestimation is well documented in studies such as this and is widely accepted to be due to laser pulses over-sampling the shoulders of dominant trees rather than their peaks (Aldred and Bonner, 1985; Nelson, 1988; Nilsson, 1996; Næsset, 1997; Næsset, 2002; Popescu, et al, 2002; Yu et al, 2004). The growth correlation was weak and negative. This seems strange given such strong height correlations and might suggest that multi-temporal LiDAR surveys are

Figure 3-1. LiDAR Growth Map

is also necessary to explore the accuracy and precision of the LiDAR height estimates. For the 2003 data, the mean difference between LiDAR and ground-based heights was -1.53m and for the equivalent 2006 data it was -1.63m. This indicates that the LiDAR is underestimating the groundbased height measurements. Furthermore the standard deviations were calculated at 2.17m for the 2003 and 1.25m for the 2006 datasets, indicating much variation within the data. Thus, despite high levels of correlation, measures of accuracy and precision are not especially strong.

3.2.2 Growth Correlations The correlation coefficient for the regression performed between LMH growth and unweighted LiDAR mean growth is 50

ekscentar

Figure 3-2. Plot level LiDAR growth plotted against planting year. Young plots: planted after 1990. Middle-aged plots: planted between 1970 and 1990. Mature plots: planted before 1970

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Woodget A.S., Donoghue D.N.M., Carbonneau P. (2007): An assessment of Airborne LiDAR for Forest Growth Studies, Ekscentar, no. 10, pp. 47-52

Table 4-1. Technical specifications of the LiDAR systems Sensor Date of Survey

Optech ALTM 2033

Optech ALTM 3033

26.03.03

05.05.06

Scan Angle

10°

16.5°

Pulse Density

2/m2

4/m2

Flying Altitude

950m

1750m

unable to accurately estimate forest growth. However it is first necessary to explore the potential reasons for this lack of association between the LiDAR and ground-based growth estimates. Firstly, in order to fairly assess forest growth it is imperative that datasets are directly comparable. In this study, comparability may have been compromised by three key factors; positioning error, set up of the LiDAR systems and scale. Furthermore, error within the ground-based data may also be responsible for the poor growth correlation observed here.

4.1 Positioning Error It is clear from the offset between the LiDAR datasets that some kind of positioning error was introduced to one or both of the datasets. Fortunately this offset was easily corrected in this study due to its systematic nature. Positioning errors may result from one or more of the following: • Errors in the recorded GPS- this usually results from poor geometric precision or a long operational baseline. These were checked for the 2003 and 2006 LiDAR datasets and both were found to fall within the limits of acceptable results thereby suggesting this is not the cause of the offset. • Errors introduced in the post-processing routine. The details of the routines used were not available and thus this remains somewhat of a black box issue. • Errors in the DEMs and CHMs. All generated surfaces are likely to contain some error as they are a smoothed representation of the true surface. The challenge is to keep the error (or misrepresentation) to a minimum. Much research is currently being channelled into developing superior DEM generation algorithms for this purpose, particularly in steep and heavily wooded terrain (Hyyppä et al, 2005; Hollaus et al, 2006; Zaksek and Pfeifer 2006; Kobler et al, 2007). It is possible that specifically tailored DEM and CHM generation routines would improve the quality of the results presented here. However, in this study exactly the same DEM routines were used for both datasets. As a result they should be directly comparable and thus DEM error is not sufficient to explain strong height correlations simultaneous

with poor growth correlations.

4.2 System Set Up Another potential source of error is the set up of the LiDAR systems. As detailed in Table 1, the specifications of the two individual LiDAR systems used within this study were quite different from each other. The differences in 3 key areas may have compromised the comparability and thus the quality of the growth estimates here; • Scan Angle: Many studies have found errors associated with both DEM generation and canopy height estimation to increase with increasing scan angle (Nilsson, 1996; Ahokas et al, 2003; Holmgren et al, 2003; Lovell et al, 2005; Goodwin et al, 2006; Friess, 2007 pers. comm.). It is anticipated that this results from a lower intensity of reflectance at greater scan angles, as dictated by Lambert’s Cosine Law. The 2003 data used within this study was collected with a scan angle of 10o, and the 2006 with a scan angle of 16.5°. The fact that the scan angles are different between the datasets means that different amounts of error will have been introduced into each dataset. Whilst this does not seem to have adversely affected the regressions between ground-based and LiDAR derived heights, it may have made the 2003 and 2006 datasets less comparable thereby affecting the growth correlation. • Flying Altitude: A number of studies have found that greater platform altitudes seem to incur lower density returns (Goodwin et al, 2006; Takahashi et al, 2007). It is thought that the larger distance between sensor and target causes a reduction in the intensity of the return pulse in accordance with Newton’s Inverse Distance Law. If this intensity falls below a certain threshold, the pulse becomes indistinguishable from random noise and therefore is not recorded. This is much more likely to happen at greater flying altitudes. Furthermore, recent work by Takahashi et al, 2007 demonstrates that an increase in both systematic and random errors of mean tree height estimates is observed with increasing altitude. As a consequence, they recommend a flying height of less than 1000m for tree height studies. In light of this research, it seems possible that the 2006 LiDAR survey flying height of 1750m is incurring a greater

Tema broja: LiDAR amount of random error into the DEM and tree height estimates than the 2003 survey, which was flown at 950m, thereby making the datasets less comparable. This is certainly an area which deserves further study. • Pulse Density: Further to differences in flying altitude, there was also a difference in pulse density between the 2003 (2 hits per m2) and 2006 (4 hits per m2) datasets. It might be expected that the higher resolution 2006 data would produce better quality height estimates, and this is possible given the stronger correlation co-efficient for 2006. However, further study is necessary before this can be concluded with any certainty. Again though, this difference in pulse density introduces further incomparability between the datasets.

4.3 Ground-Based Measurement Error It is possible that the explanation for the poor growth correlation lies somewhere other than in the LiDAR data or system set up. To date little attention has been paid to the accuracy and precision of the instruments and equipment used to collect the forest ground-based data to which the LiDAR data is usually compared (often called ‘ground truth’ data). The Vertex hypsometer, Suunto clinometer and height poles have been used extensively for measuring tree heights, yet an exhaustive assessment and comparison of these techniques remains long overdue. Some initial work by the author indicates that the random error associated with Vertex measures of tree height may be problematic for growth studies over short timescales. However, it seems that further study aimed at researching the variation of random error with tree height is necessary before any firm conclusions may be made.

4.4 Scale A number of studies have found that the scale at which height and growth is studied using LIDAR has significant implications for the accuracy, precision and reliability of the results (Woodcock and Strahler 1987; Naesset, 2002; Gobakken and Naesset, 2004). Næsset, 2002 recommends the use of coarser spatial resolutions for tree height studies. His reasoning lies in the fact that smaller sample plots experience greater levels of inherent variation of canopy height measures. Therefore, the ‘averagingout’ effect of larger plots reduces standard deviations of mean plot values, thereby increasing the precision of height and growth estimates. Furthermore, if growth were studied

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR over a longer temporal scale the amount of growth might exceed the errors associated with growth estimation, thereby allowing it to be successfully and more accurately detected by the LiDAR. Future growth studies would benefit enormously from further investigation into the quantitative effects of different spatial and temporal resolutions. However, it is important to keep in mind that there is a balance to be struck between resolution modification and cost.

5. Conclusion Results showed the multi-temporal LiDAR surveys to be capable of detecting growth over a variety of Sitka spruce plantation plots over a three year period. As found by many other studies, the single year LiDAR plot level height estimates were strongly correlated with ground-based height data for both 2003 and 2006. However, despite growth being detected by the LiDAR, no correlation was observed between LiDAR estimates and groundbased measurements. Reasons for this lack of correlation probably lie in the lack of comparability between the 2003 and 2006 LiDAR datasets. This may have been precipitated by an error in the positioning of one or both of the LiDAR datasets or may result from the differences in system set up. Further to this, issues of ground-based measurement error and spatial and temporal scale may be responsible. This certainly is an area for future study. However, if such issues can be successfully resolved then it is likely that multi-temporal LiDAR studies will be able to offer a great deal to the forest management community; by providing a rapid, cost-effective, non-invasive, repeatable technique for forest monitoring and timber production forecasting. LiDAR surveys of this nature may also provide key data concerning forest carbon stocks and therefore may have a part to play in the current global climate change debates. Thus, it is important that studies such as this are continued and improved in the future.

References • Ahokas, E. et al (2003): A quality assessment of airborne laser scanner data. In: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Dresden, Germany, XXXIV-3/W13. • Aldred, A.H. and Bonner, G.M. (1985): Application of airborne lasers to forest surveys. Info Rep. PI-X-51, Tech. Info

Woodget A.S., Donoghue D.N.M., Carbonneau P. (2007): An assessment of Airborne LiDAR for Forest Growth Studies, Ekscentar, no. 10, pp. 47-52

and Dist. Center, Petawawa National Forest Inst., Chalk River, Ontario, 62pp. • Axelsson, P.E. (2000): DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models. In: The International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Amsterdam, The Netherlands, Vol. XXXIII, Part B4/1, pp. 110-117. • Donoghue, D.N.M. and Watt, P.J. (2006): Using LiDAR to compare forest height estimates from IKONOS and Landsat ETM+ data in Sitka spruce plantations. International Journal of Remote Sensing. 27(11): pp. 2161-2175 • Donoghue, D.N.M. et al (2007):. Remote sensing of species mixtures in conifer plantations using LiDAR height and intensity data. Remote Sensing of Environment 110: pp. 509-522 • Edwards, P.N. and Christie, J.M. (1981): Yields Models for Forest Management. Forestry Commission Booklet No. 48. • Gobakken, T. and Naesset, E. (2004): Effects of forest growth on laser derived canopy metrics. Proceedings of ISPRS Working Group VIII/2 Vol XXXVI, Part 8/W2, Freiburg, Germany 3-6 Oct. 2004. • Goodwin, N.R. et al (2006): Assessment of forest structure with airborne LiDAR and the effects of platform altitude. Remote Sensing of Environment 103: pp. 140-152 • Hollaus, M. et al (2006): Accuracy of large-scale canopy heights derived from LiDAR data under operational constraints in a complex alpine environment. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 60: pp. 323-338 • Holmgren, J. et al (2003): Estimation of tree height and stem volume on plots using airborne laser scanning. Forest Science 49(3): pp. 419-428 • Hyyppä, J. et al (2005): Factors affecting the quality of DTM generation in forested areas. ISPRS WG III/3, III/4, V/3 Workshop ‘Laser Scanning 2005’ Enschede, The Netherlands, September 2005. • Kobler, A. et al (2007): Repetitive interpolation: A robust algorithm for DTM generation from aerial laser scanner data in forested terrain. Remote Sensing of Environment 108(1): pp. 9-23. • Lovell, J.L. et al (2005): Simulation study for finding optimal LiDAR acquisition parameters for forest height retrieval. Forest Ecology and Management 214: pp. 398-412 • Næsset, E. (1997): Determination of mean tree height of forest stands using airborne laser scanner data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 52:

RECEIVED: 15.12.2007. 52

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

pp. 49-56. • Næsset, E., and Bjerknes, K.O. (2001): Estimating tree heights and numbers of stems in young forest stands using airborne laser scanner data. Remote Sensing of Environment 78: pp. 328-340. • Næsset, E. (2002): Predicting forest stand characteristics with airborne laser using a practical two-stage procedure and field data. Remote Sensing of Environment 80: pp. 88-99. • Næsset, E., and Økland, T. (2002): Estimating tree height and tree crown properties using airborne scanning laser in a boreal nature reserve. Remote Sensing of Environment 79: pp. 105-115. • Næsset, E. and Gobakken, T. (2005): Estimating forest growth using canopy derived metrics from airborne laser scanner data. Remote Sensing of Environment 96: pp. 453-465. • Nelson, R. et al (1988): Estimating forest biomass and volume using airborne laser data. Remote Sensing of Environment 24: pp. 247-267 • Nilsson, M. (1996): Estimation of tree heights and stand volume using an airborne LiDAR system. Remote Sensing of Environment 56: pp. 1-7. • Popescu, S.C. et al (2002): Estimating plot-level tree heights with LiDAR: local filtering with a canopy-height based variable window size. Computers and Electronics in Agriculture 31: pp. 71-95. • Takahashi, T. et al (2007): Assessment of LiDAR-derived tree heights estimated from different flight altitude data in mountainous forests with poor laser penetration rates. IAPRS Volume XXXVI, Part 3/W52. • Woodcock, C.E., and Strahler, A.H. (1987): The factor of scale in remote sensing. Remote Sensing of Environment 21: pp. 311- 332. • Yu, X. et al (2004): Automatic detection of harvested trees and determination of forest growth using airborne laser scanning. Remote Sensing of Environment 90: pp. 451-462 • Yu, X et al (2006): Change detection techniques for canopy height growth measurements using airborne laser scanner data. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 72(12): pp. 1339-1348. • Zaksek, K. and Pfeifer, N. (2006): An improved morphological filter for selecting relief points from a LiDAR point cloud in steep areas with dense vegetation. Technical Report of work performed at TU Delft, The Netherlands. • URL-1: www.multimap.co.uk (05.12.2007.)

ACCEPTED: 21.12.2007.

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

Tema broja: LiDAR

Icl: Iterative closest line

A novel point cloud registration algorithm based on linear features Majd Alshawa*

Abstract. The problem of matching 3D TLS point clouds is a necessary stage which precedes any kind of modeling in order to perfect the object’s geometry and to control its accuracy. It has been studied extensively in many graphical and image-processing domains. However there is a lack of an adaptive study of this problem in the domain of laser scanning for architectural and urban purposes. Hence, our study aims to summarize the existing methods of point clouds registration. We introduce a line-based matching method which is the so-called ICL (Iterative Closest Line). Some line extraction methods required by the ICL algorithm are also presented. We compare our method to the ICP (Iterative Closest Point) one as well, which is mostly applied in the domain of point cloud and range image registration. Our method is intended to handle the special case where both of the point clouds were obtained by means of as-built topographic terrestrial laser scanner, which means that they are georeferenced and to be affined by the co-registration. Keywords: TLS, 3D matching, registration, line extraction. CLASSIFICATION (COBISS): 1.04 UDK: 528.2:510.5:681.7.069.24:004.352:71/72

1. Introduction In order to achieve 3D architectural, urban or industrial model using the TLS point cloud, it is almost compulsory to perform multi-view scan from several stations because the of field of scanner visibility, mask conditions, object dimensions and the work conditions. Hence the 3D/3D registration is a fundamental step which precedes any posterior treatment; it can even be considered as scanning step rather than the treatment one. The problem can be expressed in simplified technical language by overlaying an erroneous space position cloud (usually called scene or data) on another correct space position one (usually called model). Since the random instrument errors are not concerned in this approach, the resulting internal cloud geometry is stable.

This statement makes the transformation from data to model cloud a rigid one which consists of three rotations and three shifting parameters. The problem of 3D registration is traditionally solved by adding some easilyrecognized targets or spheres around the wanted object to be scanned with it. The detection of these targets or spheres in both model and data cloud allows to calculate the six parameters of rigid transformation mentioned above. The new generation of scanner allows a setup of the scanner in a tacheometric way (back sight and front sight) in each station. This process enables one to capture a georeferenced point cloud in real time. The superposition of the resulting clouds is consequently guaranteed by previous tacheometric and topographic operations which also determinate the accu-

racy of the 3D final registration. Anyhow the 3D registration is not yet obsolete especially since the instrument setup is not always feasible. When the scanned object includes representative geometric features, one can use them instead of external supplementary targets or spheres for achieving the 3D registration. Thus the goal of this paper is to perform free-markers registration depending on linear features as it will be explained. The choice of linear features was privileged because of their large existence in the majority urban component. Straight lines are also useful when carrying out 2D/3D registration between a point cloud and a photogrammetric support. Nevertheless the proposed method meets its limitation when the question is to scan non-ordinary designed building.

[*] Majd Alshawa, MSc, Photogrammetry and Geomatics Group MAP-PAGE UMR 694, Graduate School of Science and Technology (INSA), Strasbourg, France e-mail: majd.alshawa@insa-strasbourg.fr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR After having surveyed the related work in 3D registration domain two parts will be consecrated to explain the proposed method. In the first one, three methods of linear features extraction are shown, and then two approaches of making use of these features in registration are explained.

2. Previous work The general problem of 3D shape registration is largely treated in other fields of science, rather than the TLS data processing. One can therefore benefit from what has been produced in these domains like computer vision, medical images, matching 3D data with a CAD model, self localization and robotic vision. Voting methods means that a coordinate transformation is to be done firstly then matched points from the two clouds (model-scene) are calculated. When a suggested transformation achieves a maximum score of matched point pairs, it will be a candidature for the wanted one. It can be affined accordingly by using an estimation method as least square adjustment. (Wolfson and Rigoutsos, 1997) used the geometric hashing as voting method to accomplish the registration. (Hecker and Bolle, 1987) adopt a method which implements Hough transform with the geometric hashing for the same purpose. Gelfand et al, 2005 have introduced another category of registration methods called underlying correspondence. This class of methods focuses on the geometric characters of each point cloud rather than the number of matched points. In this category, one can find herein DARCES method (Data-Aligned Rigidity-Constrained Exhaustive Search) based on RANSAC (Random Sample Consensus) proposed by (Chen et al, 1999). Another underlying correspondence method is NDT (Normal Distribution Transformation) suggested by (Ripperda and Brenner, 2005). ICP (Iterative Closest Point) proposed by (Besl and Mckay, 1992) which is the best known method in this category and will be discussed later on in this paper. It can be noticed that all mentioned methods do not require a prior knowledge of any geometric features from the point cloud in opposite to another category of methods which cannot be done without extracting some geometric features or building a mesh surface of point cloud. The invariant properties of extracted features facilitate their matching in pair to pair, set in order to carry out the rigid transformation later. This gain may compensate the lost time consumed while extracting the 54

ekscentar

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

geometric primitives. Also, if one thinks about the use of extracted features in further modeling steps, the registration methods based on geometric primitive could be considered as an important category of registration methods. We can categorize herein the spin image method for surface matching (Johnson, 1997) and also the method based on the edges detection presented by (Sappa et al, 2001). (Stamos and Leordeanu. 2003) carry out a multi-scene registration depending on straight lines and plans. The same closed form solution mentioned below (4.2.1) is used when the pair-wise registration is accomplished. Our proposed method is a feature based one, so it follows all the rules of this category starting by the features extraction stage which are straight lines in our case.

3. Straight line extraction Since two points define a straight line, the number of possible trails to locate a true line representing crease or jump edge is equal to the combination Cn2. To reduce this complexity explosion, many ergonomic algorithms are established. Three of these algorithms will be discussed below, but first of all we will restrict our search to points where a large difference in normal direction occurs. These points are »potential« to form edges in any object. RealWorks® program is capable of detecting the potential points and consequently exporting their coordinates and their normal directions in many forms. Execution time of all the three following methods improves remarkably when the last step is applied. It prevents also probable absurd solutions.

3.1 Incremental method This method can be considered as projection of the method called »region growing« from 3D to 2D. Its simplicity is its main advantage. It starts by taking two points in some order and calculating the parameters of a line passing by them. A third point is then added and a line is adjusted to fit the three previous points by the least square method, which yields residuals and standard deviation estimation. The method imposes adding more and more points while the update rate of residuals is stable. When an incoherent residual occurs it should mean that the last added point dose not belong to the same line. In this case the process is halted and all processed points are modeled as line segment. The process is switched then to another segment starting by the last tested point and so on until the whole po-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

int cloud is tested. The criteria to accept or refuse the resulting segment will be the number of points represented by it and the standard deviation of this representation. Two enhancements have been introduced in this basic algorithm. The first imposes sorting the cloud points based on their distances to the first point or the scanner coordinates. It is preferable in order to assist the forward marching of the algorithm. The second modification is to impose another stopping condition based on the distance between two successive points which should not exceed certain threshold.

3.2 RANSAC (Random Sample Consensus) algorithm The basic form of this method (Fischler and Bolles, 1981) is used to fit a model to a set of data in presence of outliers. It has been applied widely in the computer vision and image processing fields. Nonetheless, RANSAC cannot be applied as it is to detect the edge lines because in this case the waited output is not a single model but several lines. A method containing RANSAC core can be stated as follows: Two points are selected randomly then the parameters of a line passing by them are calculated. The distance of all cloud points to this line are calculated and the number of those less than the proposed threshold is stored as the best number so far. Another random point pair is processed in the same way and the stored number of close points is replaced if the current number is larger. When the number of the trials proposed by RANSAC probabilistic law is reached, the stored number should represent the highest score of the modeled line. If the last number is greater than a given threshold, a line is fitted to the selected two points and all close points to their passing-by line by least square method. The last sub-set is removed from the initial point group and the method is reiterated. Since the number of RANSAC trails is related to the size of point cloud, one should be careful to change it once a subset is taken out. This number could even be proposed by the user in such a way that the cloud is sufficiently tested in each iteration. We must accept that a certain percentage of point cloud would not be modeled whatever number of trials. Hence the stopping condition can be driven: the remaining point cloud size after several removals is less than proposed ratio of its original size. RANSAC frequently produces a line

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

segment with one or two points situated on its extension since the geometric condition does not prohibit this case. A condition then verifies the adjacency of the modeled points.

Tema broja: LiDAR

Table 3-1. Technical specifications of the LiDAR systems

Incremental

RANSAC

Hough transform

Speed

3D/2D Functionality

algorithm

Probability

3.3 Hough transformation Hough transformation is a habitual method for edge detecting in 2D images. Knowing that the conversion 3D/2D is always possible by projection without loosing accuracy and that the projection of the line is always a line, we can bring this method into the world of 3D terrestrial laser clouds by projecting them on xy, yz, xz or even an arbitrary plane. This method depends on the duality between the variable and the parameter spaces. Let us be more accurate: any straight line in Oxy space has the implicit

Required thresholds Required segment merge Accuracy Nombre of extracted lines

normal equation form: r = sinΘ + ycosΘ which can be read in the variable space: »infinity of (x,y) points that satisfy the equation for a unique (r,Θ)«. The same equation could be read differently regarding the parameters (r,Θ) as variables and the variables (x,y) as parameters: »for a unique (x,y) value, there are infinite number of (r,Θ) satisfying the above equation«. Nevertheless this lecture makes the last equation

Figure 3-1a. Variable space. 1: point for whose a set of lines of different (r,Θ) are shown. 2,3: two points belong to the same line L

Figure 3-1b. Parameter space. 1,2,3 the sinusoids of the last three points. L: sinusoids intersection which represents the wanted common line L

a sinusoidal one from (r,Θ) point of view or more formally in the parameter space. Hence one can state that the infinite number of lines passing by a point in the variable space is presented by a sinusoid in the parameter space or in short: each point is represented by sinusoid in the parameter space. The duality variable-parameters is illustrated in Figure 3-1a and 3-1b. Hough has noticed that when some points belong to the same line, the parameters can be retrieved from the intersection point of their sinusoid, which is the principal idea of the transformation method. Since the representation of whole lines passing through each point is infeasible, certain discrete representation has to be considered. Hence a range of angles Θ∈[0,π] is proposed to accomplish the sinusoid associated to each point. We found that a range of 0.5-1° is sufficient to fulfil accuracy-processor time balance. All sinusoids are plotted in an accumulator image known (after scaling process) as Hough histogram. The next task is to find points where a substantial number of point-sinusoids intersect each other. Unfortunately, these points are not clearly marked but very often they have a butterfly (Figure 32). Thus the current task is to search the regional maximums in the histogram which again impose processing time and some additional thresholds definition. The last step is to form line equations and transform them into 3D space. If

Figure 3-2. Hough histogram and its regional maxima List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

Tema broja: LiDAR one searches all »close« 3D points to the found lines and then models them by the least square method, line detection accuracy will increase and the length of each segment can be determined.

3.4 Comparison of three methods At this stage of research we cannot give preference to one method rather than the other. Each method has its positives and negatives (Table 3-1) and some failure cases. The major shortcoming of the incremental method is its sensitivity to the initial sequence of point cloud. For instance the incremental method is ideal for detecting the vertical edge lines for TLS scanners with vertical line of scan if no order change was made to the raw point cloud. RANSAC yields rarely different results when applied twice. Hough method meets its failure when the noise in the histogram does not allow detecting the picks in the histogram. In practice we apply a sequence of two or three methods in order to capture as many lines as possible. Segment merge is usually carried out with respect of two conditions: the distance and the direction. This step follows line detection stage in both model and data point cloud in such manner that each of them has its own set of detected edge which is the key for starting the next step in our suggested method.

4. 3D registration methods For reason of consistency, we will briefly depict the ICP method as presented in the initial paper of (Besl and Mckay, 1992) before introducing suggested methods. It will then be rather effortless to set out the principal steps of the ICL method afterwards.

4.1 ICP method Let A be a set of points ai. The distance between a point and the set A is: (1) The nearest point aj to p is the one which satisfies the equality: (2) ICP method starts establishing a relation of bijection of each point of the »data« point cloud with the nearest point of the model one. (Zhang, 1992) suggests a filtering process which restricts the pairing on the overlapping zone and eliminates the 56

ekscentar

Figure 4-1. ICP coupling-transformation circle

effect of noisy data. The next stage of ICP is to calculate the rotation matrix R and the translation vector T which are the components of the final sought rigid transformation. ICP tries to minimize the following error function:

dinate p the superscript ‘m’, ’d’ will denote the model and the data cloud respectively. The rotation matrix can be concluded from lines direction only when minimizing the following function: (4)

(3) which signifies the sum of coordinate differences between each point of the »model« cloud x i and its paired one pi from the »data« cloud. The close form solution of equation (3) yields a provisional solution of R,T which will be applied to the »data« cloud. Another iteration of coupling-transformation is carried out starting from the recent position of data cloud (Figure 4-1). Since it has been proven that the process has to converge at some final solution, the stopping condition will be that no »significant« rigid transformation parameters are practically noticed.

4.2 ICL method ICL (for Iterative Closest Line) has the same logic of ICP except that it operates lines instead of points. Two forms of this method will be presented. The one differs from the other in the second process stage which is the rigid transformation. Nevertheless the core of the two forms is line pairing from both point clouds. The condition of line coupling is the distance between them in the early iteration of the process. When the method begins converging, one can introduce a direction condition; the coupled lines have to be »parallels« within certain threshold. It is obvious that the number of coupled line N pairs is equal to minimum number of extracted line in both data and model cloud. Once the lines are coupled the calculation of rigid transformation can be started:

4.2.1 The ICP Form Firstly, lines have to be presented by a direction vector v and some point coor-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

As in the ICP method, the solution of this function is of closed form. For doing so, the two following means are defined: (5) Cross covariance matrix of the two data sets is: (6) The cyclic components of the antisymetric matrix Aij are used to formulate the vector called ∆ used by its turn to for: mulate the matrix (7)

It was proven that the vector of normalized eigenvector of the matrix (7) represents the optimal rotation quaternion . Euler angles rotation matrix is given by: (8)

Once the rotation matrix is calculated, it can be used to find the shifting vector T = (TxTyTz)T. Let us take two random points (a m1, a m2) belong to the ith line (v mi, pmi) detected in the model cloud; these points fulfil the triple of equation:

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

(9) a m1 = pmi + tm1v mi a m 2 = pm i + t m 2 v m i

(14)

They have two homogenous points on the paired line i in the data cloud which satisfies to the triplet of equation: (10) ad1 = pdi + td1vdi ad2 = pdi + td2vdi The relation between both lines yields the following equations: (11)

ad1 = R a m1 + T ad 2 = R a m 2 + T pdi + td1vdi = R(pmi + tm1v mi) + T pdi + td2vdi = R(pmi + tm2v mi) + T

This system of six equations has seven variables: three translations and four variables (tm1, tm2, td1, td2, Tx, Ty, Tz). Thus another pair of points is needed for accomplishing the calculation. When we have two or more pairs of lines, the over determined system (11) has to be solved by the least square adjustment method.

4.2.2 Alternative form This form is more comprehensible for whomever is not familiar with the closeform of solution. It depends upon the basic idea suggested by (Habib and Ghanma, 2004) where they integrate a point cloud with a 3D photogrammetric model by conjugating the extracted linear features. In the Figure 4-2, the two points A, B represent a segment of the model cloud. 1 and 2 define the paired line segment from the data cloud. The rigid transformation for the segment 1, 2 is given by the equations :

The last double equation in three variables is not sufficient for accomplishing the solution, so at least one equation of second line pair is needed. Usually we use all the available pairs from the previous coupling to process them by the least square adjustment method. After obtaining the rotation matrix, one can substitute its value into the equation (12a) for the first point:

where (15) To eliminate the scale factor we have to divide into the third line as well: (16)

In the same way point 2 generates the same equations. The solution of all the paired lines equations by the least square adjustment gives the shifting vector directly. It is obvious from the two forms of ICL that two couples of non-coplanar

Tema broja: LiDAR lines are sufficient for carrying out the rigid transformation; nevertheless the growth of line number makes the solution more robust and eliminates eventual errors. Both forms of solution reflect the separation of rigid transformation solution into a non-linear stage stating the rotation and a linear stage expressing the shift. Nonetheless ICP form saves processor time needed by the iterative solution of the second form when computing rotation parameters.

5. Test results The chosen application herein is the documentation scan of the »Pontonniers international high school« in Strasbourg. This scan respects the survey workflow (Hanke et al, 2006). Hence, already registered point clouds allow comparing the result of ICL registration with data from the topographic methods. Figure 5-1a shows the superposition of two point clouds in Realworks® according to the scanner attitude and position determined by posterior topographic operations. Table 5-1 summarizes the main characteristic of both point clouds acquisition and treatment. A combination of successive RANSAC and incremental method is applied in order to obtain the maximum number of lines. The thresholds shown in Table 51 have been selected with respect to the scan resolution and density. The result of coupling by using previous conditions can be controlled visually by the user (Figure 5-1b). One can see that a more tolerant threshold yields more lines but at the cost of loosing the precision which affects the next step severely. To accomplish the pairing stage of

(12a)

(12b)

where λ1, λ2 are two scale factors express the slide of one segment on the other. Subtraction of equation (12b) from (12a) gives: (13)

λ = 1/(λ2-λ1) is a new scale factor, which could be eliminated by dividing the first and the second line by the third:

Figure 4-2. The rigid transformation for a line segment

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Tema broja: LiDAR ICL, we supposed that the final pairing distance threshold is 60 mm and the direction one is 0.5.gon. 13 lines remain to contribute in the afterwards rigid transformation calculation. The reason behind this fall is the modeling of the visible edges of cylindrical tiles used for covering roofs seals as invariant lines. Knowing that the boards of a cylinder seen from different points of view are not the same, two lines are generated which are not supposed to be the same. This error is eliminated by the direction and distance filter proposed by the pairing processes. Table 5-2 shows the results of the application of both ICL forms. Although the tiny observed values (the two point clouds supposed to be already correctly overlapped), one can see that the form ICP tries to solve the problem of registration in its last steps by rotation when the form alternative accomplishes that by translation. This observation can be interpreted by the accuracy of the iterative and the closed form of the least square adjustment especially when it is a question of miniature displacements. If one admits that a small rotation about a frame situated fairly far can be translated as a linear shift, the two solutions will be fairly equivalent. It is enough to compute the effect of the given rotations around the frame axis at the centre of the cloud and then to add it to the calculated translations. The coordinate difference between the automatic overlapping of the two point clouds due to the acquisition process and ICL registration can be explained by the following factors: 1. The imperfection of the prior surveying works. 2. TLS random errors as eccentricity and bubble errors. 3. TLS instrumental errors which affect the measured range and angles. 4. TLS environmental and object related errors which affect the laser beam deflection. We can compare ICL registration results with the first error in this context of work especially because the second error is unknown and the rest are insignificant when compared to the first one. More particularly, ICL results are comparable with the accuracy of R14 which was the origin of the data cloud (Table 5-1). We can see obviously that the form ICP yields more accurate results (difference of 23 mm) than the alternative method (difference of 4-8 mm). Processor time saving is another factor which makes us advise the use of the form ICP of ICL. 58

ekscentar

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

Figure 5-1a. Overlap zone between the two clouds. b) The potential points and the extracted edge lines

Figure 5-1b. Overlap zone between the two clouds. b) The potential points and the extracted edge lines

List studenata Geodetskog fakulteta SveuÄ?iliĹĄta u Zagrebu

Alshawa M. (2007): ICL: iterative closest line - a novel point cloud registration algorithm based on linear features, Ekscentar, no. 10, pp. 53-59

Table 5-2. The rigid transformation components when registering the two points cloud. σ : The standard deviation of the estimation. »Total« is the effect of the calculated rotations at a distance of 50 m plus the shift as well

Table 5-1. Acquisition and processing parameters

Scan origin

X,Y,Z accuracy resp. (cm)

Linear resolution

I13 (model)

R14 (data)

0.4, 0.2, 0.3

-1.1, 1, -0.9 resection by scanner itself

50 mm at 60 m

30 mm at 60 m

Points number

292706

601952

Potential points

15401

9527

Tema broja: LiDAR

ICL ( ICP form) axis

Rotation mGon

σ mGon

Shift (cm)

σ (cm)

Total (cm)

0. 3

0.2

1.1

-5

0.3

-0.8

0.2

-1.2

0.2

0.3

0.2

1.2

RMS

Number threshold (Ransac+ Incremental)

Distance threshold

35 mm

Extracted lines

6. Conclusion As we have seen in this approach, the edge lines are firstly detected and then used for the registration. We are yet far from possessing a global edge-detection algorithm which digitizes all lines in a point cloud. Hence, we still use a combination of the three suggested methods to collect the maximum line segments and then we try to merge the needed segments. The ICL method’s final accuracy depends upon the line detection’s accuracy which is probably the major shortcoming of the method. Line directions affect directly the rotation components of the rigid transformation which affect in turn the sifting component’s computation. The use of large thresholds produces a greater number of lines but they are less accurate, while the use of strict threshold produces a more accurate solution but it has less redundancy. However, a careful line detection controlled by the user yields a final matching accuracy better than the scan linear resolution which is sufficient for further application.

7. Future work Until now, the tests that we have done confirm only the scanner accuracy and help us control the previous topographic work. We still need some other tests to prove the method efficiency in the general case. In our future work we will ,hopefully, enhance some aspects of general 3D matching as:

RECEIVED: 13.11.2007.

RMS : 0.5 mGon

RMS : 0.2 cm

0.2

ICL (alternative form)

20 mm

axis

Rotation mGon

σ mGon

Shift (cm)

σ (cm)

Total (cm)

0. 2

1.8

0.3

1.8

-4

0. 2

-1.5

0.3

-1.7

0.2

0.6

0.2

1.3

RMS

RMS : 0.4 mGon

1. Straight lines extraction as contours of planes. 2. Use of other geometric features like curves and planes 3. Use of other geometric relations like orthognality, parallelism and the intersection by known angles. 4. Extension of the method in order to be able to trait multiple point clouds simultaneously without accumulating the cloudto-cloud registration error.

References • Besl, P. J., and Mckay, N. D. (1992): A method for registration of 3-D shapes. IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol: 14, 2, pp. 239-256. • Chen, C.S., Hung, Y.P., and Cheng, J.B. (1999): Ransac-based DARCES: A new approach to fast automatic registration of partially overlapping range images. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol: 21(11) pp. 12291234. • Hecker, Y.C., Bolle, R.M. (1994): On geometric hashing and the generalized Hough transform. IEEE transactions on Systems, Man and Cybernetics, vol: 24, pp. 1328-1338. • Wolfson, H. J., and Rigoutsos, I. (1997): Geometric hashing: an overview. IEEE Computational Science & Engineering, vol: 13, pp. 10-21. • Zhang, Z. (1992): Iterative point matching for registration of free-form curves and surfaces. International Journal of Com-

RMS : 0.4 cm

0.4

puter Vision, vol: 13, 2, pp. 119-152. • Fischler, M. A., and Bolles. R. C., (1981): Random Sample Consensus: A Paradigm for Model Fitting with Applications to Image Analysis and Automated Cartography. Comm. of the ACM, Vol 24, pp. 381-395. • Gelfand, N., Mitra, N J., Guibas L J., and Pottmann H. (2005): Robust Proceedings of Symposium on Geometry Processing. pp.197-206 • Habib, A. F, Ghanma, M. S., and Tait, M. (2004): Integration of lidar and photogrammetry for close range applications. Proceedings of the ISPRS Geo-Imagery Bridging Continents. • Hanke K., Grussenmeyer P., GrimmPitzinger, A. and Weinold Th. (2006): First experiences with the Trimble GX scanner. Proceedings of the ISPRS commission V symposium »Image Engineering and Vision Metrology«. • Ripperda, N. and Brenner, C. (2005): Marker-free registration of terrestrial laser scans using the normal distribution transform. Proceedings of the ISPRS working group V/4 workshop, 3D-ARCH. • Sappa, A., Restrepo-Specht, A., and Devy. M. (2001): Range image registration by using an edge based representation. Proceedings of the 9th International Symposium on Intelligent Robotic Systems. • Stamos, I. and Leordeanu, M. (2003): Automated feature-based range registration of urban scenes of large scale. In Proc. CVPR, IEEE, Madison, Wisconsin, June 16-22, vol. II, pp. 555-561.

ACCEPTED: 19.12.2007. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Bitenc M. (2007): Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project, Ekscentar, no. 10, pp. 60-64

Tema broja: LiDAR

Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project Maja Bitenc* Abstract. The paper is a condensed presentation of the experimental part of my graduation project (Bitenc, 2006), which I carried out at the Institute for Photogrammetry and Remote sensing (I.P.F.) at the Vienna University of Technology during my Erasmus exchange program. The main topic is attractive, useful and advanced technology - airborne laser scanning, which was used in the Neusiedler See project in order to enable hydrological analyses. The aim of this project, which was part of the international SISTEMaPARC project in the framework of the transnational European project INTERREG IIIB CADSES, was refilling drained natural basins with water, so centimeter accuracy of digital terrain model (DTM) was required. Its high relative and absolute accuracy was obtained by using an appropriate post-processing method. The paper presents analysis of the DTM quality, which was accessed with local quality parameters. According to the results, the DTM of the Neusiedler See National Park reaches 4 cm accuracy in height. The second analysis, described in this paper, aims to investigate intensity values measured with laser scanner. Intensity is a side product of ALS, but could be very useful for recognizing the scanned objects, while it gives some semantic information directly to the 3D data. The possibility to use it for land cover identification and classification was investigated. Some land cover is separable with intensity data, but it was discovered that ALS data are not sufficient. Keywords: Aerial laser scanning, Neusiedler See Project, DTM, quality, local quality parameters, intensity, normalization, classification. CLASSIFICATION (COBISS): 1.04 UDK: 528.7:621.398:681.7.069.24:004.352:712.23(436) 1. Introduction A relatively new method of remote sensing - airborne laser scanning (ALS), has been recently greatly improved and developed, which makes it very useful in a wide range of applications. Firstly, better sensor technology sets up different systems, which provide users with a lot of data in a short time, and secondly, newly developed and improved post-processing methods enable more automated and exact calculation of results e.g. DTM, DSM, 3D city model. Therefore results are used in variety of different applications such as forestry, urban planning, hydrological hazards, archeology, coastal monitoring, roads, power lines and telecommunications survey, GIS and cartography, 3D cadastre etc. In the case of the Neusiedler See project, ALS was used to provide accurate and up-to date DTM for hydrological analyses. In the 20th century an over-exploitation of groundwater and widespread artificial

draining caused drastic changes in the natural park, so today only 25% of the water surface area still exists. In order to protect and restore the area, new research was done, based mainly on ALS data. Details on the first research within the transnational project INTERREG IIC can be found in Horvath, 2001 and Herzig, et al 2002 and the second, which was done within the discussed project, in Attwenger and Chalaupek, 2006; Attwenger, et al 2006 and Chaupelek, 2006. The exact location of the project area (the park), which is split between Austria and Hungary, can be seen in Figure 1-1. After the data for the Neusiedler See project were acquired by the company TopScan, the post-processing started at the I.P.F. Home developed algorithms were used to contribute an accurately modelled DTM. While the DTM is used in most cases and is therefore the most important result of ALS, it is necessary to provide usera with information about its quality. According to the known quality, which consists of com-

ponents like precision, accuracy and reliability, the optimal decision could be made. Those metadata could be given with different quality parameters. In this analysis of the Neusiedler See’s DTM the local quality parameters were calculated with a step-bystep empirical stochastic approach, which gives grid point related quality parameters of DTMs. The method was developed at I.P.F. and is described in Karel, 2005; Karel and Kraus, 2006 and Karel, et al 2006. The second analysis done on the Neusiedler See data aims to investigate inten-

Figure 1-1. Overlap zone between the two clouds. b) The potential points and the extracted edge lines

[*] Maja Bitenc, dipl. ing. geod., Delft University of Technology, Delft, The Netherlands, e-mail: bitenc.m@gmail.com

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Bitenc M. (2007): Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project, Ekscentar, no. 10, pp. 60-64

sity values of the reflected laser light. ALS technology gives accurate 3D data of the scanned surface, but the information about a type of scanned objects is questionable. Time-consuming post processing algorithms help us to identify terrain, buildings and other objects. To make it faster and easier the objective of this analysis was first to identify land cover types that occur within the scanned area like fields, meadows, roads and vineyards and then to (automatically) classify laser points regarding intensity values. The main obstacle using intensity directly is the fact that the measured values are a complicated function of many influencing factors. State of the art experimental analysis on the intensity values can be found in Song et al, 2002; Lutz et al, 2003 and Hasegawa, 2006. From now on, the intensity values are primarily used for visualization of scanned area (colour coded image), but in the future applications like searching for homologues features, improving the classification and the extraction of features, use in the forestry etc. will be developed.

2. The project neusiedler see 2.1 ALS data acquisition The aerial mission was done on 24. and 25. November 2004. The scanned area of the Neusiedler See/Seewinkel national park is 340 km2 big and consists of 57 strips. Six of them are cross strips, which should be scanned at ends of the block. Actually, two are missing on the southern and eastern part of the project area (see Figure 2-1). Cross strips are essential for joining strips together in one model and help to improve relative orientation. The point density, which greatly influences the accuracy of ALS products, is 1,5 points per square meter.

Tema broja: LiDAR

The sensors used for ALS data acquisition and their properties are summed up in Table 2-1. Some parameters about flying mission have to be defined beforehand and considered during flight, so at the end, the desired data is available for post-processing. At the same time as the flight mission, GPS measurements with the frequency 1 Hz were done on 4 ground points – KT602-79, KT46079, KT441-78A2 and KT135-109.

Figure 2-1. Laser scanner strips - red and green lines and the control areas - red dots (Attwenger, 2005)

2.2 Terrestrial measurements For the Neusiedler See project terrestrial measurements were done in August 2005. They are essential for more precise fitting of ALS strips together and help to improve absolute orientation. The best solution is obtained, if the control area has a minimum of three tilted planes with different aspect (Kager, 2004). In the case of the project 12 control areas were measured with tachometry on the basis of GPS net. Because of a lack of tilted planes in the southeastern area of the project, two horizontal planes and additionally height points were measured (Figure 2-1).

Table 2-1. Parameters of planned flight and used sensors (Laserscannermessung …, 2005.) Flying parameters Planned flying speed

65 m/s ~ 126 Kn

Planned flying height above the ground

1000 m

Planned strip distance

450 m Measurement system – ALTM 2050

Laser repetition rate

50.000 Hz

Max scan angle

20 deg

Scan frequency

25 Hz

Planned strip width

725 m

Planned strip overlap

275 m (30%) Digital metric camera – Emerge DSS

Array size

4.092 x 4.077 Pixel

Pixel size

0,009 mm

Filter array

True colors

Lens

Zeiss Distagon 55,0 mm, 36° FOV

Planned disposition distance

325 m

Quantization

16 bit

Resolution on ground

0,17 m x 0,17 m

2.3 Processing of the data The first processing steps, done in Topscan (see Laserscannermessung …, 2005), are joining the ALS data of three main technologies (GPS, IMU and laser scanner) and georeferencing the data. The results were 3D coordinates of laser points in the reference coordinate system WGS84, which were then transformed into ETRS89 and Gauss-Krüger M34 coordinate system and interfered to the I.P.F. Vienna for DTM computation. Further next steps followed (see Attwenger and Chalaupek, 2006; Attwenger et al, 2006): 1. quality check 2. fine georeferencing 3. height correction for geoid undulation 4. calculating the digital surface model (DSM) 5. calculating the digital terrain model (DTM) 6. joining the Austrian and Hungarian DTM 7. transformation from ETRS89 to national coordinate system MGI Computer programs used for processing were SCOP++, Orient and other program modules developed at the I.P.F. Vienna.

3. Analising the quality of dtm 3.1 Local quality parameters In contrast to global quality parameters, which are valid only for a certain measuring technique and provide only one value for the whole area (see Karel and Kraus, 2006),

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Bitenc M. (2007): Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project, Ekscentar, no. 10, pp. 60-64

Tema broja: LiDAR the local quality parameters give much more detailed information about DTMs’ quality. In order to consider all the factors that influence DTM computation and modeling, and to obtain detailed estimation of DTM quality, I.P.F. Vienna developed a method for the derivation of the height accuracy of each grid point. This approach has the following properties: • It may be used to analyse DTMs existing beforehand. • It is independent of the interpolation method. • In the computation of quality parameters, the original data are used. • Quality parameters have the resolution of the used grid. The factors that influence on the accuracy of the DTM are according to the I.P.F. Vienna approach: • The number and alignment of the neighboring original points. • The distance of original points to the respective grid point. • The terrain curvature in the neighborhood of the grid point. • The accuracy in height of the original points. They form the input of a simple interpolation method for the estimation of the accuracy at each grid point (see the equation in Kraus et al, 2005). The final results (DTM quality) as well as intermediate results (influencing factors or so-called quality parameters) are easily and clearly visualized. In such a manner the precision of DTMs is confidence-building for end users.

Figure 3-1. The colour-coded model of minimum distance

Figure 3-2. The colour-coded model of maximum main curvature

4. Analising the intensity data Figure 3-3. The colour-coded model of RMSE

3.2 Calculation and results The calculation of local quality parameters for Neusiedler See DTM was done with the program sigmaDTM.exe, developed at the I.P.F. Vienna. Input files are *.dtm, with the DTM’s grid points, and *.xyz, with original terrain points. From the whole project’s area I chose 5 squares with a side size of 2 km. Each of them has a different prevailing feature like rush, village, vineyards, fields and wood. Besides the computation of DTM quality, the objective was to compare quality parameters between different features. The following five models show local quality parameters computed at each grid point. Visualization was done with the program SCOP and is shown only for the Village area. The model of minimum distance between each grid point and its nearest original point (Figure 3-1) shows areas without data (marked red on the Figure 3-1, as well 62

ekscentar

as on the Figure 3-3, Figure 3-4 and Figure 3-5, the threshold used is 5 m). These areas are useless and must be pointed out to users. They most often occur in areas with big buildings and dense vegetation. The model of maximum main curvature at each grid point (Figure 3-2) shows tiny terrain characteristics like the not eliminated low vegetation, outlines of buildings, ditches, furrows etc. Red casts show relatively higher areas (DTM goes up) and blue casts relatively lower areas (DTM goes down). The model of height accuracy of original points (RMSE, see Figure 3-3) has an a-priori defined lower limit, which is in this case 5 cm. It is determined regarding the post-processing steps, whether the quality check and fine georeferencing of ALS strips were done. The best accuracy is reached where the terrain is flat and without vegetation or big buildings (area with fields). The model of weight coefficient (Figure 3-4) has values lower than 1. It means that the accuracy of DTM will be higher than the accuracy of the original points, which is actually our aim. The model of height accuracy of the DTM (Figure 3-5) is the most important result and shows the spatial variation of sigma DTM. The computation employs the reference standard deviation (Figure 3-3) and the weight coefficient (Figure 3-4). In this analysis the sigma DTM varies from 0 cm to ±4 cm.

Figure 3-4. The colour-coded model of weight coefficient

4.1 Intensity measurements Because the 3D lidar point cloud itself does not include information about the object types on which points are actually located, intensity measurements represent important data for identification of objects and phenomena in physical space. Colourcoded intensity value image confirms this, as particular objects (asphalt road, grass, building etc.) can be recognized on it. Intensity values have no unit and are relative measurements. While the definition in Song, 2002 says, intensity is a ratio between the received and transmitted strength of laser light, the equation for received power in Hug and Wehr, 1997 can be used and simplified, so measured intensity can be calculated as, (1)

Figure 3-5. The colour-coded model of sigma DTM

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Where Im … measured intensity Pr … strength of received signal Pt … strength of transmitted signal R … measured range

Bitenc M. (2007): Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project, Ekscentar, no. 10, pp. 60-64

Tema broja: LiDAR

ρ … reflectivity ξ … angle of incidence Therefore intensity depends on measured range, angle of incidence, which depends on the normal of terrain and scan angle, and reflectivity that is defined for a certain material for the laser light wavelength (see the table in Wagner, 2005). The measured intensity must be normalized for these factors in order to be used for identification and classification of the scanned features.

4.2 Data Data available for the analysis were strips of lidar points (position and intensity) and raw digital photos, made simultaneously during laser scanning. From 3D coordinates of lidar points the DTM and DSM were calculated. The first one gives information on how the terrain is changing and shows relatively flat area – heights are changing for only 15 cm. The second model was used as an underlying layer, which adds the height perception to the intensity data, so we can separate vineyards, objects, vegetation etc. For the research of an eventual correlation between intensity and main influencing factors (equation 1) additionally polar coordinates (which are actually row output data from the ALS system, but we did not have them) were recalculated in the program Orient.

4.3 Analysis and corrigenda of measured intensities The objective of the analysis was normalizing the intensity values to use them for identifying land use, so we were looking for a function f from equation 2. (2) The range (R) is known for each lidar point from previously computed polar coordinates. The footprint size (dA) influences intensity indirectly as a function of the incidence angle (ξ). While we analyse intensity only for terrain features (fields, meadow; roads and vineyards) and while in the case of the Neusiedler See project the scanned terrain is relatively flat, it can be simplified that incidence angle is equal to the scanned angle. Furthermore, the scanned angle is a parameter of the measured range, meaning they are tightly correlated, so we can neglect their influence. Reflectivity has the biggest influence on measured intensity. Theoretical values, which are typical for certain materials, cannot be taken into consideration, until we are able to extract intensity values for a certain feature like. the fields

Figure 4-1. Geometrical relation between variables for identical points

from our data. But since the reflectivity is the same for one material or at least similar for one land use, we presumed that points from two overlapping strips, lying less than 10 cm apart, had the same intensity value (Figure 4-1). The footprint has a minimum 20 cm in diameter. The identical points were computed in several areas of overlapping strips with the program Matlab. While the measured intensities for identical points are not the same, we analysed the difference of measured intensities ∆Im according to changes in range ∆ R (equation 3). (3)

=konst.

The empirical analysis of different areas showed linear dependency between variables ∆Im and ∆ R (Figure 4-2). The equation (3) can be rewritten as,

continued with the classification process. But unfortunately it turns out to be unsuccessful. Figure 4-3 shows an example of extracting a relatively small range of intensity values (form 90 to 106), which experimentally presents meadows (comparing the intensity values to the digital image). Along with meadows, roads and other areas and points that lie on fields were classified. The described method of relative normalization with the help of identical points gives a more homogeneous and clearer intensity image, but the intensity within certain land use does not change much. Normalized intensities of slave strips are just shifted according to intensity values of the master strip. But finally the ranges of intensity values for different land uses are still too large and moreover they overlap between each other, so classification of certain land use is not possible.

5. Conclusion

(4) Here we compared parameters a and b with the least-squares method and computed corrections ∆I(∆ R) of the measured intensity for the rest of lidar points in corresponding two strips. Because the correction is relative, since we used variable ∆R, intensities of one strip do not change (master) and intensities of another strip (slave) are increased or decreased for the correction values. If ∆Im = Im,2 - Im,1, then the normalised intensities can be calculated as: 1. possibility I2 (2. strip is master) (5) 2. possibility I1 (1. strip is master) (6)

4.4 Classification After normalizing the intensity values for the range, as described above, we

This is the first analysis intended to evaluate the quality of computed DTM for the Neusiedler See project. While the area is relatively flat and the DTM was calculated from fine georeferenced lidar points, which means that systematic errors were eliminated, we expected to get high quality DTM. The expectations were confirmed when calculating the local quality parameters. The worst DTM accuracy occurs reasonably in the forest and village area and goes up to 4 cm. The described method of grid point related quality parameters gives promising results and fulfills requirements for clear and understandable information on DTM quality. In the future, that kind of information should be interfered to the end user together with a DTM, the better like quality layers. The most important layer is the standard deviation model, which gives information about the relative accuracy. The conclusion of the second analysis of measured intensities is that the data itself includes very important information about the scanned surface and objects on it, but

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Bitenc M. (2007): Analysis of airborne laser scanning data and products in the Neusiedler See Project, Ekscentar, no. 10, pp. 60-64

Tema broja: LiDAR

Figure 4-2. The linear dependency of intensity differences and range differences.

many influencing factors make it direct use impossible. Therefore normalization is necessary. In the case of the Neusiedler See project relative normalization of the measured intensity was done on the basis of identical points. According to several presumptions and simplifications we corrected measured intensities for the influence of the range. The mentioned relative normalization can improve the intensity image to be more velar and homogenous, but the ranges of intensity values for a certain feature do not change. Therefore, the classification is not successful. Improvement of the described analysis requires research on how the intensity values are changing inside the outline of certain feature. In this way the correlation between the intensity and range could be defined directly (not trough differences) and more accurately. That would result with better corrections and finally enable (automatic) classification. For the extraction of intensities that belong to the feature, additional data would be needed, like digital ortofoto, cadastral data or terrestrial measurements.

Acknowledgements A very big thank you to all I.P.F. Vienna employees, who helped me to study and research the remote sensing technique. Many thanks go especially to deceased prof. Karl Kraus, who made it possible for me to study at TU Vienna and take care of my integration in the institute, next to Maria Attwenger, who watched over my practical work, calculations, recent problems and was the co-mentor of my diploma research. They very generously let me use the data of the Neusiedler See project as well as all their programs.

References • Attwenger, M., Chlaupek, A. (2006): Erstellung eines grenzüberschreitenden digitalen Geländemodells im Nationalpark Neusiedler See-Seewinkel/Fertö Hanság

Figure 4-3. Example of intensity image extracted for values from 90 to 106

aus Laserscanner-Daten. Strobl, J. (ur), Blaschke, T. (ur), Griesebner, G (ur). Angewandte Geoinformatik 2006, Beiträge zum 18. AGIT-Symposium. ISBN3-87907437-2: 16 – 23. • Attwenger, M., Chlaupek, A., Ressl, C. (2006): Berechnung des digitalen Gelände- und Oberflächenmodells Analyse des digitalen Geländemodells Orthophoto-Berechnung. Poročilo projekta. I.P.F. TU Dunaj. • Bitenc, M. (2007): Analiza podatkov in izdelkov zračnega laserskega skeniranja na projektu Neusiedler See. Diplomska naloga. Ljubljana: Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Oddelek za geodezijo. • Chaupelek, A., (2006): Die Erstellung eines digitalen Geländemodells des Nationalparks Neusiedler See - Seewinkel aus flugzeuggetragenen Laserscannerdaten zur Detektion natürlicher Senken. Dišlomarbeit, Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie, der Universität Wien. • Hasegawa, H. (2006): Evaluations of LIDAR reflectance amplitude sensitivity towards land cover conditions. http:// www.gsi.go.jp/ENGLISH/RESEARCH/ BULLETIN/vol-53/53-6.pdf (08.12.2006) • Herzig, A., Horvath, D., Kraus, K., Naumann, K. (2002): Ein Beitrag zur Renaturierung des Nationalparks Neusiedler See-Seewinkel/Fertö-Hanság mit Hilfe von Laserscanning. Österreichische Zeitschrift für Vermessung und Geoinformation (VGI), 90. Jahrgang (2002), Heft 2/2002; 34 - 42. • Horvath, D. (2001): Ein Geländemodell aus Laser-Scanner-Daten als Grundlage eines Informationssystems für den Nationalpark Neusiedler See-Seewinkel. Diploma thesis, Institute of Photogrammetry and Remote Sensing, Vienna University of Technology. • Hug, C., Wehr, A. (1997): Detecting and identifying topographic objects in imaging laser altimeter data. IAPRS, Vol.

RECEIVED: 9.12.2007. 64

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

32, Part III–4 W2, Stuttgart, September 1719 1997. • Kager, H. (2004): Discrepancies Between Overlapping Laser Scanning Strips- Simultaneous Fitting of Aerial Laser Scanner Strips. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing XXth Congress. Istanbul, 07-12-2004: 0723. http://www.ipf.tuwien.ac.at/publications/ISPRS_2004_Istanbul/Aerial_Laser_ hk.pdf (08.12.2006) • Karel, W. (2005): Quality Parameters of Airborne Laser Scanner Projects: Results and Discussion. Presentation on University Course: Laser scanning - Data Acquisiton and Modeling. Institute of photogrammetry and remote sensing, TU Vienna, 06.10. - 07.10. 2005. • Karel, W., Kraus, K. (2006): Quality parameters of digital terrain models. V: Höhle, J. (ur.). Seminar on Automated Quality Control of Digital Terrain Models. Aalborg, Denmark. EuroSDR. In press. http://www.land.aau.dk/~jh/dtm_checking/SpecialContribution.pdf (8.12.2006) • Karel, W., Pfeifer, N., Briese, C. (2006): DTM quality assessment. Talk: ISPRS Technical Commission Symposium. Vienna; 07-12-2006 - 07-14-2006. In: ISPRS Technical Commission II Symposium 2006, International Archives of the ISPRS, XXXVI/2 (2006), 1682-1750: 7 12. • Kraus, K., Karel, W., Briese, C. and Mandelburher, G. (2005): Local accuracy measures for digital terrain models. Photogrammetric record. In preparation. • Laserscannermessung mit zeitgleicher digitaler Bilddatenerfassung Neusiedler See. Projektbericht. March 2005. TopScan. • Lutz, E., Geist, T., Stötter, J. (2003): Investigations of airborne laser scanning signal intensity on glacial surfaces-utilizing comprehensive laser geometry modelling and orthophoto surface modelling (a case study: Svartisheibreen, Norway). In: IAPRS, 34(3/W 13). Dresden: 143 -148. http://www.isprs.org/commission3/wg3/ workshop_laserscanning/papers/Lutz_ ALSDD2003.pdf (09.12.2006) • Song, J.H., Han, S.H., Yu, K., Kim Y. 2002. Assessing the Possibility of Landcover Classification Using Lidar Intensity Data. IAPRS 34, 4. Graz, 9-13 September. • Wagner, W. (2005): Physical Principles of Airborne Laser Scanning. Paper from University Course: Laser scanning Data Acquisiton and Modeling. Institute of photogrammetry and remote sensing, TU Vienna, 06.10.-07.10.2005.

ACCEPTED: 30.12.2007.

Pavić S. (2007): Skeniranje pročelja crkve Čudotvorne Gospe Sinjske Trimble VX Spatial Stationom, Ekscentar, no. 10, pp. 65-69

Tema broja: LiDAR

Skeniranje pročelja crkve »Čudotvorne Gospe Sinjske« Trimble VX Spatial Stationom Stipe Pavić* SAŽETAK. 3D lasersko skeniranje je napredna mjerna tehnologija koja omogućava mjerenje brzinama do nekoliko tisuća točaka u sekundi. Unatoč tome, geodetski djelatnici u praksi često zaziru od upotrebe ove tehnologije zbog uske specijaliziranosti i visoke cijene potrebnog instrumentarija i softvera. Stoga, vodeći svjetski proizvođači geodetske opreme nastoje integrirati funkcionalnosti 3D skeniranja u uređaje koji će cijenom i metodama rada biti bliži totalnim stanicama nego 3D laserskim skenerima. U ovom je radu kroz konkretan zadatak snimanja pročelja crkve opisan rad Trimble VX Spatial Stationom i pratećim softverom RealWorks Survey. Terenski rad s Trimble VX-om po ničemu se ne razlikuje od rada s totalnom stanicom te će geodetski stručnjaci moći brzo i jednostavno usvojiti ovu novu tehnologiju. KLJUČNE RIJEČI: Spatial Imaging, 3D skeniranje, terestrička fotogrametrija, Trimble VX, ortofoto. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.04 UDK: 528.7:681.7.069.24:004.352:726.54.012.6(497.5)

1. Uvod 3D lasersko skeniranje svojim kompleksnim instrumentarijem i specifičnim zahtjevima za obradu prikupljenih podataka predstavlja zasebno područje geodetske struke. Nastojeći približiti ovu tehnologiju tradicionalnim geodetskim korisnicima, vodeći svjetski proizvođači geodetske opreme sve češće integriraju napredne 3D tehnologije i klasične metode rada totalnom stanicom. Jedan takav uređaj je i Trimble VX Spatial Station (Slika 1-1), napredan pozicijski sustav koji kombinira preciznu totalnu stanicu, 3D skeniranje brzinom do 15 točaka u sekundi, snimanje digitalnih fotografija ugrađenom metričkom kamerom i zajedničku obradu svih tako prikupljenih podataka. Kompletan sustav sastoji se od: • Trimble VX Spatial Stationa • kontrolne jedinice (TCU ili TSC2)

• Trimble Survey Controller softvera (za kontrolnu jedinicu) • Trimble RealWorks Survey softvera za uredsku obradu podataka. (URL-1, Trimble 2007a) Osim što omogućava kombiniranje 3D skenova i terestričke fotogrametrije s klasičnim tahimetrijskim snimanjem, Trimble VX odlikuje se i sljedećim funkcionalnostima koje olakšavaju svakodnevni terenski rad: • MagDrive tehnologija za pokretanje servo-motora koja omogućava nečujnu rotaciju instrumenta brzinom od 115° u sekundi i, kao rezultat toga, brzo i efikasno mjerenje • Trimble VISION tehnologija (Slika 1-2) koja omogućava pohranu digitalnih fotografija i trenutno vizualno preklapanje točaka snimljenih videom • Trimble VX se u izmjeri može kombinirati s Trimble GNSS prijamnicima. (URL-2, Trimble 2007a)

Slika 1-1. Trimble VX Spatial Station

[*] Stipe Pavić, ing. geod., Geoid d.o.o. Sinj, Šetalište Alojzija Stepinca 2, 21 230 Sinj, e-mail: geoid-sinj@net.hr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Pavić S. (2007): Skeniranje pročelja crkve Čudotvorne Gospe Sinjske Trimble VX Spatial Stationom, Ekscentar, no. 10, pp. 65-69

Tema broja: LiDAR

3. Terenski postupci

Slika 1-2. Trimble VISION tehnologija

2. Crkva Gospe Sinjske Crkva Gospe Sinjske je najstarija gradska zgrada u Sinju i odredište mnogobrojnih hodočasnika. Gradnja Gospine crkve u Sinju započela je 1699. godine i trajala je do 1712. godine. U svom prvotnom obliku, crkva je imala četiri pobočne kapele i veliku kapelu ili kor, a svih je pet kapela bilo objedinjeno pod »ćemer«. Pod korom je sagrađena kripta za pokapanje redovnika. Crkva je spaljena za vrijeme turske opsade Sinja 1715. godine. Obnova je počela 1718. godine i trajala je nekoliko godina. Temeljito je obnovljena u 19. stoljeću (1861.-1863.), kad je podignut novi oltar, sagrađen novi kor, obojana velika kapela i izgrađen kor za redovnike. Crkva je 11. rujna 1944. godine pogođena bombama od kojih je pročelje uništeno gotovo do temelja, veliki dio krova je pao, a donji oltari su porušeni. Osnovni popravci obavljeni su odmah po završetku rata. Današnji je oblik crkva dobila 1975. godine pod vodstvom arhitekta Bernarda Bernardija. Po njegovu nacrtu crkva je očišćena kao i prostorije oko nje. Stvoren je hodnik s bačvastim krovom. Ulaz crkve je proširen, s masovnim vratima na pročelju, iznad četiri prozora dominira velika ružaroseta. Strop u lađi je ravan, obložen drvetom kao kod starokršćanskih bazilika. Ponajbolje je riješeno pjevalište u baroknom obliku. Veliki oltar je uklonjen, a na njegovo je mjesto postavljena jednostavna menza s antependijem dok se iznad oltara uzdiže stilizirani prazni baldakin. Godine 1987. na crkvu su postavljena vrata površine 11 m2, težine 1500 kg, odljevena u bronci. (URL-3)

Tradicionalna metodologija skeniranja 3D laserskim skenerima (Slika 3-1) zahtijeva opažanje određenog broja zajedničkih meta kako bi se povezali podaci skenirani s različitih stajališta i/ili kako bi se mjerenja vezala na postojeću geodetsku mrežu. Za razliku od takvog pristupa, noviji instrumenti, pa tako i VX, koriste uobičajeni geodetski terenski pristup 3D skeniranju i terestričkoj fotogrametriji (Slika 3-2), što općenito znači da korisnik: • centrira i horizontira instrument • izmjeri visine instrumenta i mete/ prizme na orijentacijskoj točki • odskenira/izmjeri metu/prizmu • skenira, fotografira i mjeri objekt snimanja Dakle, obavlja sve one postupke uobičajene u svakodnevnom geodetskom terenskom radu (Lemmon i Biddiscombe, 2006., Trimble, 2007b, 2007c).

Slika 3-4. Detaljno skenirani dio vrata

Slika 3-2. Trimble Spatial Imaging pristup skeniranju

U konkretnom primjeru obrađenom u ovom članku je skenirana južna fasada crkve Gospe Sinjske koja gleda na glavni gradski trg. S obzirom da je skenirana samo jedna fasada s jednog stajališta i da apsolutni položaj objekta nije bio od interesa, instrument je postavljen na proizvoljno odabranu točku s lokalnim koordinatama i orijentacijom. Skeniranje je obavljeno u 15 pravokutnih segmenata različitih dimenzija i rezolucije skeniranja, što je rezultiralo prikupljanjem oblaka točaka koji sadrži 44 188 točaka (Slika 3-3). Digitalna metrička kamera ugrađena u TrimbleVX omogućava video streaming na ekranu kontrolne jedinice. Kako je video prikaz direktno povezan s položajem instumenta, VX-om se može upravljati i samo pritiskom na ekran bez dodirivanja vijaka. Područje skeniranja se također definira izravnim označavanjem na video prikazu. Pročelje crkve je, Slika 3-1. Tradicionalna metodologija skeniranja

ekscentar

Slika 3-3. Oblak točaka obojen po pojedinačnim skenovima

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

izuzev reljefnih vrata, poprilično jednostavno i skeniranje je obavljeno rezolucijama: • 20 cm za dijelove pročelja bez većih udubina i ispupčenja • 10 cm za dijelove na kojima se nalaze prozori • 5 cm za vrata • 5 mm za dio detalja vrata (Slika 3-4) Rezolucija skeniranja može se odrediti definiranjem jedne od tri vrijednosti: • horizontalna i vertikalna linearna rezolucija na određenoj udaljenosti • horizontalna i vertikalna kutna rezolucija • vrijeme skeniranja Osim skeniranja, snimljeno je i 38 digitalnih metričkih snimaka fasade. 37 fotografija je snimljeno s istog stajališta s kojeg je obavljeno skeniranje, dok je jedna snimljena s proizvoljnog stajališta. Skeniranje i snimanje fotografija je ukupno trajalo nešto više od tri sata. Svi podaci skeniranja pohranjeni su u kontrolnoj jedinici, kao i job-datoteka koja sadrži podatke o svakom skeniranom segmentu, uključujući i lokaciju datoteka s podacima skeniranja i lokacije pohranjenih snimaka.

4. Uredski postupci Po ostvarivanju ActiveSync veze između računala i kontrolne jedinice, RealWorks Survey softver omogućava izravni prijenos podataka. Softver uz odabranu

Pavić S. (2007): Skeniranje pročelja crkve Čudotvorne Gospe Sinjske Trimble VX Spatial Stationom, Ekscentar, no. 10, pp. 65-69

Slika 4-1. Fotografije snimljene s istog stajališta s kojeg je obavljeno skeniranje

Slika 4-2. Mjerenje na oblaku točaka

job-datoteku automatski preuzima i sve povezane datoteke (skenovi i fotografije), vrši konverziju podataka i importira ih u tekući projekt. (Trimble, 2007c) Nakon unosa podataka, različiti su segmenti skeniranja prikazani različitim bojama (kao na slici 3-3). Pogled sa stajališta (Slika 4-1) prikazuje metričke digitalne fotografije snimljene s odabranog stajališta (u ovom slučaju i jedinog), dok se oblak točaka prikupljen skeniranjem može proizvoljno uključiti i prikazati ispred fotografija. Već se na prvi pogled može uočiti da nedostaje fotografija jednog dijela pročelja. Razlog tome leži u činjenici da je isti dio pročelja ranije probno skeniran i fotografiran s približno istog stajališta, a takve se fotografije mogu iskoristiti za teksturu trodimenzionalnog modela nakon ručnog pozicioniranja snimka. Prije početka skeniranja čiji su rezultati prikazani u ovom radu, instrument je neznatno pomaknut kako bi se izbjegla mogućnost rušenja instrumenta od strane slučajnih prolaznika i kupaca u obližnjoj trgovini i cijelo je pročelje odskenirano s tog novog stajališta. Fotografija dijela pročelja s lijeve strane crkve je u ovom slučaju namjerno izostavljena, kako bi se korištenjem snimka snimljenog s drugog,

Tema broja: LiDAR

Slika 4-3. Pozicioniranje snimka

nepoznatog stajališta ispitale mogućnost RealWorks Survey softvera za pozicioniranje i korištenje snimaka snimljenih s nepoznatih stajališta, pa čak i ne nužno kamerom ugrađenom u Trimble VX. S obzirom da je pri skeniranju definirano stajalište i orijentacija instrumenta, oblak točaka dobiven skeniranjem već pri Slika 4-4. Teksturirani mesh (prednja strana) importiranju u radni projekt ima stvarne prostorne koordinate i omogućava mjerenje dimenzija prema skeniranom objektu. Kod svakog mjerenja prikazuje se udaljenost između odabranih točaka i koordinatne razlike prema svakoj od tri koordinatne osi (Slika 4-2). Prvi korak u svakoj obradi podataka skeniranja je kreiranje mesha. Mesh je nestrukturirani grid, odnosno skup točaka i poligona koji definiraju prostorni objekt u 3D računalnoj grafici. (Trimble, 2007c) U RealWorks Survey softveru se mesh generira iz oblaka točaka pomoću »Mesh Creation« alata u tri jednostavna koraka. 1. izbor točaka iz kojih se želi kreirati mesh 2. izbor načina projiciranja mesha 3. kreiranje mesha (Trimble, 2007c) Tako kreiranom meshu je pridodana Slika 4-5. Teksturirani mesh (stražnja tekstura izrađena na temelju digitalnih fostrana) tografija snimljenih VX-ovom integriranom metričkom kamerom. Ovaj je postupak ranje. Zatim je teksturirani mesh korišten ponovljen dvaput. Najprije je napravljena kao osnova za pozicioniranje snimka snitekstura na temelju snimaka snimljenih s mljenog s drugog stajališta identifikacijom istog stajališta s kojeg je obavljeno skeničetiri identične točke na importiranom List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Pavić S. (2007): Skeniranje pročelja crkve Čudotvorne Gospe Sinjske Trimble VX Spatial Stationom, Ekscentar, no. 10, pp. 65-69

Tema broja: LiDAR

lje kao podloga za iscrtavanje izgleda pročelja i kreiranje ortofoto snimka. RealWorks Survey softver pruža mogućnost direktnog crtanja polilinija, bilo direktno u 3D prostoru ili u 2D na odabranoj ravnini (Trimble, 2007c). Crtanje u 3D je ograničeno na crtanje polilinija, dok crtanje u definiraSlika 4-6. Definiranje ravnine crtanja s pomoću tri točke noj ravnini pruža znatno više slobode i iscrtavanjem lukova, snimku i teksturiranom meshu (Slika 4-3). kružnih i pravokutnih objekata omogućaNakon toga je ponovno teksturiran civa kreiranje kompleksnih prikaza. Stoga je jeli mesh, ovaj put uključujući i naknadno pri iscrtavanju pročelja korištena metoda dodanu fotografiju. Rezultat je 3D prikaz crtanja u definiranoj ravnini. pročelja crkve s teksturom izrađenom na Ravninu crtanja može se definirati temelju svih prikupljenih snimaka (Slike 4»zamrzavanjem« trenutne ravnine pogleda 4 i 4-5). Ovakav 3D prikaz iskorišten je da-

Slika 4-7. Iscrtavanje i kopiranje detalja pročelja

ekscentar

(ravnina crtanja je paralelna ravnini ekrana) ili definiranjem ravnine jednom od sljedećih metoda: • izborom postojećeg objekta koji definira željenu ravninu • definiranje ravnine okomite na X, Y ili Z os • izborom dvije točke za definiranje ravnine okomite na ravninu ekrana • izborom tri točke za definiranje proizvoljne ravnine • ručnim unosom parametara za definiranje proizvoljne ravnine (Trimble 2007c). Korištena je metoda definiranja proizvoljne ravnine izborom prema tri točke na 3D objektu pročelja za svaku ravninu crtanja (Slika 4-6). Nakon definiranja ravnine je iscrtano pročelje crkve u korištenjem alata za crtanje linija, lukova i kružnica te alata za »zaključavanje« pojedinih osi crtanja kako bi se osigurala okomitost i paralelnost linija. S obzirom na jednostavnost i simetričnost pročelja crkve, gotovi prostorni linijski

Slika 4-8. Konačan izgled iscrtanog pročelja crkve

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Pavić S. (2007): Skeniranje pročelja crkve Čudotvorne Gospe Sinjske Trimble VX Spatial Stationom, Ekscentar, no. 10, pp. 65-69

Tema broja: LiDAR Ovako kreiran ortofoto eksportiran je u tif-formatu i može se koristiti kao podloga za mjerenje i crtanje fasade u različitim softverskim paketima.

5. Zaključak

Slika 4-9. Ortofoto dijela pročelja

objekti jednostavno su kopirani i translatirani na odgovarajuće mjesto na pročelju kao što je prikazano na slici 4-7. Konačni je izgled pročelja prikazan na slici 4-8. Bočni pogled jasno otkriva da se sve linije ne nalaze u istoj ravnini, već su iscrtane u 3D prostoru. Ovakav 3D prikaz eksportiran je u dwg-format za korištenje u CAD softverskim paketima. Iz metričkih snimaka i 3D modela fasade kreiran je i ortofoto prikaz pročelja crkve (Slika 4-9) korištenjem »Ortophoto Projection« alata u 4 koraka: 1. definiranje projekcijske ravnine 2. izbor područja interesa 3. definiranje rezolucije ortofota 4. kreiranje ortofota (Trimble 2007c)

Napredni mjerni instumenti poput Trimble VX-a omogućavaju ulazak u svijet 3D skeniranja i digitalne terestričke fotografije s platformom koja je bliska svakom terenskom djelatniku u geodetskoj struci. Izgledom i načinom korištenja ovaj je instrument standardna robotička totalna stanica, a prateći softver omogućava korištenje svih naprednih geodetskih funkcija potrebnih za uobičajeni geodetski terenski rad. Mogućnost skeniranja 15 točaka u sekundi i pohrane digitalnih metričkih fotografija omogućava korisnicima širenje poslova u djelatnosti koje su donedavno bile rezervirane za specijalizirane stručnjake. Osim ovdje prikazanog snimanja fasade, koje je iskoristivo u različitim restauratorskim radovima, ovaj instrument zajedno s pratećim softverom primjenjiv je i u različitim arheološkim izmjerama, praćenju iskopa u kamenolomima i tunelima, prostornom planiranju, dokumentiranju policijskih očevida, itd. RealWorks Survey softverski paket za obradu podataka 3D skeniranja također se

pokazao kao jednostavan, ali kvalitetan softver za uredsku obradu podataka. Iako su za potrebe ovog rada korištene samo osnovne funkcionalnosti softvera te bi za korištenje naprednih funkcionalnosti kao što je prostorno modeliranje trebalo znatno više vremena i obuke, iskustvo rada ovim softverom je pozitivno. Važno je napomenuti da osim spomenutog proizvođača u članku postoje i drugi renomirani proizvođači geodetske opreme koji su integrirali ove mogućnosti u svoje mjerne stanice (u prvom redu, mislimo na Leicu, Topcon, Sokkiu i dr.).

Zahvala Autor se posebno zahvaljuje tvrtki Geomatika-Smolčak d.o.o. na ustupanju uređaja Trimble VX i softverskog paketa RealWorks Survey, kao i na svesrdnoj podršci koju su mi pružali za vrijeme izrade ovog rada.

Literatura • Lemmon, T., Biddiscombe, P. (2006): Adapting 3D Laser Scanning for the Surveyor, GIM International, vol. 20, br. 9, 13-15 • Trimble (2007a): Trimble VX Spatial Station Datasheet, Trimble Navigation Limited • Trimble (2007b): Trimble Spatial Imaging Brochure, Trimble Navigation Limited • Trimble (2007c): RealWorks Survey Advanced User Guide, Trimble Navigation Limited • URL-1: http://www.geomatikasmolcak.hr/ (27.11.2007.) • URL-2: http://www.trimble.com/index.aspx (27.11.2007.) • URL-3: http://www.sinj.com.hr/ (27.11.2007.)

Scanning the facade of the church of Miraculous Lady of Sinj with Trimble VX Spatial Station ABSTRACT. 3D laser scanning is an advanced surveying technology which enables measurements to be taken with speeds of several thousand points per second. Despite this surveyors have been reluctant to use this technology due to highly specialized and heavily priced equipment and software. Therefore the leading surveying equipment manufacturers try to integrate functionalities of 3D laser scaning into instruments that would more closely resemble total stations than 3D laser scanners in both price and methodology. This paper shows the practical work with Trimble VX Spatial Station and accompanying RealWorks Survey software through an example of scanning the facade of a church. Field work with Trimble VX is no different than working with a total station and surveyors will be able to quickly adopt this new technology. KEYWORDS: Spatial Imaging, 3D scanning, Terrestrial Photogrammetry, Trimble VX, orthophoto. DATUM PRIMITKa / RECEIVED: 9.12.2007.

DATUM PRIHVAĆANJA / ACCEPTED: 29.12.2007. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

Iz znanosti i struke

Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske

Marko Pavasović* SAŽETAK. U radu su prikazani rezultati ispitivanja globalnih geopotencijalnih modela na području Republike Hrvatske. U prvoj fazi ispitivanja koristili su se modeli u rasteru 15’x15’, u kojem se EGM96 uzeo kao referentni model. Izračunale su se razlike geoidnih undulacija između EGM96 modela i ostalih modela. Pokazalo se da Eigen-cg01c model najmanje odstupa od EGM96 modela koji je ujedno i najuglačaniji. U drugoj se fazi upotrijebilo 138 GPS-nivelmanskih točaka s poznatim undulacijama i ispitalo se koji od modela u egzaktnim točkama najbolje odgovara vrijednostima GPS-nivelmanskih undulacija. Ispostavilo se da je minimalna standardna devijacija odstupanja najmanja kod Eigen-gl04c modela (σ = ±0.316 m) KLJUČNE RIJEČI: globalni geopotencijalni modeli, GPS-nivelmanske undulacije, anomalije visina, teluroid, kvazigeoid. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.01 UDK: UDK 523.31-336:528.37:528.242(497.5) 1. Uvod Globalni geopotencijalni modeli predstavljaju model kuglinih funkcija, tj. kuglinih harmonika. Upotrebljavaju se za definiranje matematičkog modela razvoja potencijala Zemljinog polja ubrzanja sile teže u red po sfernim funkcijama. Razvoj u red po sfernim funkcijama dobije se rješavanjem problema granične vrijednosti (engl. Boundary value problem, BVP) na uglačanoj sferi. Modeli služe za računanje fizikalnih parametara (anomalija ubr-

zanja sile teže, poremećaja ubrzanja sile teže, anomalija visina, komponenti otklona vertikale, itd.), tj. geoida za bilo koju točku na fizičkoj površini Zemlje (Hećimović, Bašić, 2002). Točnost modela trebala bi rasti porastom reda i stupnja razvoja u red po sfernim funkcijama. Danas se kombinacijom satelitskih misija i terestričkih podataka dobivaju modeli reda i stupnja do 360. Modeli se zadaju s l (n), m (redom i stupnjem), koeficijentima Cn,m i Sn,m i njihovim pripadajućim standardnim devija-

cijama σCn,m σSn,m (noviji modeli), kao što je prikazano u tablici 1-1. Geometrijskom interpretacijom razvoja u red po sfernim funkcijama dobiju se zonalni (m = 0), teseralni (n ≠ m) i sektorski sferni harmonici (n = m) prikazani na slici 1-1. Pouzdanost nekog globalnog geopotencijalnog modela nije homogena na cijelom području Zemlje. Ona ovisi o gustoći i kvaliteti korištenih podataka za područje koje nas zanima. Stoga će u nastavku ovog rada biti vrlo zanimljivo ispitati upotrebljivost raspoloživih modela

[*] Marko Pavasović, Usmjerenje: Satelitska i fizikalna geodezija, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: mpavasovic@geof.hr

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

Iz znanosti i struke

Tablica 1-1. Primjer zadavanja globalnog geopotencijalnog modela (Eigen-cg03c) n

key

Cn,m

Sn,m

σCn,m

σSn,m

(3)

end_of_head gfc

0.100000000000D+01

0.000000000000D+00

0.0000D+00

gfc

-.137922432644D-08

0.000000000000D+00

0.3949D-09

0.0000D+00

gfct

-.484165149773D-03

0.000000000000D+00

0.2341D-10

0.0000D+00

dot

0.116280000000D-10

0.000000000000D+00

0.0000D+00

gfct

0.957201462136D-06

0.000000000000D+00

0.5896D-11

0.0000D+00

dot

0.490000000000D-11

0.000000000000D+00

0.0000D+00

gfct

0.539973316067D-06

0.000000000000D+00

0.3778D-11

0.0000D+00

dot

0.470000000000D-11

0.000000000000D+00

0.0000D+00

gfc

0.686708927464D-07

0.000000000000D+00

0.2438D-11

0.0000D+00

gfc

-.149955438269D-06

0.000000000000D+00

0.1840D-11

0.0000D+00

gfc

0.905224145057D-07

0.000000000000D+00

0.1421D-11

0.0000D+00

gfc

0.494828916793D-07

0.000000000000D+00

0.1170D-11

0.0000D+00

gfc

0.280137784347D-07

0.000000000000D+00

0.9840D-12

0.0000D+00

...

...............................

.................

...

...............................

.................

Anomalija visine (ζ), sukladno izrazu za geoidnu undulaciju, definirana je kao razlika elipsoidne i normalne ortometrijske visine (H*). Anomalija visine je udaljenost između točke P na fizičkoj površini Zemlje s potencijalom W P i pripadajuće točke Q na tuleoridu UQ = W P (Slika 2-1) te je primjenom izraza (2) pisati: (4) Nanesemo li anomaliju visine od fizičke površine Zemlje prema dolje, dobi-

Slika 1-1. Zonalni (n = 6, m = 0), teseralni (n = 6, m = 4) i sektorski (n = m = 6) sferni harmonici (URL-1)

reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske analiziranjem globalnih geopotencijalnih modela u rasteru 15’ x 15’ i u 138 GPS-nivelmanske točke, i to njihovih anomalija visina (geoidnih undulacija).

2. Teorijska osnova Poznato je da se iz globalnog geopotencijalnog modela preko razvoja u red po sfernim funkcijama dolazi do izraza za poremećajni potencijal ubrzanja sile teže (T): (1)

gdje je GM - geocentrična gravitacijska konstanta, (r, λ, θ) - kugline koordinate, l (n), m stupanj i red razvoja globalnog geopotencijalog modela, a - velika poluos elipsoida, ∆Clm, ∆Slm - razlike između potpuno normaliziranih koeficijenata sfernih harmonika realnog i normalnog polja ubrzanja sile teže, Plm (cos θ) - normalizirani Legenderovi polinomi,

l max - maksimalni razvoj globalnog geopotencijalnog modela (Hećimović, Bašić, 2002). Kao funkcionale poremećajnog potencijala je moguće također razvojem u red izračunati: anomalije visina, poremećaj ubrzanja, anomalije ubrzanja sile teže, komponenete otklona vertikale. U ovom slučaju ograničimo se na pojam »anomalija visine« i pokušajmo dati distinkciju od pojma »geoidna undulacija«. Znamo da je geoidna undulacija (N) razlika između elipsoidne visine (h) točne na fizičkoj površini Zemlje i pripadajuće joj ortometrijske visine (H). Preko razvoja u red po sfernim funkcijama dana je jednom od fundamentalnih izraza fizikalne geodezije, kao funkcional poremećajnog potencijala T, Brunsovom formulom (2), uz uvjet da su normalni potencijal na nivo-elipsoidu (U 0) i onaj na geoidu (W0) jednaki: (2) Uvrštavanjem prethodnog izraza (1) u izraz (2) dobivamo konačni izraz za geoidnu undulaciju u sfernoj aproksimaciji (Hećimović, Bašić, 2002):

vamo plohu koju je R. A. Hirvonen nazvao teluroid (Slika 2-1). Primjetimo da anomaliju visine možemo također nanijeti i od elipsoida prema gore. Na taj način dobivamo površinu identičnu geoidu iznad oceana, odnosno dolazi do velikog približenja tih dviju ploha pa se može pisati da je ζ ≈ N, što bi potvrdilo izraz (4). Takvu je plohu Molodensky nazvao kvazigeoid (Slika 2-1), koja, kao i teluroid, nije nivo-ploha (HofmannWellenhof, Moritz, 2005). Međutim, činjenica da se plohe definirane s ζ i N iznad oceana skoro poklapaju, povlači i drugu činjenicu da te dvije plohe ipak nisu identične. Ranije smo rekli da vrijede sljedeće relacije: (5) h = H + N (6) h = H* + ζ te je poznato da su ortometrijske (Helmertove) visine (H) i normalne ortometrijske visine (H*) definirane izrazima (HofmannWellenhof, Moritz, 2005): (7)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Iz znanosti i struke

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

Slika 2-1. Prikaz ploha teluroida i kvazigeoida

(8) gdje je C - potencijal, g - integralna srednja vrijednost ubrzanja sile teže duž zakrivljene težišnice (g = g p + 0.0424 × H), g P - mjereno ubrzanje sile teže u točki P, γ - srednje normalno ubrzanje sile teže duž normalne težišnice, a γ0 - normalno ubrzanja sile teže. Napravimo li razliku izraza (5) i (6) te uvrstimo odgovarajuće izraze iz (7) i (8), dobivamo sljedeći izraz za razliku između anomalije visine i geoidne undulacije (Forsberg, 2005):

3. O korištenim modelima

(9)

Konačno možemo pisati: (10) gdje je ∆g B - Bouguerova anomalija. Ko72

rekcioni član predstavlja utjecaj topografskih masa. Detaljnija analiza razlika anomalija visina i geoidnih undulacija opisana je u Rappu, 1997. S obzirom da je visinski sustav Republike Hrvatske definiran normalnim (kvazi) ortometrijskim visinama, anomalije visina, dobivene iz fortranskih programa (vidi u nastavku) na temelju koeficijenata razvoja u red globalnih geopotencijalnih modela, mogu se uzeti kao referente za usporedbu s GPS-nivelmanskim undulacijama.

ekscentar

Eigen-gl04c model nastao je kombinacijom LAGEOS i GRACE satelitske misije s 0.5° x 0.5° altimetrijskim i terestričkim podacima. Predstavlja svojevrsno poboljšanje Eigen-cg03c modela. Koristi gotovo iste terestričke podatke kao i Eigen-cg03c model, osim geoidnih undulacija iznad mora koje su izvedene

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

iz novog modela morske površine GFZPostdama (MSSH) (URL-3, URL-4). Eigen-cg03c model definiran je na temelju CHAMP i GRACE satelitskih misija. Dostupan je od 12. svibnja 2005. godine. Korišteni podaci za njegovo dobivanje su 860 dana (10. 2000. - 06. 2003.) CHAMP i 376 dana (02.-05./06. 2003.) GRACE misije, uključujući i altimetrijske podatke. Predstavlja poboljšani prethodni Eigen-cg01c model unaprijeđen za gravitacijske anomalije i geoidne undulacije od 100 km valne duljine (URL-3, URL-4). Eigen-cg01c model definiran je CHAMP i GRACE satelitskih misija. Objavljen je 29. listopada 2004. godine. Svrha ovog modela jest precizno povezivanje različitih visinskih datuma, određivanje orbita satelita blizu Zemlje i navigacija satelita s mnogo većom preciznošću, preciznije promatranje Zemljine interne strukture i na najfinijoj rezoluciji koja je bila moguća iz Svemira, proučavanje globalne cirkulacije oceana na fini-

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

joj skali (URL-3, URL-4). EGM96 (Earth Gravitational Model 1996) nastao je suradnjem NASA Goddard Space Flight Center (GFSC), National Imagery Mapping Agency (NIMA) i The Ohio State University (OSU). Za njegovo određivanje korištene su terestričke površinke anomalije ubrzanja sile teže, altimetrijski dobivene anolmalije ubrzanja sile teže iz ERS-1 i GEOSAT misija, podaci laserskih satelitskih mjerenja, GPS mjerenja, podaci NASA Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS), DORIS sustava te izravna mjerenja iz TOPEX/ POSEIDON, ERS-1 i GEOSAT altimetrijskih misija. Najtočniji je geopotencijalni

model na globalnoj razini (URL-2). Detaljnije o satelitskim misijama CHAMP i GRACE pročitajte u Hećimović, Bašić, 2005. i 2005a.

4. Ispitivanje i usporedba globalnih geopotencijalnih modela na području RH u rasteru 15’x15’ Upotrebom fortranskog softvera GEOGRI.FOR (Wenzel, G.) izračunate su anomalije visina u rasteru 15’x15’ geodetske širine i dužine koji obuhvaća cijeli teritorij Republike Hrvatske - 12-21° E, 41-48° N. Korišteni modeli su »tide free« (srednji Ze-

Iz znanosti i struke mljin gravitacijski potencijal bez trećih tijela; Schwintzer, 2005). Na slici 4-1 su izolinijama prikazane anomalije visina pojedinih globalnih geopotencijalnih modela na području RH izračunatih GEOGRI.FOR fortranskim programom. U tablici 4-1 dana je statistika geoidnih undulacija pojedinih modela. Slika 4-2 prikazuje međusobne razlike globalnih geopotencijalnih modela, dok je u tablici 42 dana statistika tih razlika. Uzmemo li EGM96 kao referentni, analizom tablice 4-2 vidi se da Eigen-cg01c model od njega najmanje odstupa. EGM96 model na području rastera ujedno je i najuglačaniji (Tablica 4-1).

Slika 4-1. Globalni geopotencijalni modeli na području RH u rasteru 15’ x 15’ u metrima [m]; e=0.5 List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Iz znanosti i struke

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

Slika 4-2. Razlike geoidnih undulacija globalnih geopotencijalnih modela u rasteru 15’x15’ u metrima [m]; za Eigen-gl04c Eigen-cg03c i Eigen-cg03c - Eigen-cg01c e=0.05, ostali e=0.1

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

5. Ispitivanje i usporedba globalnih geopotencijalnih modela na području RH u 138 GPS-nivelmanskih točaka Nadalje, analizirajmo »ponašanje«, tj. bolje rečeno kvalitetu globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske. Za istu se upotrijebilo 138 GPS-nivelmanskih točaka u kojima imamo elipsoidnu visinu dobivenu GPS mjerenjima i izniveliranu ortometrijsku visinu. Razlika elipdoidne i ortometrijske visine u egzaktnoj točki jest tzv. GPS-nivelmanska undulacija. Na slici 5-1 izolinijama su prikazane GPS-nivelmanske undulacije u 138 točaka od kojih se

Iz znanosti i struke

većina nalazi na teritoriju RH te nekolicina točaka na teritoriju Bosne i Hercegovine te Slovenije. U tablici 5-1 dana je statistika GPS-nivelmanskih undulacija. Primjenom globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na područje RH fortranskim su programom GEOIRR. FOR (Wenzel, 2004) izračunate undulacije u 138 egzaktnih točaka kako bi se mogle izvršiti daljnje analize kvalitete primjene pojedinog modela na zadanom području (Slika 5-2). U tablici 5-2 također je dana statistika dobivenih undulacija u egzaktnim testnim točkama. Izračunate su razlike GPS-nivelmaskih undulacija u 138 točaka i undulacija (anomalija visina) dobivenih na temelju

globalnih geopotencijalnih modela. Na slici 5-3 prikazane su gore navedene razlike. Statističkom analizom razlika prikazanom u tablici 5-3 vidljivo je da je standardna devijacija razlika GPS-nivelmanskih undulacija i undulacija dobivenih pomoću Eigen-gl04c modela po iznosu najmanja (σ = ±0.316 m). Ako standardnu devijaciju uzmemo kao mjeru ocjene točnosti kvalitete primjene pojedinog globalnog geopotencijalnog modela na području RH, možemo reći da se model Eigen-gl04c u testnim točkama najbolje prilagodio području RH. Da bi se potvrdila ova tvrdnja, napravila se statistika razlike ortometrijskih visina GPS-nivelmanskih točaka i ortometrijskih

Tablica 4-1. Statistika geoidnih undulacija globalnih geopotencijalnih modela u gridu 15’x15’ u metrima [m] STATISTIKA

Eigen-gl04c

Eigen-cg03c

Eigen-cg01c

EGM96

Max

52.399

52.396

52.217

51.216 35.160

Min

35.013

35.250

35.289

Sredina

45.257

45.240

45.229

45.302

St.dev.

±2.868

±2.852

±2.837

±2.716

Tablica 4-2. Statistika razlika geoidnih undulacija globalnih geopotencijalnih modela u gridu 15’x15’ u metrima [m] STATISTIKA

Ngl04c-Ncg03c

Ncg03c-Ncg01c

NEGM96-Ngl04c

NEGM96-Ncg03c

Max

0.489

0.367

0.760

0.906

NEGM96-Ncg01c 0.864

Min

-0.369

-0.334

-1.625

-1.469

-1.373

Sredina

0.016

0.011

0,045

0.062

0.073

St.dev.

±0.171

±0.155

±0.477

±0.483

±0.467

Slika 5-1. GPS-nivelmanske undulacije u metrima [m] Tablica 5-1. Statistika GPS-nivelmanskih undulacija u metrima [m]

Tablica 5-2. Statistika undulacija modela u 138 GPS-nivelmanske točke u metrima [m]

STATISTIKA

NGPS-niv

STATISTIKA

Eigen-gl04c

Eigen-cg03c

Eigen-cg01c

Max

46.880

Max

47.378

47.566

47.592

47.634

Min

39.650

Min

40.625

40.782

40.792

40.352

Sredina

44.409

Sredina

45.522

45.461

45.499

45.782

St.dev.

±1.224

St.dev.

±1.126

±1.080

±1.129

±1.074

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

EGM96

ekscentar

Iz znanosti i struke

ekscentar

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

Iz znanosti i struke

Slika 5-2. Globalni geopotencijalni modeli na području RH u 138 GPS-nivelmanske točke u metrima [m]; e=0.5

Slika 5-3. Razlika GPS-nivelmanskih razlika i undulacija pojedinih globalnih geopotencijalnih modela u metrima [m]; e=0.1 List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Pavasović M. (2007): Analiza globalnih geopotencijalnih modela reda i stupnja do 360 na području Republike Hrvatske, Ekscentar, no. 10, pp. 70-78

Iz znanosti i struke

Tablica 5-3. Statistika razlika GPS-nivelmanskih undulacija i undulacija pojedinih globalnih geopotencijalnih modela u metrima [m] STATISTIKA

NGPS-niv – Ngl04c

NGPS-niv – Ncg03c

NGPS-niv – Ncg01c

NGPS-niv – NEGM96

Max

0.153

0.136

0.014

-0.042 -2.273

Min

-1.862

-1.724

-1.769

Sredina

-1.113

-1.053

-1.090

-1.374

St.dev.

±0.316

±0.345

±0.325

±0.343

Tablica 5-4. Statistika razlike ortometrijskih visina GPS-nivelmanskih točaka i ortometrijskih visina dobivenih undulacijama modela u 138 točaka u metrima [m] STATISTIKA

Hort-Hortgl04c

Hort-Hortcg03c

Hort-Hortcg01c

Hort-HortEGM96

Max

1.702

1.724

1.715

2.028

Min

-1.862

-1.719

-1.769

-2.273

St.dev.

±0.664

±0.668

±0.659

±0.822

visina u istim točkama dobivenih razlikom elipsoidnih visina i undulacija izračunatih pomoću modela prikazanog u tablici 5-4. Standardna devijacija razlika ortometrijskih visina GPS-nivelmanskih točaka i ortometrijskih visina dobivenih pomoću undulacija modela je najmanja kod primjene Eigengl04c globalnog geopotencijalnog modela.

6. Zaključak

točaka s poznatim vrijednostima GPS-nivelmanskih undulacija. Računanjem i usporedbom vrijednosti modela (anomalija visina) u egzaktnim točkama s poznatim vrijednostima GPS-nivelmanskih undulacija pokazalo se najmanje odstupanje Eigengl04c modela, tj. da isti najbolje opisuje Zemljino polje ubrzanja sile teže na teritoriju Republike Hrvatske.

Zahvala

Upotrebom globalnih geopotencijalnih modela je moguće izračunati fizikalne parametre (anomalije ubrzanja sile teže, poremećaje ubrzanja sile teže, anomalije visina, komponente otklona vertikale). Cilj je ovog malog istraživanja bio saznati kako je područje Hrvatske reprezentirano globalnim geopotencijalnim modelima reda i stupnja do 360 i kojom točnošću. Da bismo odgovorili na to pitanje, obavile su se dvije analize. U prvom su se slučaju izračunale vrijednosti geoidnih undulacija (anomalija visina) u rasteru 15’ x 15’ na području zahvata od 12° - 21° E, 41° - 48° N. Za analizu EGM96 model uzet je kao referentni te se pokazalo da Eigen-cg01c najmanje odstupa od EGM96 modela u zadanom rasteru. U drugom se slučaju upotrijebilo 138

Autor se najljepše zahvaljuje prof. dr. sc. Tomislavu Bašiću za mentorstvo pri izradi ovog rada i doc. dr. sc. Željku Hećimoviću na konstruktivnoj recenziji te brzim i korisnim savjetima, konzultacijama i diskusijama.

Literatura • Forsberg, R. (2005): Terrain Efects in Geoid Computations, Lecture notes, IGES Geoid School, Budapest, 2005. • Hećimović, Ž., Bašić, T. (2002): Globalni geopotencijalni modeli na teritoriju Hrvatske. Geodetski list, God. 57(80), no. 2, pp. 73-89. • Hećimović, Ž., Bašić, T. (2005): CHAllenging Minisatellite Payload (CHAMP) satelitska misija, Geodetski list,

God. 59(82), no. 2, pp. 129-147. • Hećimović, Ž., Bašić, T. (2005a): Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satelitska misija, Geodetski list, God. 59(82), no. 3, pp. 181-197. • Hofmann-Wellenhof, B., Moritz, H. (2005): Physical geodesy, Wien, SpringerVerlag Wien, 2005. • Rapp, R. H. (1997): Use of potential coefficient models for geoid undulation determinations using a spherical hramonic representation of the height anomaly/geoid undulation difference, Journal of Geodesy, (1997) 71, pp. 282-289. • Schwintzer, P. (2005): The gravity field of the Earth: Global gravitational potential models, Lecture notes, IGES Geoid School, Budapest, 2005. • URL-1: GeoForschungsZentrum Potsdam, http://icgem.gfz-potsdam.de/ ICGEM/ (19.02.2007.) • URL-2: The NASA GSFC and NIMA Joint Geopotential Model, http:// cddisa.gsfc.nasa.gov/926/egm96/egm96. html (19.02.2007.) • URL-3: GeoForschungsZentrum Potsdam, http://www.gfz-potsdam.de/ grace/index_GRACE.html (19.02.2007.) • URL-4: GeoForschungsZentrum Potsdam, http://www.gfz-potsdam.de/ pb1/op/grace/results/ (19.02.2007.)

The analisis of global geopotential models of order and degree less or equal 360 at the teritory of Republic of Croatia ABSTRACT. In this work the results of research of geopotential models at the teritory of Republic of Croatia are presented. In phase 1 of this research all models in 15’x15’ grid have been used and EGM96 has been chosen as referent. The differencies between height anomalies of EGM96 and other models had been calculated. It has shown that Eigen-cg01c model had the least deflection from EGM96. In phase 2 of this research 138 GPS-levelling points with known geoid undulations have been used to interrogate which of models best fits values of geoid undulations at GPS-levelling points. It has shown that the minimum standard deviation of differences has Eigen-gl04c model (σ = ±0.316 m). KEYWORDS: global geopotential models, GPS-Leveling undulations, height anomalies, telluroid, quasigeoid. DATUM PRIMITKa / RECEIVED: 9.12.2007. 78

ekscentar

DATUM PRIHVAĆANJA / ACCEPTED: 29.12.2007.

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Oreč D. (2007): Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama, Ekscentar, no. 10, pp. 79-83

Iz znanosti i struke

Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama Darko Oreč* SAŽETAK. U radu se razmatraju metode (periodičnog) praćenja vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata nastalih iskopom dubokih jama, posebice u urbanim sredinama. Također, na temelju stvarnog primjera, prikazan je karakter i veličina pomaka određenih navedenim metodama. Određivanja vertikalnih pomaka i interpretacija pomaka uzrokovanih iskopom, određivanje nagiba objekata koji se nalaze u blizini iskopa pomoću vertikala, te promatranje pukotina u blizini iskopa u svrhu je sanacije i zaustavljanja daljnjih deformacija objekta. Ispitivanjem je pokazano da je maksimalna vrijednost vertikalnih pomaka određenih iz tri serije mjerenja 0,0035 m, sa standardnom devijacijom ispod 1 mm za cijelu nivelmansku mrežu u svakoj od serija mjerenja. Određivanjem nagiba okolnih objekta došlo se do maksimalnog odstupanja od vertikale (odnos dno – vrh objekta) u iznosu 0,15 m na visinu od 15 m, s trendom stalnog rasta nagiba. Promatranjem pukotina (deformacija) ustanovljeno je proširenje postojećih pukotina sa maksimalnim iznosom od 0,0045 m. KLJUČNE RIJEČI: iskop, deformacije, vertikalni pomaci, nagib objekta, pukotine, periodičko praćenje. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.04 UDK: 528.482.02:624.133:624.044 1. Uvod Svjedoci smo (barem putem medija) nedavnih oštećenja i deformacija na stambenim objektima uz velika gradilišta u nekoliko hrvatskih gradova. Glavni su uzroci tih deformacija objekata neadekvatno stabilizirani duboki iskopi, podzemne šupljine, sastav tla i visoka razina podzemnih voda. U urbanim se sredinama, najčešće u blizini iskopina za potrebe gradnje podzemnih garaža, nebodera i ostalog, nalaze već izgrađeni objekti (npr. stambene zgrade). Zbog toga duboke iskopine predstavljaju neposrednu opasnost za okolne objekte. Moguće posljedice se mogu spriječiti detaljnim geotehničkim i geodetskim istraživanjima prije i za vrijeme građevinskih radova i odgovarajućom stabilizacijom iskopa (Ručević, 2005). U ovom se članku nećemo baviti rad-

njama prije i za vrijeme gradnje iskopa, već geodetskim radnjama koje obuhvaćaju praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata nakon što je ustanovljeno gibanje, poniranje i pucanje objekata uzrokovanih iskopom. Svrha je tih geodetskih mjerenja davanje točne informacije o trendu pomaka s ciljem sanacije i zaustavljanja daljnjih deformacija već oštećenih objekata. Na temelju konkretnog primjera opisat ćemo načine praćenja navedenih pomaka i deformacija te interpretaciju istih.

2. Metode određivanja vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina Deformacijsku je analizu objekata nemoguće zamisliti bez visoko preciznih geodetskih mjerenja. Prema zahtijevanoj točnosti praćenja objekta, koja je, u pravilu,

veća od 1 mm, potrebno je odabrati metode i instrumentarij kojim se mogu ostvariti ovako visoko postavljeni kriteriji. Klasična geodetska mjerenja pravaca i dužina i praćenja vertikalnih pomaka geometrijskim nivelmanom omogućavaju interpretaciju pomaka objekta s točnošću manjom od 1 mm. Stoga, mjerenja pomoću mjernih stanica i visoko preciznih digitalnih nivelira zadovoljavajući su izvor informacija u praćenju pomaka različitih objekata, kako u vanjskom, tako i u unutarnjem dijelu (Novaković, 2005). Interval vremena u kojem pratimo objekt ovisi o vrijednosti objekta i nastojanjima da se isti očuva u prostoru. Naravno, uz visoko razvijene tehnološke mogućnosti, potrebno je stručno odabrati i same metode mjerenja, kako bi se pomaci mogli interpretirati s visokom pouzdanošću. Na temelju prethodno donesenih zaključaka,

[*] Darko Oreč, ing. geod., Navigator d.o.o., Zadar, email: navigator@zd.t-com.hr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Oreč D. (2007): Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama, Ekscentar, no. 10, pp. 79-83

Iz znanosti i struke

Slika 2-1. Stabilizacija kontrolnih repera

Slika 2-2. Stabilizacija mjernog ravnala

potrebno je stručno i pravodobno provoditi geotehničko-građevinske i druge radove u postupku sanacije ili dati stručna mišljenja o nastalim deformacijama ili pomacima objekata. Da bismo mogli mjeriti vertikalne pomake u određenom području objekata, razvijaju se samostalne nivelmanske mreže. Visokoprecizna nivelmanska mjerenja obavljaju se u nekoliko različitih epoha s vremenskim razmakom definiranim projektom. Reperi za praćenje vertikalnih pomaka objekata ugrađuju se na način da su neprimjetno uklopljeni u izgled objekta u kojem su stabilizirani. Svi novostabilizirani reperi se povezuju s jednom do dvije točke koje su izvan samog objekta u izgradnji. Reperi su od nehrđajućeg materijala s oblom glavom (Slika 2-1), na kojima je definirana visina s točnošću 0, 0002 m, tj. 0, 2 mm (Kapović, 2005). Osim repera, ugrađuju se privremene markice za praćenje nagiba objekata (vertikale) u vanjsku strukturu objekta na stručno odabrana mjesta. Markice se postavljaju na pročelje zgrade koje je okrenuto prema iskopu zato što se očekuju veća vertikalna naginjanja zagrada (objekata) na tu stranu. Markice se ugrađuju u fasade objekata u boji fasade (oku neprimjetne), s dobro definiranim horizontalnim i vertikalnim linijama u sredini. Horizontalne i vertikalne linije na markici služe za viziranje pri mjerenjima. Vizurne markice se postavljaju približno duž vertikale objekta s razmakom koji ovisi o visini i konfiguraciji fasada. Kako se radi o već oštećenim objektima s jasno vidljivim pukotinama, potrebno je praćenje istih s ciljem praćenja proširenja, pravovremenog saniranja i eventualnog iseljavanja stanara ako je riječ o stambenoj zgradi. Najčešće se za praćenje pukotina primjenjuju ekstenziometri koji su opremljeni invarskom žicom, zategnutom pomoću neke mase i elektroničkim pretvaračem (URL-1). Budući da nam ekstenzi-

mometar nije bio na raspolaganju, poslužili smo se nešto primitivnijim rješenjem – ravnalom. Ravnalo se fiksira (pričvrsti) na jednoj strani pukotine dok na drugoj strani stoji slobodno (Slika 2-2). Očitanja se obavljaju u definiranim vremenskim razmacima (epohama) i uspoređuju. Na taj način dobivamo informacije o proširenju pukotina, tj. pomacima.

ekscentar

3. Mjerenje i intrepretacija vertikalnih pomaka Kako je već spomenuto, vertikalni pomaci su mjereni geometrijskim nivelmanom, i to nivelirom Sokkia SDL30 (Slika 3-1). Nivelmanska mjerenja provedena su sukladno temeljnim pravilima za precizni nivelman. Zbog pouzdanosti i želje za povezivanjem svih točaka kontrolne mreže repera kao jedne cjeline na jednoj lokaciji, prihvaćena je metoda zatvaranja figura koja je povezana na reper izvan područja objekata (Rezo i dr., 2007). Kod interpretacije pomaka treba voditi računa i o relativnim pomacima između susjednih repera, a ne samo u odnosu na reper izvan područja deformacija. Prilikom niveliranja pridržavalo se sljedećih standarda: • dvije invarske kodirane letve • precizni nivelir koji jamči točnost od 1 mm/1 km u dvostrukim mjerenjima • neposredno prije mjerenja provjerena je točnost instrumenta niveliranjem iz sredine i Slika 3-1. Digitalni kraja, kao i područnivelir je djelovanja komSokkia penzatora SDL30 (URL-2) • niveliranje je

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

obavljeno u dva smjera • duljine vizura nisu bile dulje od 25 m u idealnim uvjetima, itd. Nivelirano je digitalnim nivelirom s dvije kodirane invarne letve dužine 3 metra i dvije nivelmanske papuče. Za potrebe detekcije i interpretacije pomaka su obavljene tri serije mjerenja s približnim razmakom od 30 dana. Prva serija mjerenja uzeta je kao nulta serija, dok su na temelju preostalih dviju određivani vertikalni pomaci (Tablica 3-1). U priloženoj se tablici mogu vidjeti definitivne visine repera, gdje je reper R00 izvan područja deformacije. U stupcu »razlike« nalaze se razlike između pojedinih serija mjerenja. Jasno se vidi, kako iz tablice, tako i iz grafičkog prikaza 3-1, da su maksimalna odstupanja na reperu 17 (cca. 3 mm) koji je stabiliziran najbliže iskopini na objektu (stambena zgrada). Na kraju je priložena statistika izračunatih razlika, maksimalna standardna devijacija iznosi 0, 75 mm za 2. – 1. seriju i 2. – 0. seriju mjerenja. Relativno male promjene u vertikalnim pomacima proizlaze iz činjenice da su geodetska mjerenja provedena kada je iskop već bio završen, a u tijeku je bilo izvođenje betonskih radova. Pomaci tijekom iskopa iznosili su i do 1 cm, što je vidljivo i na okolnim objektima kroz veličinu pukotina. Međutim i dalje je vidljiv pomak na svim objektima posebno na objektu najbližem iskopu

4. Mjerenje i intrepretacija nagiba objekata Uz stabilizaciju repera, ugrađene su privremene markice za praćenje nagiba objekata (vertikalnosti) u samu vanjsku strukturu objekta, i to prema stručno odabranim mjestima. Vertikalnost objekata izmjerena je pomoću mjerne stanice SOKKIA SET1030R3 (Slika 4-1), kojom je moguće laserski mjeriti udaljenosti do ciljane markice. Prethodno spomenuta mjerna stanica spada u najpre-

Oreč D. (2007): Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama, Ekscentar, no. 10, pp. 79-83

Iz znanosti i struke

Tablica 3-1. Definitivne visine pojedinih repera iz tri serije mjerenja i usporedba pojedinih serija mjerenja Serije mjerenja

Razlike

Reper

H0 0. serija

1. serija

2. serija

1. - 0.

2. - 1.

2. - 0.

R00

100.00000

0.00000

R01

100.53857

100.53912

100.53812

0.00055

-0.00100

-0.00045

R02

100.53280

100.53368

100.53260

0.00088

-0.00108

-0.00020

R03

100.71066

100.71133

100.70941

0.00067

-0.00192

-0.00125

R04

100.79883

100.79961

100.79748

0.00078

-0.00213

-0.00135

R05

100.78029

100.78056

100.77958

0.00027

-0.00098

-0.00071

R06

100.81846

100.81841

100.81645

-0.00005

-0.00196

-0.00201

R07

100.78306

100.78314

100.78227

0.00008

-0.00087

-0.00079

R08

100.82115

100.82172

100.81966

0.00057

-0.00206

-0.00149

R09

100.76459

100.76520

100.76289

0.00061

-0.00231

-0.00170

R10

100.75550

100.75614

100.75388

0.00064

-0.00226

-0.00162

R11

100.87559

100.87640

100.87426

0.00081

-0.00214

-0.00133

R12

100.87221

100.87308

100.87110

0.00087

-0.00198

-0.00111

R13

100.92798

100.92909

100.92747

0.00111

-0.00162

-0.00051

R14

100.94964

100.95063

100.94878

0.00099

-0.00185

-0.00086

R15

101.08235

101.08322

101.08173

0.00087

-0.00149

-0.00062

R16

101.74899

101.74965

101.74796

0.00066

-0.00169

-0.00103

R17

101.64151

101.64180

101.63831

0.00029

-0.00349

-0.00320 -0.00320

Statistika

Min

-0.00005

-0.00349

Max

0.00111

0.00075

Sredina

0.00059

-0.00171

-0.00112

St. dev.

0.00034

0.00075

Grafički prikaz 3-1. Razlike u visini između pojedinih serija mjerenja

Slika 4-5. Grafički prikaz određivanja vertikalnosti (nagiba) objekta

Slika 4-4. Mjerna stanica Sokkia SET1030R3 (URL-3)

ciznije mjerne uređaje, s točnošću mjerenja kutova (1’’) i visokom točnošću mjerenja dužina laserom (3 + 2 ppm x D) (URL-3). Za određivanje vertikalnosti objekata je nužno postaviti geodetsku osnovu s koje će se obaviti mjerenja. U ovom je slučaju stabilizirano 8 stalnih geodetski točaka (P1 – P8) s ciljem da se mogu ponoviti mjerenja na istim vertikalnim pravcima u narednim praćenjima objekata. Prilikom postavljanja stalnih geodetskih točaka pazilo se da iste budu približno okomite u odnosu na ravninu objekta i pojedinu vertikalu. Mjerena je kosa dužina s horizontalnim i vertikalnim kutovima. Poligonski vlak je izračunan u lokalnom koordinatnom sustavu uz zadane početne vrijednosti koordinata za poligon P1(y, x, H) = 1000.000, 1000.000, 100.00 i približnom orijentacijom prema sjeveru. Osnovni princip određivanja vertikalnosti (nagiba) objekta prikazan je na slici 4-2. Na temelju poznatih vrijednosti koordinata točaka stalne geodetske osnove i svake snimljene točke u vertikalama su izračunane koordinatne razlike, odnosno horizontalna dužina između stajališta i pojedinih točaka u vertikali. Nagib objekta definiran je odnosom dužina u smjeru od dna do vrha objekta i to tako da što je dužina veća, točka na objektu od stajališta je udaljenija i obrnuto. Ako je dužina kraća, zaključuje se da se objekt naginje prema stajalištu. Veličina i smjer nagiba objekta izračunati su na temelju razlika vrijednosti dužina u dnu (0,00) i vrhu zgrade. Važno je napomenuti da se vodilo računa o eventualnim ispupčenjima fasada, te su se za točke koje su definirale vertikale uzimale isključivo one koje leže u zamišljenoj ravnini fasade. U tablici 4-1 i tablici 4-2 prikazane su koordinate (ylok, xlok i Hlok) pojedinih točaka u vertikali V16 i V17 i izračunana horizontalna udaljenost od stalne geodetske točke do pojedine točke na vertikali (dhor). U stupcu »∆« izračunan je nagib objekta, s time da je za točku na dnu objekta uzeta vrijednost 0. Nagib u ostalim točkama je računan kao razlika u dužini obzirom na dno objekta. Iz tablica se jasno vidi razlika od 15 cm obzirom na dno i vrh objekta, dok je visinska razlika između dna i vrha je 15 metara. V16 i V17 su vertikale na istome objektu, s time da se vertikala V16 nalazi sa strane objekta gdje je iskopina, a vertikala V17 na suprotnoj strani. Grafički prikaz i pravac regresije za navedene vertikale mogu se vidjeti na grafičkim prikazima 4-1 i 4-2. Na vertikalnoj osi je prikazana horizontalna dužina od poligona do kontrolnih točke na objektu, a na horizontalnoj osi visina kontrolnih točaka na objektu obzirom na referentnu točku (poligon) . U serijama mjerenja 1 i 2 trend naginjanja objekta je nastavljen i razlika između

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Oreč D. (2007): Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama, Ekscentar, no. 10, pp. 79-83

Iz znanosti i struke Tablica 4-1. Koordinate točaka u nultoj epohi na vertikali V16 i nagib vertikale Točka

ylok

xlok

Hlok

dhor

∆

Vrh objekta

Tablica 4-2. Koordinate točaka u nultoj epohi na vertikali V17 i nagib vertikale Točka

ylok

xlok

Hlok

dhor

∆

V16_1 1080.801 1057.216 116.607

12.507

-0.152

V17_1 1082.716 1059.303 117.121

12.346

0.159

V16_2 1080.803 1057.216 115.532

12.505

-0.150

V17_2 1082.705 1059.315 116.054

12.363

0.142

V16_3 1080.823 1057.223 114.541

12.492

-0.137

V17_3 1082.702 1059.318 114.966

12.367

0.138

V16_4 1080.853 1057.233 113.451

12.472

-0.117

V17_4 1082.690 1059.331 113.895

12.385

0.120

V16_5 1080.861 1057.235 112.532

12.466

-0.112

V17_5 1082.676 1059.345 113.125

12.405

0.101

V16_6 1080.853 1057.232 111.298

12.472

-0.117

V17_6 1082.675 1059.346 112.357

12.407

0.098

V16_7 1080.886 1057.242 109.459

12.450

-0.095

V17_7 1082.667 1059.354 111.422

12.417

0.088

V16_8 1080.899 1057.247 108.978

12.441

-0.086

V17_8 1082.670 1059.351 110.353

12.413

0.092

V16_9 1080.921 1057.254 107.916

12.427

-0.072

V17_9 1082.658 1059.364 109.337

12.431

0.074

V16_10 1080.962 1057.268 106.542

12.400

-0.045

V17_10 1082.645 1059.376 108.183

12.449

0.056

V16_11 1080.977 1057.272 105.229

12.390

-0.035

V17_11 1082.634 1059.388 107.120

12.464

0.041

V16_12 1081.014 1057.285 103.926

12.366

-0.011

V17_12 1082.618 1059.404 106.338

12.488

0.017

V16_13 1081.017 1057.285 103.101

12.364

-0.009

V17_13 1082.622 1059.400 105.583

12.481

0.024

V16_14 1081.031 1057.290 102.854

12.355

0.000

V17_14 1082.603 1059.420 104.818

12.509

-0.005

V17_15 1082.601 1059.422 104.366

12.512

-0.007

V17_16 1082.605 1059.418 103.889

12.507

-0.002

V17_17 1082.606 1059.417 103.672

12.505

0.000

Dno objekta

Grafički prikaz 4-1. Nagib objekta duž vertikale V16 i pravac regresije

dna i vrha zgrade je povećana s 15 na 18 cm, što ukazuje na značajne pomake (nagib) objekta i treba pristupiti postupku sanacije kako bi se trend naginjanja objekta zaustavio i spriječila daljnja oštećenja.

5. Periodično praćenje pukotina objekata Značajnije pukotine uočene na objektima oko iskopine treba također pratiti ugradnjom mjernih ravnala koja služe za periodično praćenje eventualnih širenja pukotina u različitim vremenskim intervalima. Mjerna ravnala se pričvršćuju za betonske zidove s jedne strane pukotine, dok druga strana ravnala ostaje slobodna. Mjerenja se mogu provoditi na način da se ravnala očitavaju na licu mjesta ili se fotografiraju i očitaju naknadno. Očitavanje ravnala s fotografija visoke rezolucije je točnije, a istovremeno se smanjuje mogućnost krivog očitanja. Ravnala se postavljaju tako da budu približno vertikalno ili horizontalno, kako bi se mogli dobiti pomaci u ka82

ekscentar

Vrh objekta

Dno objekta

Grafički prikaz 4-2. Nagib objekta duž vertikale V17 i pravac regresije

rakterističnom vertikalnom i horizontalnom smislu. Očitanja ravnala (razmicanja) obavljena su na konkretnim objektima u dvije serije mjerenja (fotografska registracija), s razmakom od 30 dana. Na ravnalu su očitavane dvije vrijednosti i to »manja« s one fiksne strane ravnala i »veća« sa slobodne strane ravnala (Slika 5-1 a i b i Slika 5-2 a i b). Upotrebljavana ravnala su duljine od 20 cm s milimetarskom podjelom, a fotografski je očitavano na 0.5 mm. U Tablici 5-1 se nalaze očitanja iz dviju epoha mjerenja i razlika tih očitanja. Razlika očitanja zapravo predstavlja proširenje ili smanjenje pukotine u intervalu od 30 dana. Iz tablice se može vidjeti kako je uglavnom došlo do proširenja pukotina na objektima, što predstavlja trend daljnjeg gibanja (deformacija) objekata i potrebno je provesti sanaciju kako ne bi došlo do daljnjih proširenja, odnosno deformacija. Maksimalno proširenje pukotine (deformacije) uočeno je na kontrolnom ravnalu KT6 (stabilizirano najbliže iskopini) u iznosu od 4. 5 mm.

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

6. Zaključak Nivelmanskim mjerenjima visoke točnosti s obzirom na reper stabiliziran izvan područja deformacije se dobivaju relativne visinske razlike, koje, usporedbom iz nekoliko epoha, daju informaciju o vertikalnim gibanjima na interesnom području, dok praćenje nagiba uzrokovanih prije svega vertikalnim pomacima objekata daje informaciju o horizontalnim gibanjima, a prvenstveno informaciju o nagibanju objekata kao posljedicu klizanja samih objekata prema iskopanoj jami. Praćenje pukotina (horizontalnih i vertikalnih) daje pravu informaciju o nastalim deformacijama i o trendu deformacija na objektima. Veće promjene pukotina ukazuju na potrebu učestalih geodetskih mjerenja veće točnosti. Geodetska su mjerenja u građevinarstvu neizostavna, posebno tijekom gradnje i kod sanacije oštećenja nastalih građenjem ili iskopom dubokih jama. Kako bismo izbjegli pucanja, klizanja ili čak urušavanja objekata, potrebno je pratiti pomake

Oreč D. (2007): Praćenje vertikalnih pomaka, nagiba i pukotina objekata uzrokovanih iskopom dubokih jama, Ekscentar, no. 10, pp. 79-83

na gradilištu i oko njega od samog početka gradnje, posebno kada je riječ o urbanim sredinama. Današnje geodetske metode svakako omogućavaju praćenje pomaka i deformacija s točnošću boljom od 1 mm, a posebno nivelmanska mjerenja što je pokazano praćenjem vertikalnih pomaka, pukotina i nagiba objekata. Jedino geodetskim metodama mogu se dobiti precizni i pouzdani podaci o pomacima i deformacijama i zajedno s geotehničkim istraživanjima, dati pravu informaciju za pravovremeno zaustavljanje radova i provedbu sanacije.

Literatura • Ručević, M. (2005): Rekonstrukcija stajališta Čulinec, Građevinar 57, 429-433, Zagreb • Rezo, M., Rezo, A., Kranjec, M. (2007): Izjednačenje nivelmanskih mjerenja kod praćenja deformacija na hidroelektranama, Simpozij o inženjerskoj geodeziji, Zbornik radova, 165-173, 16.-19. svibnja 2007. • Kapović, Z. (2005): Pomaci i deformacije, Interna skripta, Geodetski fakultet, Zagreb • Novaković, G. (2005): Geodetske mreže posebnih namjena, Interna skripta, Geodetski fakultet, Zagreb • URL-1: R.teknos s. r. l., www. rteknos.it/area_clienti/pdf_file/517.pdf, (02.12.2007.). • URL-2: Sokkia digital level (SDL30) manual, http://210.158.195.181/english/ PDF/A096e.pdf, (28.11.2007.) • URL-3: Sokkia total station (SET1030R3) manual, http://210.158.195.181/english/PDF/ A205E.pdf, (28.11.2007.)

Iz znanosti i struke

Tablica 5-4. Očitanja na pojedinim točkama i usporedba očitanja iz dvije epohe mjerenja Očitanje na ravnalu [cm] Broj KT

1. epoha

2. epoha

Razlika očitanja [mm]

Orijentacija ravnala

manja

veća

manja

veća

KT1

14.60

14.80

14.60

14.95

1.5

vertikalno

KT2

6.50

6.80

6.50

6.80

0.0

vertikalno

KT3

10.40

10.80

10.00

10.50

1.0

vertikalno

KT4

8.20

10.30

8.20

10.30

0.0

vertikalno

KT5

8.10

10.20

8.10

10.50

3.0

horizontalno

KT6

0.00

4.10

0.00

4.55

4.5

horizontalno

KT7

7.40

8.10

7.20

7.90

0.0

horizontalno

KT8

7.00

7.90

7.00

7.90

0.0

horizontalno

KT9

6.90

8.40

6.90

8.40

0.0

horizontalno

Slika 5-1 a i b. Očianje horizontalno postavljenog ravnala fotografskom metodom iz dvije epohe mjerenja

Slika 5-2 a i b. Očianje vertikalno postavljenog ravnala fotografskom metodom iz dvije epohe mjerenja

Tracking of vertical shifting, deflections and fractures on objects caused by deep excavations ABSTRACT. In this work, the methods of (periodical) object vertical movement tracking, object deflections and fractures, which are the result of deep excavations, especially in urban areas, are considered. The character and dimensions of object movement, determined by described methods are shown at real example as well. We determ and monitor object vertical movements, object deflections and fractures caused by near excavation in purpose of object sanation and to stop it’s further deformations. The analysis has shown that the maximum value of vertical movement determined from three series of measurements is 0,0035 m with standard deviation below 1 mm for whole level network in each series of measurements. Deflection determing of nearby objects shows the maximum deflection of object vertical (from bottom to top) is 0,15 m at height of 15 m with trend of continuous deflection growth. Fracture monitoring has shown the extension of existing ones with maximum value of 0,0045 m. KEYWORDS: excavation, deformation, vertical movements, object deflection, fracture, periodical tracking. DATUM PRIMITKa / RECEIVED: 5.12.2007.

DATUM PRIHVAĆANJA / ACCEPTED: 27.12.2007. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Dumančić M. (2007): Suradnja geodeta sa sudskim vještacima građevinske struke u postupku legalizacije objekata izgrađenih prije 15. veljače 1968. godine, Ekscentar, no. 10, pp. 84-87

Iz znanosti i struke

Suradnja geodeta sa sudskim vještacima građevinske struke u postupku legalizacije objekata izgrađenih prije 15. veljače 1968. godine Mile Dumančić* SAŽETAK. U radu je opisana važnost prilaganja uporabne dozvole prilikom upisa objekata u zemljišne knjige. Iz novog zakona o državnoj izmjeri i katastru nekretnina (»Narodne novine«, broj 16/07) moguće je zaključiti kako će i katastarskim uredima građevna dokumentacija predstavljati važnu ulogu prilikom ovjere geodetskih elaborata upisa građevina. Detaljno je opisan postupak interakcije građevinskih vještaka sa geodetima prilikom evidentiranja građevina koje su izgrađene prije 15.veljače 1968., a nisu evidentirane u službenoj dokumentaciji Državne geodetske uprave. U radu su navedeni i sastavni dijelovi geodestkih elaborata kao i sastavni dijelovi elaborata o utvrđivanju starosti građevina. KLJUČNE RIJEČI: katastar, zemljišna knjiga, građevina, 15.veljače 1968., geodet, sudski vještak. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.04 UDK: 528.44:336.211.1:349.442:69(497.5)”…1968” 1. Uvod U Republici Hrvatskoj je još uvijek značajan broj neevidnetiranih građevina u katastarskom operatu i zemljišnim knjigama, a među njima je i veći broj onih koje su izgrađene prije 15. veljače 1968. godine. Sukladno čl. 141. Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 175/03) i čl. 51. Zakona o izmjenama i dopunama Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 100/04), prilikom upisa građevine u zemljišne knjige relevantnoj dokumentaciji za upis valja priložiti uporabnu ili, barem, građevinsku dozvolu. Geodetski stručnjaci, koji obavljaju poslove državne izmjere i katastra nekretnina, naručiteljima geodetskih elaborata savjetuju prilaganje građevinske i

uporabne dozvole geodetskom elaboratu upisa građevine, odnosno dokumentacije koja će poslužiti kao dokaz da su građevine izgrađene prije 15. veljače 1968. Tako je za građevine izgrađene prije 15. veljače 1968. godine potrebno ishoditi uvjerenje od nadležnog Područnog ureda za katastar, odnosno Ureda za katastar i geodetske poslove grada Zagreba, ukoliko su predmetne građevine evidentirane u službenoj dokumentaciji DGU prije 15. veljače 1968. godine. Člankom 121., stavak 2. i člankom 122. Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 175/03) i Zakona o izmjenama i dopunama Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 100/04) određeno je da građevine izgrađene prije 15. veljače 1968.

godine treba smatrati kao izgrađene na temelju pravomoćne uporabne dozvole i da su uporabljive. Državna geodetska uprava (u daljnjem tekstu DGU) je dana 7. svibnja 2006. donijela upute, Klasa: 932-01/0602/17, Ur. broj: 541-04/1-06-2, kojim se uređuje izdavanje uvjerenja o datumu evidentiranja građevina u službenoj evidenciji DGU. Vlasnici nekretnina žele upisati svoje građevine u službene registre (katastar i zemljišnu knjigu) i imati urednu građevinsku dokumentaciju (uporabnu dozvolu). Međutim, za građevine koje su izgrađene prije 15. veljače 1968. godine, a nisu evidentirane u službenoj dokumentaciji DGU, stranci je najbolje, a najčešće i jedino, rješenje upisa građevine u zemljišne knjige bez zabilježbi, uz geodetskog struč-

[*] Mile Dumančić, ing. geod., Ured ovlaštenog inženjera geodezije, vl. Davor Jež, Kneza Trpimira 2 A, 44 320 Kutina, mile.dumancic@sk.t-com.hr

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Dumančić M. (2007): Suradnja geodeta sa sudskim vještacima građevinske struke u postupku legalizacije objekata izgrađenih prije 15. veljače 1968. godine, Ekscentar, no. 10, pp. 84-87

njaka, angažirati stalnog sudskog vještaka građevinske struke, koji je ovlašten izvršiti procjenu starosti građevina.

Građevina iz stavka 1., 2. i 3. ovoga članka smatra se uporabljivom građevinom.

2. Propisi iz Zakona o gradnji te postupanje građevinskog vještaka prilikom utvrđivanja starosti građevina

Građevine izgrađene prije 15. veljače 1968. Objekte izgrađene do 15. veljače 1968. godine, za koje stranke ne posjeduju građevinsku i uporabnu dozvolu, moguće je potpuno legalizirati i bez naknadnog ishođenja građevinske i uporabne dozvole. Brzina i jednostavnost legalizacije takvih objekata ovisi i o mogućnostima prikupljanja potrebne dokumentacije koja nedvojbeno dokazuje da su objekti bili izgrađeni prije gore navedenog datuma. Članak 122. Građevina koja je izgrađena bez građevinske dozvole do 15. veljače 1968. godine smatra se izgrađenom na temelju pravomoćne građevinske dozvole. Građevina iz stavka 1. ovoga članka smatra se uporabljivom građevinom ako su ispunjeni uvjeti iz članka 121., stavka 2. ovoga Zakona. Sukladno gore citiranim člancima, zadatak je građevinskog vještaka utvrditi starost građevina. U tu svrhu građevinski vještak izlazi na teren kako bi na licu mjesta prikupio i ispitao što više činjenica vezanih uz građevine, a sve u svrhu izrade elaborata koji obično nosi naziv: »Nalaz i mišljenje o utvrđivanju starosti građevina«. Građevinski vještak mora imati točne podatke o tome na kojoj se parceli ili parcelama nalaze predmetne građevine, pa je neophodna suradnja s geodetskim stručnjacima, od kojih građevinski vještak najčešće koristi podatke o identifikaciji parcela, te dimenzijama i površini građevina. Elaborati o utvrđivanju starosti građevina koje izrađuju stalni sudski vještaci građevinske struke sadrže: • rješenje suda o imenovanju stalnim sudskim vještakom • preslik katastarskog plana izdan od nadležnog Područnog ureda za katastar u originalnom mjerilu u kojem je katastarski plan izrađen • sadašnju situaciju građevina na geodetskom snimku • zemljišnoknjižni izvadak za parcele na kojima se nalaze građevine kojima se utvrđuje starost • izvod iz prostornog plana uređenja grada ili općine, odnosno izvod iz detaljnog plana uređenja, ako je potreban i ako isti postoji • fotografije objekata snimljene na dan uviđaja • nalaz i mišljenje sa zaključkom. Opis građevina najčešće počinje prikazom dimenzija i površine građevina. Zatim se navodi namjena korištenja stambenog

Za predmetnu su temu bitni članci 121. i 122. Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 175/03). pa ih u nastavku u cijelosti citiramo: Članak 121. Građevina izgrađena, odnosno rekonstruirana ili sanirana u sklopu projekta obnove ratom oštećenih ili porušenih kuća Ministarstva mora, turizma, prometa i razvitka i projekata Ministarstva kulture smatra se izgrađenom, odnosno rekonstruiranom, na temelju građevinske dozvole ako njezin vlasnik posjeduje: • jedan primjerak projekta prema kojemu je građena ili projekta postojećeg stanja • zapisnik o primopredaji građevine sa završnim izvješćem nadzornog inženjera • kopiju katastarskog plana s ucrtanim položajem građevine na građevnoj čestici • dokaz da je građenje, odnosno rekonstrukcija građevine provedena u sklopu projekta obnove ratom oštećenih ili porušenih kuća Ministarstva za javne radove, obnovu i graditeljstvo ili Ministarstva kulture (ugovor o obnovi, akt tijela državne vlasti i drugo). Izgrađena građevina, čija je građevinska dozvola ili druga odgovarajuća dozvola odnosno dokumentacija uništena ili je nedostupna uslijed djelovanja ili događaja, iz članka 119., stavka 1. ovoga Zakona, građevina za koju u vrijeme njezinog građenja građevinska dozvola ili drugi odgovarajući akt tijela državne vlasti nije bila potrebna, smatra se izgrađenom na temelju konačne građevinske dozvole ako vlasnik posjeduje: • jedan primjerak projekta postojećeg stanja građevine • kopiju katastarskog plana s ucrtanim položajem građevine na građevnoj čestici. Građevina koju Republika Hrvatska kupi u svrhu stambenog zbrinjavanja u smislu Zakona o područjima posebne državne skrbi smatra se izgrađenom na temelju pravomoćne građevinske dozvole ako njezin vlasnik posjeduje: • jedan primjerak projekta postojećeg stanja • kopiju katastarskog plana s ucrtanim položajem građevine na građevnoj čestici • dokaz da je građevina kupljena u svrhu stambenog zbrinjavanja u smislu Zakona o područjima posebne skrbi.

Iz znanosti i struke ili poslovnog prostora, odnosno današnja uporaba pojedinih prostorija. Slijedi opis temelja, nadtemeljnih zidova i horizontalne izolacije. Konstruktivni sustav građevine građevinski vještak opisuje na način da ispita od kakvih su materijala izgrađeni vanjski i unutarnji zidovi. Nakon toga slijedi opis stropne konstrukcije i krovišta te odvodnja krovnih voda. Unutrašnje uređenje također opisuje i to u pogledu sljedećih parametara: završna obrada zidova, materijali od kojih su izgrađeni podovi, opis stolarije i opis instalacija. Potom građevinski vještak utvrđuje i prosječnu visinu svake etaže pojedinih objekata. Građevinski vještak utvrđuje građevno stanje objekata i vrši procjenu starosti građevina, pa ukoliko je nedvojbeno utvrdio da su građevine izgrađene prije 15. veljače 1968., daje zaključak o tome da su ispitivane građevine izgrađene prije 15. veljače 1968. i iste se u smislu članka 121., stavak 2. i članka 122. Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 175/03) i Zakona o izmjenama i dopunama Zakona o gradnji (»Narodne novine«, broj 100/04) trebaju smatrati izgrađenim na temelju pravomoćne uporabne dozvole i uporabljivima. Elaborati o utvrđivanju starosti građevina koje izrađuju stalni sudski vještaci građevinske struke se dostavljaju zajedno s geodetskim elaboratima za upis objekata u katastar i zemljišne knjige i služe kao dokaz o legalnosti tih objekata, pa se uknjižba vrši bez ikakvih zabilježbi ukoliko su utvrdili da su građevine izgrađene prije 15. veljače 1968. godine.

3. Propisi iz NOVOG Zakona o državnoj izmjeri i katastru nekretnina, te postupanja osoba ovlaštenih za obavljanje poslova državne izmjere i katastra nekretnina Novi Zakon o državnoj izmjeri i katastru nekretnina (»Narodne novine«, broj 16/07) donio je dosta novina glede evidentiranja zgrada i drugih građevina. Citiramo članke 38. i 39. novog Zakona: Članak 38. Zgrade i druge građevine su, u smislu ovoga Zakona, objekti nastali gradnjom za koje je ovim Zakonom ili propisima donesenim na temelju ovoga Zakona određeno da se evidentiraju u katastru nekretnina. Zgrade i druge građevine mogu se evidentirati u okviru katastarske čestice ili u okviru prava građenja. Zgrade i druge građevine mogu se evidentirati i prikazivati kao zasebne ako tvore zasebnu tehničko-tehnološku, odnosno uporabnu cjelinu. U slučaju dvojbe je li riječ o jednoj ili

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Iz znanosti i struke

Dumančić M. (2007): Suradnja geodeta sa sudskim vještacima građevinske struke u postupku legalizacije objekata izgrađenih prije 15. veljače 1968. godine, Ekscentar, no. 10, pp. 84-87

Slika 1-1. Autohtona građevina (drvena korablja) s područja Sisačko-moslavačke županije izgrađena prije 15. veljače 1968. god.

više zgrada odlučujuća je građevna dokumentacija. Zgrade se mogu evidentirati i prikazivati ako su trajnog karaktera i ako je njihova tlocrtna površina veća od 10 metara kvadratnih. Zgrade čije je evidentiranje posebno značajno (npr. trafostanice), kao i zgrade koje se koriste za stanovanje, mogu se evidentirati i prikazivati i ako je njihova tlocrtna površina manja od 10 metara kvadratnih. Zgrade koje se koriste za stanovanje mogu se evidentirati i prikazivati kao zgrade ako je sagrađena njihova prva etaža i ako su useljene. Članak 39. U okviru katastarske izmjere i tehničke reambulacije za zgrade i druge građevine se prikupljaju i obrađuju podaci o njihovu položaju i obliku, o njihovim kućnim brojevima, o načinu njihove uporabe i podaci o tome može li se zgrada ili druga građevina rabiti u skladu s propisima o gradnji. Položaj i oblik zgrade ili druge građevine iskazuje se tlocrtnim prikazom zgrade ili druge građevine na katastarskom planu. Kućni se brojevi iskazuju na temelju podataka prikupljenih na terenu i u skladu s podacima Registra prostornih jedinca tako da se za građevinu kojoj je određen kućni broj ili brojevi prikažu ti brojevi i njihova pripadnost naselju, ulici, trgu i sl. Način se uporabe zgrada iskazuje u skladu s propisima donesenim na temelju ovoga Zakona. Tlocrtne se površine zgrada iskazuju u kvadratnim metrima i u skladu s propisima donesenim na temelju ovoga Zakona. Zgrade koje se po prvi puta evidenti86

ekscentar

raju u katastru nekretnina i koje nisu bile evidentirane u katastru zemljišta i u zemljišnoj knjizi, a za koje nije priložen akt na temelju kojeg se može graditi, prikazuju se samo na katastarskom planu, u posebnom sloju podataka. O zgradama i drugim građevinama iz stavka 6. ovoga članka po službenoj se dužnosti obavještava građevinska inspekcija. U mnogim se slučajevima izgradnja objekata obavljala bez građevinske i uporabne dozvole i bez prethodno formirane građevinske parcele koja bi zadovoljila urbanističke uvjete. Zato se događalo da su objekti izgrađeni na katastarskim parcelama koje ne zadovoljavaju niti osnovne urbanističke uvjete u pogledu izravnog pristupa na javnu površinu (put), minimalne širine i dužine parcele i udaljenosti objekta od susjednih parcela. Geodetski stručnjaci, osim upisa takvih objekata u katastar i zemljišnu knjigu, najčešće moraju izvršiti i parcelaciju zemljišta kako bi formirali građevinsku parcelu. Kada je izgrađeno više stambenih objekata na jednoj katastarskoj čestici, potrebno je od Ureda za prostorno uređenje ishoditi rješenje o zemljištu nužnom za redovitu uporabu građevina kako bi se za svaki stambeni objekt formirala građevinska parcela. Nakon ishođenja rješenja je potrebno izvršiti parcelaciju zemljišta prema urbanističkim uvjetima. U situacijama kada je jedna građevina izgrađena na nekoliko katastarskih čestica, također je potrebno od Ureda za prostorno uređenje ishoditi rješenje o zemljištu nužnom za redovitu uporabu građevine, a zatim izvršiti parcelaciju zemljišta. Iz gore navedenih članaka novog Zakona o državnoj izmjeri i katastru nekretnina može se zaključiti da će od sada

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

građevinske i uporabne dozvole biti vrlo značajne i za katastre u Republici Hrvatskoj. Kod upisa objekata izgrađenih nakon 15. veljače 1968. godine potrebno je uz geodetski elaborat priložiti i pravomoćnu građevinsku i uporabnu dozvolu, kako bi se objekti evidentirali u katastru i zemljišnim knjigama bez ikakvih zabilježbi. Ako se prilikom evidentiranja takvih objekata uz geodetski elaborat ne priloži akt na temelju kojeg se moglo graditi, nadležni katastarski ured je o takvim objektima dužan obavijestiti građevinsku inspekciju. Prije samog odlaska na teren geodetski stručnjak treba prikupiti katastarske i zemljišnoknjižne podatke o parceli ili parcelama koje su predmet izmjere i podatke o stalnim geodetskim točkama koje će koristiti za izmjeru tog područja. Mjerenja se vežu na geodetsku osnovu (trigonometrijsku mrežu 4. reda, poligonsku mrežu ili sve češće homogena polja GPS točaka u pojedinim mjestima), a ako u blizini mjesta izmjere nije razvijena pogodna geodetska osnova, mjerenja se obavljaju u lokalnom koordinatnom sustavu, uz preduvjet utvrđivanja najmanje tri točke identične na katastarskom planu i na terenu. Kada se geodetska izmjera vrši u lokalnom koordinatnom sustavu, na terenu je potrebno identificirati postojeće međne oznake na predmetnoj i susjednim parcelama koje bi mogle poslužiti kao točke uklopa s identičnim točkama na katastarskom planu. Nakon završetka geodetske izmjere se obrađuju podaci mjerenja, pri čemu se računaju koordinate snimljenih točaka, a zatim se one kartiraju. Detalj snimljen u lokalnom koordinatnom sustavu se uklapa na službeni katastarski plan tako što se cijeli detalj translatira i rotira sve dok se ne preklope najmanje tri identične točke na planu i na terenu. Ako je, osim upisa objekta, potrebno izvršiti i parcelaciju zemljišta, nove međne točke treba na terenu obilježiti trajnim i vidljivim oznakama. Mjerenja se moraju obaviti barem istom točnošću kojom je obavljena katastarska izmjera na temelju koje je izrađen katastarski operat. Geodetska izmjera objekata u svrhu upisa istih u katastar i zemljišne knjige se najčešće izvodi polarnom metodom korištenjem i totalne mjerne stanice. Izradu, izgled i sastavne dijelove parcelacijskih i drugih geodetskih elaborata je 22. siječnja 2001. godine propisala DGU svojim naputkom, Klasa: 931-01/0101/05, Ur. broj: 541-01-04/1-01-1. Sastavni dijelovi geodetskog elaborata jesu: • naslovna stranica • skica izmjere • položajni opisi stalnih geodetskih točaka korištenih za izradu geodetskog

Dumančić M. (2007): Suradnja geodeta sa sudskim vještacima građevinske struke u postupku legalizacije objekata izgrađenih prije 15. veljače 1968. godine, Ekscentar, no. 10, pp. 84-87

elaborata • skica novorazvijene geodetske osnove • popis koordinata stalnih geodetskih točaka korištenih za izradu geodetskog elaborata • popis koordinata detaljnih točaka • iskaz površina (obračun površina) • prijavni list za katastar • prijavni list za zemljišnu knjigu • kopija dijela katastarskog plana koja prikazuje staro i predloženo novo stanje katastarskog plana • zemljišnoknjižni izvadci • izvješće o utvrđivanju postojećih međa i drugih granica te o novom razgraničenju • prijepisi posjedovnih listova, kopije katastarskog plana i izvadci iz zemljišne knjige • tehničko izvješće s navedenom geodetskom opremom i programima korištenim za mjerenja, obradu podataka i kartiranje. Primjerak geodetskog elaborata koji služi za dostavljanje podataka zemljišnoknjižnom sudu ili stranci za ishođenje odgovarajućeg zemljišnoknjižnog rješenja, osim naslovne stranice, ima sljedeće sastavne dijelove: • prijavni list za zemljišnu knjigu • pripadajuću kopiju dijela katastarskog plana. Geodetski elaborat obvezno sadrži podatke o ovlaštenom geodetskom stručnjaku i suradnicima koji su radili na izradi elaborata, njegov pečat, potpis i podatke o tvrtci. Uz gore rečeni naputak bitna je i uputa DGU, Klasa: 350-01/04-01/04, Ur. broj: 541-01-04/01-04-35, od 15. studenoga 2004. godine, u kojoj su detaljno opisa-

ni slučajevi koji se javljaju u geodetskoj praksi održavanja katastarskih operata. Iz te upute za predmetnu temu najčešći je slučaj broj 1. »Geodetski elaborati snimanja zgrada i drugih građevina«, iako su mogući i neki od drugi slučajevi iz predmetne upute. Nakon što izradi geodetski elaborat za upis objekta u katastar i zemljišne knjige i prikupi potrebnu dokumentaciju, geodetski stručnjak podnosi zahtjev za pregledavanje i potvrđivanje elaborata nadležnom katastarskom uredu. Ukoliko je geodetski elaborat izrađen u skladu s geodetskim propisima i sadrži svu potrebnu dokumentaciju, ovlaštena osoba katastarskog ureda potvrđuje takav elaborat. Potvrđeni elaborat provodi se u katastarskom operatu, a nositeljima se prava na katastarskim česticama šalje rješenje o provedbi promjena u katastarskom operatu. Katastarski ured dostavlja i zemljišnoknjižnom sudu pravomoćno rješenje, s priloženim prijavnim listom i kopijom katastarsklog plana, o provedbi promjena u katastarskom operatu. Kada se geodetski elaborat provede i u zemljišnim knjigama bez ikakvih zabilježbi, postupak legalizacije objekta izgrađenog prije 15. veljače 1968. godine može se smatrati uspješno obavljenim.

4. Zaključak Poštivanje zakona i propisa su temelji suvremenih država. Legalna gradnja jedan je od preduvjeta kvalitetnog razvoja i gospodarskog napretka. Ako je netko gradio bespravno, najčešće to nastoji legalizirati, no pitanje je koliko uspijeva jer bespravna gradnja ni jednoj jedinici lokalne samouprave nije u interesu, a državi još manje. Vlasnici građevina izgrađenih prije 15.veljače 1968. godine imaju pravo upisati svo-

Iz znanosti i struke je objekte u katastar i zemljišne knjige bez ikakvih zabilježbi, jer se sukladno Zakonu o gradnji takve građevine smatraju uporabljivima, ukoliko za te građevine imaju valjane dokaze. Dokazivati da je građevina izgrađena prije 15.veljače 1968. godine se može na različite načine (npr. Državna geodetska uprava može izdati uvjerenja o datumu evidentiranja građevine u njenoj službenoj dokumentaciji, sudskim putem ili u upravnom postupku pri tijelu nadležnom za poslove graditeljstva). Za dokazivanje starosti građevine sudskim putem ili u upravnom postupku najčešće je upravo nalaz i mišljenje stalnog sudskog vještaka građevinske struke odlučujući dokument na kojem se temelji donošenje odluke o tome da li je ta građevina starija od 15. veljače 1968. godine. Završni korak je upis tih objekata u katastar i zemljišne knjige, a da bi se to ostvarilo potrebna je kvalitetna suradnja geodetskih stručnjaka i građevinskih vještaka tijekom cijelog postupka.

Literatura • Narodne novine (2007): Zakon o državnoj izmjeri i katastru nekretnina, 16. • Narodne novine (2003): Zakon o gradnji broj, 175. • Narodne novine (2004): Zakon o izmjenama i dopunama Zakona o gradnji, 100. • Državna geodetska uprava, Naputak o parcelacijskim i drugim geodetskim elaboratima, 22. ožujka 2001., http://www. dgu.hr/UserDocsImages/Naputak%20o%2 0parcelcijskim.doc, 27. ožujka 2007. • Državna geodetska uprava, Uputa o geodetskim elaboratima, 15.studenoga 2004., http://www.dgu.hr/UserDocsImages/Uputa%20geodetski%20elaborati%20%20usklađenja.doc, 27. ožujka 2007.

The Cooperation of Surveyors and Court Experts in the Procedure of Legalizing the Buildings built prior to February 15, 1968 ABSTRACT. This work describes the importance of submitting the occupancy permit when registering the buildings in the land registry. Based on the new Law on the State Survey and Real Estate Cadastre (Official gazette No. 16/07), it can be concluded that the construction documentation shall play an important part in cadastral offices as well when certifying the geodetic report of the construction registration. What is described in detail is the procedure of the interaction between the construction workers and surveyors when registering the buildings built prior to February 15, 1968 and unregistered in the official documentation of the State Geodetic Administration. The paper also states the components of the geodetic report, as well as the components of the report determining the building’s age. KEYWORDS: Cadastre, Land Registry, Construction, February 15. 1968., Survey, Court Expert. DATUM PRIMITKa / RECEIVED: 30.3.2007.

DATUM PRIHVAĆANJA / ACCEPTED: 19.12.2007. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Sabolov T. (2007): Geodetsko određivanje vertikalnih pomaka objekta »Malančec«, Ekscentar, no. 10, pp. 88-91

Iz znanosti i struke

Geodetsko određivanje vertikalnih pomaka objekta »Malančec« Tomislav Sabolov*

SAŽETAK. U ovom je radu dan prikaz geodetskoga određivanja pomaka objekta »Malančec«. Objašnjen je postupak mjerenja i naveden je instrumentarij primijenjen u ovom projektnom zadatku. Na posljetku je izrađen izvještaj obavljenih mjerenja, u tabličnom obliku i u obliku dijagrama. Ovaj je rad nastao kao rezultat suradnje geodetske i građevinske struke na objektu koji je zaštićeni spomenik kulture. KLJUČNE RIJEČI: reper, pomak, deformacija, opažanje vertikalnosti. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.04 UDK: 528.482.02:624.044:725.94(497.5) 1. Uvod Kuća Malančec u Koprivnici je jedinstven primjer građanske kuće koja historicističkim i secesijskim elementima svjedoči život visoke građanske klase s kraja XIX. i početka XX. stoljeća. Upisana je u DEMHIST - europsku listu povijesnih kuća pri ICOM-u (Međunarodnom savjetu za muzeje) s visokim statusom pri UNESCO-u, koja će po završetku radova prema najvišim konzervatorskim standardima predstavljati značajnu kulturnu destinaciju u Hrvatskoj. Također, ima sve predispozicije da bude dobro osmišljen turistički proizvod, biser malog srednjoeuropskog grada Koprivnice. Riječ je o ostavštini dr. Vladimira Malančeca, imućnog odvjetnika, gradonačelnika, urednika novina, glazbenika, suosnivača nogometnog kluba »Slaven«, slikara i kolekcionara. Objekt je smješten u najstarijem dijelu grada Koprivnice, na prostoru bivšeg bedema kasnorenesansne zemljane utvrde uz franjevački samostan, a

projektirao ga je i sagradio 1902. godine zagrebački arhitekt Gjuro Carnelutti. Uslijed niza slabijih potresa i značajnog vremenskog faktora je narušena statička sigurnost objekta. Budući da je cijela konstrukcija statički nesigurna i postoji opasnost od njezinog samourušavanja, bilo je potrebno obaviti građevinske zahvate i sanaciju koja je još uvijek u tijeku. Već se na početku građevinskog zahvata pokazalo kako je potrebno uključivanje geodetskog stručnjaka radi određivanja pomaka i njihovih smjerova na objektu.

2. Metode određivanja visinskih pomaka građevine Često se u praksi susrećemo s određivanjem geometrijskih karakteristika objekata (npr. horizontalnost, vertikalnost, …) i njihovih promjena. Potrebno je odrediti promjene položaja i oblika objekata, s obzirom na okolinu i ovisno o vremenu. Pomaci i deformacije nastaju zbog djelovanja vanjskih i unutarnjih sila poput

[*] Tomislav Sabolov, ing. geod., Geomjer - Sesvete, Ninska 11C, e-mail: tomislav.sabolov@zg.t-com.hr

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

djelovanja temperaturnih promjena, sila vjetra, promjena razine podzemnih voda, tektonskih i seizmoloških utjecaja, statičkih i dinamičkih opterećenja građevine, a očituju se u obliku nagiba, zaokreta, progiba, iskrivljenja građevine i vidljiva su u obliku oštećenja kao pukotine i lomovi na objektu. Svi ovi navedeni utjecaji tvore čvrst kriterij sigurnosti, no ako dostignu nepovoljne veličine, građevina će se naći na granici između ravnoteže i uništenja. Postupak ispitivanja pomaka i deformacija određenih objekata postiže se tako da se objekt opaža u određenim točkama u horizontalnom i visinskom smislu kroz određeni vremenski period. Opažanje je potrebno obaviti da bi se ocijenilo stanje konstrukcije vezano na daljni tijek procesa sanacije istoga. Postoji više metoda izmjere visinskog pomaka konstrukcije, a možemo ih podijeliti na (Janković, 1980): • optičke • mehaničke • hidrostatičke

Sabolov T. (2007): Geodetsko određivanje vertikalnih pomaka objekta »Malančec«, Ekscentar, no. 10, pp. 88-91

• fotogrametrijske • elektroničke • seizmičke i dr. Koju ćemo metodu koristiti ovisi o samom obliku i veličini konstrukcije, o točnosti koja je zadana, terenu koji okružuje samu konstrukciju, predviđenom pomaku i vanjskim uvjetima. Od spomenutih se metoda najčešće koriste optičke metode u koje spadaju geometrijski i trigonometrijski nivelman. Pri opažanju

Slika 1-1 a i b. Kontrolni reperi na objektu

predmetnog objekta je primjenjena metoda geometrijskog nivelmana (Macarol, 1985). Ako se radi o većim i višim objektima, onda bolje rezultate daju druge geodetske metode poput trigonometrijskog nivelmana, GPS-metode i fotogrametrije.

3. Priprema mjerenja i opažanje građevine Prvi je korak u pripremi za periodični tijek opažanja građevine upoznavanje sa samim objektom. Važno je u suradnji

s izvođačem sanacije takvog objekta obići isti i utvrditi eventualne deformacije i pretpostavljene smjerove pomaka te definirati vremenski period opažanja, a time se nameću sljedeći zadaci: • pronaći mrežu stalnih nivelmanskih točaka (repera) iz reda generalnog nivelmana (Macarol, 1985.) • stabilizirati kontrolne repere na objektu (Slika 1-1) • opažanje zatvorenoga nivelmanskog vlaka (priključak na reper v2, Slika 2-1) • izračunati zatvoreni nivelmanski vlak (vidi Macarol 1985) • opažanje kontrolnih repera na objektu (Slika 1-1) • opažati vertikalnost desnog bočnog vanjskog zida (Slika 3-1) • izraditi izvještaj obavljenih mjerenja. Mjerenje visinskih pomaka metodom geometrijskog nivelmana spada u najtočniju i najpouzdaniju geodetsku metodu mjerenja pomaka. Veoma je važno da se za takvu odabranu metodu koriste niveliri visoke točnosti. Mjerenja na ovom projektnom zadatku obavljena su nivelirom Zeiss KONI 007. Ovaj nivelir ima ugrađen optičko-mehanički uređaj kompenzator koji se sastoji od masivnog njihala s pravokutnom prizmom sa zračnim prigušivačem. Područje kompenzacije iznosi ± 10’, a nesigurnost horizontiranja je 0,2'' (Benčić, 1990). Opažanja se obavljaju isključivo na invarskim letvama za precizni nivelman. Nivelira se tako da se ostvaruju relativno kratke vizure do 30 m, što nam omogućuje prednost lakšeg i točnijeg očitanja na letvi, a utjecaj vertikalne refrakcije je znatno manji. Niveliranje obavezno radimo iz sredine. Radi točnosti mjerenja obavlja se dvostruko mjerenje na način da se u prvom mjerenju očitaju vrijednosti na letvama, dok se za drugo mjerenje izmjeni visina instrumenta i ponovi postupak. Takav način mjerenja mora biti permanentan od stajališta do stajališta i uvijek ih mora obavljati isti opažač. Opažan je zatvoreni nivelmanski vlak, gdje su I1-I5 stajališta nivelira, kontrolni reperi R9, R15 i R18 su ujedno i vezne točke vlaka, a v1 je reper čija je apsolutna kota izračunata u zatvorenom nivelmanskom vlaku koji je koristio za periodično opažanje jednog dijela kontrolnih repera postavljenih na građevini (Slika 2-1). Zatvoreni je nivelmanski vlak priključen na reper v2 (Slika 2-1). Odstupanje zatvaranja nivelmanskog vlaka bila je: + 0,0007 m. Svi su kontrolni reperi opažani u zadanom vremenskom periodu od godine dana, tako da su se sva mjerenja obavljala tijekom tog razdoblja

Iz znanosti i struke jednom mjesečno i uvijek istim redom. Sva se očitanja na letvama upisuju u terenski obrazac iz kojeg se naknadno u uredu obavljaju računanja i bilježe rezultati u tabelu obavljenih mjerenja radi ko-

Slika 2-1. Skica zatvorenog nivelmanskog vlaka

načnog izvještaja.

4. Opažanje vertikalnosti bočnog zida Prilikom obilaska objekta je ustanovljeno da su pomaci i deformacije najviše naštetili desnom vanjskom bočnom zidu koji se ujedno nalazi na granici sa susjednom parcelom. Osim periodičnog opažanja istog zida u visinskom smislu, bilo je potrebno obaviti opažanje smjera nagiba (Slika 3-1) kako bi se mogle poduzeti određene mjere prilikom sanacije. Način na koji se može pratiti vertikalnost nosivog zida postiže se postavljanjem rastera

Slika 3-1. Opažanje gornjeg reda repera

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Sabolov T. (2007): Geodetsko određivanje vertikalnih pomaka objekta »Malančec«, Ekscentar, no. 10, pp. 88-91

Iz znanosti i struke

Tablica 5-1. Tabelarni prikaz izvješća vertikalnosti bočnog zida (vrijednosti su izražene u milimetrima) R1

R1A

R1B

R2A

R2B

R3A

R3B

TRAVANJ

-34

-65

105

-34

-5

SVIBANJ

-35

-66

104

-35

-7

LIPANJ

-37

-69

101

-41

-9

SRPANJ

-38

-72

100

-40

-10

-1

KOLOVOZ

-39

-72

101

-40

-10

-2

RUJAN

-39

-72

101

-40

-10

-2

LISTOPAD

-39

-72

101

-40

-10

-2

STUDENI

-40

-73

102

-40

-10

-2

PROSINAC

-40

-73

102

-40

-11

-2

SIJEČANJ

-40

-74

100

-40

-10

-3

VELJAČA

-40

-74

100

-41

-9

-3

OŽUJAK

-41

-75

103

-37

-6

-3

Tablica 5-2. Tabelarni prikaz izvješća apsolutnih visina repera (vrijednosti su izražene u metrima) Reper V2

TRAVANJ

SVIBANJ

LIPANJ

SRPANJ

KOLOVOZ

RUJAN

LISTOPAD

STUDENI

PROSINAC

SIJEČANJ

VELJAČA

OŽUJAK

Visina

140.477

141.210

141.209

141.210

141.381

141.380

141.379

141.378

141.379

141.275

141.272

R1A

146.151

146.150

146.149

R2A

146.203

146.202

146.201

146.200

146.201

R3A

146.144

146.142

146.141

R1B

150.859

150.856

150.855

150.854

R2B

150.717

150.716

150.715

150.714

R3B

150.601

150.597

R12

141.309

141.308

141.307

141.308

R13

141.313

141.312

R15

142.099

142.098

142.097

R16

142.038

142.039

R17

142.098

142.097

142.096

142.097

R18

142.104

142.103

142.102

R10

141.260

141.261

141.262

141.414

141.413

141.414

R14

141.196

141.146

141.147

141.195

141.194

141.195

141.171

141.170

141.171

141.187

141.186

141.187

141.186

141.185

141.184

139.584

repera u bočni zid konstrukcije, kao što je prikazano na slici 4-1, te se očitavaju vrijednosti na polumilimetarskim ravnalima postavljenim horizontalno na njima. Mjerna stanica se postavi do prvog repera (R1) tako da se istovremeno vide svih devet repera na zidu (Slika 4-1). Opažajući naizmjenično vrijednosti na polumilimetarskim ravnalima postavljenim na reperima R1 i R3, namještamo ista očitanja i time dovodimo vizurnu os mjerne stanice paralelno pravcu postavljenom kroz repere R1 i R3. Kada se to postigne, zakoči se alhidada, a pomicanjem durbi90

ekscentar

na očitaju se vrijednosti na preostalim reperima (Slika 4-1). Prilikom postavljanja mjerila na repere uvijek se mora obratiti pozornost da na njima nema zaostalih naslaga i prije opažanja ih je potrebno pregledati i očistiti. Očitane se vrijednosti upisuju u terenski obrazac. Razlikom očitanja paralelne vizurne osi na reperima R1 i R3 i svih drugih očitanja kontrolnih repera R2, R1A, R2A, R3A, R1B, R2B i R3B, dobiven je točan otklon zida od vertikalnosti (u milimetrima) u pozitivnom i negativnom smislu, zavisno na koju stra-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

nu je zid nagnut. Takav rezultat upisuje se u tabelarni prikaz i služi kao izviješće obavljenih mjerenja vertikalnosti bočnog zida (Tablica 5-2) s prikazanim dijagramom (Grafički prikaz 4-1). Za kontrolne repere opažane u svrhu ispitivanja vertikalnosti zida postignuta je preciznost od 1 mm.

5. Izrada izvještaja obavljenih mjerenja Nakon svih obavljenih mjerenja po završetku planiranog vremenskog peri-

Sabolov T. (2007): Geodetsko određivanje vertikalnih pomaka objekta »Malančec«, Ekscentar, no. 10, pp. 88-91

Iz znanosti i struke

oda, potrebno je izraditi izvještaj svih prikupljenih podataka u svim fazama radova. Tablica 5-1 sadrži prikaz dobivenih apsolutnih visina (kota) opažanih na svim reperima u vremenskom periodu od dvanaest mjeseci (dvanaest epoha). Iz nje je moguće jednostavno i jasno izvesti zaključke o tendenciji slijegaSlika 4-1. Tlocrtni prikaz objekta i prikaz postavljenog rastera kontrolnih repera na bočnom zidu i nja objekta na rashematski prikaz načina opažanja vertikalnosti (crvena crtkana linija prikazuje deformaciju zida) zličitim mjestima. U tablici 5-2 dan je prikaz vrijednosti odmaka u milimetrima od referentnog pravca postavljenog kroz repere R1 i R3, što se može pročitati iz stupaca tablice 2, dok nam redovi prikazuju vremenski period opažanja. Kako su prikazana izviješća izrađena u *.xls tabličnom formatu, takva se predaju izvođaču i on iz danih podataka može jednostavno zaključiti smjerove pomaka i deformacije konstrukcije. Slika 5 prikazuje rezultate obavljenih mjerenja vertikalnosti bočnog zida u obliku dijagrama.

6. Zaključak Još jednom se pokazalo kako je naizgled relativno jednostavan građevinski zahvat na objektu nemoguće riješiti bez angažmana geodetskog stručnjaka. Treba naglasiti kako je važno izbjeći grube pogreške koje prate sve opažače, poput pogreške kod očitanja, pogreške prilikom zapisivanja i sl. Iz toga razloga, sva mjerenja obavljana su u dva ponavljanja. Instrumentom se obavljalo mjerenje s uvijek istog stajališta, a kod visokih repera prilikom opažanja vertikalnosti uvijek se koristilo isto polumilimetarsko ravnalo. Na temelju izvedenih geodetskih radova,

Grafički prikaz 4-1. Dijagram vertikalnosti bočnog zida.

izvođač sanacije dobio je precizno definirane pomake i deformacije na građevini i u skladu je s time obavljao daljnje građevinske zahvate. Upravo takva suradnja geodetske i građevinske struke pridonosi kvalitetnijoj i učinkovitijoj sanaciji ovog i sličnih povijesnih objekata, a sve s ciljem kako bi se sačuvala vrijedna kulturna baština.

Literatura • Benčić, D. (1990): Geodetski instrumenti, Školska knjiga, Zagreb. • Janković, M. (1980): Inženjerska geodezija III, Sveučilišna naklada Liber, Zagreb. • Macarol, S. (1985): Praktična geodezija, Tehnička knjiga, Zagreb.

Geodetic determination of the shifting and deformation of the »Malančec« object ABSTRACT. This work shows how the shifting of the »Malančec« object was geodesically defined. The procedure for measuring is defined and the instruments used in this project task are stated. On conclusion, the report on the performed measurements was drawn up in a table and diagram form. This work came to be as a result of cooperation of the geodetic and constructional profession on the object which is a protected cultural monument. KEYWORDS: benchmark, shift, deformation, observation of verticality. DATUM PRIMITKa / RECEIVED: 21.11.2007.

DATUM PRIHVAĆANJA / ACCEPTED: 18.12.2007. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Spremni na pustolovinu eTrex Vista HCx by Garmin

Snažan ruËni GPS Garmin eTrex Vista HCx najbolji je ruËni ureaj eTrex serije koji zahvaljujuÊi visokoosjetljivom GPS prijemniku radi u zahtjevnom okolišu (gusta šuma, kanjoni..), odreujuÊi brzo i precizno vaš položaj i vodeÊi vas do željenog odredišta. Dodatnu vrijednost daje mu ugraeni barometarski visinomjer i elektroniËki kompas kao i Ëitljivost na direktnom suncu te jasan zaslon u boji. Kompatibilan je sa AdriaTOPO - topografskom kartom Hrvatske, Slovenije i BiH koja se uËitava na micro SD karticu, eTrex Vista HCx - idealan suputnik u svim prilikama (za planinarenje, biciklizam, kampiranje ili ribolov).

www.navigo-sistem.hr

be guided by

NAVIGO SISTEM d.o.o., PJ Zagreb, NemËiÊeva 10, Tel. 01/ 2334-034, Fax. 01/ 2334-035 PJ Split, Zvonimirova 85, Tel. 01/ 503-540, Fax. 021/ 503-539 e-mail: gps@navigo-sistem.hr

DECRETUM EXCENTRI (UPUTE SURADNICIMA)

kscentar je list studenata geodezije i geoinformatike stručnog, popularno-znanstvenog i edukativnog karaktera koji objavljuje članke iz područja geodezije, geoinformatike i srodnih znanstvenih disciplina. Časopis od lipnja 1997. izdaju studenti Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, a pisanje članaka otvoreno je za sve zainteresirane bez obzira na dob, stručnu spremu i instituciju u kojoj se školuju ili rade. Pri pisanju stručnih radova potrebno je uzeti u obzir nekoliko pravila i smjernica kako bi se rad kvalitetnije uklopio u časopis: 1. Članak ne smije biti prethodno objavljen i istovremeno ponuđen drugom časopisu. Navedeni članci se neće razmatrati. 2. Naslov rada mora biti jasan, sažet i što kraći. Priložiti naslov i na engleskom jeziku. 3. Grafički prilozi moraju biti što većih dimenzija i rezolucije, priloženi u posebnim datotekama a u tekstu mora biti označeno mjesto kojem pripada pojedini grafički prilog. Poželjno je da autor označi težinu (važnost) pojedinog grafičkog priloga. Svaka slika treba imati svoj opis koji mora biti razumljiv i bez čitanja teksta. Grafički prilozi moraju biti u boji gdje je god moguće, isključivo u sljedećim formatima: jpg, png, tiff, eps. 4. Studenti u slučaju pisanja stručnog rada su pozvani zatražiti savjete i mišljenje stručnjaka u tom području (u vidu savjetnika, mentora ili koautora). Svi radovi, bez obzira na titulu autora, prolaze kroz recenzentski postupak. Inženjeri geodezije (ing. geod.) moraju priložiti i predrecenziju magistra znanosti (ili više) iz područja geodezije/geomatike/geoinformatike. U posebnim slučajevima, s obzirom na područje rada, dopuštena je predrecenzija magistra znanosti (ili više) iz područja koje obuhvaća rad. Predrecenzija je garancija o autorovom doprinosu članku i posrednim elementima vezanih uz rad. Ovo pravilo ne vrijedi za autore sa stručnim nazivom prvostupnika geodezije (univ. bacc. ing. geod.), odnosno Bachelor of Science (B. Sc.). 5. Pisanje sažetka i ključnih riječi je obavezno (do 200 riječi) i to na hrvatskom i na engleskom jeziku. Sažetak mora biti neovisan o članku, a ne napisan na način da predstavlja njegov uvod. 6. Mjerne jedinice korištene u radu moraju biti u SI sustavu (Le Système international d’unités) definiranom brošurom The international System of Units koju je izdao Bureau International des Poids et Mesures. 7. Glavni urednik samostalno vodi brigu o recenzentskom postupku i nije dužan upoznati autora s recenzentom. Autor rada je anoniman pred recenzentom (eng. double-blind peer review). Pozitivan ishod recenzije ne jamči prihvaćanje rada od strane uredništva. Konačnu odluku o prihvaćanju rada ima glavni urednik na temelju zaključaka recenzenata, autorovih ispravaka i ponajprije - konfiguracije idućeg izdanja časopisa. Autor ima pravo uložiti žalbu na komentare recenzenta i zatražiti njegovu promjenu što će biti razmotreno u što kraćem roku. 8. Poželjni su radovi čiji su sadržaj i tema aktualni te je poželjno da sadržaj ima karakter novosti. Stručni članci koji prenose već

dobro poznate spoznaje imaju najniži prioritet pri objavi i njihov broj je ograničen po svakom izdanju časopisa. 9. Predajom rada za objavu u Ekscentru autor se slaže da se njegov rad objavi i u elektroničkom obliku na Portalu znanstvenih časopisa RH (Hrčak) i unutar baze bibliografskih podataka EBSCO. 10. Treba obratiti pažnju na pravilno citiranje literature prema harvardskim pravilima: • Citiranje knjige: Autor(i), godina izdanja, naslov knjige, naslov serije, izdanje, izdavač, mjesto izdavanja, broj stranica; npr. Macarol, S. (1950): Praktična geodezija, Tehnička knjiga, Zagreb, pp. 123-124 • Citiranje članka: Autor(i), godina izdanja, naslov članka, ime časopisa, godište, broj stranica; npr. Benčić, D., Novaković, G. (2005): Značenje i usporedbena analiza pojmova srednja pogreška i standardno odstupanje, Geodetski list, vol. 59, no. 1, pp. 31-44 • Internetski izvori: URL-n: puna adresa stranice, datum pristupa; npr. URL-3: http://www.geof.hr/ (07.05.2007.) • U bibliografiji je obavezno navesti samo one izvore neposredno korištene u radu, odnosno izvore koji su citirani ili navedeni u fusnotama unutar teksta. 11. Prihvaćanje članka za objavu u Ekscentru obvezuje autora da isti rad ne smije objaviti drugdje bez dozvole uredništva, a i tada samo uz podatak o tome gdje je članak objavljen prvi put. 12. Autor u radu mora navesti osobne podatke: akademski stupanj, ime i prezime, stručni naziv, instituciju u kojoj radi ili se školuje, adresu i e-mail adresu. Radovi se dostavljaju na e-mail ekscentar@geof.hr u digitalnom obliku, poželjno u izvornom formatu; npr. Open Document, LaTeX i MS Word. Članak, kao i ostale materijale moguće je poslati i poštom na: Časopis Ekscentar Geodetski fakultet Kačićeva 26/V HR-10000 Zagreb

Molimo autore da se pridržavaju ovih uputa jer uredništvo teži standardizaciji i većoj kvaliteti svih radova, stoga će svi članci koji neće biti u skladu s uputama biti vraćeni autoru na doradu. O ishodu recenzije i prihvaćanju rada autor će biti odmah obaviješten poštom ili e-mailom. Prihvaćanje rada ne jamči njegovu objavu već u prvom sljedećem izdanju časopisa. U slučaju bilo kakvih dodatnih pitanja ili savjeta oko pisanja molimo obratite se na e-mail: ekscentar@geof.hr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

Popularizacija znanosti

INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a Zvonko Biljecki*

SAŽETAK. U ovom radu popularno-znanstvenog karaktera su detaljno opisani temeljni principi INSPIRE-a s posebnim naglaskom na osnovne setove geopodataka. CROTIS, kao temeljni prostorni informacijski sustav, je osnova za hrvatski NSDI i jedna od budućih komponenti EU SDI. Rad detaljno i pregledno obrađuje odnos INSPIRE - CROTIS uz zaključke, temeljene na analitičkom pristupu, da se radi o visokoj razini usklađenosti i konfornosti. KLJUČNE RIJEČI: INSPIRE, CROTIS, NSDI, Geoportal, Metapodaci, ISO, OGC. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05

1. Uvod Inicijativa i prijedlog Europske komisije za stvaranje infrastrukture za prostorni informacijski sustav u Europi nazvani su INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in the European Community). Cilj inicijative je relevantne, usklađene i kvalitetne geografske informacije učiniti dostupnima u svrhu oblikovanja, implementacije, praćenja i vrednovanja kreiranja politike Europske Unije. Veći je dio direktive INSPIRE stupio na snagu 2007. odlukom i odobrenjem Europskog parlamenta i Europskog vijeća (EP, 2007). Usporedno s tim, dogovoren je preliminarni radni program kako bi se započelo s radom na usvajanju direktiva (EC, 2007). Projekt Topografskog informacijskog sustava Republike Hrvatske (CROTIS - Croatian Topographic Information System) započeo je 1996. godine s ciljem prikupljanja, standardizacije, obrade i razmjene topografskih podataka, izrade topografske baze podataka i topografskog informacijskog sustava RH (Biljecki, 2007). Projekt CROTIS-a je izradila tvrtka Geofoto d.o.o., a do danas je u CROTIS uloženo više od 250 milijuna kuna, što ga čini trenutno najvrednijim geodetsko-geoinformacijskim projektom u RH. Novim Zakonom o državnoj izmjeri i katastru nekretnina, koji je donio Hrvatski

sabor 26. siječnja 2007. (Narodne novine, 2007), zatim Pravilnikom o načinu topografske izmjere i o izradbi državnih zemljovida Državne geodetske uprave (Narodne novine, 2001), CROTIS je postao temeljni i integralni dio Hrvatskog NSDI i INSPIRE sustava. U ovom su članku prikazani temeljni principi INSPIRE-a i razina usklađenosti između INSPIRE-a i CROTIS-a (stvarno stanje, odnos i relevantne radnje) kao najvažnijih komponenti europskog SDI1-a i hrvatskog NSDI2-a. Rad je u drugom poglavlju prilagođen kontekstu različitih dokumenata sustava INSPIRE: INSPIRE direktive iz 2007. godine (EP, 2007), Nacrt koji obuhvaća pravila za metapodatke, INSPIRE - Okolišne tematske potrebe korisnika i INSPIRE - newsletter no. 1 (2006). Spomenuti dokumenti mogu se pronaći na službenoj stranici INSPIRE-a (URL-1), a slike 1 i 2, kao i tablica 1 preuzete su iz spomenutih dokumenata.

2. INSPIRE 2.1. INSPIRE: koncept i inicijativa Ambiciozna je inicijativa INSPIRE-a usvojena kroz Prijedlog za direktivu, koji je izradila Europska komisija u srpnju 2004. (URL-2). Tada je to bila glavna prekretnica

za korištenje geoinformacijskih sustava u Europi kao prilog okolišnoj politici i održivom razvoju. Nakon prvog koraka procesa suodlučivanja, Direktiva je trebala biti provedena u svakoj državi članici EU. Koncept INSPIRE-a treba omogućiti stvaranje prostorne informacijske infrastrukture EU koja korisnicima isporučuje integrirane prostorne informacijske usluge. Sam koncept je koncipiran na način da bi se korisnicima omogućilo identificiranje potrebnih nizova podataka i pristup geoinformacijama iz različitih i široko rasprostranjenih izvora na globalnoj, nacionalnoj, lokalnoj i regionalnoj razini na interoperabilan način. Potreba da se podrži kompleksnost i interakcija između ljudskih aktivnosti i pritisaka i utjecaja iz okoliša stvara veliku potrebu za kvalitetnim georeferentnim informacijama. U ovom trenutku postoje praznine u EU u domeni prostornih informacija, fragmentacije nizova podataka, različite specifikacije i standardi, različite kartografske projekcije, datumi, nedostatak usklađenosti između nizova podataka u različitim kartografskim mjerilima i paralelnim prikupljanjima podataka. Zatim, nestandardizirani metapodaci to još više otežavaju na način koijm se geopodaci identificiraju i koriste. Ovi problemi su sami sebe definirali glavnim načelima sustava INSPIRE (EP, 2007): • podaci bi se trebali prikupiti jednom

[*] dr. sc. Zvonko Biljecki, mag. ing. geod., Geofoto d.o.o., Zagreb, Hrvatska i Institute for Photogrammetry and Remote sensing, Vienna University of Technology, Austria. E-mail: zvonko.biljecki@geofoto.hr [1] SDI - eng. Spatial data infrastructure (infrastruktura prostornih podataka) [2] NSDI - eng. National spatial data infrastructure (nacionalna infrastruktura prostornih podataka)

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

i održavati na razini na kojoj se to može najučinkovitije izvršiti • trebalo bi se moći kombinirati prostorne podatke iz različitih izvora i podijeliti ih među korisnicima i aplikacijama • prostorni podaci bi se trebali skupljati na jednoj razini upravljačke strukture i dijeliti na svim razinama • prostorni podaci potrebni za dobro upravljanje trebali bi biti dostupni pod uvjetima koji ne ograničavaju njihovu opsežnu upotrebu • trebalo bi biti lako otkriti koji prostorni podaci su dostupni, vrednovati njihovu pogodnost za određene svrhe i znati koji se uvjeti moraju ispuniti za njihovu upotrebu • geografski podaci moraju biti jednostavni za razumijevanje i tumačenje i trebali bi se vizualizirati unutar odgovarajućeg konteksta i selektirati na način primjeren korisnicima.

2.2 Vizija INSPIRE-a Koordinacija i postupan pristup su temeljni principi za implementaciju sustava INSPIRE. Postupno usklađivanje geopodataka i informacijskih usluga kojem je cilj integriranje sustava i nizova podataka na različitim razinama u koherentnu infrastrukturu prostornih podataka EU je osnovna vizija (Slika 1). Ona će zahtijevati ustanovljavanje odgovarajućih mehanizama koordinacije i zajedničkih pravila za podatkovne politike. Početna faza, kao prvi korak, mora biti usredotočena na usklađivanje dokumentiranja postojećih podatkovnih nizova (metapodataka) i na mehanizam koji će tu dokumentaciju učiniti dostupnom. Nadalje, kao drugi korak, razlike bi se trebale razriješiti u pogledu

Popularizacija znanosti

jednostavnog pristupa geopodacima, tada slijedi jednostavna analiza sa zajedničkim postupcima, bez obzira na činjenicu da dolaze iz različitih izvora kao različite teme. Sljedeći, treći korak predviđa apsolutnu standardizaciju modela podataka u odgovarajućoj domeni. Postojeći podaci se kartiraju u zajednički sklop modela, a zatim se provode napredne analize podataka, koordinacija i vizualizacija. Četvrtim i posljednjim korakom bi trebao biti omogućen pristup aktualnim metageopodacima u realnom vremenu u cijeloj EU. Da bi se postigao taj cilj, svi zajednički modeli bi trebali biti kompletne usluge i trebali bi osigurati potpuno integrirane podatke iz različitih izvora i različitih faza, od lokalne razine do EU u koherentne nizove podataka koji podržavaju iste standarde i protokole. Naravno, neki od spomenutih koraka će se izvršavati paralelno u skladu s prioritetima, stupnjem dostupnosti i usklađenosti postojećih nizova geopodataka.

2.3 Korisnici i postupci Na neki način, korisnici i postupci geoinformacijskih podataka mogu biti srodne institucije, ali inicijativa INSPIRE pokriva glavne sektore zajednice s prostornim utjecajem kao što su energija, poljoprivreda, sigurnost, prijevoz i sveukupne informacije potrebne kako bi se podržala politika zaštite okoliša. Jasno, šesti akcijski program zaštite okoliša naglašava potrebu za boljim znanjem i za znanošću u kreiranju politike zaštite okoliša, a geoinformacije će se sve više tražiti kako bi se to postiglo. Počnimo s korisnicima, jer njih ima mnogo i različiti su. Većina ih dolazi iz sektora planiranja, vlasti, menadžmen-

Slika 1. Dijagramski pregled vizije INSPIRE i protoka podataka (URL-1)

ta, procjene, praćenja i izvještavanja, kao što su vlade i uprave na različitim razinama (EU, nacionalnoj, regionalnoj i lokalnoj), komunalne i javne usluge (transport, zdravlje, hitne službe, komunalne usluge poput vodovoda, plina, struje, telekomunikacija...), istraživanje i razvoj (sveučilišta, javni/privatni instituti, institucije koje se bave razvojem IT sustava), komercijalni i profesionalni krajnji korisnici (turizam, preprodavači, geodeti, osiguranje), nevladine organizacije i neprofitabilne organizacije. S druge strane, imamo privatni i javni sektor proizvođača geopodataka. U javnom sektoru postoje institucije za planiranje, hidrografske nacionalne uprave, nacionalne uprave za zaštitu okoliša, kartografske uprave, zemljišne knjige i katastar, vojne institucije, komunalne i druge organizacije za upravljanje zemljištem. Slika 2 ilustrira korištenje podataka u javnom sektoru. Privatni sektor se može angažirati od strane spomenutog javnog sektora ili oni mogu nuditi, odnosno prodavati geopodatke na geoinformacijskom tržištu. U nekim zemljama EU, privatni sektor osigurava podatke i usluge direktno komercijalnom tržištu. Neke prostorne informacije interno koriste javne institucije u sklopu različitih sporazuma, kao što neke od njih vode komercijalne poslove s privatnim sektorom ili općenito s javnošću. Važno je prepoznati razliku između raspodjele i trgovanja geopodacima.

2.4 Temeljni pristupi INSPIRE-a Neke važne činjenice, poput financiranja i kreiranja cijena geopodataka, utječu na provedbu inicijative INSPIRE u većini država EU. Način financiranja i kreiranje cijena značajno utječe na pristup korisnika geoinformacijama. Većina je zemalja EU lansirala NSDI inicijative koje bi se trebale koristiti kao osnova za INSPIRE inicijativu. Većina radnih skupina bila je koordinirana i praćena preko nacionalne mreže stručnjaka i ekspertne skupine INSPIRE. Ovdje su neke karakteristike SDI na lokalnoj, regionalnoj, nacionalnoj i međunarodnoj razini uključujući postojeće i predviđene nizove geopodataka (EP, 2007): • korisnički pokretači, fokusirani na opće potrebe korisnika u pogledu sadržaja podataka, pristupa podacima, itd. • višestruki korisnik (upućuje se na sve vrste korisnika, od kreiranja politike EU, preko nacionalnih i lokalnih uprava i tvrtki do fizičkh osoba) • višestruka razina, u smislu da lokalne, regionalne, nacionalne, EU infrastruk-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

Popularizacija znanosti

grafija, transport, DTM) 6. Ortofoto 7. Toponini Referentni podaci su složeni i za svaki predmet postoje preporuke. Ovdje je pregled najvažnijih, ključnih preporuka: 1. Geodetski referentni podaci

Slika 2. Pojednostavljeni dijagram koji ilustrira korištenje podataka u javnom sektoru (URL-1)

ture moraju biti povezane u cjelinu • paneuropski u pogledu potreba i zemalja članica i zemalja kandidata • stvaranje postojećih podataka • rad na postojećim organizacijama i aktivnom partnerstvu • kombiniranje pristupa EU od vrha prema dolje i aktivnog nacionalnog od dolje prema gore • jaka potreba za usklađivanjem i standardizacijom podataka i sustava • osnova za korištenje u više sektora (transport, poljoprivreda, zaštita okoliša, itd.). Kao što je prikazano, INSPIRE i EU SDI je kombinacija NSDI zemalja članica EU. Zato su nacionalni SDI osnova za INSPIRE a niz geopodataka EU je kombinacija nacionalnih nizova podataka.

2.5 Organizacija i provedba Osnovni uvjet za uspjeh sustava INSPIRE je zahtjev da se uspostave opća tijela za koordinaciju generalnog menadžmenta na razini EU i nacionalnoj razini. Uspostavljanje SDI je složena akcija koja uključuje različita pitanja kao što su politika i zakonodavstvo, te stvari tehničke, kulturne, financijske i organizacijske prirode. Koordinacija i menadžment na nacionalnoj razini su potrebni kako bi se osigurala funkcionalnost nacionalnih SDI. Zatim, podatkovni servisi geopodataka EU s konceptom decentraliziranog sustava servera smještenih na internetu koji sadrži metapodatke su alat koji Zajednici daje pristup referentnim nizovima geopodataka. Spomenuti geopodaci su decentralizirani na nacionalnoj, federalnoj, regionalnoj i lokalnoj razini. Europski SDI podržavaju, njime upravljaju i uređuju ga Komisija i druga tijela, koja su također glavni korisnici. Sličnost je prisutna na nacionalnoj, regionalnoj i lokalnoj razini gdje su uprave za zaštitu okoliša glavni korisnici, zajedno s nacionalnim kartograf96

ekscentar

skim upravama, katastarskim upravama i geodetskim upravama, kao što je to slučaj u Hrvatskoj. Provedba je uglavnom orijentirana na organizacijska pitanja i trebala bi se izvršavati postupno iz mnogo razloga kao što su različite situacije među državama; različiti elementi tematskih i referentnih komponenata, različita mjerila i rezolucije, specifični standardi temeljeni na opće prihvaćenim međunarodnim standardima. Najznačajnije komponente i faze provedbe su: • postavljanje organizacijskih struktura i postavljanje izvedbenog projekta • obrazovanje, informacije (web stranice) i stvaranje kapaciteta • izrada kataloga metapodataka EU • prilagodba specifikacije ISO standardima • uzimanje u obzir heterogene situacije u različitima zemljama članicama EU • povezivanje s drugim inicijativama

2.6 Referentni podaci i srodni metapodaci Kako bi se organizirala i osigurala veza između aplikacija i različitih nizova geopodataka, potrebno je definirati koncept »referentnih podataka«. Referentni podaci moraju ispuniti nekoliko zahtjeva: osigurati jednoznačnu lokaciju za informacije korisnika, omogućiti spajanje podataka iz različitih izvora i osigurati sadržaj koji će drugima omogućiti bolje razumijevanje informacija koje se prikazuju. S obzirom na to da bi se pitanjem referentnih podataka trebalo baviti na svim razinama u EU, nacionalnoj, regionalnoj i lokalnoj, metapodaci su također dio njih. Komponente referentnih podataka su: 1. Geodetski referentni podaci 2. Administrativne jedinice 3. Vlasnička prava (parcele, zgrade) 4. Adrese 5. Izabrane topografske teme (hidro-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Geodetski datum: ETRS89 Referenca za visinska mjerenja: EVRF 2000 Elipsoid: GRS80 Koordinatni referentni sustavi/projekcije: • Lambertova azimutalna ekvivalentna projekcija (ETRS - LAEA) za statističke analize i prikazivanje • Lambertova konusna konformna projekcija (ETRS - LCC) za konformno paneuropsko kartiranje u mjerilu sitnijem ili jednakom 1:500 000 • Gauss-Krügerova projekcija (ETRS - TMzn) za konformno paneuropsko kartiranje u mjerilima krupnijim od 1:500 000 Svaka zemlja u EU bi trebala osigurati pretvaranje koordinata iz njihovog nacionalnog koordinatnog referentnog sustava u ETR89. 2. Kvaliteta podataka Kako bi kvaliteta podataka trebala ispunjavati zahtjeve specifikacija korisnika podataka, moraju se usvojiti mehanizmi i postupci kontrole kvalitete i osiguranja kvalitete. Tehnička kvaliteta i kvalitete postupaka kontrole traže standardizirane specifikacije nizova podataka kao specifikacije proizvoda. Bez obzira na činjenicu da postoje ISO standardi, sada se moraju izraditi specifikacije proizvoda, INSPIRE definira minimalni sadržaj specifikacije podataka, definicije objekta, atributa i kodova. Zatim, specifikacija bi trebala definirati prihvaćeni opseg vrijednosti za svaki element kvalitete. INSPIRE definira najvažnije elemente kvalitete kao što je točnost (prostorna, vremenska i tematska), logička konzistentnost i kompletnost (kompletnost podataka, modela, atributa i vrijednosti). 3. Kontrola kvalitete Općenito govoreći, postoje dva načina da se provede kontrola kvalitete: u jednom se koriste određeni postupci, a drugi bi uključio neke neovisne institucije za provedbu. Nakon ispitivanja usklađenosti prema ISO standardu 19113 (ISO, 2002), potrebno je napraviti izvješće o utvrđenim odstupanjima i vrijednostima.

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

4. Indiciranje stanja kvalitete Budući da mnogi korisnici smatraju da su sklopovi geopodataka bez pogrešaka, postoji velik problem kvalitete podataka i donošenja odluka na temelju nepoznate kvalitete podataka. Geografski podaci bi se trebali koristiti uzimajući u obzir progresiju pogrešaka. U metapodacima mora postojati informacija o nekim aspektima kvalitete, posebno o točnosti i kompletnosti. Kvaliteta referentnih podataka bi trebala biti poznata, a moraju se usvojiti i načela kvalitete ISO 19113, kao postupci procjene kvalitete ISO 19114.

2.7 Održavanje podataka Aktualnost geopodataka je jedan od bitnih elemenata kvalitete. Međutim, vrlo ih je teško održavati zbog različitih mehanizama i nepoznanica. Neki od starih podataka su jednostavno zamijenjeni novim setom bez informacije o zadnjoj promjeni ili o karakteristikama, objektu, poligonima ili području ažuriranja. Različiti sustavi dopuštaju mogućnost pohranjivanja povijesti podataka. Zato možemo govoriti o dva aspekta održavanja: vremensko održavanje (ciklično) i unošenje promjena. INSPIRE preporučuje da referentni podaci osiguraju metode i tehnologije koje će korisnicima omogućiti pristup obnovljenim verzijama podataka, ali bi oni trebali kratkoročno zadržati tradicionalni pristup »ispisa« prema minimalnom intervalu obnavljanja koje preporučuje INSPIRE.

2.8 Interoperabilnost Kao osnovni princip sustava INSPIRE da podatke drži gdje jesu i da omogući pristup k njima, ponuđena su složena rješenja za njegovu provedbu. S jedne strane, podaci se mogu preuzimati i razmjenjivati poznatim standardiziranim formatima (OGC standardizacija) ili, s druge strane, naprednom tehničkom infrastrukturom za izravni pristup geopodacima.

2.9 Jezik i kultura Kako EU SDI treba promovirati i dopustiti protok podataka iz svih zemalja EU na svim razinama, postoji fundamentalna obaveza da se u obzir uzmu različiti jezici i različiti kulturni aspekti. Definicije metapodataka i predložaka moraju biti dostupne na svim jezicima EU (trenutno njih 23), a katalozi objekata i specifikacije su složenija pitanja zbog različitih kulturnih aspekata. Koncepti urbanih područja i odgovarajući opis objekata različiti su diljem Europske Unije. Ovdje su sadržaji podata-

Popularizacija znanosti

Tablica 1. Rezolucija - mjerilo - provedba (URL-1) Geografska razina

Raspon rezolucije

Razina mjerila

Raspon mjerila

> 100 m

sitno mjerilo

< 1:250 000

Nacionalna

25 m

srednje mjerilo

1: 100000 - 1:250000

Regionalna

10 m

srednje mjerilo

1:25000 - 1:50000

Lokalna

< 25 m

krupno mjerilo

> 1:25000

ka, geografskog nazivlja i sklopova znakova kao geopodaci za koje treba koristiti postojeće srodne međunarodne standarde.

2.10 Rezolucije i prioriteti provedbe Rezolucija (mjerilo) podataka je složeno pitanje s relevantnim utjecajem vremena i cijene. Rezolucija je izraz koji bolje odgovara za opis referentnih podataka. Međutim, većina korisnika je koristila i koristi »opis mjerila« podataka. Da bi se pojednostavio odnos između mjerila i rezolucije, postoje neke indikativne vrijednosti i rasponi prikazani u tablici 1. Pritom treba obratiti pozornost na dvije važne preporuke (EP, 2007): • primarni referentni podaci bi se trebali skupljati i održavati u najkrupnijem mogućem mjerilu, lokalnoj razini • potrebno je definirati provedbene mehanizme koji osiguravaju da ažurirane informacije teku od lokalne do europske razine referentnih podataka

2.11 Metapodaci Kako bi metapodaci trebali informirati korisnike o postojanju, pristupačnosti i modelu korištenja - distribucije, članice EU bi trebale razvijati zajednički profil metapodataka koji slijedi smjernice u ISO 19115. U principu, profil metapodataka bi trebao uključivati model metapodataka i formate za razmjenu metapodataka. Na razini provedbe metapodaci bi se trebali stalno održavati. Kao što je prije navedeno, profil metapodataka bi trebao pokrivati multilingvalne aspekte, listu kodova, itd. Općenito govoreći, sve referentne podatke bi trebali dokumentirati metapodaci, a u obzir treba uzeti njihova tri aspekta: pronalaženje, pristup i korištenje. INSPIRE je uključen u zakonodavni postupak suodlučivanja u kojem Komisija surađuje s Vijećem i Europskim parlamentom kako bi se raspravio i dovršio prijedlog. Prihvaćene su tri faze u programu: 1. pripremna (2005.-2006.) 2. prijelazni period (2007.-2008.) 3. implementacija - provedba (2009.2013.) Ključna točka pripremne faze je organizacija sudjelovanja trećih osoba i pripreme provedbenih pravila.

Prijelazni period (2007.-2008.) je period od dvije godine u kojem bi države EU trebale uključiti INSPIRE u svoju legislativu. Provedbena faza (2008.-2013.) se odnosi na provedbu i praćenje svih mjera država EU u skladu s njihovom nacionalnom legislativom usklađenom s INSPIRE-om. Države članice kojima na razini zajednice koordinira Komisija, izvještavat će o razvoju prema rasporedu koji postavlja INSPIRE.

3. CROTIS i ispunjavanje zahtjeva INSPIRE-a Opća pravila za uspostavljanje infrastrukture za prostorne informacije u Europskoj Uniji moraju biti sastavni elementi koji se moraju uključiti u infrastrukture država članica: • metapodaci • grupe prostornih podataka i usluga prostornih podataka • mrežne usluge i tehnologije • sporazumi o raspodjeli, pristupu i korištenju geopodataka • koordinacija i mehanizmi za praćenje • procesi i postupci Države EU će usvojiti određene direktive, procedure i različite mjere kako bi adekvatno uvrstile te komponente. Preciznije rečeno, provedbena pravila će se morati usvojiti nakon prijelaznog perioda (2009.), dvije godine nakon što stupe na snagu. Republika Hrvatska, posebno njezina geodetska zajednica s Državnom geodetskom upravom na čelu namjerava provesti INSPIRE-ove direktive i standarde kao važan dio faze pregovora o integraciji u EU. CROTIS kao temelj hrvatskog SDIa, za ispunjenje zahtjeva INSPIRE zahtijeva kontrolu i analizu koja se odnosi na sadržaj, usklađenost i vremenski plan.

3.1 INSPIRE - CROTIS: Metapodaci U CROTIS-u, kao i u INSPIRE-u, postoje dvije vrste metapodataka: metapodaci za prostorne podatke i metapodaci za prostorne usluge. Međutim, trebalo bi uzeti u obzir da će i drugi postojeći komplementarni standardi, koji proizlaze iz ISO, OGC i CEN, dati važan doprinos ovom

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

Popularizacija znanosti

Tablica 2. Aktivnosti i vremenske komponente u odnosu CROTIS - INSPIRE: metapodaci Opis aktivnosti

INSPIRE

CROTIS

(grupa metapodataka)

Vremenska komponenta

Detaljne INSPIRE definicije o sadržaju i strukturi metapodataka za prostorne podatke

2/2005

4/2005

Pregled postojećih inicijativa i rješenja za sadržaj i strukturu metapodataka za prostorne podatke

4/2005

Nacrt provedbenih pravila za metapodatke za prostorne podatke (uključujući nacrt osnovnog principijalnog skupa metapodataka) za pregled

6/2005

12/2006

Nacrt pravila za postojanje profila jezgre INSPIRE

19/2005

12/2006

Završni nacrt Provedbenih pravila za metapodatke za prostorne podatke (uključujući centralni sklop elemenata metapodataka i proširena pravila), članak 87. Zakona o katastru nekretnina

12/2006

1/2007

procesu. Na tablici 2 prikazane su aktivnosti i vremenske komponente u odnosu CROTIS - INSPIRE kada je riječ o metapodacima. Domet spomenutih aktivnosti i pitanja koja treba potaknuti su: • pravila za kreiranje, održavanje i ažuriranje metapodataka • višejezična pitanja u kreiranju i održavanju metapodataka • ovjeravanje, kvaliteta, točnost Opći zadatak je izradba »kontrolne petlje« iz metapodataka pohranjenih u obliku kataloga. Predložena sučelja OGC kataloga Interface (CAT) 2.0 i Encoding OpenGIS kataloga usluga 2.0 - ISO 19115/ ISO 19119 profila aplikacija, dostupnost aplikacija i usluga preko sučelja kataloga se trenutno rješavaju kreiranjem Hrvatskog geoportala na internetu, definiranog Zakonom o katastru nekretnina (članak 87.), CROTIS je kroz svoj konceptualni model uveo četiri od pet glavnih principa opisa metapodataka: 1. prostorni podaci (opis sadržaja) 2. usklađenost podataka s propisanim normama 3. kvaliteta i valjanost prostornih podataka 4. tijela, javni sustavi, fizičke ili pravne osobe odgovorne za kreiranje, upravljanje, održavanje i raspodjelu prostornih podataka i usluga. Pravila koja se odnose na korištenje prostornih podataka i usluga, kao posljednja komponenta provedbe metapodataka će se riješiti djelomično, a tijekom ove godine - i u potpunosti. Kao zaključak može se ustvrditi da su postojeći sklopovi metapodataka, infrastruktura, sustav kataloga i usluga prilično usklađeni s INSPIRE-ovim pravilima o provedbi metapodataka. 98

ekscentar

3.2 INSPIRE - CROTIS: Specifikacija prostornih podataka Prema mišljenju autora, ovo je najzahtjevniji dio direktive INSPIRE. Općenito govoreći INSPIRE-ov plan usvajanja provedbenih pravila za specifikaciju podataka, usklađivanje i njihovu raspodjelu trebao bi se realizirati do 2009., a najkasnije do 2012. godine za Aneks II i Aneks III. Opseg aktivnosti obuhvatit će sljedeće točke: • definiranje osnovnog konceptualnog modela za tematske podatke u INSPIRE-u, uključujući definiranje: - geometrijskih, topoloških i vremenskih prikaza - prostornih i vremenskih odnosa

- semantike - jedinstvenih identifikatora - upućivanje na opće referentne sustave uključujući prostorni i vremenski referentni sustav kao i višejezične riznice • smjernice o korištenju definiranog konceptualnog modela i njemu pripadajuće metodologije u svrhu razvijanja specifikacija prostornih podataka • pravila generalizacije u svrhu rada s različitim mjerilima • dekodiranje (u svrhu podrške raspodjeli podataka) Osnovni konceptualni model je referentna osnova za harmonizaciju specifikacije podataka koja će dati vodič za prikazivanje prostornih, topoloških i vremenskih karakteristika modeliranih pojava u stvarnom svijetu. Skup različitih radionica bit će organiziran na razini EU s namjerom da se postigne pregled postojećih nacionalnih konceptualnih modela i metodologija koje koriste zemlje članice u svrhu razvijanja specifikacija. Domet spomenutih aktivnosti bit će input za stručnjake u konceptualnom modeliranju geoinformacija s iskustvom SDI razvoja ili srodnih interoperabilnih aplikacija u geoinformacijama. Specifikacije podataka, hormonizacija proizvoda i razmjena podataka su svakako najnapredniji dio CROTIS-a. Također, konceptualni model, specifikacije podataka i razmjena podataka su potpuno usklađeni s ISO/TC 211 (URL-3). Te se činjenice mogu vidjeti iz konteksta tablice 3 i o njima je podnesen izvještaj kao rezultat nekoliko aktivnosti praćenja koje su izvršili savjetnici EU.

Tablica 3. Aktivnosti i vremenske komponente u odnosu CROTIS - INSPIRE: specifikacije podataka, usklađivanje i razmjena podataka (Biljecki, 2007.) Opis aktivnosti

INSPIRE

CROTIS

(grupa metapodataka)

Vremenska komponenta

Detaljni INSPIRE zahtjev visoke razine za usklađenim specifikacijama podataka i zahtjev za organiziranjem razmjene prostornih podataka

3/2005

6/2005

Pregled postojećih Nacionalnih konceptualnih modela i metodologija koje koriste zemlje članice u svrhu razvijanja specifikacija za Aneks podatke

6/2005

Prva verzija nacrta Konceptualnog modela

12/2005

3/1997

Prvi nacrt Metodologije za razvoj specifikacija za aneks podatke

12/2005

7/2002

Prvi nacrt provedbenih pravila o organiziranju razmjene prostornih podataka

6/2006

Prva verzija Konceptualnih modela i metodologija u svrhu razvijanja specifikacije za Izvješća o Aneks podacima

6/2006

12/2006

5/2007

Izvješća o iskoristivosti konceptualnog modela kao osnove za Aneks I, II, III specifikacije podataka

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

Popularizacija znanosti

3.3 INSPIRE - CROTIS: Mrežne usluge i interoperabilnost Glavni cilj ovog zadatka je razvijanje prototipa EU Geoportala. Namjera je da se podrže sljedeće funkcionalnosti INSPIRE mrežnih usluga: • usluge učitavanja (za metapodatke i prostorne podatke) • usluge otkrivanja • usluge pregledanja podataka • usluge preuzimanja • usluge transformacije • usluge »pozivanja usluga prostornih podataka« Prikazani zadaci pokazuju da je prvi zadatak kreirati visoku razinu razumijevanja i definiranja funkcionalnosti mrežnih usluga. Kako INSPIRE zahtijeva pristup kroz EU Geoportal, aplikacije će zato ojačati interoperabilnost s mrežom država članica. Važne točke su: • opća arhitektura modela • sigurnost (pristup usluzi i prijenosu podataka) ako je primjenjivo • višejezičnost kao što to zahtijeva INSPIRE • metapodaci za usluge • usklađenost s metapodacima usluga • tehnička arhitektura i protokoli • potrebe krajnjeg korisnika Geoprostorni standardi iz W3C, WS I, ONG, OGC, ISO, OASIS i CEN će imati važan input za proces, a EU Geoportal će biti izrađen u uskoj suradnji s razvojima nacionalnih geoportala. Tablica 4 prikazuje aktivnosti u području mrežnih usluga i interoperabilnosti, kao i vremenske komponente.

Slika 3. Prototip Geoportala DGU (Bačić et al, 2007)

U dodatku, razvoj usluga i prototip Geoportala bit će dokazani pilot-provedbom. Jezgra hrvatskog NSDI je Geoportal (Slika 3), umrežavanjem i uspostavom interoperabilnosti najprije na nacionalnoj a zatim na EU (INSPIRE) razini. Pravila standardizacije, specifikacije i implementacije i njihovo usvajanje unutar tih direktiva dostigla su zadovoljavajuće visoku razinu.

3.4 INSPIRE - CROTIS: Raspodjela - praćenje koordinacija - integracija Nadalje, zahvaljujući činjenicama i ciljevima koji se odnose samo na INSPIRE inicijative i tome što nema oportunih izvješća na liniji INSPIRE - CROTIS, opći pristup raspodjele podataka i usluga,

Tablica 4. Aktivnosti i vremenske komponente u odnosu CROTIS - INSPIRE: mreža interoperabilnost (Biljecki, 2007) Opis aktivnosti

INSPIRE

CROTIS

(grupa metapodataka)

Vremenska komponenta

Detaljne definicije INSPIRE mrežnih usluga i EU Geoportala

4/2005

5/2006

Pregled postojećih inicijativa i rješenja

6/2005

10/2005

12/2005

6/2006

Probno izvješće i analiza utjecaja

6/2006

7/2006

Izvješća recenzenata i preporuka

9/2006

7/2006

Nacrt provedbenih pravila INSPIRE mrežnih usluga

12/2006

Prototip EU Geoportala korištenjem prototipne INSPIRE mrežne usluge

12/2006

5/2007

Prvi nacrt specifikacije sučelja za Mrežne usluge i tehničke specifikacije EU Geoportala

praćenja i izvješćivanja, te organizacijske strukture i koordinacije će biti objašnjen u nastavku. Raspodjela podataka i usluga kao sastavni element INSPIRE-a se sastoji od tri dijela: razvoj provedbenih pravila za raspodjelu podataka koja rukovode pristupom i pravima korištenja usluga prostornih podataka za institucije i tijela Zajednice moći će se usvojiti do 2007.; razvoj provedbenih pravila koja definiraju pristup treće strane učitavanju usluga do 2007.; i treća strana - provedbeni planovi za povećanje mogućnosti da treće osobe ponovo koriste sklop prostornih podataka i usluga do 2008. Ove će aktivnosti postaviti različite zahtjeve: • zahtjeve institucija i tijela Zajednice, zahtjeve trećih strana • tekuću vrstu prava, poput prava kao što su pravo na vlasništvo, pravo na korištenje, autorsko pravo • vrste pristupa kao što je zadržavanje, dijeljenje i trgovanje • vrste korištenja kao što je otkrivanje, pregledavanje, skidanje Praćenje i izvještavanje kao sastavni element INSPIRE-a su aktivnosti koje predlažu mehanizme, metodologiju i indikatore kojima se može mjeriti stalno praćenje provedbenog tijeka u pogledu ciljeva koje je postavio INSPIRE. Općenito, ta se aktivnost dotiče pitanja poput sljedećih: • koje organizacijske strukture se koriste kako bi se izgradile i održavale relevantne SDI komponente • kako je organizirano osiguranje kvalitete • pregled priloga javnih institucija tijekom posljednje tri godine • podaci o aktualnom korištenju SDIa • kakav je napredak napravljen u raspodjeli podataka i koncesijskim ugovori-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

Biljecki Z. (2007): INSPIRE i CROTIS kao upravljačke i temeljne komponente NSDI-a, Ekscentar, no. 10, pp. 94-100

Popularizacija znanosti ma s trećim stranama • brojke o konkretnim troškovima i dobitku u odnosu na provedbu INSPIREa. Predviđena su tri relevantna očekivana rezultata: indikatori praćenja, provedbena pravila za praćenje i provedbena pravila za izvješćivanje. Posljednji sastavni element INSPIREa, Organizacijske strukture i koordinacija, obavezno mora kao aktivnost definirati organizacijske strukture koje bi već trebale biti pripremljene kad INSPIRE stupi na snagu; definirati pravila i odgovornosti komponenata predložene organizacijske strukture u skladu sa: • strateškim razvojem na razini Komisije • koordinacijskom zadatkom na razini Zajednice, na nacionalnoj razini i na tematskoj razini, operaciona podrška • tehničkim razvojem i tehnološkom evaluacijom uključujući progresivnu standardizaciju • povezanošću s relevantnim internacionalnim inicijativama • iskustvom stečenim tijekom pripremne faze Ova aktivnost predviđa dva očekivana rezultata: prvi prijedlog za organizacijske strukture, uloge i odgovornosti i završne organizacijske strukture, uloge i odgovornosti.

3.5 Zaključak: opće činjenično stanje odnosa INSPIRE - CROTIS Nacionalni standard, koji igra i igrat će značajnu ulogu za provedbena pravila INSPIRE-a, implementirajući je konceptualni model CROTIS-a, aplikacijska shema specifikacije i razmjene podataka. Na temelju ISO i OGC, CROTIS osigurava optimalne sastavne elemente kao temelj za raspravu unutar zajednice INSPIRE. Bit će potreban minimalan napor za usklađivanje CROTIS-a kao glavnog dijela hrvatskog SDI-a s direktivama INSPIRE-a. S obzirom na činjenice spomenute u radu, provedba INSPIRE-a u Hrvatskoj će biti jednostavna unutar realnog i zadovoljavajućeg vremenskog okvira. Na operacionoj razini, temeljni i centralni stroj tehničke strane hrvatskoga NSDI-a je Nacionalni geoportal Republike Hrvatske. Taj napor je ostvaren već spomenutim novim Zakonom o katastru nekretnina (članak 87.). CROTIS, kao jedinstveni sklop geopodataka koji trenutno pokriva gotovo cijeli teritorij Hrvatske, je vrlo dobro prihvaćeno rješenje za postavljanje NSDI-a. Topografija je set geopodataka koji može koristiti velik broj korisnika za široki broj namjena. Kao što je 100

ekscentar

Slika 4. Odnos INSPIRE-NSDI-CROTIS (Biljecki, 2007)

prije prikazano u ovom radu, sklop podataka CROTIS je već razmijenjen među glavnim korisnicima. Na slici 4 je dijagramski prikazan odnos INSPIRE - NSDI - CROTIS. Sav posao i odgovornost za uspostavljanje, praćenje i održavanje Hrvatskog NSDI-a kao dijela INSPIRE inicijative su organizirani kroz tijela NSDI-a. Hrvatska NSDI tijela su Vijeće NSDI-a, Odbor NSDI-a i radne skupine. Vijeće NSDI-a tvore predsjednik i petnaest institucionalnih članova koje imenuje Vlada Republike Hrvatske i odgovorno je za vođenje uspostavljanja NSDI-a te koordinaciju aktivnosti NSDI subjekata. Odbor NSDI-a je stalno izvršno tijelo za ustanovljavanje Vijeća NSDI-a, a imenuje ga Vijeće NSDI-a, kao što je opisano u Zakonu o katastru nekretnina od 26. siječnja 2007., u već spomenutom članku 87.

Literatura • Bačić, Ž., Divjak, D., Landek, I., Rašić, Lj. (2007): Croatia on the way to the European information society, 13th EC GI & GIS workshop, July 3.-6. 2007, Porto, Portugal, pp. 11

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

• Biljecki, Z. (2007): Concept of Croatian Topographic Information System. PhD thesis, Vienna University of Technology, pp. 1-183 • European Commission (2007): INSPIRE Work Programme Transposition Phase 2007-2009, INSPIRE Consolidation Team, pp. 1-46 • European Parliament (2007): Directive 2007/2/EC of the European Parliament and the council of 14 March 2007 establishing an Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE), Official Journal of the European Union, vol. 50, no. 108, pp. 1-14 • ISO (2002): ISO/IS 19113 - Geographic Information - Quality Principles, ISO/ TC211 • Narodne novine (2001): Pravilnik o načinu topografske izmjere i o izradbi državnih zemljovida, vol. 2001, no. 55 • Narodne novine (2007): Zakon o državnoj izmjeri i katastru nekretnina, vol. 2007, no. 16, članci 11-14 i 84-94 • URL-1: http://www.ec-gis.org/ inspire/reports.cfm (02.12.2007.) • URL-2: http://www.ec-gis.org/ inspire/proposal/EN.pdf (02.12.2007.) • URL-3: http://www.isotc211.org (02.12.2007.)

Uredništvo Ekscentra zahvaljuje se: prof. dr. sc. Jeleni Beban-Brkić, prof. dr. sc. Stanislavu Frangešu, prof. dr. sc. Zdravku Kapoviću, prof. dr. sc. Miodragu Roiću i prof. dr. sc. Dragi Špoljariću, koji su poticanjem i preporukama pomogli u ostvarenju ovog prestižnog prizanja.

Župan R., Frangeš S. (2007): Mobilna kartografija, Ekscentar, no. 10, pp. 102-107

Popularizacija znanosti

Mobilna kartografija Robert Župan*, Stanislav Frangeš** SAŽETAK. U radu su izneseni osnovni pojmovi, dosadašnja razmišljanja i radnje u mobilnoj kartografiji. Napredak u tom području doveo je do novih mogućnosti u kartografskoj vizualizaciji malim mobilnim uređajima. KLJUČNE RIJEČI: mobilna kartografija, vizualizacija, mobitel, PDA-uređaj, GPS-uređaj. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05 1. Uvod Kartografija je definirana kao »umijeće, znanost i tehnologija izrade i upotrebe karata«. Kartografija je unutarnji, virtualni proces, prvenstveno usmjeren na rješavanje prostornih problema pomoću računala. Oni koji kartografiju doživljavaju u svom tradicionalom obliku i oni koji se prema kartografiji odnose kao izlaznom proizvodu ili prikazu analiza provedenih pomoću GIS-a, zbunjeni su novonastalim stanjem. Priroda karata i njihova upotreba se u znanosti i općenito u društvu nalazi usred promjene stimulirane novim znanstvenim i društvenim potrebama za georeferenciranim informacijama i brzim razvojem novih tehnologija koje omogućavaju novi inovativni pristup informacijama. Koncept vizualizacije je u srcu takvih promjena. Vizualizacija je, u smislu stvaranja predodžbe svijeta oko nas, uvijek bila dio kartografije (URL-1). Iako se neke karte još uvijek otiskuju, web-kartografija nudi potpuno novu okolinu upotrebe karata, zamjenjujući pritom spore i nedjelotvorne klasične metode. Web-kartografija osigurava ne samo karte na ekranu, nego takve karte imaju potencijal i mogućnost interaktivnog istraži-

vanja i analize za stručnjake ili početnike koji se s njima prvi put susreću. Tako kartografija ima i vizualan i virtualan status. Virtualne karte dio su naše psihe i služe za navođenje i kontrolu naših aktivnosti u prostoru. Vizualizacija je najveća snaga unutar kartografskih procesa. Danas imamo usluge koje podržavaju mobilni koncept (položajne usluge) i telekartografiju. Radi se o kombinaciji hardvera, softvera i komunikacijske opreme. Umjesto dobivanja nesigurnog odgovora za željeni smjer od slučajnog prolaznika, možemo osigurati pouzdane podatke i fotografije kad nam zatrebaju. U ručnim se računalima i automobi l sk i m

navigacijskim sustavima upotrebljavaju jednostavni podaci i slike. Mali ručni uređaji (ručna računala ili mali GPS-uređaji) nemaju vizualnu preglednost velike papirnate karte, ali za specifične primjene imaju veliki potencijal. Važnost i snaga virtualne i analitičke kartografije priznata je u tim sustavima, ali je uvijek prisutna potreba za dobrim i prikladnim statičkim ili dinamičkim dizajnom (Gartner, 2004). U modernoj je kartografiji glavni fokus na razumijevanju procesa i metoda »kako

Slika 1. Pozicioniranje pomoću skice (Kopczynski, 2004)

[*] mr. sc. Robert Župan, dipl. ing. geod., Katedra za kartografiju, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: rzupan@geof.hr [**] prof. dr. sc. Stanislav Frangeš, dipl. ing. geod., Katedra za kartografiju, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: sfanges@geof.hr

102

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Župan R., Frangeš S. (2007): Mobilna kartografija, Ekscentar, no. 10, pp. 102-107

Popularizacija znanosti

Slika 2. Povećanje stupnja slobode kod različitih vrsta korisnika. Slika prikazuje različite rute prema načinu kretanja (automobilom, biciklom, pješice)

učinkovito komunicirati prostornim informacijama«. U tom smislu, »odgovornost« kartografije nadilazi stvaranje kartografskog prikaza. Što su položajne usluge (Location Based Service - LBS) u mobilnoj kartografiji? Za kartografe taj koncept ima dva značenja. Prvo značenje položajnih usluga ima svoje korijene u karti. Korisnici karata mogu prikupljati posebne prostorne informacije i na zadanoj lokaciji. Neke od tih informacija mogu biti informacije na karti, dok su druge informacije opisni (atributni) podaci. Drugo značenje položajnih usluga dolazi iz područja bežičnih mreža, odakle korisnici dobivaju informacije na osnovi njihovog trenutnog položaja. Dvije različite tehnologije, globalni pozicijski sustav (GPS) i aktivne točke (hotspots), potakle su takvu dvojnu definiciju položajnih usluga. U oba slučaja, korisniku karte poznat je položaj aktivnih točaka i može tražiti dodatne informacije o pojedinoj točki, odnosno lokaciju objekta (URL-2). Trenutni je sustav GPS-a razvijen za vojne potrebe Sjedinjenih Američkih Država. Europski sustav GALILEO, koji će biti pušten u rad do 2008. godine, razvija se prvenstveno za civilnu upotrebu. Predviđa se da će za takav sustav, kad se integrira s telekomunikacijama, biti razvijene mnoge nove usluge u području položajnih usluga. U Hrvatskoj već niz godina postoje neki proizvodi u području mobilne kartografije. Tu se mogu spomenuti tvrtke »Navigo Sistem« (URL-9), »MobyMAP« (URL-10) i »Mireo« (URL-11).

2. Pozicioniranje i navigacija Određivanje je položaja vrlo važan element položajnih usluga. Jedan od pristupa bi bio pomoću globalnog navigacijskog satelitskog sustava. Pomoću tog sustava je omogućeno trodimenzionalno određivanje položaja na i iznad Zemlje, u principu bez lokalne ili regionalne infrastrukture. S druge strane, budući da satelitsko radio pozicioniranje ima relativno slab signal, pozicioniranje u zatvorenom prostoru gotovo je nemoguće, pogotovo bez dodatnih pomagala. Urbana područja mogu također postaviti ozbiljan izazov za satelitsko radio pozicioniranje (Verbree i dr., 2004). Za pozicioniranje mobilnih korisnika su upotrebljeni različiti pristupi i svi imaju neke prednosti i nedostatke. Sustav GPS-a nudi najlakše i vrlo točno pozicioniranje korisnika, ali nije primjenjiv u zatvorenom prostoru. Pozicioniranje pomoću mobilnih mreža (upotrebom samo temeljnog odašiljača) može se ostvariti bilo gdje, ali ima vrlo slabu točnost. Ima mnogo situacija gdje položaj mobilnog prijemnika ne može biti određen potrebnom točnošću i prihvatljivim vremenom čekanja na tu informaciju. Relativno pozicioniranje može biti definirano kao proces određivanja položaja i orijentacije (smjera i kretanja), pomoću kombinacije informacija prikupljenih različitim senzorima. Određivanje počinje u trenutku inicijalnog položaja i mijenja se s vremenom te kontinuirano bilježi kretanje korisnika. Prednost takvog relativnog po-

zicioniranja je da praćenje može biti relativno u odnosu na neki objekt koji je korisniku zanimljiv, npr. lokacija na kojoj nije moguće upotrijebiti sustav GPS-a. Postojeći se sustavi za pozicioniranje mogu svrstati u dvije kategorije: aktivni-cilj i pasivni-cilj. Sustav aktivni-cilj ima u sebi predajnike signala, senzore i/ ili oznake smještene i pripremljene, kao i kalibrirani okoliš. Sustav pasivni-cilj je registriranjem prirodnih signala i fizičkih pojava u potpunosti samodostatan. Primjer su kompasi koji registriraju Zemljino magnetsko polje, zatim inercijalni senzori koji mjere linearno ubrzanje i kut kretanja te vizualni sustavi koji bilježe prirodne pojave i stanja. Većina se vanjskih praćenja promjene položaja temelji na sustavima pasivni-cilj (Azuma, 1997). Vizualne metode mogu izravno procijeniti položaj kamere (korisnikov položaj) pomoću slika koje snima korisnik. Takvi vizualni sustavi imaju nedostatak u veličini i robusnosti, kao i velikim računalnim zahtjevima. Hibridni sustav praćenja treba komponente kao što su mobitel, kameru, inercijalni tragač i GPS-prijemnik. Danas se mogu upotrijebiti različite kombinacije mobilnih uređaja, npr. mobitel s ugrađenom kamerom, PDA-uređaj (Personal Digital Assistant) s kamerom, PDA-uređaj s GPS-om i GSM-om, itd. Dodatni uređaji su također dostupni. Npr., digitalni fotoaparati dostupni su s rezolucijama i većim od 8 MP (megapiksela). Relativno pozicioniranje i relativno praćenje su vrlo zanimljiv i obećavajući pristup za određivanje položaja mobilnih korisnika u slučajevima: • gustog urbanog područja, gdje GPS sustav ne daje zadovoljavajuće rezultate

Slika 3. Osobna prilagodba GiMoDig usluge na PDA uređaju (URL-5)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

103

Župan R., Frangeš S. (2007): Mobilna kartografija, Ekscentar, no. 10, pp. 102-107

Popularizacija znanosti • 3D navigacije u zgradama • uskog prostora, npr. u tunelima ili podzemnim prostorima, itd. Postoji još jedna ideja za pozicioniranje korisnika pomoću skice unesene u prijenosni uređaj (Slika 1). Matthias Kopczynski predlaže upotrebu skice koja prikazuje korisnikov položaj ili neku udaljenu lokaciju. Skice su dvodimenzionalni crteži slični kartama, koji se u prijenosni uređaj unose najčešće pomoću osjetljivog ekrana i obrađuju. Za postupak pozicioniranja se uspoređuju jednostavan prikaz na skici i referentni podaci, koji imaju ista svojstva. Skice su neprecizan prikaz iz sjećanja neke osobe o situaciji gdje se naglašava odnos između objekata. Na takvom se prikazu temelji algoritam pretraživanja. On cilja na pronalaženje referentnih podataka iz baze koji se uspoređuju sa skicom, odnosno pronalaženje odgovarajućih istovjetnih karakterističnih točaka.

3. Dosadašnja istraživanja Institut za kartografiju i geoinformatiku u Hanoveru radi na dvama istraživanjima vezanim za polje mobilne kartografije. Jedan od tih projekata istražuje potrebu mobilnog korisnika u različitim navigacijskim situacijama. Najrašireniji navigacijski sustav je auto-navigacijski sustav, gdje imamo glasovnu navigaciju, npr. »nakon 100 metara skrenite lijevo«. Korisnik nije uvijek vezan za auto, već je pješak ili vozi bicikl i također treba navigaciju, koja je prilagođena i upotrebljava karakteristične objekte u tom okolišu, npr. »skreni lijevo iza crkve,...«, (Slika 2). U tom se istraživanju nastoji odvojiti takve karakteristične objekte i točke te pronaći prirodniji oblik navigacije za korisnika, prilagođen npr. njegovu načinu kretanja. (Hampe, Elias, 2004). Postoji i istraživački projekt Europske unije pod nazivom GiMoDig (Geospatial info-mobility service by real-time data integration and generalisation project), koji cilja na usluge geopodataka iz topografskih baza podataka Europskih nacionalnih kartografskih agencija, kao i dodatnih podataka iz drugih izvora. Cilj GiMoDig projekta je razvoj i testiranje metoda isporuke geoprostornih podataka mobilnom korisniku (Slika 3) u smislu integracije podataka u realnom vremenu i generalizacije. Namjera je projekta stvaranje neobrađenih uslužnih podataka, osiguravajući pristup kroz uobičajeno sučelje do glavne topografske baze podataka koje održavaju nacionalne kartografske agencije u različitim zemljama. Poseban je naglasak na osiguravanju različitih generaliziranih podloga prilagođenih malim ručnim uređajima ograničenim veličinom ekrana i njihovim 104

ekscentar

Slika 4a. Navigacijska ruta u krupnom mjerilu

Slika 4b. Navigacijska ruta u sitnom mjerilu

mogućnostima. Znanstveni je cilj projekta razvoj metoda za generalizaciju prostornih podataka u realnom vremenu - ta je tema postala osobito važna u modernom mrežnom društvu, gdje su obnavljane baze podataka izravno dostupne korisnicima upotrebom širokog spektra malih ručnih uređaja. Skupine prostornih podataka u GiMoDig projektu bit će dostupne u XML-vektorskom formatu omogućavajući fleksibilnu integraciju podataka i obrade (URL-3). Mali ekran je ovdje definiran kao rasterski zaslon u boji koji podržava više od 256 različitih boja s malom površinom (donja granica formata je 180 × 180 piksela i veličine 45 × 45 mm), a rezolucija nije bolja od 0.25 mm veličine piksela. Ekrani veći od 360 × 360 piksela (90 × 90 mm) ili s puno većom rezolucijom, neće se promatrati kao mali ekrani. Kartografija je unutar projekta GiMoDig promatrana kao dizajn i prikaz kartografskih objekata i geoinformacija kada se upotrebljava za svrhu navigacije i turističkih informacija (URL-4).

rješenje za specifičan zahtjev. Rješenje kartografskog dizajna temelji se na lako čitljivoj vrsti slova, lako prepoznatljivim znakovima i oznakama, bojama na svakom informacijskom sloju i razumljivoj upotrebi površinskih boja s geometrijskim detaljima objekata. Navigacijski znakovi i boje bile su predmet mnogih grafičkih dizajniranja za različite kartografske svrhe. Linijski objekti, kao što su ceste, konturne linije, pruge, vodeni tokovi i granice, trebaju biti lako prepoznatljivi, a imaju ista geometrijska obilježja kao pravci, krivulje i poligoni. Boja tada treba dati posljednji zaključak o linijskom objektu. Kroz važnost dizajniranja kartografskih znakova za mobilne uređaje u budućnosti, bilo bi optimalno dati kartu kakvu on/ona treba za određenu svrhu. Testiranje s korisnicima potrebno je da se korisniku osigura kartografski prikaz koji će ga privući između mnogih alternativnih. Koji su optimalni znakovi za svaku grupu korisnika (npr. prema dobnoj granici) i kako ćemo znati da mijenjanjem znakova nećemo još i više zbuniti korisnika? Stariji korisnici, naprimjer, imaju visoke zahtjeve za čitljivost kartografskih znakova, a to je pak zadatak koji kartografi teško rješavaju (URL-6).

3.1 Dizajn kartografike malih ručnih uređaja Pri razvoju kartografike malih ručnih uređaja, glavni je preduvjet posebno

Slika 5. Svojstva MRDB: pohrana višestrukih prikaza (lijevo) i veze odgovarajućih objekata (desno) (URL-8)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Župan R., Frangeš S. (2007): Mobilna kartografija, Ekscentar, no. 10, pp. 102-107

Popularizacija znanosti

Slika 6. StreetPilot 2610 s tehnologijom ekrana osjetljivog na dodir (URL-9)

Slika 7. Izravna navigacija iz-do bilo kojeg mjesta, Hrvatskog ili Europskog (URL-9)

3.2 Percepcija geoinformacija Geoinformacijski zahtjevi i potrebe se kroz prizmu mobilnosti razlikuju od stacionarne okoline. Različiti zadaci mogu zahtijevati različiti oblik prijenosa informacije. Za mobilnu kartografiju bit će važno izabrati različite modalitete, npr. ljudski percepcijski kanali kod komunikacijskih informacija ovise o ljudskoj aktivnosti, jer neke aktivnosti ne zahtijevaju vizualnu informaciju. Za neke od njih, vizualna prezentacija neće imati nikakvog smisla ili je nedostatna i može čak uzrokovati opasnost. Razmislimo o smetnjama koje može uzrokovati vizualni podražaj. U automobilu smjer kretanja u obliku govora može biti prikladniji od grafičkog (karto-

Slika 8. Kod MobyMAP-a pronalaženje određene ulice na karti omogućeno je pomoću izbornika u tri koraka (URL-10)

grafskog) prikaza. S druge strane, uz pješačenje moguće je zastajkivanje, pa je i logičnije da su smjerovi kretanja nacrtani na karti (URL-7). Različite korisničke skupine ili isti korisnik u različitim ulogama će obično imati različitu aktivnost. Prvi korak individualizaciji i prihvaćanju prikaza geoinformacija je, prema tome, razlikovanje korisničkih skupina, na primjer: • profesionalci, • istraživači • turisti • svakodnevni korisnici i dr.

3.3 Baze podataka Geoinformacije mogu biti pohranjene u obliku baza podataka koje omogućuju višestruke različite prikaze (MRDB - multi-resolution/-representation database). Mogu biti opisane kao prostorne baze koje se mogu upotrijebiti za pohranu podataka i fenomena iz realne okoline, različitog stupnja preciznosti, točnosti i rezolu-

cije (URL-8). Mogu se prihvatiti kao baza podataka višestrukih prikaza. Postoje dva osnovna svojstva koja opisuju MRDB: • različite razine detalja (LoD - Level of Details) su pohranjene u jednoj bazi • objekti na različitim razinama su povezani (Slika 5). Prvo se svojstvo može usporediti s analognim topografskim kartama. Takve karte imaju različito mjerilo i prema tome se dijele, a povezane su samo uobičajenom geometrijom. U drugom slučaju, pojedinačni objekti su međusobno povezani i prema tome svaki objekt »ima« svoj odgovarajući objekt na kartama drugog mjerila. Postoji više primjena MRDB-a. Prije svega, mogu se upotrebljavati za analizu podataka prikaza različitih mjerila: informacija u jednoj rezoluciji može se analizirati u odnosu na informaciju u drugoj rezoluciji. Naprimjer, topografski podaci mogu se povezati s katastarskim podacima. Druga primjena MRDB-a obuhvaća održavanje kartografskih baza podataka.

Slika 9. Mireova viaGPS i najnovija Cardinale 2.2 aplikacija List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

105

Župan R., Frangeš S. (2007): Mobilna kartografija, Ekscentar, no. 10, pp. 102-107

Popularizacija znanosti mobitela (URL-10). Izrađeni su u programskom jeziku Java. Mobilni uređaj treba podržavati programski jezik Javu da bi aplikacija bila upotrebljiva. Do danas su razvijeni i pušteni u prodaju glavni hrvatski gradovi, a prodaju se na stranicama mobilnog operatera VIP. Postupak se sastoji u tome da se pošalje poruka na broj 333, a sadržaj poruke bude ime grada za Slika 10. Plan grada Copenhagena na kojem je prikazan put od glavnog kolodvora do hotela. Osnova karte je generalna koji korisnik traži topografska baza podataka: TOP10TK (URL-4) plan grada. Nakon Naprimjer, glavni razlog kartografskih poslane poruke je potrebno dati pristanak agencija raznih zemalja koje istražuju i na preuzimanje datoteke. Ukupni troškovi primjenjuju MRDB je mogućnost stalnog su cijena za plan grada i cijena preuzimaobnavljanja podacima koji se prikazuju u nja datoteke, koja ovisi o veličini datoterazličitim mjerilima (URL-8). ke. Datoteke s planom grada pokreću se na istovjetan način kao i Java-igre na mo4. Raznolikost primjene i bitelu. primjeri Tvrtka Mireo izrađuje aplikacije za cestovnu navigaciju. Ima glasovnu navi4.1 Primjeri u Hrvatskoj gaciju na hrvatskom jeziku i vrlo dobru U Hrvatskoj, tvrtka Navigo Sistem pokrivenost cijele države i gradova. Mireo (URL-9) je zastupnik Garminovih proviaGPS je »turn-by-turn« navigacijski suizvoda i nudi njihovu široku paletu, npr. stav za Hrvatsku. Mireo viaGPS namijeAdriaROUTE (Slika 7) - detaljnu kartu (s njen je svim korisnicima Microsoft Pocket kućnim brojevima) Hrvatske, Slovenije, PC ili PDA malih ručnih računala drugih Bosne i Hercegovine s turn-by-turn naviproizvođača koji na takvom uređaju žele gacijom s izravnom vezom, kartama i losustav za navigaciju (Slika 9). kacijama u zapadnoj Europi za upotrebu u Garminovim GPS uređajima (Slika 6). Ta4.2 Primjeri u svijetu kođer, za neke modele Garminovih GPS Na slici 10 dan je primjer kod kojeg uređaja nude nautičke karte u digitalnom je na planu grada Copenhagena prikazaobliku za Jadran. na ruta od glavnog kolodvora do hotela. MobyMAP, također hrvatska tvrtka, Primjer prikazuje sliku koja je puno veća nudi planove gradova s pretraživanjem nego se može prikazati na zaslonu malog ulica i objekata na karti upotrebom mobiručnog uređaja (URL-4). Ima vrlo malo tela (Slika 8). Omogućuje odabir traženog naziva različitih lokacija po gradu i trebali imena ulice pomoću kursora na zaslonu

Slika 11. Smještaj teksta i znakova

106

ekscentar

Slika 12. Proučavanje kontrasta različitih boja

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

bi biti smješteni izvan širine ulice. U nastavku je objašnjen primjer na slici 10: • svrha: osobna turistička navigacija u nepoznatom gradu • korisnička skupina: osobe na poslovnom ili turističkom putovanju u velikom gradu • cilj: karta za prikaz na malim ekranima ručnih uređaja za osobnu navigaciju s turističkim i prometnim informacijama • upotreba: turistička (ili poslovna) u nepoznatom gradu. Provedeno je nekoliko ispitivanja kartografskog dizajna tijekom projekta GiMoDig. Primjeri su prikazani na slikama 11 i 12. Gornji dio slike 11 prikazuje da je bolje smjestiti navigacijski znak i naziv lokacije pored svake strane ceste, a donji dio prikazuje smještaj znaka koji se odnosi na zgradu s druge strane prometnice. Nazivi ulica trebaju se smještati unutar širine ulice samo ako to dopušta mjerilo (ako je prikaz u dovoljno krupnom mjerilu). Slika 12 pokazuje ispitivanje kontrasta boja, kao i proučavanje kakvi trebaju biti mali i ravni objekti. Treba primjetiti bijeli rub oko plave linije koja, izgleda, ne daje osjećaj bolje čitljivosti između plave linije i sivoplave podloge. Vertikalna siva isprekidana linija je teško čitljiva (URL-4). Ako pogledamo kartu na slici 13, prikazana je površina prevelika uz pretpostavku da se prikazuje na malim ručnim uređajima, vjerojatno ne većim ekranima od 45 × 45 mm. Zatim, ta slika ne opravdava čitljivost i prikaz boja koje se mogu vidjeti na stvarnom PDA uređaju ili mobitelu. Nazivi lokacija (ulica) trebali bi biti rotirani u smjeru protezanja objekta (ceste), ali u ovom slučaju položeni su horizontalno, zbog ograničenih mogućnosti mobitela na kojima je provedeno testiranje (URL-4).

5. Prednosti i nedostaci Konstantno osvježavanje korisnikovog položaja je vremenski i ekonomski vrlo zahtjevno ako se izvodi pomoću mobilne mreže. Umjesto toga, bilo bi optimalno odrediti korisnikov položaj jednom na početku, a zatim preuzeti preko mreže cjelokupan kartografski sadržaj koji je potreban za ispunjenje zadatka. Osvježavanje korisnikovog položaja je bolje izvesti »off line« metodom, upotrebom u terminal ugrađenog GPS-prijemnika. U gradskim područjima, gdje su navigacijske rute relativno kratke, točnost određivanja položaja treba biti bolja od točnosti koju mogu dati mobiteli i njihova mreža. To uvelike ograničava upotrebljivost mobilnih mreža za preciznije određi-

Župan R., Frangeš S. (2007): Mobilna kartografija, Ekscentar, no. 10, pp. 102-107

Popularizacija znanosti

2004). Sustav mobilnih mreža nije dizajniran za točno pozicioniranje korisnika, pa se prema tome prema prihvatljivim troškovima mogu osigurati samo skromnije točnosti. Jasno je da je potrebno provesti daljnje ispitivanje i testiranje, posebno Slika 13. Vizualizacija dijela Danske i pretpostavka prikaza karte i u prirodnom okrunavigacijske rute na mobilnim uređajima ženju uz otkrivanje vanje položaja. Za još kraće određivanje koliko će biti korisne posebne kartografruta (npr. unutar robne kuće), čak i poloske aplikacije i kakvo je ponašanje korižajno određivanje uz pomoć GPS-a ima snika s njima u svakodnevnom životu. svoja ograničenja, zbog nedostatka signaPredloženo treba testirati, prilagoditi i dola satelita u zatvorenim prostorima. datno razvijati upotrebom vizualizacijskih Tehničke se komponente mobilnog tehnika koje su dostupne u smislu SVG-a navigacijskog sustava sastoje od procei ograničenja mobilnih uređaja. Također, sorske i vizualizacijske jedinice (kao kod treba znati da i najbolji LBS nije dovoljan PDA uređaja), zatim od odvojene jedinice ako je korisnikovo sučelje i njegovo razuza određivanje položaja (GPS kao vanjska mjevanje oblikovane vizualizacije nedojedinica ili unutarnja kartica) i prostornih voljno (URL-4). podataka (vizualnih ili tekstualnih prikaEuropski projekt GiMoDig je najveći za). Ako će navigacijski sustav raditi na projekt koji se bavi mobilnom kartograpočetku bez podataka, potrebno je ostvafijom s razvojem testnih metoda dostave riti internetsku vezu (npr. preko mobitegeoprostornih podataka mobilnom kola). Druga bi mogućnost bila da se pohrarisniku. Ostaje još istraživanje 3D karte ne potrebni podaci na mobilni uređaj, ali kod malih ručnih uređaja. Uređaji trebaju pritom postoje dva nedostatka. Jedan je imati bolje hardverske mogućnosti (više ograničena veličina memorije mobilnih memorije, brži procesor, mogućnost renuređaja, a drugi je nemogućnost osvježaderiranja, itd.) i prikladan softver za bolju vanja pohranjenih podataka. mobilnu kartografsku uslugu. Može se reći da je svaka karta, bez 6. Zaključak obzira na sadržaj, prikaz razdoblja u kojem je napravljena, prikaz umjetničkih Nove tehnologije, kao što su telekodostignuća, trenutnih znanstvenih misli i munikacije, mobilni internet i ručna radostupne tehnologije. čunala, nude nove prilike svakodnevne Literatura upotrebe geoinformacija. Ograničenja sredstava mobilnog okruženja, npr. mali • Azuma, R. (1997): A Survey Of radni takt procesora i memorije, mali Augmented Reality, In Presence: TELEekrani i spora internetska veza, zasad OPERATORS AND VIRTUAL ENVIpredstavljaju probleme. RONMENTS, Vol. 6, No.4, 1997, pp. LBS (Location Based Services - po355-385. (http://www.cs.unc.edu/ ložajno vezane usluge) još nisu dosegle ~azuma/ARpresence.pdf) očekivanu i predviđenu razinu široke tr• Gartner, G. (2004): Location Based žišne prihvatljivosti. Potrebna mrežna Service & TeleCartography, Proceedings tehnologija i ručni uređaji, kao i sučelja i of the Symposium, Institute for Cartosoftver su dostupni. Metode pozicioniragraphy and Geo-Media Techniques, Vienja kod mobilnih mreža razvijene su do nna University of Technology. razumne rezolucije za većinu slučajeva. • Hampe, M., Elias, B. (2004): InTrenutno se kod glavne metode poziciotegrating topographic information and niranja upotrebljava identifikacija radiolandmarks for mobile navigation, Proćelije s njezinom rezolucijom, a to znači ceedings of the Symposium, Institute for da je točnost ispod jednog kvadratnog Cartography and Geo-Media Techniques, kilometra u urbanim područjima. To je Vienna University of Technology, 147kompromis između uloženo-dobiveno 156. i geografske rezolucije (Uhlirz, Kindler,

• Kopczynski, M. (2004): Localisation with sketch based input, Location Based Service & TeleCartography, Proceedings of the Symposium, Institute for Cartography and Geo-Media Techniques, Vienna University of Technology, 117-112. • Uhlirz, M., Kindler, J. (2004): A View on Location-Based Services - 1000 Days After the Hype, Location Based Service & TeleCartography, Proceedings of the Symposium, Institute for Cartography and Geo-Media Techniques, Vienna University of Technology, 133-140. • Verbree, E., Tiberius, C., Vosselman, G. (2004): Combined GPS-Galileo positioning for Location Based Services in urban environment, Location Based Service & TeleCartography, Proceedings of the Symposium, Institute for Cartography and Geo-Media Techniques, Vienna University of Technology, 99-108. • Zlatanova, S., Verbree, E. (2004): User tracking as an alternative positioning technique for LBS, Proceedings of the Symposium, Institute for Cartography and Geo-Media Techniques, Vienna University of Technology, 109-116. • URL-1: ICA Commission on Visualization, http://kartoweb.itc.nl/icavis/index.html (11. 11. 2007) • URL-2: CammackMappingandMapProjection41904.pdf, http://www.acsm. net/CammackMappingandMapProjection41904.pdf (12. 11. 2007) • URL-3: GiMoDig public deliverables, http://gimodig.fgi.fi/pub_deliverables/gimodig_esite_A4.pdf (04. 11. 2007) • URL-4: D3_1_1.pdf, http://gimodig.fgi.fi/pub_deliverables/D3_1_1.pdf (02. 12. 2007.) • URL-5: Sarjakoski-v2-ICAWorkshop.pdf, http://ica.ign.fr/Leicester/paper/Sarjakoski-v2-ICAWorkshop.pdf (18. 04. 2005) • URL-6: T-121900-2004-essay-nivala.pdf, http://www.hiit.fi/uerg/seminaari/T-121900-2004-essay-nivala.pdf (02. 12. 2007) • URL-7: SVG.Open/Carto.net 2002, Zurich, 05_reichenbacher_adaptivevisualisation, http://www.svgopen.org/2002/ papers/reichenbacher__svg_in_mobile_situations/ (02. 12. 2007) • URL-8: ISPRS_2004.pdf, http:// www.lantm.lth.se/personal/lars/ISPRS_ 2004.pdf (03. 12. 2007.) • URL-9: Navigo Sistem, http:// www.navigo-sistem.hr/index.php (02. 12. 2007) • URL-10: mobyMAP - plan grada na Vasem mobitelu, http://mobymap.eldam. hr/ (05. 12. 2007) • URL-11: Mireo, http://mireo.hr (20. 04. 2005)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

107

Lukatela H. (2007): Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa, Ekscentar, no. 10, pp. 108-113

Popularizacija znanosti

Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa Hrvoje Lukatela* SAŽETAK. Normala na površinu elipsoida kao definicija položaja točke na njegovoj površini, numerički se najčesće izražava kutnom mjerom geografske širine i dužine. Umjesto toga, ista se geometrijska tvorevina numerički može izraziti u vektorskom obliku. Kada se geodetska računanja izvode na digitalnim računalima, vektorski oblik normale ima dvije prednosti u usporedbi sa računanjem uz pomoć kutnih vrijednosti: izbjegava se relativno sporo izračunavanje trigonometrijskih funkcija, a programi postaju jednostavniji, jer polje numeričkih vrijednosti koordinata nema crta diskontinuiteta ili singularnih točaka. Skraćeni oblik takvih koordinata pokazuje vrlo dobar omjer širine podatka u memoriji ili na disku računala i prostorne rezolucije na planetarnoj površini. KLJUČNE RIJEČI: koordinatni sustavi, elipsoidna geometrija, digitalni zemljopisi, koordinatne slike, programiranje geodetskih računanja. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05

1. Geodezija i digitalna računala Malo se koja klasična tehnička znanost promijenila primjenom digitalnih računala tijekom proteklih nekoliko desetljeća kao geodezija. Tu su promjenu izazvali i nadalje je određuju dva čimbenika: jednoga bi mogli nazvati »vanjskim«, a drugoga »unutarnjim«. Vanjski je čimbenik sve veća potreba da se za informatičke sustave koji uključuju znanje o prostoru izmjeri, organizira i učini brzo pristupačnim stalno rastuća količina podataka o ljudskom okolišu, sa sve većom točnošću i pravodobnošću. Unutarnji je čimbenik ubrzano i stalno usavršavanje izvedbe geodetskih računanja, koje omogućuje neprekidni napredak u elektoničkoj računalnoj opremi. U postupku je gradnje svakog digitalnog zemljopisa jedna od najvažnijih odluka ona o izboru kanoničkog načina prikazivanja položaja neke točke na Zemljinoj površini pomoću brojeva ili, još točnije, brojevima u obliku u kakvom ih je moguće pohranjivati i obrađivati u digitalnom računalu. Ovaj kratki članak prikazuje jedan od mogućih pristupa tom problemu. Zašto problemu? Zato jer

izbor tog načina uvelike utječe na učinkovitost računalne opreme, koja pak postaje sve kritičnija povećavanjem količine podataka i brzinom kojom ih sustav mora obrađivati. Nesvrsishodno rješenje tog problema imat će teške posljedice po isplativost sustava, a promijeniti ga naknadno bit će rijetko praktično, često i sasvim nemoguće.

2. Koordinatni sustavi digitalnih zemljopisa Ponajprije vrijedi razmotriti najvažnije korisne osobine koje izabrani način prikazivanja mora imati: 1. Odnos između brojeva koji definiraju položaj i točaka na Zemljinoj površini mora biti jednoznačan i mora pokrivati podjednakim matematičkim osobinama cijeli onaj dio Zemljine površine na kojem se nalaze podaci koje sustav obrađuje. 2. Prostor u memoriji sustava mora biti što bolje iskorišten. Očekujemo da će u idealnom slučaju broj jednoznačnih kombinacija koje se mogu prikazati onom širinom elementa računske memorije koja odgovara pohrani položaja jedne točke (recimo, 64 bita) biti jednak broju elementar-

[*] Hrvoje Lukatela, dipl. ing. geod., osobni web: http://lukatela.com/hrvoje/

108

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

nih površinskih čestica zemljine površine, dovoljno malenih da ih možemo, sumjerljivo potrebama točnosti sustava, aproksimirati točkom (za razliku od površine). 3. Brojevi trebaju biti pohranjeni u takvom obliku da se matematičke operacije računske geodezije mogu izvoditi na bar dva krajnja načina: nešto sporije, ali s maksimalnom točnošću koja će se od sustava zahtijevati, i brže, s minimalnom točnošću, u onim prilikama kada je opravdano smanjiti zahtjeve točnosti u zamjenu za povećanu brzinu obrade. Vrijedi posebno upozoriti da među tim osobinama nema jedne koja je bila od velike važnosti kad su se problemi računske geodezije rješavali »ljudskom rukom«: potrebom da brojčana vrijednost položajnog podatka, u svojoj kanoničkoj formi, bude neposredno razumljiva korisniku informatičkog sustava. To nije potrebno zato jer će tek iznimno i u vrlo malom postotku točke koje sustav obrađuje biti (u brojčanom obliku, za razliku od njihovog slikovnog uobličenja na zemljovidu) predstavljene ljudskim očima, pa će, u onim rijetkim slučajevima kada to bude potrebno, pretvorba internog koordinatnog podatka (naprimjer, brojeva

Lukatela H. (2007): Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa, Ekscentar, no. 10, pp. 108-113

o kakvima će biti riječ dalje u ovom prikazu) u onakav podatak kakav je korisnik navikao vidjeti (naprimjer, niz slova i brojeva koji pismom predstavljaju kutnu mjeru geografske širine i dužine) predstavljati sasvim zanemarivo opterećenje za sustav. Ovaj prikaz također podrazumijeva da je problem izbora geodetskog datuma (elipsoida i elipsoidnih koordinata točaka osnovne mreže) riješen, pa ćemo, kada govorimo o »koordinatnom sustavu«, pretpostaviti da govorimo tek o načinu kako elipsoidne koordinate predstavljamo u računskom sustavu, a ne uključujemo razmatranja o tome kako se osnovna mreža, koja je sadržana u definiciji »geodetskog datuma«, odnosi spram svojeg utjelovljenja na zemljinoj površini. Ovdje nas zanimaju prvenstveno matematičke osobine elipsoidnih koordinata, stoga ćemo zanemariti pojmnovnu razliku između geodetskih i geografskih koordinata i u daljnjem tekstu upotrebljavati najširem krugu graditelja i korisnika sustava najpristupačniji termin: »geografske koordinate«.

3. Domena podataka U tradicionalnoj je geodetskoj praksi izbor koordinatnog sustava skoro uvijek bio integralni dio projekta početne izmjere neke administrativne jedinice: dakle, strogo omeđene, relativno male (čak i u slučajevima cijelih država, »male« u usporedbi s cijelom Zemljom) površine. Ako se, međutim, problem izbora ne rješava za određeni administrativno-tehnički projekt, već za uporabu u nekom informatičkom sustavu koji će služiti velikom broju različitih digitalnih zemljopisa, na prizvoljno velikim i proizvoljno položenim prostorima, izbor koordinatnog sustava mora zadovoljavati i one slučajeve u kojima se prostorni podaci protežu diljem sveukupne površina planeta (Zemlje, a nerijetko već i njezinog satelita ili planetarnih susjeda). Premda svaka pojedinačna primjena takvog računskog sustava ne mora nužno obuhvatiti cjelokupnu planetarnu površinu, koordinate na osnovu kojih je informatički sustav izgrađen će morati odgovoriti takvom zahtjevu. U ovom prikazu pretpostavljamo da je domena podataka cijela, neprekinuta planetarna površina i da koordinatni sustav mora biti primjenjiv, kako je prije spomenuto, ...s podjednakim matematičkim osobinama..., na bilo kojem njezinom dijelu. Prije desetak godina su se počeli pojavljivti prvi veliki napudbeni proizvodi koji poštuju to načelo, a prvi je među njima bio Geodetic DataBlade, Infomix-ovog (danas IBM) Dynamic Server DB sustava. (http://tinyurl.com/ysgcms). Programi prostornih računanja toga sustava zasnovani su na programskoj biblioteci u

Popularizacija znanosti

C-jeziku, koja je sadržavala komponente o kojima je ovdje riječ. Produkt je originalno razvijen specifično za potrebe NASA-e, da bi ubrzo postao prvi komercijalno uspješni sustav za gradnju globusnih ili kontinentalnih prostornih baza podataka. Engleski je nadimak za takve prozvode, koji se sve više udomaćuje u geodetsko-informatičkoj praksi, »round-world GIS«, pa bismo ih mi mogli zvati, u možda nesto opširnijem, ali zato i preciznijem obliku, »globusnim digitalnim zemljopisima«.

4. Geografske koordinate

cijelu Zemljinu površinu. Takav će izbor zadovoljiti jedan dio maloprije postavljenih kriterija, ali će se teško ogriješiti o neke druge. Za uočavanje problema koje sa sobom donosi upotreba kutne mjere geografskih koordinata, a i za razmatranje alternativnih rješenja, bit će korisno poslužiti se slikom, kako slijedi.

5. Slika polja koordinatnih promjena Ako Zemljinu površinu preslikamo u ravninu, pa elementarjoj čestici podloge po kojoj crtamo pridodamo boju koja se intenzitetom svojih komponenti mijenja proporcionalno veličini koordinatnih brojeva odgovarajuće čestice Zemljine površine, dobit ćemo slike polja koordinatnih promjena (koje ćemo u daljnjem tekstu nazivati »koordinatnim slikama«). Prva takva koordinatna slika (Slika 1), u cilindričnoj projekciji, načinjena je tako da se boja mijenja od modrozelene do crvene kako geografska širina raste od -PI/2 do +PI/2, a istovremeno od ljubičaste do žutozelene, kako se geografska dužina mijenja od -PI do +PI. Kombinirana boja mijenja se tako bez ikakvog diskontiuiteta diljem cijelog dvodimenzionalnog polja

Sustav koordinata geografske dužine i širine vuče svoje korjene iz doba kada je tek počela sazrijevati spoznaja o pravom obliku Zemlje, a duboko je povezan sa prirodom oko nas. Geografska dužina odraz je, u kutnoj mjeri, određenog vremena koje je Zemljina kugla provela u svojoj vrtnji, a širina je naprosto prosječna godišnja mjera komplementa kuta, pod kojom Sunce sredinom dana obasjava dio njezine površine. Ta fundamentalna veza geografskih koordinata s našim poimanjem prirode oko nas čini ih intuitivno razumljivima, ne samo geodetskom stručnjaku - graditelju prostornog informatičkog sustava, nego i svakom njegovom potencijalnom korisniku, pa i »čistim informatičarima« koji u takvoj gradnji sudjeluju. Više nego bilo koja druga mjera ikada upotrebljavana u geodetskoj praksi, neusporedivo više nego lokalne ravninske koordinate različitih načina konformnog presliSlika 1. Koordinatna slika, fi - lambda, cilindrična projekcija 0, 0 kavanja elipsoida u ravninu, geografske su koordinate ljudskoj mjeri prilagođen »prirodni način« brojevnog opisa položaja neke točke na Zemaljskoj površini. Nije, stoga, začudjujuće da je tradicionalna kutna mjera geografske širine i dužine čest izbor koordinatnog sustava digitalnog zemljopisa, kada taj mora pokrivati Slika 2. Koordinatna slika, fi - lambda, cilindrična projekcija 0, -PI List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

109

Lukatela H. (2007): Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa, Ekscentar, no. 10, pp. 108-113

Popularizacija znanosti slike, pa bi se na prvi pogled moglo zaključiti da su i numerička svojstva koordinatnog sustava, odražena bojom na njegovoj slici, jednako tako kontinuirana diljem cijele domene podataka. To, naravno, nije tako: dovoljno je pomaknuti centar cilindrične projekcije za PI/2 prema zapadu od početnog meridijana i ponoviti postupak (Slika 2), da bi se na slici pokazalo, da je meridijan antipodan početnom meridijanu linija diskontinuiteta kutne mjere geografske dužine. Ako pak koordinatnu sliku kutne mjere geografske širine i dužine izvedemo u ortografskoj projekciji (Slika 3), uočit ćemo nešto mnogo važnije: krajnje točke linije diskontinuiteta (sjeverni i južni pol) singularne su točke numeričke koordinatne domene, premda su te dvije točke u prirodi, po svim osobinama njihove prostorne geometrije, sasvim jednake bilo kojoj drugoj točki na globusu. Uvesti u sustav singularne točke koje su uzrokovane samo načinom na koji mjerimo koordinate tamo, gdje ih u prirodnoj domeni podataka nema, bila bi velika pogreška: pri računanju bismo onda morali očekivati (i, naravno, riješiti) sve one probleme koji su tipični za numeričke metode koje obrađuju koordinatne brojeve u okolišu singulariteta. Dok će računaru (tj., čovjeku koji izvodi računanje) biti odmah očito treba li u kontekstu nekog projekta brinuti o koordinatnim diskontinuitetima i singularitetima, za računalo (elektronički uređaj) nema takvoga olakšanja, pa se svaki pojedini program, programska rutina ili algoritam, koji se ikada tijekom radnog vijeka nekog sustava može susresti s podacima u okolišu diskontinuiteta ili singulariteta, mora učiniti otpornim na numeričke nedaće koje se u takvom okolišu s pravom očekuju. Ugrađivanje takve otpornosti je proces, koji ne samo da bitno poskupljuje gradnju napudbine, već i - što je često mnogo važnije - čini neusporedivo težim provjeru njezine točnosti i ispravnosti. Svaki dodatni posebni uvjet koji udvostručuje lokalnu lepezu programskog tijeka, doprinosi eksponencijanom povećanju broja globalno mogućih kombinacija programskog tijeka. Takve bi kombinacije trebalo, sve do posljednje, nezavisno ispitati u svakom sustavu koji se želi provjeriti do potpunosti. Već u mnogim jednostavnim programima će tako nešto biti teško izvedivo, dok će u kapitalnim napudbenim produktima to biti potpuno nemoguće, bez obzira na izdašnost proračuna ili raspoloživost vremena. Uzgred možemo spomenuti još jednu veliku manu računanja kutnim mjerama geografske širine i dužine: skoro svaki računski postupak morat ćemo započeti iznalaženjem trigonometrijskih vrijednosti kut110

ekscentar

Slika 3. Koordinatna slika, φ - λ, ortografska projekcija

Slika 4. Normala na površinu rotacionog elipsoida

nih kordinata, a završiti računanjem kuta iz vrijednosti neke njegove trigonometrijske mjere. Transcendentalne su funkcije relativno skupa operacija, pa premda postaju, kao i algebarske operacije, sve brže u novijim generacijama digitalnih procesora, odnos između brzine algebarskih i trigonometrijskih operacija postaje sveudilj lošiji po ove druge, tako da ih u računanju treba izbjegavati kad god je to moguće. Kutne geografske koordinate samo su jedan od načina da se brojevima opiše prostorna orjentacija normale koja definira položaj točke na površini rotacionog elipsida:

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ona može biti (Slika 4) jednako tako jednoznačno određena svojim normaliziranim vektorskim komponentama i, j, i k, kao i kutevima ϕ i λ. Ako dakle prihvatimo namjesto kutne mjere ta tri broja kao koordinate točke na površini elipsida, riješit ćemo se svih maloprije spomenutih neprilika, uz tek jedan ozbiljan prigovor, kojem se, kako ćemo vidjeti kasnije, može naći prikladno rješenje. Daleko najvažnija i u gradnji informatičkih sustava (za razliku od »računanja rukom«) najkorisnija osobina takvog koordinatnog sustava vidi se ako pogledamo

Lukatela H. (2007): Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa, Ekscentar, no. 10, pp. 108-113

Popularizacija znanosti

Funkcije pretvaranja geografskih koordinata iz kutnog u vektorski oblik /* ========================================================================= */ /* Extracted from MLGP, a micro-library of geodetic primitives. hl, 2008/01. */ #include <math.h> struct sDircos { /* point on sphere or spheroid, direction cosine form double dcx, dcy, dcz; /* direction cosines for 3 cartesian axes }; struct sLatLong { /* point on sphere or spheroid, latitude/longitude form double phi, lambda; /* latitude, longitude }; #define GP_FUZZ_SQUARE 2.458e-14

*/ */ */ */

struct cdc64 { /* CDC (concise direction cosines), 4-byte integers */ int u, v; /* u: i or j; v: j or k */ }; #define CDC64_UNDEF -2147483647 /* ========================================================================= */ /* Stub, expected to be replaced with a compiler- and processor-specific */ /* implementation that, presumably via assembler code, makes use of the */ /* simultaneous derivation of sine and cosine offered on most FPU-s. */ /* For instance, for GNU C compiler (gcc) and Intel 386+ FPU, use: */ /* void gp_SineCosine(double a, double *s, double *c) { */ /* asm(“fsincos” : “=t” (*c), “=u” (*s) : “0” (a)); */ /* } */ void gp_SineCosine(double angle, /* given angle in radians */ double *pSin, /* returned sine */ double *pCos) { /* returned cosine */ *pSin = sin(angle); *pCos = cos(angle); }; /* ========================================================================= */ /* Given latitude and longitude, return vector form of the normal. note that */ /* input value is assumed to be well-formed, no data checking is performed. */ void gp_LatLongToDircos(const struct sLatLong *pltln, /* given lat/long */ struct sDircos *pdcos) { /* returned vector */ double cosPhi, cosLmbd, sinLmbd; /* ------------------------------------------------------------------------- */ gp_SineCosine(pltln->phi, &(pdcos->dcz), &cosPhi); gp_SineCosine(pltln->lambda, &sinLmbd, &cosLmbd); pdcos->dcx = cosPhi * cosLmbd; pdcos->dcy = cosPhi * sinLmbd; return; } /* ========================================================================= */ /* Given vector form of the normal, return latitude and longitude. note that */ /* input value is assumed to be well-formed, no data checking is performed. */ void gp_DircosToLatLong(const struct sDircos *pdcos, /* given vector */ struct sLatLong *pltln) { /* returned lat/long */ double aux; /* ------------------------------------------------------------------------- */ aux = pdcos->dcx * pdcos->dcx + pdcos->dcy * pdcos->dcy; pltln->phi = atan2(pdcos->dcz, sqrt(aux)); if (aux < GP_FUZZ_SQUARE) pltln->lambda = 0.0; else pltln->lambda = atan2(pdcos->dcy, pdcos->dcx); return; } /* ========================================================================= */

Slika 5. Koordinatna slika vektorskog oblika normale, cilindrična projekcija

koordinatne slike normale izražene u obliku vektora: ne samo da je polje boja kontinuirano u cilindričnoj projekciji (Slika 5), nego je vidljivo da je polje boja bez ikakvih diskontinuiteta ili singulariteta, bez obzira kako i odakle promatramo površinu (Slike 6 i 7). Možemo, dakle, reći da je takav koordinatni sustav neprekidan i izometričan do one iste mjere do koje je neprekidna i izometrična domena podataka. Funkcije koje pretvaraju geografske koordinate iz kutnog u vektorski oblik (i obrnuto) su krajnje jednostavne, pa ih ovdje uključujemo prvenstveno radi definicije programskih struktura i konstanti koje ćemo koristiti i u sljedećem odjeljku.

6. Skraćeni oblik vektorskih elipsoidnih koordinata Prigovor koordinatnom sustavu koji smo izabrali očit je i jednostavan: ako za numerički opis položaja točke trebamo tri umjesto samo dva broja, povećat ćemo u jednakom omjeru količinu računalne memorije koja je potrebna za prikaz nekog određenog skupa prostornih objekata. Rješenje je, međutim, jednostavno, a nudi ga činjenica da je zbroj kvadrata komponenata normaliziranog vektora ravan jedinici. Vađenje drugog korijena na digitalnim procesorima je operacija tek nešto malo »skuplja« od dijeljenja (vremenski najskuplje od četiri osnovne algebarske operacije), a neusporedivo brža od izvođenja tigonometrijskih vrijednosti iz njihovih kuteva. Zato je kao koordinate točke svrsishodno zadržati samo dvije od tri vektorske komponente normale, a onu treću, kada je potrebna za izvođenje računanja, izvesti iz druge dvije. Taj će postupak biti donekle sličan izvođenju trigonometrijskih vrijednosti pri početku računanja s kutnom mjerom, ali s tom razlikom da je od takvog izvođenja neusporedivo brži. Jasno je, također, i koju od tri komponente treba »odbaciti« kada točku pohranjujemo: onu, čija će promjena u nekom određenom iznosu imati najmanji utjecaj na položaj točke, dakle onu koja ima najveću apsolutnu vrijednost. Koordinatna slika takvog »skraćenog« vektorskog oblika normale u cilindričnoj projekciji vidi se na slici 8, a u ortografskoj projekciji na slici 9. Ta su dva prikaza uključena samo radi boljeg poimanja skraćenog oblika vektorskih elipsoidnih koordinata: linije diskontinuiteta tog sustava nemaju utjecaja na računanja, jer se ona vrše u punom, »trokomponentnom« koordinatnom obliku. Elemente skraćenog oblika vektorskih koordinata moguće je pohraniti u memoriji s različitom širinom zapisa, pa prema tome i s različitom rezolucijom na Zemljinoj površini. Ako, na primjer, pohranimo

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

111

Lukatela H. (2007): Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa, Ekscentar, no. 10, pp. 108-113

Popularizacija znanosti svaki od dva broja s onoliko znamenki koliko ih je moguće (uz potrebu da se zapiše i to koji je od tri broja ispušten i kojeg je on bio predznaka) pohraniti u 32-bitnom cjelobrojniku, zapisom točke u 64 bita ćemo postići prostornu rezoluciju od oko 15 milimetara u prirodi. Takav vrlo kompaktan oblik zapisa koordinata točaka neće dostajati za podatke geodetskih mreža ili detalja koji je određen terestičkom izmjerom visoke točnosti, ali će biti više nego dostatan za objekte kojima su koordinate određene, naprimjer GPS-om (uključujući i diferencijalni GPS), fotogrametrijskim metodama ili daljinskim opažanjima. Primjer programskog koda dviju C funkcija, koje u oba smjera pretvaraju elemente normale u takav zapis, slijedi: Zamjena klasičnih geodetskih računanja koja uptrebljavaju kutnu mjeru geografskih koordinata, s njihovim inačicama koje upotrebljavaju vektorski oblik normale na ellipsoid, nadasve je zanimljivo područje računske geodezije, ali prelazi granice ovog članka. Spomenut ćemo samo za usporedbu da je većina klasičnih računanja zasnovana na nekom postulatu diferencijalne geometrije na elipsoidnoj površini, koji se onda razvojem u red po rastućim potencijama elipsoidnog eksentriciteta dovodi do numeričkog rješenja s točnošću primjerenom problemu koji se rješava. Kada se pak računa normalama u vektorskom obliku, umjesto razvoja u redove je primjerenije koristiti iterativne algoritme, koji u svojem najčešćem obliku, u programskoj petlji, naizmjence u malim iznosima variraju položaj normale u točki u kojoj je ona najbliža koordinatnom ishodištu i onoga na elipsidnoj površini, a iteracija se zaustavlja kada su geometrijski uvjeti koji definiraju problem zadovoljeni - i opet - onakvom točnošću koja je primjerena problemu koji se rješava. No, dok smo u slučaju klasičnih računanja morali odabrati kriterij točnosti već pri razvoju programa, u slučaju iterativnih algoritama možemo

Programski kod dviju C funkcija koje pretvaraju elemente normale /* ========================================================================= */ /* Extracted from MLGP, a micro-library of geodetic primitives. hl, 2008/01. */ /* ========================================================================= */ #define CDC64_SCALE 2147483640.0 #define M_BIT_1 0x80000000 #define N_BIT_1 0x40000000 #define BITS_OA 0x3fffffff

#define TRUNC_INT(a) (BITS_OA & (((int)(a * CDC64_SCALE))>>2)) /* int is I4! */ #define RSTR_DBL(i) ((double)(((i)<<2) | 2) / CDC64_SCALE) /* Given three-component vector form of spherical or spheroidal coordinates, */ /* return “concise” form, by dropping the component with the greatest */ /* numerical value, scaling the magnitude of the other two so that they */ /* will fit into a 32-bit integer each. Use the most-significant bits to */ /* encode the order (i,j or k) and the sign of the dropped third component. */ void gp_DircosToCdc64(const struct sDircos *vct, /* given vector coordinates */ struct cdc64 *cdc) { /* returned “concise” form */ double adi, adj, adk; /* ------------------------------------------------------------------------- */ adi = fabs(vct->dcx); adj = fabs(vct->dcy); adk = fabs(vct->dcz); if ((adi > adj) && (adi > adk)) { if (vct->dcx > 0.0) { cdc->u = TRUNC_INT(vct->dcy); cdc->v = TRUNC_INT(vct->dcz); } else { cdc->u = TRUNC_INT(-vct->dcy) | N_BIT_1; cdc->v = TRUNC_INT(vct->dcz); } } else if (adj > adk) { if (vct->dcy > 0.0) { cdc->u = TRUNC_INT(-vct->dcx); cdc->v = TRUNC_INT(vct->dcz) | N_BIT_1; } else { cdc->u = TRUNC_INT(vct->dcx) | N_BIT_1; cdc->v = TRUNC_INT(vct->dcz) | N_BIT_1; } } else { if (vct->dcz > 0.0) { cdc->u = TRUNC_INT(vct->dcy); cdc->v = TRUNC_INT(-vct->dcx) | M_BIT_1; } else { cdc->u = TRUNC_INT(vct->dcy) | N_BIT_1; cdc->v = TRUNC_INT(vct->dcx) | M_BIT_1; } } return; }

Slika 6. Koordinatna slika vektorskog oblika normale, ortografska projekcija (a)

112

ekscentar

/* high-order bit */ /* one next to it */ /* all other: to force vacated high bits to 0 */

/* drop i */

/* swap to keep xOy RH */

/* drop j */

/* swap to keep xOy RH */

/* drop k */

/* swap to keep xOy RH */

*** nastavak na sljedećoj stranici ***

Slika 7. Koordinatna slika vektorskog oblika normale, ortografska projekcija (b)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Lukatela H. (2007): Koordinatni sustavi globusnih digitalnih zemljopisa, Ekscentar, no. 10, pp. 108-113

Popularizacija znanosti

Programski kod dviju C funkcija koje pretvaraju elemente normale /* ------------------------------------------------------------------------- */ /* Given concise form of spherical or spheroidal coordinates, return their */ /* full vector form, suitable for computations. This funcitin is the inverse */ /* of gp_DircosToCdc64(). */ void gp_Cdc64ToDircos(const struct cdc64 *cdc, /* given concise form */ struct sDircos *vct) { /* returned vector coordinates */ double du, dv, dw; /* ------------------------------------------------------------------------- */ du = RSTR_DBL(cdc->u); dv = RSTR_DBL(cdc->v); dw = 1.0 - du * du - dv * dv; if (dw < GP_FUZZ_SQUARE) dw = 0.0; else dw = sqrt(dw); if (cdc->v & M_BIT_1) { /* restoring k */ if (cdc->u & N_BIT_1) { /* flip kept, reverse computed */ vct->dcx = dv; vct->dcy = du; vct->dcz = -dw; } else { vct->dcx = -dv; vct->dcy = du; vct->dcz = dw; } } else if (cdc->v & N_BIT_1) { /* restoring j */ if (cdc->u & N_BIT_1) { /* flip kept, reverse computed */ vct->dcx = du; vct->dcy = -dw; vct->dcz = dv; } else { vct->dcx = -du; vct->dcy = dw; vct->dcz = dv; } } else { /* restoring i */ if (cdc->u & N_BIT_1) { /* flip kept, reverse computed */ vct->dcx = -dw; vct->dcy = -du; vct->dcz = dv; } else { vct->dcx = dw; vct->dcy = du; vct->dcz = dv; } } return; } /* ========================================================================= */

Slika 8. Koordinatna slika skraćenog vektorskog oblika normale, cilindrična projekcija

tu odluku odgoditi sve do trenutka izvođenja programa, kada je mnogo lakše odrediti svakom pojedinm problemu primjerenu ravnotežu između potrebne točnosti i vremena kojeg će provedba računa zahtijevati. Interesantno je spomenuti, da su već u doba prvih početaka primjene digitalnih računala u geodeziji, poneki autori upozoravali (npr. [Bomford, str. 593], već 1975.!) da formule koje rabe vektorski oblik normale »...za razliku od geografske širine i dužine barataju sa tri umjesto sa samo dva broja, ali su zato simetričnog oblika i pogodnije za računanja.« (citat u slobodnom prijevodu autora). Dosta je vremena međutim trebalo, da bi se takva zapažanja iskoristila i u svakodnevnoj geodetskoj praksi.

O AUTORU Hrvoje Lukatela diplomirao je na Geodetskom fakultetu u Zagrebu 1971. godine. Nakon nekoliko godina terenskog rada zapošljava se u IBM-u kao sistemski inženjer u području znanstvenih i tehničkih aplikacija. Sredinom 70-tih sudjeluje u projektu gradnje napudbine za izjednačenje mreža i pohranu koordinata za geodetsku upravu kanadske provincije Ontario, a u isto vrijeme astronomskim mjerenjima uspostavlja orijentaciju kampusa Sveučilista Kralja Abdulaziza prema Meki. Početkom 80-tih u Calgaryju rukovodi razvojem tehničkih aplikacija za projekt Alaska Highway Natural Gas Pipeline i sudjeluje u preuzimanju sustava obrade rezultata Olimpijade u Sarajevu za Calgary. 1991. osniva u Calgaryju tvrtku Geodyssey Limted, čiji je glavni proizvod u obliku programske biblioteke geodetskih računanja, između ostalog, bio i fundamentalna komponenta sustava globusnih baza podataka Informixa i IBM-a. Nakon preuzimanja proizvoda te tvrtke od strane konzorcija korisnika, djeluje kao samostalni konzultant u Zagrebu.

Slika 9. Koordinatna slika skraćenog vektorskog oblika normale, ortografska projekcija

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

113

Opačić A. (2007): Autonomna vozila - automobili budućnosti, Ekscentar, no. 10, pp. 114-115

Popularizacija znanosti

Autonomna vozila automobili budućnosti Aleksandar Opačić*

SAŽETAK. Vojna industrija glavni je poticatelj razvoja autonomnih vozila. Tako je 80-ih godina započeo značajan razvoj radom Ernsta Dickmannsa i njegove ekipe na Sveučilištu Bundeswehra u Münchenu. Od 2004. ekipe formirane suradnjom američkih sveučilišta i automobilskih korporacija natječu se na utrkama koje je organizirala Agencija za obrambene napredne istraživačke projekte američkog Ministarstva obrane. Stanley je ime prvog vozila koje je pobijedilo na tom natjecanju. KLJUČNE RIJEČI: autonomna vozila, Ernst Dickmanns, DARPA Grand Challenge, Stanley. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05 1. Uvod Često nas stariji znanstvenofantastični filmovi znaju nasmijati svojim zastarjelim specijalnim efektima i promašenim vizijama budućnosti. S druge strane, film Razbijač, sa Sylvesterom Stalloneom u glavnoj i naslovnoj ulozi, snimljen je 1993. godine, dakle, dovoljno kasno da ima razvijene specijalne efekte i dovoljno rano da nas danas iznenadi točnošću svojih futurističkih predikcija, a humoristični efekt u ovom filmu preostaje lošem i nemaštovitom scenariju te blijedim glumačkima ostvarenjima. Tako u godini 2032., u kojoj se odvija glavnina radnje, sustav nadzornih kamera pomno prati svakog pojedinca pod kapom nebeskom, Arnold Schwarzenegger je jedan od bivših predsjednika SAD-a, a policijska vozila imaju mogućnost autovožnje slično autopilotu koji danas postoji u zrakoplovima. Pretpostavlja se da autor nemaštovitog scenarija nema vizionarski um poput Julesa Vernea, već su ova predviđanja rezultat određenih saznanja koja su mu bila dostupna; nadzorne kamere su bile dovoljno razvijene i u 1993. godini, Sly je vjerojatno iz prijateljskih i poslovnih odnosa saznao da je Arnie zainteresiran za politiku, a za policijska vozila poslužio je konceptni model Ultralite, kojeg je sponzorskim ugovorom ustupio General Motors. No, kako 90-ih godina General Motors nije igrao veliku ulogu u razvoju autonomnih funkcija automobila, autovožnja u tim modelima bila je samo tlapnja, dok je u pojedinim modelima Mercedesa već bila realnost.

2. Profesor Dickmanns - pionir automobila bez vozača Iako je povijest autonomnih vozila

započela 1977. godine u Japanu vozilom tvrtke Tsukuba, kao pionir automobilske robotike navodi se Ernst Dickmanns, nekadašnji profesor aeronautike na Sveučilištu Bundeswehra (Vojske SR Njemačke) u Münchenu (URL-1). Njegova je ekipa početkom 80-ih godina preuredila Mercedesov kombi tako da je bilo moguće kontrolirati upravljač, mjenjač i kočnice računalnim naredbama baziranim na procjeni slikovnih sekvenci u realnom vremenu dobivenih kamerom. Kako nije korišten GPS, a računala su bila mnogo sporija nego danas, za potrebe navigacije trebalo je razviti sofisticirane oblike računalne vizije, što je Dickmanns riješio »4D pristupom« koji je omogućio potpunu rekonstrukciju trodimenzionalnog prostora i vremena. Taj pristup tzv. dinamičke vizije se bazira na upotrebi Kalmanovog filtra kojeg je Dickmanns prvi primijenio s vizualnim senzorima. Rad profesora Dickmannsa doživljava vrhunac sredinom 90-ih, kada je preuredio Mercedes-Benz S-klase. To je vozilo bilo opremljeno četirima crno-bijelim video-kamerama, milimetarskim radarom i osam mikroprocesora za rekognisticiranje objekata i autonomno upravljanje. Na demonstraciji na pariškom autoputu dva su primjerka ovog modela odvozila više od tisuću kilometara u standardnom prometu na brzinama do 130 km/h poluautomatskom vožnjom s ljudskim intervencijama (URL-1). Tom su prilikom demonstrirane mogućnosti poput promjene staze i automatskog prestizanja drugih automobila. Kako u to vrijeme u Njemačkoj nije bila ograničena brzina vozila na autoputu, to je poslužilo u svrhe druge demonstracije mogućnosti ovog vozila na putu od 1758 km od Münchena do Odensea u Danskoj. Tom prilikom 95 % vožnje bilo je autono-

mno, najduži autonomno odvoženi dio puta iznosio je 158 km, a najviša postignuta brzina bila je 175 km/h (URL-1). Nakon ovoga prestaje suradnja minhenskog Sveučilišta Bundeswehra i stuttgartskog automobilskog koncerna Daimler-Benz. U Daimler-Benzu nisu vjerovali u isplativost autonomne vožnje u komercijalnim modelima ispravno smatrajući da je važan razlog iz kojeg ljudi kupuju automobil i sam užitak koji pruža upravljanje njime. Daljnji razvoj automobilske robotike, baziran na povećavanju brzina računala i širem korištenju GPS-a, sada se oblikuje na američkim sveučilištima, uglavnom uz suradnju s američkim automobilskim korporacijama.

3. DARPA Grand Challenge Kako automobilska industrija, pritisnuta rastućom konkurencijom s Dalekog Istoka i pronalaženjem alternative korištenju nafte, za sad nema velikog interesa u komercijalnoj implementaciji ove tehnologije, glavni zamašnjak njenog razvoja je vojska. Agencija za obrambene napredne istraživačke projekte (Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA) američkog Ministarstva obrane tako je postavila je cilj da trećina vojnih transportnih vozila bude bez vozača do 2015. godine. Za uspjeh u toj zamisli bilo je potrebno razviti konkurenciju i potaknuti povezivanje obrazovnih institucija i automobilskih korporacija, pa se tako 2004. prvi put organizirala utrka DARPA Grand Challenge s nagradom od milijun dolara za prvo mjesto. No, nijedna od prijavljenih ekipa nije uspjela završiti utrku koja se održala u pustinji Mojave. Iduće je godine nagrada od milijun dolara udvostručena, a u međuvremenu

[*] Aleksandar Opačić, Usmjerenje: Satelitska i fizikalna geodezija, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: aopacic@geof.hr

114

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Opačić A. (2007): Autonomna vozila - automobili budućnosti, Ekscentar, no. 10, pp. 114-115

Popularizacija znanosti

Slika 2. Krov Stanleyja (URL-3)

nosti. Ovaj sustav stanju umora i iscrpljenosti. No, postavlja funkcionira tako se pitanje tko bi preuzeo odgovornost za da laser identificieventualne nesretne slučajeve uzrokovane ra vozno područsistematskom pogreškom. Jesu li to proije, a softver traži zvođači automobila? Oni isti čiji se današSlika 1. Slikovna sekvenca video-kamere korištene u vozilu VaMP (Mercedes 500 SEL) - povezivanjem profila sličnih vrijednosti sive iste karakteristike nji automobili često kvare? boje kreiraju se objekti (URL-2) u podacima videoNeki stručnjaci rješenje ovih pitanja se razvila konkurencija između sveučilišta kamere i radara i tako omogućuje sigurno vide u razvoju korisničkih sučelja koji bi Stanford i Carnegie Mellon, pa je pobjeda ubrzanje. ljudima stvorilo osjećaj da kontroliraju aupostala stvar prestiža. Jedan je od kamena Na krovu iza ovih senzora nalaze se tomobil koji umjesto njih obavlja većinu spoticanja između ova dva sveučilišta bio antene grupe pozicijskih senzora - tri GPS posla. Prema njihovim zamislima, ljudi bi glavni Stanfordov inženjer, Nijemac Sebaantene pozicijskog sustava vozila. Ovaj je na temelju podataka o prometu vidljivih stian Thrun, koji je studirao na sveučilištu sustav pozicioniranja dopunjen inercijalna karti GPS uređaja trebali donositi odluCarnegie Mellon. Cilj je ove utrke bio prinom mjernom jedinicom smještenom u ku o ruti, dok bi vožnju trebao izvesti sam jeći put od 212 km sa simuliranim uvjeprtljažniku i odometrom, koji omogućuju automobil. Da bi se ostvario evolucijski tima u roku od deset sati, a to je uspjelo određivanje pozicije i brzine kad GPS nije pomak od klasičnog upravljača do neke napraviti samo pet vozila od njih dvadedostupan. vrste joysticka kojim bi određivali smjer set tri. Čast da prvi prođe ciljem pripala je E-Stop sustav je također smješten na kretanja vozila, smatra se da je potreban Volkswagenu Touaregu, nazvanom Stankrovu, a čine ga radio-antena i tri GPS anperiod od 25 godina, što nas dovodi na ley, kojeg su zajedno izradili Sveučilište tene. To je bežični sustav za sigurno zaupočetak - u 2032. godinu. One nestrpljiviStanford i Volkswagenov Laboratorij za stavljanje vozila u slučaju krajnje nužde. je zadovoljit će vijest koja je početkom ove elektronička istraživanja iz Silicijske doliRačunalni sustav smješten je u prtgodine plasirana iz General Motorsa - prvi ne. Mehanički problemi zaustavili su voziljažniku, a čine ga šest Pentium računala automobili koji mogu samostalno upravlo sveučilišta Carnegie Mellon na drugom s instaliranim Linux operacijskim sustaljati sobom mogli bi biti u prodaji u roku mjestu, iako je veći dio utrke bio vodeći. vom, od kojih tri pokreću softver za utrod 10 godina. Iduća utrka nazvana Urban Challenge odrku, jedan pohranjuje podatke utrke, a dva Literatura žana je 2007., a cilj je bio poštivanje svih miruju. prometnih propisa u uvjetima gradske vo5. Pogled u budućnost • URL-1: http://en.wikipedia.org/ žnje. Ovaj je put sveučilište Carnegie Me wiki/Driverless_car#History (15.12.2007.) llon dobilo zadovoljštinu osvojivši prvo Kao što se može vidjeti iz dosad pri• URL-2: http://www.diss.fu-berlin. mjesto u suradnji s General Motorsom. loženog, upotreba autonomnih vozila de/2004/243/cap2.pdf (15.12.2007.) 4. Kako radi Stanley u vojsci već je stvar sadašnjosti, ali kod • URL-3: http://robots.stanford.edu/ civilne upotrebe postoje mnoge zaprepapers/thrun.stanley05.pdf (15.12.2007.) Rekognisticiranje puta kojeg treba ke uzrokovane još nedovoljnim razvojem • URL-4: http://www.wired. prijeći Stanleyju omogućava grupa senzotehnologije, ljudskom željom za kontrocom/wired/archive/14.01/stanley.html ra okoline koji se nalaze na krovu vozila, a lom nad upravljanjem vozilima, ali i zako(15.12.2007.) sačinjava je pet laserskih daljinomjera koji nodavnim pitanjiskeniraju teren 25 metara ispred vozila, vima. Automobilski deo-kamera koja skenira put izvan dosega promet danas ima lasera i dva radarska senzora koji pokrivanajveći postotak ju prednji prostor do 200 metara udaljesmrtnih slučajeva od svih vrsta prometa. Upotrebom autonomnih vozila koja bi ljude prevozila »od vrata do vrata« bi se sigurno smanjio broj smrtnih slučajeva uzrokovanih vožnjom u Slika 4. Senzori na Stanleyju: 1. GPS antena, 2. laserski skener, Slika 3. Korisničko sučelje (URL-3) pijanom stanju ili 3. video-kamera, 4. odometar (URL-4)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

115

Oglašavanje u Ekscentru? Donacija Ekscentru? Sviđa vam se novi Ekscentar, kao i prethodni? Svi u Ekscentru težimo tome da Ekscentar u skorije vrijeme postane najbolji svjetski stručni časopis kojeg izdaju studenti (da, ne samo u među časopisima u našoj struci!). Time bismo stvorili i jedan nezaobilazan regionalni geodetsko-geoinformatički medij i tako pomogli u promicanju naše struke i njezinoj prepoznatljivosti. Želite li podržati naš projekt kupnjom oglasnog prostora, na pravom ste mjestu: Ekscentar se tiska u 3500 primjeraka i, zahvaljujući uspješnoj suradnji s Geodetskim listom, gotovo svako geodetsko poduzeće u RH prima ovaj časopis svakih šest mjeseci. Ekscentar je vrlo prisutan i na Geodetskom fakultetu u Zagrebu i ostalim srodnim fakultetima u regiji, a putem naše distribucije šalje se i u oko 40 zemalja svijeta. Vjerujemo da reklama vaše tvrtke ne može dobiti boljeg domaćina od stranica idućeg broja ovog časopisa. No, ukoliko vam oglasni prostor nije bitan, a ipak nekako želite podržati ovaj projekt, uvijek ste slobodni i direktno donirati financijska (i druga) sredstva. Ovaj časopis je besplatan, cijeli projekt je nekomercijalnog karaktera i, iako su svi studenti koji sudjeluju u stvaranju Ekscentra volonteri, nije moguće zaobići razne troškove (ponajprije troškove tiska) koji u jednoj godini iznose oko 122 tisuće kuna. Krenemo li u ostvarivanje još jednog cilja - izdavanje časopisa svaka tri mjeseca, godišnji troškovi se penju na više od 200 tisuća kuna, što dakako treba skupiti. Za više informacija molimo vas da se obratite na e-mail adresu ekscentar@geof.hr ili izravno nekom od članova uredništva. Detaljnija financijska dokumentacija dostupna je na upit, kao i detaljni ciljevi ovog projekta u iduće dvije godine. Ekscentar - stručni časopis studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu Žiro račun: 2340009-1100010196 poziv na broj 108/07 Molimo navesti ime donatora u opis uplate.

Tatarević V. (2007): Primjena ručnih GPS uređaja s korisnički definiranim kartama, Ekscentar, no. 10, pp. 118-119

Popularizacija znanosti

Primjena ručnih GPS uređaja s korisnički definiranim kartama Vedran Tatarević*

SAŽETAK. Popularizacijom ručnih GPS uređaja i povećanjem njihovih mogućnosti je omogućena visoka razina integracije vlastitih karata. Pojedine profesije, koje se većinom bave terenskim radom, prepoznaju ovu mogućnost kao izvrstan način unapređivanja i olakšanja terenskog rada. Izrada vlastitih karata korisnicima pruža pregled prostornih entiteta u realnom vremenu i orijentaciju u prostoru putem GPS signala kojim se određuje položaj korisnika. KLJUČNE RIJEČI: GPS, digitalne karte, Garmin, WGS 84. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05 1. Uvod Kako bi se olakšao rad na terenu mnogim strukama i djelatnostima, uz sve prisutnije ručne GPS uređaje proizvođača Garmin, razvijena su softverska rješenja koja omogućuju izradu karata iz postojećih geodetskih podloga. Global Positioning System (GPS) jest jedini potpuno funkcionalan Global Navigation Satellite System (GNSS). Koristi se konstelacijom od najmanje 24 satelita unutar Zemljine orbite, koji odašilju precizan signal koji omogućuje GPS prijamnicima određivanje položaja, brzine kretanja, smjera i vremena (URL-2). Trenutno se na tržištu mogu naći Garmin GPS uređaji koji sadrže karte Europe s prikazom cestovne infrastrukture, točkama interesa kao što su shopping centri, restorani i dr. Za prosječnog korisnika te karte daju pregršt informacija i podataka o prostoru. Ipak, većini profesionalnih korisnika takve karte nisu od većeg interesa iz razloga što ne sadrže njima potrebnu infrastrukturu. Tu u igru dolazi izrada karata namijenjenih ciljanim grupama korisnika. Najlakši način izrade takvih karata je iz već postojećih geoinformacijskih sustava iz razloga što oni sadržu točnu i preglednu situaciju prostornih entiteta na terenu. No, iz velike količine podataka koje sadrži GIS, važno je izdvojiti samo one koji su bitni za identifikaciju objekata na terenu zajedno s pripadajućim opisnim podacima. Iako su te karte na neki način GIS-evi u malom, moraju biti prilagođene hardverskim rješenjima. Ograničenje preglednosti karte jest veličina ekrana na ručnim GPS uređajima te količina podataka na karti mora biti prilagođena korisnom prostoru prikaza svih objekata. Isto tako, procesorska snaga je daleko manja nego na

stolnim računalima i optimizacija podataka je ovdje u svrhu bržeg i kvalitetnijeg rada sa samim sustavom. Rezolucija ekrana korištenog uređaja Garmina 76 CSx prikazanog na Slici 1 jest 160 x 240 piksela, veličina ekrana je 4.1 x 5.6 cm, a ekran prikazuje 256 boja. Uređaj se na računalo spaja putem USB sučelja te se uz njega prilaže i SD memorijska kartica od 128 MB.

2. Opis sustava

zadržati originalne Garminove karte dok je moguće imati više vlastitih karata. Na taj način je omogućena primjena slojeva kao jednog važnog segmenta pri stvaranju i korištenju digitalnih karata. Prostor na disku koji zauzima ovakva karta nije velik, naime, on se kreće oko 5 MB. Ako imamo u vidu da danas nije problem nabava memorijskih kartica i od nekoliko gigabajta, onda je zaista velik potencijal ovakvih uređaja što se tiče broja informacija koji se može pohraniti u kartografskom obliku. U suradnji s tvrtkom EDC d.o.o., tvrt-

Općenito, ručni GPS uređaji pružaju izuzetnu fleksibilnost prilikom terenskog rada. Prednost korištenja karata na GPS uređajima u odnosu na klasične analogne karte je u dobivanju vlastite pozicije na karti u realnom vremenu, moćnom sustavu pretraživanja točaka interesa (POI - Point if InSlika 1. Uređaj terest) prema atributnim podacima vezanim Garmin 76 CSx na njih, pregledu po pojedinim slojevima (URL-1) karte i upotrebi sustava navođenja. Na slici 2 je prikazana karta vodovodnog sustava na području Istre u digitalnom obliku unutar softvera za izradu karata. Nastala karta daje široki spektar informacija te izuzetnu brzinu pregleda s obzirom na količinu prikazanih podataka. Karta je u ovakvom gotovom obliku prebačena u Garmin uređaj. No, prilikom korištenja vlastitih karata je nemoguće Slika 2. Vektorska karta vodovodnog sustava

[*] Vedran Tatarević, Usmjerenje: Satelitska i fizikalna geodezija, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: vtatarevic@geof.hr

118

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Tatarević V. (2007): Primjena ručnih GPS uređaja s korisnički definiranim kartama, Ekscentar, no. 10, pp. 118-119

Slika 3. Prikaz entiteta i njihovih podataka

kom za izradu GIS aplikacija, razvijena je karta vodovodnog sustava Istarskog Vodovoda Buzet za voditelja projekta, gospodina Mladena Nežića. Sama karta u svom osnovnom obliku sadrži podatke o cestovnoj infrastrukturi, biljnim zajednicama, visini terena, vodenoj površini i, naravno, podatke vodovodne infrastrukture. Vodovodna infrastruktura, koja se nalazi prikazana na karti, sadrži vodovodne cijevi, okna, rezervoare, crpne stanice i ostale manje objekte. Kako bi se olakšalo snalaženje na karti, svakom objektu je dodan vlastiti simbol. Nažalost, unutar softvera za izradu karata, ne mogu se definirati vlastiti simboli, već se mogu postaviti samo simboli koji se nude u samoj aplikaciji. Podaci vezani uz prostorne entitete mogu se pregledavati prelaskom kursora preko njih samih i pri povećanom se prikazu, ispisuju neposredno uz objekt. Na taj se način povećava efikasnost uporabe sustava kako bi korisnik što jednostavnije mogao pronaći opis traženog objekta. Na primjeru vodovodne infrastrukture, prikazuju se podaci o promjeru i materijalu od kojeg je izrađena vodovodna cijev. Primjenjeni standard za razmjenu podataka je sveprisutni .shp (shape) format datoteka uz koju je vezana prostorna informacija, dok je njezina tablična, odnosno atributna, veza dana u obliku .dbf (database file) datoteka. Nad kartom je definiran WGS 84 datum (Slika 4), te je vrlo bitan dio izrade karata korištenje ispravnih parametara transformacije, kako bi se dobila što točnija karta, a time i točniji prikaz položaja korisnika na

Popularizacija znanosti

samoj karti. WGS 84 je geocentrički sustav definiran iz koordinata više od 1500 referentnih točaka i od 1987. godine se korsti kao referentni za GPS (Bačič, Bašić, 1999). Slika 5 daje uvid u Garminovo sučelje za upravljanje sadržajem karte i opcije traženja točaka. Kao što je vidljivo na slici, prikazane koordinate točke trenutnog položaja dane su u obliku elipsoidnih koordinata ϕ i λ.

Slika 4. WGS 84 koordinatni sustav (URL-3)

3. Primjena uređaja Nakon izrade karte korisniku su na raspolaganju mnoge korisne funkcije GPS uređaja. Pregledavanjem karte, njenih objekata i njihovih svojstava, moguće je dodavati vlastite točke s ϕ i λ koordinatama i z koordinatom za visinu točke. Zgodan primjer je snimanje puknuća dijela cijevi, gdje se unošenjem tih točaka u geoinformacijske sustave prati stanje na terenu. Osim točaka, mogu se snimati i rute te provjeriti sumnjivi dijelovi sustava. Podaci se mogu dobiti u .dxf obliku i primjeniti u širokoj lepezi programskih rješenja. Ovdje je važna i sposobnost raznih popularnih aplikacija, kao što je Google Earth, da učitaju i prikažu podatke snimljene Garmin uređajem. Tako se mogu prikazati zabilježene točke, putevi i rute.

Korisna opcija za stavljanje snimljenih podataka u kontekst prostornog okruženja. Korisnicima ručnih GPS uređaja uvelike će biti olakšan rad na terenu u nepovoljnim uvjetima. Snijeg koji pokrije površinu terena može sakriti malene objekte koji se nalaze na samoj površini. Ako se na karti nalazi traženi objekt i ako poznajemo vlastiti položaj putem GPS signala, nije potrebno mnogo vremena kako bi se pronašli svi traženi objekti. Na isti način uređaji pomažu pri traženju geodetskih točaka koje se često ne vide zbog konfiguracije terena, podloge na kojima se nalaze i nepogodnih vremenskih uvjeta. Uz pomoć pri traženju točaka i manjih objekata, karta daje korisnicima informacije koje su od bitnog značaja pri radu s linijskim objektima. Komunalna poduzeća vode evidenciju cjevovovodnih sustava koji zahtijevaju povremenu rekonstrukciju ili pak nadopunu. Prilikom iskopa, GPS uređaji daju podatke o cijevima koje se nalaze unutar područja iskopa. U slučaju da se nalazi više cijevi jedna uz drugu, može doći do oštećenja i nastanka nepoželjnih šteta. Kako bi se takve situacije izbjegle, važna je usklađenost prostornog i atributnog podatka cijevi koje se nalaze na prostoru interesa. Podaci o promjerima cijevi, njihovim materijalima, sustavima koje predstavljaju i vizualna predodžba o međusobnom položaju linijskih objekata dat će potrebne odrednice za precizniji iskop odmah na terenu uz mali utrošak vremena. Kao orijentir u prostoru, karta bi trebala sadržavati i poligonske objekte s opisom istih. Kućne adrese stambenih objekata, vlasnici i namjena parcela te podaci o vrsti građevne infrastukture pridonose kvalitetnijem i bržem donošenju odluka prilikom rada na terenu. Upotreba ručnih GPS uređaja ne može po svojoj točnosti ni približno zamijeniti geodetska mjerenja, već služi kao orijentir rukovođenja većih sustava kod kojih je neophodno pravovremeno ažuriranje stanja na terenu.

Literatura • Bačić, Ž. i Bašić, T. (1999): Satelitska geodezija 2, interna skripta, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu • URL-1: http://www.garmin.com (07.12.2007.) • URL-2: http://en.wikipedia. org/wiki/Global_Positioning_System (07.12.2007.) • URL-3: http://www.fsinsider. com/developers/PublishingImages/ GlobalTerrain06.jpg (09.12.2007.)

Slika 5. Pregled karte i njezinih mogućnosti List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

119

Sudarević T. (2007): Garmin Astro - komplet za praćenje pozicija i kretanja pasa, Ekscentar, no. 10, pp. 120-122

Popularizacija znanosti

Garmin Astro

Komplet za praćenje pozicija i kretanja pasa Tomislav Sudarević* SAŽETAK. Kombinacijom kvalitetnog GPS senzora i minijaturnog VHF odašiljača na jednoj strani i ručnog GPS uređaja, »obogaćenog« VHF prijemnikom na drugoj strani, ostvaren je jednostavan, pouzdan i efikasan sustav koji omogućava praćenje kretanja potražnih, lovačkih, ali i »nestašnih« pasa ako odlutaju izvan vidokruga svojih vlasnika. Budući da efikasnost takvog sustava ponajprije ovisi o kvaliteti radiokomunikacije između (a) udaljenog senzora koji šalje podatke o svome položaju, i (b) uređaja koji ih prima, težište ispitivanja stavljeno je na utvrđivanje omjera količine emitiranih i primljenih podataka, na terenima različitih konfiguracija. KLJUČNE RIJEČI: Pas, GPS, SiRF, VHF, MURS. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05

1. Uvod Uređaji za praćenje (tracking devices) čiji se rad temelji na primjeni GPS tehnologije su sve popularniji i pristupačniji. Nakon uređaja i sustava za praćenje automobila, u rasponu od kompleksnih i vrlo pouzdanih do onih za znatiželjne naivce, pojavili su se, uz ostale, i uređaji za nadzor kretanja ljudi (npr. starijih osoba s demencijom i poteškoćama u prostornoj orijentaciji ili djece koja ne uživaju povjerenje svojih roditelja). Jedno od zanimljivih po-

dručja primjene je i praćenje kretanja životinja, primjerice onih »divljih«, čije nam ponašanje i način života još uvijek nisu dovoljno poznati. Tijekom 2007. godine na tržištu se pojavio i zanimljiv sustav za praćenje kretanja pasa, proizvod tvrtke Garmin. Zagrebačka tvrtka Navigo Sistem d.o.o. (ovlašteni uvoznik i distributer proizvoda američke tvrtke Garmin International za Hrvatsku, Bosnu i Hercegovinu, SiCG i Makedoniju) omogućila mi je testiranje karakteristika i uporabnih mogućnosti tog proizvoda nazvanog »Astro«.

[*] Tomislav Sudarević, e-mail: tomislav.sudarevic@mail.inet.hr

120

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

2. Sastav i opis kompleta Garmin »Astro« Komplet se sastoji od dva uređaja. To su: 1. prijenosni GPS senzor DC-20, odnosno »dog unit«, uređaj kojeg nosi pas. DC-20 pomoću ugrađenog VHF odašiljača i antene emitira svoje trenutačne GPS koordinate (osim koordinata emitira i podatke o kvaliteti prijema GPS signala, stanju vlastite baterije te podatke o trenutačnoj aktivnosti ili statusu psa);

Sudarević T. (2007): Garmin Astro - komplet za praćenje pozicija i kretanja pasa, Ekscentar, no. 10, pp. 120-122

Slika 1. Prijenos podataka (Garmin International, 2007)

2. ručni GPS uređaj Astro 220 s ugrađenim VHF radio prijemnikom za prihvat podataka emitiranih od strane DC-20 (Slika 1). Uz standardni pribor (USB kabel, CD sa softverom, knjigu s uputama za korisnika, itd.) u kompletu se nalazi i posebni pojas (»dog harness«) za čvrsto i stabilno postavljanje senzora DC-20 na leđa psa. Kao dodatni pribor, izvan standardnog paketa, mogu se (između ostaloga) nabaviti i VHF antena za Astro 220 koja se postavlja na automobil, kao i alternativne vrlo kratke VHF antene za LC-20. Izgledom, dimenzijama i navigacijskim funkcijama (kao i drugim karakteristikama) Astro 220 se gotovo uopće ne razlikuje od standardnog GPSMap 60CSx (Slika 2). Njegov je softver prilagođen potrebama praćenja udaljenog GPS senzora. Podatke o položaju odnosno kretanju psa, primljene putem VHF radio signala, Astro 220 sprema u svoju internu memoriju kao zasebni track-log (odvojeno od vlastitog track-loga), a korisnik ga u realnom vremenu može vidjeti na zaslonu uređaja zajedno s tragom vlastitog kretanja. Oba trackloga mogu se prebaciti kao datoteke na osobno računalo radi naknadne analize, ali za praćenje na terenu PC uopće nije potreban, što doprinosi praktičnosti i jednostavnosti uporabe. Tijekom praće-

Popularizacija znanosti

nja psa (ili više pasa istodobno1), kompas uređaja Astro 220 grafički i numerički prikazuje smjer (azimut) i udaljenost do psa. U pojednostavljenom grafičkom obliku dostupni su i podaci o kvaliteti prijema GPS signala na udaljenom senzoru, jačini njegovog VHF signala, kao i simbol trenutačne aktivnosti psa. U oba su uređaja ugrađeni GPS prijemnici sa SiRF Star III čipom. GPS antena uređaja Astro 220 identična je onoj kod Garminovih uređaja iz serije 60 (Quadrifilar Helix), dok je u DC-20 ugrađena microstrip (patch) antena. Oba uređaja opremljena su induktivno skraćenim fleksibilnim VHF antenama. Transfer podataka između DC-20 i Astro 220 odvija se kao jednosmjerna komunikacija na jednom od pet VHF kanala unutar MURS2 frekvencijskog područja. Izlazna snaga VHF odašiljača ugrađenog u DC-20 je 2W (prema američkim propisima to je najveća dopuštena snaga za uređaje koji rade u MURS području).

3. Opis i rezultati testiranja Testiranje je izvršeno s ciljem upoznavanja praktičnih mogućnosti uređaja i provjere sljedećih karakteristika: • dosega i kvalitete radio komunikacije između dva uređaja u različitim uvjetima i na terenima različitih konfiguracija • točnosti i upotrebljivosti podataka o položaju DC-20 • autonomije uređaja (trajanja baterija) Cilj prvog testa bio je provjera dužine vremenskog intervala između uzastopnih emitiranja podataka o položaju DC-20 3. Kako bi se potpuno otklonila mogućnost da tijekom ovog testa pojedini blok podataka ne bude primljen uslijed slabljenja VHF radio signala, Astro 220 i DC 20 postavljeni su na vrlo maloj međusobnoj udaljenosti (manjoj od 1m). Na taj način test je obavljen u uvjetima snažnog signa-

Tablica 1. Statistika testiranja Test

Trajanje

Broj emitiranih koordinata

Broj primljenih koordinata

Najveća udaljenost

Uspješnost transfera

60 minuta

294

< 1m

100 %

26 minuta

130*

111

0,6km

85%

35 minuta

175*

163

0,75km

93%

45 minuta

220*

3,5km

24%

76 minuta

377*

151

0,75km

40%

* izračunato uz pretpostavku da je prosječni interval između emitiranja bio 12 sekundi

la, bez bilo kakvih zapreka za siguran prijem. Tijekom 60 minuta DC-20 je 294 puta emitirao podatke o svom položaju. Najkraći interval između dva uzastopna emitiranja bio je 4 sekunde, najduži 43 sekunde, a interval od deklariranih 5 sekundi zabilježen je 44 puta, tj. u približno 15% slučajeva. Prosječno trajanje intervala bilo je oko 12 sekundi. Svrha preostala četiri testa bila je utvrđivanje postotka primljenih podataka o položaju DC-20 (koordinata prolaznih točaka) u uvjetima promjenjive jačine VHF radio signala. Pri drugom je testu Astro 220 bio postavljen na fiksnu poziciju4, a DC-20 je bio u automobilu koji se kretao ulicama gradskog stambenog naselja, unutar kruga s polumjerom od približno 600m. Tijekom 26 minuta je Astro 220 primio koordinate 111 točaka. Uz pretpostavku da je prosječni interval između emitiranja bio jednak onome u prvom testu (12 sekundi), može se zaključiti kako su uspješno primljeni podaci za približno 85% emitiranih koordinata. Treći je test bio sličan drugom, uz djelomično promijenjene uvjete: Astro 220 je ostavljen u automobilu parkiranom između stambenih zgrada, a DC-20 sam nosio u ruci. Najveća udaljenost između dva uređaja pri ovom je testu bila oko 750 metara. Tijekom 35 minuta Astro 220 je primio podatke za 163 točke (približno 93%). Četvrti test je obavljen u Vrbovcu, u naselju smještenom na brežuljku. Astro 220 je bio postavljen u južnom dijelu grada, na visini od približno desetak metara iznad nivoa ravnice kojom je grad okružen. DC-20 je bio u automobilu koji se kretao od središta grada prema čvoru Vrbovec-zapad na novoj brzoj cesti, zatim brzom cestom prema jugoistoku do naselja Cugovec te istim putem natrag na polaznu točku. Tijekom 45 minuta (uključujući i 5,5 minuta bez komunikacije) Astro 220 je primio koordinate 53 točke, od kojih je 38 (72%) bilo udaljeno više od 3 km. Uspješnost transfera podataka bila je pri ovom testu oko 24%. Posljednji je test obavljen u Maksimirskoj šumi u Zagrebu. Astro 220 je bio u automobilu parkiranom na sjevernom rubu šume (Gornji Bukovac) a DC-20 sam nosio u ruci krećući se stazama kroz visoku i gustu šumu prema jugu i jugoisto-

[1] Jedan uređaj Astro 220 može istodobno pratiti do 10 uređaja LC-20 [2] MURS: Multi-Use Radio Service (samo u USA); kanal 1: 151,82 MHz, kanal 2: 151,88 MHz, kanal 3: 151,94 MHz, kanal 4: 154,57 MHz, kanal 5: 154,60 MHz [3] Uređaj je tvornički podešen na interval od 5 sekundi, a korisnik može odabrati i duži interval (10 ili 30 sekundi) što pridonosi sporijem pražnjenju baterije [4] Približno 10m iznad tla, na balkonu stana na drugom katu peterokatne zgrade [5] Točnost GPS sustava definirana je u dokumentu GPS-ICD-200 kao »positioning accuracy of 16 meters spherical error probable (SEP), URL: http://www.navcen.uscg.gov/pubs/gps/icd200/icd200cw1234.pdf Pojašnjenje pojma »spherical error probable« može se pronaći u sedmom poglavlju dokumenta »Army Space Reference Text«: »Spherical Error Probable (SEP) is the radius of a sphere within which there is a 50% probability of locating a point or being located. SEP includes both horizontal and vertical error.« URL: http:// www.fas.org/spp/military/docops/army/ref_text/chap07c.htm

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

121

Sudarević T. (2007): Garmin Astro - komplet za praćenje pozicija i kretanja pasa, Ekscentar, no. 10, pp. 120-122

Popularizacija znanosti ku do maksimirskog vidikovca i natrag do automobila. Tijekom 76 minuta Astro 220 je primio koordinate 151 točke, što znači da je uspješnost transfera koordinata tijekom cijelog testa bila oko 40%. Međutim, tijekom razdoblja od 27 minuta nije bilo komunikacije između dva uređaja (podaci nisu primljeni s udaljenosti veće od 750 metara) što znači da je uspješnost transfera unutar radijusa od 750 metara bila oko 62%. Točnost koordinata pozicije DC-20 je tijekom svih testova bila u granicama deklarirane točnosti GPS sustava 5, tj. praktično jednaka točnosti bilo kojeg navigacijskog GPS prijemnika novije generacije (odstupanja su najčešće bila manja od 5 metara).

4. Napajanje i autonomija Astro 220 se napaja iz dviju standardnih AA baterija (NiMH, alkalne ili Li-Ion). Njegova autonomija ovisi o vrsti baterija i njihovom kapacitetu. Dvije AA baterije Sanyo Eneloop (2000 mAh) omogućavaju oko 18 sati neprekidnog rada. Uređaj se može napajati i putem USB kabela, kao i pomoću auto-punjača. DC-20 ima ugrađenu litij-ionsku bateriju čiji je kapacitet (pri odabranom najkraćem intervalu između emitiranja podataka o položaju) dovoljan za 17 sati neprekidnog rada. Punjenje potpuno prazne baterije pomoću Garminovog autopunjača traje 4 sata.

5. Zaključak

Slika 3. Prikaz podataka o statusu DC 20 (»Dog Unit«) na ekranu uredjaja Astro 220

više udalje i VHF kominikacija se prekine, lovci ih mogu tražiti na temelju zadnje poznate pozicije. Međutim, udaljenost na kojoj je moguće primati radio signal što ga emitira DC-20 bila bi znatno veća kada bi Astro 220 bio iznad područja na kojemu se provodi neka potraga ili akcija spašavanja, npr. u helikopteru. Za otkrivanje trenutačnog položaja psa (ili čovjeka) koji nosi DC-20 dovoljno je samo jednom primiti njegov radio signal, a na temelju dva ili više podataka u bilo kojem vremenskom intervalu moglo bi se doznati je li DC-20 zaustavljen ili se kreće, kao i njegov trenutačni smjer i brzina kretanja. Zahvaljujući mogućnosti instaliranja i uporabe vektorskih karata, prikaz na zaslonu GPS uređaja Astro 220 pruža kompletnu sliku o položaju na kojemu se nalazi DC20, uključujući i podatke o konfiguraciji i prohodnosti okolnog terena, položaju najbližih puteva, objekata, naselja, itd. Testiranje je pokazalo kako se već pri prosječnoj kvaliteti radio veze između

Komplet Garmin Astro je primarno namijenjen lovcima za praćenje kretanja pasa na nepreglednim terenima kao što su šume, grmlje, močvare, itd. Potencijalnu mogućnost primjene predstavlja i praćenje pasa-tragača u akcijama spašavanja. Iako testiranja nisu obavljena u lovištima, a ni uz pomoć pasa, rezultati testiranja pokazuju kako bi lovci, a i spasilačke službe (npr. GSS) mogli biti vrlo zadovoljni ovim uređajem ako se njihovi psi u gustoj šumi ne udaljavaju od vlasnika više od 750 metara. Naravno, ukoliko se psi suSlika 2. Garmin 60 CSx i Astro 220

DC-20 i Astro 220 (uz 20 do 50% primljenih koordinata) mogu dobiti vrlo dobre i potpuno upotrebljive informacije o poziciji i kretanju udaljenog senzora. Nažalost, uporaba ovih uređaja u Hrvatskoj zasada nije moguća. Frekvencije na kojima komuniciraju DC-20 i Astro 220 se u Republici Hrvatskoj ne mogu koristiti pod jednakim uvjetima kao u Sjedinjenim Američkim Državama, tj. slobodno, bez posebnih odobrenja. Hrvatskim Zakonom o telekomunikacijama, Pravilnikom o dodjeli radijskih frekvencija i Tablicom namjene radiofrekvencijskog spektra definirano je tko u Republici Hrvatskoj može koristiti te frekvencije i pod kojim uvjetima 6.

Literatura • Garmin International (2007): Astro, GPS enabled dog tracking system, Owner’s Manual, http://www8.garmin. com/manuals/Astro_OwnersManual.pdf (30.10.2007.) • ARINC, Inc. (1993): GPS-ICD-200 Interface Control Document, http:// www.navcen.uscg.gov/pubs/gps/icd200/ icd200cw1234.pdf (30.10.2007.)

O AUTORU Tomislav Sudarević je tijekom karijere radio na projektiranju, izgradnji i usavršavanju specijalnih radiokomunikacijskih sustava. Bavio se i primjenom satelitske navigacije u oružanim snagama. Danas je u mirovini.

[6] Zakon o telekomunikacijama: http://www.nn.hr/clanci/sluzbeno/2003/1731.htm (Narodne Novine br. broj 122/03., 158/03.); Pravilnik o dodjeli radijskih frekvencija: http://www.nn.hr/clanci/sluzbeno/2005/2392.htm; Tablica namjene radijskih frekvencija: http://www.nn.hr/clanci/sluzbeno/2003/3041B.htm

122

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Glavaš I. (2007): Postupci u švedskom katastru, Ekscentar, no. 10, pp. 123-124

Popularizacija znanosti

Postupci u švedskom katastru Ines Glavaš*

SAŽETAK. Ovaj tekst donosi kratak pregled katastarskih postupaka u švedskom katastru. Osnovna prostorna jedinica u švedskom katastarskom sustavu je nekretnina i svi postupci vezani su uz promjene na njoj. Obrađeni su osnovni zadaci, odnosno najčešće promjene koje se dešavaju na nekretnini. Opisan je proces katastarskog postupka od podnošenja zahtjeva do registracije promjena te uloga katastarskog službenika-mjernika. KLJUČNE RIJEČI: nekretnina, promjena, katastarski postupak. KLASIFIKACIJA prema COBISS-u: 1.05 1. Uvod Prvi katastarski sustav u Kraljevini Švedskoj kreiran je već u 17. stoljeću. Svrha osnivanja katastra bila je uspostavljanje osnove za oporezivanje zemljišta. 1628. godine osnovan je National Land Survey, koji danas nosi naziv Lantmäteriet, a ima odgovornost da brine o švedskom katastru. Svoju djelatnost na polju katastarskih usluga Lantmäteriet obavlja putem svojih lokalnih katastarskih ureda. Sva zemlja i vodene površine u Švedskoj, podijeljeni su na osnovne jedinice vlasništva i jedinice zajedničkog vlasništva koje zovemo nekretnina. Tako učinjena podjela jedinica vlasništva upisana je u švedskom registru nekretnina. U Švedskoj nema neregistriranih javnih površina, a u registru nisu upisane jedino površine koje uključuju more i četiri najveća jezera u Švedskoj (URL-1). Katastar brine o dijelu registra nekret-

nina koji se tiče fizičkih podataka o nekretnini. To su: jedinstvena oznaka nekretnine, površina nekretnine, pravo služnosti, koordinate nekretnine, adresa nekretnine i dr. Katastar brine i o grafičkom dijelu registra odnosno katastarskoj indeksnoj karti.

2. Nekretnina U nekretnine možemo ubrojiti zemljišta i zgrade koje su sastavni dio zemljišta, a u nekretnine ne ubrajamo izdvojene zgrade, zgrade čiji je vlasnik netko drugi, odnosno, netko tko nije i vlasnik zemljišta na kojem se zgrada nalazi. Svaka pojedina nekretnina ima svoju jedinstvenu oznaku. Oznaka nekretnine sastoji se od četiri dijela, a to su: naziv općine, naziv sela, broj bloka i broj nekretnine.

Jedna nekretnina sastoji se od jedne ili više parcela. Spisak parcela koje čine jednu nekretninu evidentiraju se brojevima od 1, 2, 3, itd. unutar te nekretnine. Te parcele na katastarskoj indeksnoj karti nose broj nekretnine kojoj pripadaju, a ispod tog broja upisuje se redni broj dotične parcele pod kojim je ista zavedena u spisku parcela te nekretnine (Slika 1), (Ivarsson, 2006).

3. Postupanja u katastru Poslovi formiranja i preoblikovanja nekretnina obavljaju se prema važećim zakonskim propisima. Obavljanje takvih poslova nije otvoreno za stručnjake geodete koji

Primjer oznake jedne nekretnine: Gävle Hemlingby 47:7

Slika 2. Primjer »Subdivision« Slika 1. Primjer iz katastarske indeksne karte (vidi npr. broj nekretnine 1:32 - ispod oznake je redni broj parcele 1, a ako pogledamo u gornjem lijevom dijelu slike nalazi se parcela pod rednim brojem 3 iste nekretnine 1:32)

Slika 3. Primjer »Partition«

[*] Ines Glavaš, ing. geod., Državna geodetska uprava - područni ured za katastar Pazin (ispostava Poreč), e-mail: ines.juric@pu.htnet.hr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

123

Glavaš I. (2007): Postupci u švedskom katastru, Ekscentar, no. 10, pp. 123-124

Popularizacija znanosti

Slika 4. Primjer »Amalgamation«

Slika 5. Primjer »Mutation«

imaju privatne prakse, već te poslove obavljaju samo nadležni katastarski uredi (URL2). Postupci formiranja i preoblikovanja nekretnina obuhvaćaju: 1. Subdivision (parcelling out) - najčešći katastarski zadatak, parcelacija kada se dio zemljišta izdvaja od postojeće nekretnine. Ovom operacijom smanjuje se površina nekretnine. Izvorna nekretnina zadržava dosadašnju oznaku, a novi dio dobiva novu oznaku. Nova oznaka određuje se na način da naziv općine, naziv sela i broj bloka ostaju kao dosadašnji, a broj nekretnine dobiva prvi nastavni slobodan broj u tom bloku nekretnina. Novoformirana nekretnina mijenja vlasnika (Slika 2). 2. Partition (spliting) - postupak parcelacije koji se koristi prilikom diobe suvlasništva. Parcelacija se vrši sukladno upisanim suvlasničkim udjelima. Rezultat takve parcelacije su dvije nove nekretnine koje dobivaju nove oznake i to nastavne brojeve u tom bloku nekretnina (Slika 3). 3. Amalgamation - postupak objedinjavanja dvije ili više nekretnina u jednu novu nekretninu. Stare nekretnine više ne postoje i novoformirana nekretnina upisuje se u registar pod novom oznakom (Slika 4). 4. Mutation (reallotment, readjustement, property regulation, consolidation) - parcelacija koja se koristi u slučajevima kada se želi preoblikovati nekretnina u svrhu nekakvog poboljšanja. Rezultat takve parcelacije je da se dio jedne nekretnine prenosi u drugu nekretninu, tj. nema formiranja nove nekretnine nego se preoblikuju postojeće nekretnine. Takve parcelacije se koriste uglavnom kod kreiranja, promjene ili ukidanja prava služnosti (Slika 5), (Ivarsson, 2006). Katastarski ured osim tih postupaka vodi i sljedeće postupke: 124

ekscentar

• omeđivanje nekretnina • transfer objekata (zgrada i sl.) koji pripadaju jednoj nekretnini u drugu nekretninu • istražuju i registriraju pravo vlasništva • legaliziraju parcelacije koje su se neformalno izvršile prije 1972. godine • bave se uspostavljanjem zajedničkih kapaciteta, javnih dobara i upisom prava služnosti (npr. da nekoliko nekretnina zajednički koriste neku cestu ili komunalni vod, uspostava zajedničkih dobara kao što su privatne ceste, garaže, parkirališta, igrališta, pristaništa, kupališta i sl.). Katastarski postupak dijeli se u nekoliko faza: • zahtjev • istraživanje • sastanak (pregovori) • izmjera (mjerenje i označavanje granica) • odluka (pravna, ekonomska i tehnička) • registracija (provedba promjene, odnosno upis u registar). Vlasnici nekretnina, zakupnici i nositelji drugih prava koji žele neku od promjena podnose zahtjev nadležnom katastarskom uredu i time započinje katastarski postupak. Klijenti podnose zahtjev najčešće putem interneta, isto je moguće i klasično. Nakon zaprimanja zahtjeva, zadužuje se katastarski mjernik, geodet koji će voditi postupak od početka do kraja. On ima zadatak istražiti i odlučiti može li se naručeni posao izvršiti. To istraživanje uključuje razna ispitivanja, npr. jesu li zadovoljeni neki pravni uvjeti, je li to u skladu s urbanističkim planovima i ograničenjima, koja se druga prava i služnosti trebaju uspostaviti ili brisati, konzultacije s drugim službama (Odbor za gradnju, Uprava za zaštitu okoliša, Uprava za ceste, Uprava za poljoprivredu i šumarstvo, Općinsko vijeće …), konzultacije s drugim stručnjacima (pravnicima, građevinarima i sl.), skupljanje potrebnih tehničkih informacija i dr. Nakon prikupljanja informacija može se desiti da zahtjevu nije moguće udovoljiti te se takav zahtjev odbija. U slučaju kada su svi preduvjeti zadovoljeni, postupak se nastavlja. Po potrebi katastarski mjernik saziva sastanak s predmetnim strankama (podnositelj zahtjeva, njegovi susjedi i sl.). Na sastanku mjernik priopćava strankama da će biti uključene u postupak, upoznaje ih s predmetom, dogovaraju se, s ciljem da odluka bude prihvatljiva za sve stranke. U lakšim slučajevima nije potrebno dogovarati sastanak. Kada su sve stranke saslušane i ako je mjerenje-parcelaciju moguće izvršiti, mjernik može donijeti odluku o parcelaciji i o drugim pitanjima kao što su služnosti, ekonomska pitanja, nove granice itd. Pri tome mora štititi i interese kreditora tamo gdje su upisane hipoteke. Prilikom odlučivanja

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

mjernik ne smije favorizirati nikoga, odluka mora biti poštena, a osim prava i želja uključenih stranaka moraju se uzeti u obzir i potrebe društva. Dakle, mjernik mora biti potpuno neovisan. Njegova je odgovornost vrlo velika. Osim navedenog, on odlučuje o cijeni samog postupka i svim drugim troškovima (porez, naknade i sl.) (URL-1). Ako je stranka nezadovoljna odlukom katastarskog ureda, može se žaliti u roku od četiri tjedna. Žalba se podnosi lokalnom sudu. Osim što je odgovoran za pravnu, ekonomsku i tehničku stranu predmeta, katastarski službenik-mjernik odgovoran je i za ažuriranje registra nekretnina, uključujući i ažuriranje katastarske indeksne karte. Nakon četiri tjedna kada je katastarski postupak postao pravomoćan, novi ili promijenjeni podaci moraju biti »vidljivi« u registru nekretnina. Od tog datuma sve odluke su pravovaljane i dostupne javnosti (Ivarsson, 2006).

4. Zaključak Katastarski postupci u Švedskoj razlikuju se od naših i to na mnogo načina. Međutim, ima vrlo zanimljivih detalja na koje vrijedi obratiti pažnju. Vrlo je dojmljivo vidjeti kako tamošnji katastarski službenici imaju vrlo veliku odgovornost u svome poslu. Njihove ovlasti, ali i odgovornosti, izuzetno su velike. Rješavanje predmeta vrlo je brzo zahvaljujući tomu što predmeti ne »kruže« od službenika do službenika, već zaduženi službenik vodi postupak od početka do kraja. Samo vođenje postupka podržano je kvalitetnim tehničkim rješenjima koja doprinose kakvoći i brzini rada. Programska podrška prati sve faze katastarskog postupka, od upravljanja administrativnim transakcijama unutar i izvan katastarskog ureda, upravljanja terenskim zapisnicima mjerenja, izračunima, izradom grafičkog prikaza, komunikacijom s digitalnim arhivom, financijskom administracijom, upravljanja raznim ispravama i ostalim poslovima u postupku. Svaki službenik posjeduje i priručnik s detaljnim uputama za sve faze postupka. Brzina i kakvoća katastarskih postupaka vrlo su važan faktor za djelotvorno tržište nekretnina. Zadatak je pred nama!

Literatura • Ivarsson, G. (2006): Presentation - Real property, Cadastral office Falun, Lantmäteriet. • URL-1: http://www.fig.net/pub/fig_ 2002/Ts7-12/TS7_12_jansson_eriksson. pdf, Jansson L, Eriksson G. (2002): Reforming the Swedish Cadastre. • URL-2: http://www.nls.fi/org/inter/ eulis/SWEDEN_D4-6.htm.

Krila - terapijsko jahanje Udruga se bavi terapijskim jahanjem za osobe s invaliditetom. U programu imamo 90-ak djece i odraslih različitih stupnjeva invaliditeta kojima jahanje na našim četveronožnim terapeutima uvelike poboljšava fizičko stanje i psihičko raspoloženje, a i povećava krug poznanika i prijatelja. Zajedno s našim konjima i instruktoricama koje vode satove jahanja rade i naši volonteri bez kojih cijeli program ne bi mogao postojati. Volonteri sudjeluju u satovima terapijskog jahanja gdje vode konje i pratnja su jahačima, pripremaju konje za satove i raspremaju ih poslije. Osim tih osnovnih poslova, neki od već iskusnih volontera dežuraju na imanju preko vikenda kada nema zaposlenih i preuzimaju hranjenje, čišćenje i cjelokupnu brigu oko konja,. Krila pozivaju sve zainteresirane da nam se pridruže u našem radu i korisno utroše nešto vremena na svježem zraku u druženju s našim korisnicima i, naravno, konjima. Sve se informacije mogu dobiti putem e-maila: krila@krila.hr ili na telefon (01) 2342 314 radnim danom. Naravno, najbolje je da dođete osobno i upoznate nas na našem prostoru na Gornjem Bukovcu 18 a, do kojeg možete doći autobusom br.227 sa Svetica. Siđite na predzadnjoj stanici kod Autokuće Kovačević pa se vratite malo natrag odakle vas dalje upućuju putokazi. Do skorog viđenja, ekipa Krila!!!

prof. dr. sc.

LADISLAV FEIL Nevio Rožić U Zagrebu je 1. kolovoza 2007. godine u 61. godini života, iznenada i prerano, preminuo dr. sc. Ladislav Feil, redoviti profesor u trajnom zvanju i dugogodišnji nastavnik Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, ugledni hrvatski znanstvenik i stručnjak tehničkih znanosti iz područja geodezije. Umro je nastavnik koji je, u okviru različitih studijskih programa geodezije na Geodetskom fakultetu u kontinuitetu od 1986. godine pa do svoje smrti, bio prepoznatljivi nositelj specijalističkog područja »teorije pogrešaka« i »računa izjednačenja« te predmetni nastavnik koji je prepoznatljivo pridonio stjecanju stručnih znanja naraštaja geodetskih stručnjaka. Njegovim se iznenadnim odlaskom otvorila praznina koju će biti teško popuniti i nastaviti bar podjednako motivirano, uspješno i kreativno poboljšavati nastavni proces, uvoditi nova nastavna pomagala i suvremene znanstveno-stručne sadržaje, prenositi znanja i vještine neophodne hrvatskoj struci i znanosti. Ovom prigodom nećemo detaljno navoditi činjenice i podatke o životu i radu prof. dr. sc. Ladislava Feila, jer su prigodno i pregledno objavljeni u posljednjem broju Geodetskog lista. Posebnu pozornost zaslužuje ukazivanje na njegov prinos izradi udžbenika iz područja teorije pogrešaka i računa izjednačenja. Udžbenici koje je napisao i objavio u izdanju Geodetskog fakulteta (Feil, 1989 i 1990), shvaćajući njihovo stvaranje kao nezaobilaznu formalnu obvezu redovitog sveučilišnog profesora, ali istovremeno i kao način ispoljavanja vlastite kreativnosti, znanja i ljubavi prema »svom« specijalističkom području, u proteklom su razdoblju od 17 godina bili nezaobilazni izvor informacija i podataka na hrvatskom jeziku za stjecanje znanja i vještina, materijal za učenje i polaganje ispita, priručnik za rješavanje konkretnih stručnih zadaća i problema u inženjerskoj praksi. Nadovezujući se na prepoznatljivu tradiciju izdavanja udžbenika iz ovog područja, koju su započeli i predodredili njegovi prethodnici, profesor Nikola Čubranić i profesor emeritus Stjepan Klak (Rožić, 2007.), profesor Feil je u svom autorskom izdavačkom djelu izrazio po nizu elemenata osebujan i inovativan osobni pristup specijalističkoj materiji računske obrade i analize geodetskih mjerenja, sustavno obradio i obuhvatio nove i u znanosti recentne sadržaje, uveo novu stručnu terminologiju kojom se na logičan i prirodan način omogućio razvojni odmak i poboljšanje tradicijski duboko uvriježenog terminološkog izričaja, uobličio suvremene matematičke modele i algoritme koji do tog trenutka nisu bili sustavno i jasno, ni teorijski niti praktično predočeni, objašnjeni i dostupni na hrvatskom jeziku., Iako su bili priređeni, recenzirani i objavljeni u relativno kratkom vremenskom razdoblju od četiri godine (1986.-1990. godine), za pisanje i priređivanje udžbenika je bila neophodna velika radna energija, motivacija i interes prema struci i znanosti, a jednako tako i nastojanje da se temeljni i napredni stručni sadržaji predoče što sustavnije, jasnije i razumljivije, kako bi udžbenici opravdali svrhu svog postojanja i kako bi dosegli punu razinu uporabne vrijednosti. Profesor Feil je bez ikakve sumnje raspolagao upravo onom razinom energije, motivacije i znanja koja je dovela do kreacije i stvaranja takvih udžbenika, koji i danas, bez obzira na činjenicu znatnog vremenskog odmaka od trenutka njihovog nastanka, još uvijek čine nezaobilazni »reper« suvremene analize i računske obrade geodetskih mjerenja na hrvatskom jeziku. [*] prof. dr. sc. Nevio Rožić, dipl. ing. geod., Katedra za obradu i analizu geodetskih mjerenja, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: nrozic@geof.hr

126

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Oba su udžbenika profesora Feila nastala na vremenskoj razmeđi smjene generacije nastavnika koji su bili nositelji predmeta »Teorija pogrešaka i račun izjednačenja I« i »Teorija pogrešaka i račun izjednačenja II« s jedne strane te razmeđi pristupa stručnoj materiji određenoj tradicijski na primjeni klasične algebre i suvremeno na primjeni matrične algebre. Naime, nakon umirovljenja profesora emeritusa Stjepana Klaka, nositelj navedenih predmeta je postao profesor Feil, koji je, uviđajući postojanje sve većeg raskoraka između tradicijskog pristupa i suvremenih internacionalnih dosega i standarda, posebice onih koji su korelirali i nametnuli se sa sve dostupnijom računalnom tehnologijom, konkretno proveo značajniju modernizaciju sadržaja predmeta, uveo matričnu algebru, modernizirao stručnu terminologiju i razradio nove sadržaje. U tom je pogledu sadržajem njegovih udžbenika, a obzirom na obujam i razinu inovacije, uistinu postignut primjetan odmak od tradicijskog pristupa i uspostavljena je posve nova nastavna osnova. Uspio je pomoću matrične algebre sustavno i razložno raščlaniti, postaviti, objasniti i predočiti kako teorijske osnove zakona o prirastu varijanci, težina i kofaktora, algoritme izjednačenja direktnih, posrednih, uvjetnih i kombiniranih mjerenja i ostale sadržaje, tako i predočiti njihovu praktičnu primjenu na razini inženjerskog postupanja i konkretnog rješavanja različitih stručnih zadaća. Iako su uvedene izmjene u studentskoj populaciji iz tog razdoblja izazvale i određene poteškoće, posebice kod studenata koji su bili zahvaćeni neophodnošću dopune znanja iz već apsolviranih predmeta, dugoročni se značaj izmjena pokazao neobično velikim. Naime, bez navedenih izmjena i modernizacije stručnog i specijalističkog sadržaja predmeta uporaba ikakve suvremenije stručne i znanstvene literature, posebice one koja je objavljena na stranim jezicima, bila bi generacijama inženjera geodezije izuzetno teška, praktički uskraćena. S današnjeg gledišta, navedeno je vrlo očito i jasno samo po sebi, a inovirani i suvremeno priređeni sadržaji područja analize i obrade geodetskih mjerenja su postali tijekom proteklog vremena prirodno okružje, ne samo predmeta koje je predavao profesor Feil, već i svih ostalih stručnih predmeta studija geodezije u kojima se ti sadržaji interdisciplinarno javljaju. Na razini inoviranja stručne terminologije, koja je jasno i razumljivo te s odgovarajućim poveznicama prema tradicijski uvriježenim stručnim terminima uključena u sadržaj njegovih udžbenika, profesor Feil je dao izuzetno značajan prinos razvitku struke. Iako se danas čini posve prirodnim koristiti termine poput »referentna srednja kvadratna pogreška«, »prikraćeno mjerenje«, »prikraćena nepoznanica«, »regularno izjednačenje«, »singularno izjednačenje«, »pseudoinverzija«, navedeni su termini bili novi i do tada nekorišteni u hrvatskom stručno-geodetskom rječniku. Sukladno internacionalnom standardu, ovi su termini omogućili precizno i jednoznačno imenovanje pojedinih dijelova stručnog sadržaja, pridonijeli su jasnoći stručnog izražavanja i uklanjanju nesporazuma u stručnoj komunikaciji i postali organski dio hrvatske stručne terminologije. Udžbenicima profesora Feila obuhvaćeni su i uvedeni u nastavni proces studija geodezije i posve novi stručni sadržaji. Njihovo je uvođenje bilo rezultat općeg razvitka znanosti s jedne strane i razvitka geodezije kao prirodne i tehničke znanosti, metodologija i tehnologija prikupljanja, obrade i analize mjerenja te posebice novih načela, trendova i metoda njihove računske obrade s druge strane. Navedeni sadržaji, poput izjednačenja tzv. ovisnih ili koreliranih mjerenja, singularnog izjednačenja geodetskih mjerenja i mreža, metoda rješavanja normalnih jednadžbi po Choleskom i ostalo, postali su nezaobilazni dio neophodnih znanja svakog suvremenog inženjera geodezije. Ova ga znanja čine znalcem, oslonac su mu u kreativnom inženjerskom rješavanju problema i zadaća te jednostavno čine bit onoga što između ostalih znanja i vještina treba uobličiti inženjera tehničkih znanosti. Navedeni stručni sadržaji, koje je profesor Feil obuhvatio svojim udžbenicima, pokazali su njegovu umješnost u prepoznavanju i shvaćanju trenda razvitka znanosti i struke i njihovo se uvođenje u katalog neophodnih stručnih znanja suvremenog inženjera geodezije pokazalo posve opravdanim i razložnim. Iako je ovaj sažeti osvrt na prinos profesora Feila stvaranju znanstveno-stručne i nastavne geodetske literature motiviran prije svega potrebom da se i na taj način iskaže poštovanje prema preminulom profesoru Geodetskog fakulteta, kolegi i suradniku, on ujedno čitatelju pruža uvid u jedno vrlo značajno područje njegove aktivnosti i ukazuje na one dosege njegovog rada i osobine nastavnika, znanstvenika i stručnjaka na koje se treba ugledati i koje je poželjno prihvatiti kao vlastite. To su bez ikakve sumnje velika energija i motivacija, to su odgovornost i kreacija, to je nastojanje da se vlastito znanje i vještina stavi na raspolaganje svima kojima je potrebno, to je želja da se pridonese općem napretku i razvitku struke i znanosti i izobrazbi inženjera geodezije. Profesor Feil je iskazao zamjetnu razinu odgovornosti i savjesnosti, želje da vlastitim djelovanjem motivira i potakne na izvrsnost te da omogući njezino postizanje pružajući primjerenu i trajnu nastavnu osnovu. Svima koji su ga osobno poznavali, od kolega i suradnika do studenata, a jednako tako i svima onima koji su za njega samo čuli ili će tek čuti, kao »recept« postizanja izvrsnosti treba ponuditi »originalnu misao« A. Huxleya koju je profesor Feil prigodno naveo u predgovoru svojih udžbenika: »Samo je jedan kutak svemira koji možete sigurno popraviti, to ste vi sami.«. Čini se da ni jedna druga misao ne može potpunije i preciznije iskazati suštinu osobina i životnih načela prof. dr. sc. Ladislava Feila i rezultata koje je postigao u radu. Djelić svojih osobnih razmišljanja o tomu, stjecajem ili paradoksalnošću životnih okolnosti, neposredno je iskazao u razgovoru objavljenom u Ekscentru, nekoliko mjeseci prije svoje iznenadne smrti (Peran, 2007.).

Literatura: • Feil, L.: Teorija pogrešaka i račun izjednačenja - I. dio. Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, 1989. • Feil, L.: Teorija pogrešaka i račun izjednačenja - II. dio. Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, 1990. • Peran, V.: Interview - prof. dr. sc. Ladislav Feil. Ekscentar, Zagreb, 2007., br. 9, 58-60. • Rožić, N.: Nastavna literatura iz područja »teorije pogrešaka« i »izjednačenja geodetskih mjerenja«. Eksce- ntar, Zagreb, 2007., br. 9, 62-63. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

127

Lasić Z., Kanajet B. (2007): Piramide na Sljemenu, Ekscentar, no. 10, pp. 128-130

Popularizacija znanosti

Piramide na

Sljemenu Zlatko Lasić*, Božidar Kanajet** Pripremajući eksponate za izložbu Geodetski instrumenti tvrtke MOM i zemljovidi Mađarskog nacionalnog muzeja, koja je trajala od 11. svibnja do 10. lipnja 2007. godine u Tehničkom muzeju u Zagrebu, sjetili smo se članka koji je objavio Narodni list 27 .lipnja 1952. godine pod naslovom 75 godina zagrebačkog »Eiffelovog tornja«. Još kad se uspon na Medvednicu smatrao podvigom, sagrađena je prva drvena piramida. Smatramo da je taj podatak od neobičnog značaja za geodetsku povijest. Najviša točka na Zagrebačkoj gori je vrh Sljeme. Na starim topografskim kartama taj vrh se zove Bistra. Prije 148 godina su mjernici podignuli drvenu konstrukciju, tj. piramidu (trigonometar I. reda) za, tada neophodna, geodetska mjerenja i računanja po metodi Willebrord-Snelliusa (1580. - 1626. g.). Bio je to, kako kažu kronike Hrvatskog planinarskog društva (HPD), jednostavan križ od dvije daske, a u mot-

ke su bili zabijene klampfe, po kojima su se mjernici uspinjali do znaka triangulacije, da vrše svoja opažanja. Jedan je od tih mjernika toliko zavolio Sljeme da je u Zagrebu pričao bajke o ljepotama kojima obiluje. Bio je to njemački inženjer Nitzl. Nekoliko se građana odvažilo na uspon na najviši vrh Medvednice - Sljeme. U to su doba gradske zidine Zagreba, tj. Griča, završavale kod Popovog tornja (zvjezdarnice). Grad je Zagreb imao 1869. godine 20 402 žitelja, a 1880. već 29 218 žitelja1. Ispraćaj je bio tužan, uz plač žena i djece. Tri su dana čekali njihov povratak. Među gospodom koja se na nagovor mjernika Nitzla odlučila na taj pothvat u proljeće 1870. godine, bili su Vilim Lovrenčić, zakupnik Jamničke kiselice, i gostioničar Andrija Meško, vlasnik popularne gostionice Stara apoteka u Jurjevskoj ulici. Toliko su se oduševili vidikom da su pokrenuli akciju za gradnju skromnog vidikovca koji je bio dovršen i otvoren na Duhove, 5. lip-

nja 1870. godine. Trošak od 135 forinti su podijelili inženjer-mjernik Nitzl, Meško i Lovrenčić. Tako su građane i ljubitelje prirode potaknuli na otkrivanje krasota Medvednice koja se pruža u smjeru sjeveroistok - jugozapad u dužini od 42 kilometra. Od tada su Zagrepčani, iako rijetki, počeli neorganizirano praviti izlete na vrh Bistre, koji je po tom skromnom vidikovcu dobio ime Čardak. Prva se piramida pod udarom vremena toliko istrošila da je postala neuporabiva i opasna za posjetitelje. Godine 1877. HPD podiže novu i veću piramidu. Zagrepčani, koji su toliko zavoljeli Medvednicu jer im je pružila luft-kur (zračna kupelj) za živce, pluća i krv, osnovali su Hrvatsko planinarsko društvo 1874. godine, prvo na prostorima juga Austro-Ugarske Monarhije. Prvi je predsjednik bio Gjuro Pilar (premda mu je bilo tek 28 godina), poznat kao geolog, znanstvenik, istraživač, akademik, pisac, poliglot i sveučilišni profesor (Zbornik znanstvenog skupa o Gjuri

Slika 1. Prva drvena 8 m visoka piramida - vidikovac (1877. godine) prema projektu gradskog mjernika Milana Lenucija (1849. - 1925.)

Slika 2. Pogled prema gredi za centriranje instrumenata (rujan 1945. godine)

Slika 3.Konstrukcija na vidikovcu za postavljanje heliotropa i prva drvena geodetska piramida. Fotografija Serije I., broj 35.

[*] prof. dr. sc. Zlatko Lasić, Katedra za instrumentalnu tehniku, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: zlasic@geof.hr [**] prof. dr. sc. Božidar Kanajet, Geotehnički fakultet u Varaždinu [1] Popis žiteljstva iz 1910. godine u Kraljevinama Hrvatske i Slavonije bez Dalmacije

128

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Lasić Z., Kanajet B. (2007): Piramide na Sljemenu, Ekscentar, no. 10, pp. 128-130

Popularizacija znanosti

Pilaru, Zagreb 1994.). Društvo je odmah preuzelo zadatak da izgradi novi planinarski vidikovac. U to je doba sagrađena i gradska lugarnica u kojoj je planinarsko društvo dobilo dvije sobe. Međutim, zub vremena je nagrizao i ovu piramidu. Gradski je mjernik ing. Milan Lenuci izradio nacrt drvene piramide, ali bolje konstrukcije od prijašnje, koja je podignuta 22. srpnja 1877. godine. Tako inženjeri Milan Lenuci i Mihajlo Ursiny stvaraju regulacijski plan grada Zagreba, a predlagatelji su osnivanja Geodetskog odjela na Tehničkoj visokoj školi u Zagrebu. Tako na Geodetskom odjelu 1920. godine počinje studij u trajanju od 8 semestara. U spomen-knjizi posjetitelja se 1878. godine upisalo 516 izletnika, 1882. 533,

Slika 4. Vidikovac sa signalom III. reda i triangulacijska piramida I. reda

a 1883. 566. U to vrijeme Hrvatsko planinarsko društvo imalo je oko 200 članova. No, kako je i ta piramida stradala od zuba vremena, HPD je odlučilo 1889. godine da se podigne željezna konstrukcija. Oblik i posao piramide, po uzoru na druge države, povjeren je bečkoj tvrtki C. von Milde. Dana 8. srpnja 1899. je piramida svečano otvorena. Visoka je 12 m; na izgradnju je utrošeno 8 324 kg željeza, a konstrukciju drži 6 000 zakovica. Konstrukcija je bez betonskih temelja; »slonovske noge« oslanjaju se na osam kamenih blokova (od litotamnijskog vapnenca). Klesar Grund je kamen ubrao i isklesao u Podsusedu te ga je dostavio na Sljeme. Trebalo je, dakako, velikom mukom, dovesti ukupno 17 000 kg materijala na vrh konjskom zapregom zbog vrlo lošeg puta, jer o cesti nije tada bilo ni govora. Foringaš (njem. Führung), poštenjačina

Slika 5. Vidikovac i novi trigonometrijski signal (1955. godine)

Slika 6. Astronomsko-geodetska točka desno od kućice

Ɖuro Novak iz Gračana, dopremio je svu građu uz stroge uvjete, bez ikakve štete i u dogovorenom roku na Sljeme. Piramida je stajala 3 172 forinti (tal. fiorino - ljiljan, kod nas je u Hrvatskoj ta valuta vrijedila do 1892. godine). Povodom 40. obljetnice piramide (1929.) otvorena je nova terasa Tomislavovog doma. Na toj proslavi bilo je 3 000 izletnika. Četiri smo kamena bloka (od litota-

mnijskog vapnenca) uspjeli sačuvati zahvaljujući brizi pisca ovih redaka (B. K.) i članova stanice Hrvatske gorske službe spašavanja, a nalaze se pokraj nove drvene kućice, tj. ambulante. Sačuvana su, dakle 4 od 12 kamena, od kojih tri čine vrhove trokuta, a jedan je kamen postavljen u sredinu trokuta, tako da danas zajedno čine klupu i stol. Peti je kameni blok ugrađen u temelj sjeveroistočnog kuta kućice skijaškog kluba Medvešćak. Profesori Nikolaj P. Abakumov i Leo Randić od 25. kolovoza do 27. rujna 1942. godine određuju pasažnim instrumentom Askania geografsku širinu Sljemena, tj. utjecaj kolebanja geografske širine na položaj astronomske točke Sljeme (primljeno na sjednici Odjela za matematičke, fizikalne i tehničke znanosti od 24. svibnja 1947., publikacija, Zagreb, 1948. JAZU) I danas, željezni vidikovac - piramida premještena sa Sljemena, stoji jednako ko-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

129

Lasić Z., Kanajet B. (2007): Piramide na Sljemenu, Ekscentar, no. 10, pp. 128-130

Popularizacija znanosti risno na Plješivici, brižno čuvana od 1959. godine. Lenuzzijeva konstrukcija je tako stabilno zasnovana da može odoljeti najjačem vjetru koji bi je tlačio silom od 270 kilograma na četvorni metar njezine površine, a da je pritom puna izletnika. Prije i nakon izgradnje prvog televizijskog tornja, piramida je bila geodetska trigonometrijska točka I. reda. U knjizi Zagrebački leksikon (2006.), knjiga I., na stranici 408. piše: … već 1870. na Sljemenu je podignuta i prva izletnička »piramida«. Ispod slike piše: IZLETIŠTA, drvena piramida na Sljemenu. Međutim, na slici se lijepo vidi da je konstrukcija željezna. No, to nije sve - u knjizi II., na stranici 253. piše: U neposrednoj blizini današnjeg televizijskog tornja u drugoj polovici XIX. st. postavljen je d r v e n i stup s trigonometrom. Na njegovu su mjestu Zagrepčani 1870. podigli prvu

Slika 7. Vidikovac i radio-antenski uređaji

drvenu piramidu (visoku 4 m). Zatim, vojni topografi grade unutarnju (za geodetski instrument - teodolit) piramidu od cigala, a vanjsku (za opservatora) od drva. Prilikom izgradnje najnovijeg televizijskog tornja, konstrukcija nagrižena zubom vremena se sama urušila. Na tlu 130

ekscentar

su vidljivi ostaci temelja geodetske triangulacijske točke I. reda, istočno od ograde TV-tornja, a vis-á-vis ambulante HGSSa. Međutim, od otvorenja prvog željeznog i drugog betonskog TV-tornja, pristup projektom predviđenom restoranu i terasi s pogledom na Zagreb, Alpe, Istru, Kapelu, Velebit, Petrovu goru, Kozaru, izletnicima je i dalje zabranjen. U Geodetskom listu (broj 7. i 8. iz 1948. godine na stranici 218.) lijevo je turistički vidikovac i trigonometrijski signal a desno trigonometar I. reda i drvena konstrukcija visoka 20 metara. Čemu toliko o piramidi i trigonometru? Učili su nas da kod izmjere za kontrolu koristimo vizuru na daleku točku. Tako smo mi u izmjeri Zagreba i bliže okolice uz klasični priključak poligonskog vlaka od (polygonzug; njem. Zug = vučenje, vući, potez, istezanje, crta, kretanje), mjerili još početni i završni kut vizurom na trigonometar Sljeme, da bismo ustanovili eventualni pomak instrumenta. Zgodno, zar ne? Prva je katastarska izmjera Zagreba izvedena u razdoblju 1857. 1862. godine, tada suvremenim, geodetskim instrumentima. Međutim, u knjizi I. i II. Zagrebačkog leksikona imamo na kartama podatak da je Sljeme visoko 1 032 m, u knjizi II. stranici 36 . Sljeme 1 033 m, a na stranici 38. piše 1 035 m, a na već gore spomenutoj razglednici visina Sljemena je 1 100 metara. Oko 100 različitih suradnika je uređivalo Zagrebački leksikon, a među njima nje bilo nijednog mjernika, zemljomjera, geodeta, kartografa... Zar su se Katastar i Gruntovnica baš svima zamjerili?! Uz navedene podatke o našim geodetskim piramidama bi trebalo još puno toga prikupiti - tko je sve bio opservator, graditelj drvenih piramida ili piramida od

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Slika 8. TV vidikovac visok je 82 m s antenom Radio Zagreba izgrađen 1960. godine. Terasa je otvorena 1965., a nedugo zatim je zatvorena za izletnike. Cijela je konstrukcija srušena 1980. godine.

bešavnih cijevi, koje je to godine bilo, fotografije, itd. Zatim bi Hrvatsko geodetsko društvo (HGD) trebalo vidljivo obilježiti današnje WGS84 koordinate i nadmorsku visinu Sljemena. Također, trebalo bi nakon prohujale 33 godine zamoliti našeg gradonačelnika, gospodina Bandića, da uz donatore otvori npr. Coca-cola salon i terasu TV-tornja turistima. Snimatelj s HTV-a mogao bi za vrijeme vedrog i sunčanog horizonta uraditi panoramski snimak od 360°, a Večernji list razveseliti čitatelje posterom. Povodom godine Nikole Tesle bi Hrvatska elektroprivreda mogla postaviti na vrhu TV tornja svjetionik kakvog ima npr. Eiffelov toranj, koji je visok 300 metara.

Baćan Ž. (2007): Greenwichki kraljevski opservatorij, Ekscentar, no. 10, pp. 131-133

Popularizacija znanosti

Greenwichki

Kraljevski opservatorij Željka Baćan*

1. Uvod Posjetiti London, jedan od najljepših europskih gradova, za mene je, kao studenticu geodezije, značilo biti u ishodištu »prostora i vremena«. U jugoistočnom dijelu Londona, okružen zelenilom Greenwichkog parka, još od sedamnaestog stoljeća ponosno stoji Kraljevski opservatorij (Royal Observatory, Greenwich), poznata londonska zvjezdarnica duge tradicije, a danas samo muzej. To mjesto, gdje se »sastaju« istok i zapad (nulti i tristošezdeseti stupanj geografske duljine), bilo je nezaobilazan dio mog obilaska glavnog grada Ujedinjenog Kraljevstva. Stajati jednom nogom na zapadu, a drugom na istoku uistinu budi maštu. U blizini poznatih greenwichkih muzeja - Nacionalnog pomorskog muzeja (National Maritime Museum), Kraljičine kuće (The Queen’s House) i Planetarija Petera Harrisona, smjestio se Kraljevski opservatorij, mjesto na koje se svakodnevno slijevaju rijeke turista. Greenwichki kraljevski

opservatorij najpoznatiji je kao dom početnog meridijana svijeta (Prime Meridian of the World) i Greenwichkog srednjeg vremena (Greenwich Mean Time, GMT).

2. Greenwichki kraljevski opservatorij od 17. stoljeća do danas U doba velikih pomorskih otkrića je najteži izazov pomorcima, ali i onodobnim znanstvenicima, bilo rješavanje problema longitude, odnosno što preciznijeg određivanja geografske duljine. Da bi se došlo do odgovarajućeg rješenja, osnivani su opservatoriji u mnogim europskim gradovima: Londonu, Berlinu i Parizu, s ciljem boljeg upoznavanja neba te određivanjima položaja zvijezda, što je bilo od osobitog značaja za navigaciju. Tako je 12. lipnja 1675. izdan dekret engleskog kralja Charlesa II. o osnivanju Kraljevskog opservatorija u Greenwichu (PE, 1975). Opservatorij je projektirao jedan od najpoznatijih svjetskih arhitekata Sir Christopher Wren,

a kamen temeljac položen je 10. kolovoza 1675. godine na najvišem mjestu u Greenwichkom parku. Građevinski materijal potreban za izgradnju zvjezdarnice dale su poznate engleske tvrđave, Tilbury Fort i srednjovjekovni Tower of London, a doneseni su i stari brodski jarboli kao potpora dugim teleskopima. U jesen 1676. godine Opservatorij je postao dom prvom kraljevskom astronomu Johnu Flamsteedu, koji je kvadrantom, dvama malim dalekozorima, dvjema urama njihalicama i velikim sekstantom započeo svoja motrenja neba i katalogiziranja zvijezda. Flamsteed se problemom longitude bavio četrdeset godina, a zgrada u dvorištu Opservatorija u kojoj je radio i danas se, njemu u čast, zove Flamsteedova kuća (Flamsteed House). Unatoč intenzivnom višegodišnjem radu astronoma u opservatorijima diljem Europe, još uvijek nije bila ustanovljena praktična metoda kojom bi se odredila zemljopisna duljina na moru. Stoga je nemogućnost određivanja udaljenosti broda

[*] Željka Baćan, Preddiplomski studij geodezije i geoinformatike, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: zbacan@geof.hr

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

131

Popularizacija znanosti

Baćan Ž. (2007): Greenwichki kraljevski opservatorij, Ekscentar, no. 10, pp. 131-133

urar John Harrison, predstavljala mogući način određivanja genij za mehaniku i geografske duljine. Halleya je na mjestu pionir znanosti prikraljevskog astronoma zamijenio James jenosnih preciznih Bradley (1742.-1762.), koji je Opservatouređaja za mjerenje rij potpuno opremio instrumentima i savremena, tome je gradio nove prostorije za njihov smještaj. posvetio čitav svoj Potom je Nathaniel Bliss samo dvije godiživot. Postigao je ne upravljao zvjezdarnicom, da bi petim ono, što je Newton kraljevskim astronomom postao Nevil Masmatrao nemoguskelyne (1765.-1811.), Harrisonov zakleti ćim: izumio je sat neprijatelj koji ga je onemogućavao u nakoji će točno vrijestojanjima da dobije nagradu i da se Harrime poput vječnog sonov kronometar prizna kao »instrument« plamena prenositi za određivanje geografske duljine. Treba iz matične luke do istaknuti da je Maskelyne osnovao Nautical bilo kojeg udaljeAlmanac, godišnjak koji od 1830. godine nog kutka svijeta.« izdaje zvjezdarnica u suradnji s Uredom za Slika 2. Ulaz u Kraljevski opservatorij, Greenwich (Sobel, 2000). Usalongitude. Redakcija godišnjaka smještena istočno ili zapadno od polazne luke bila vršavanjem prvog modela iz 1737. su naje u samoj zvjezdarnici, dok je njegov ureduzrok mnogobrojnim pomorskim nesrećastali H-2 (1741.), H-3 (1759.) i H-4 (1760.) nik aktualni kraljevski astronom. Šesti krama i brodolomima. Najpoznatiji i najstraškronometri. Oni su izloženi u Flamsteedoljevski astronom John Pond (1811.-1835.) niji brodolom toga doba dogodio se 22. livoj kući, gdje je Harrison 1730. prvi put je 1833. godine postavio crvenu »vremenstopada 1707. godine, kada je zbog krivo pokazao svoj izum drugom kraljevskom sku kuglu« (time ball) na vrh Flamsteedove procijenjene zemljopisne duljine dvije tisuastronomu Halleyu, vjerojatno poznatijem kuće, u dvorištu zvjezdarnice, koja se još i će vojnika engleske flote izgubilo život kraj po kometu koji danas nosi njegovo ime. danas svakodnevno u 12 sati i 55 minuta otočja Scilly, uz jugozapadnu obalu EngleMuzejski izlošci H-1, H-2 i H-3 još uvipenje do vjetrulje i tamo stoji tri minute, ske. Osim što je netočna procjena longijek rade, dok H-4 stoji u staklenom kavepotom se nastavlja penjati do vrha jarbola tude navodila brodove u propast, donosila zu »zamrznut u vremenu«. Upravo je H-4, gdje stoji još dvije minute. Točno u 13 sati je i velike gospodarske štete jer su brodovi najpoznatiji Harrisonov kronometar, na kugla pada i kao javni vizualni vremenski uvijek morali ploviti istim pomorskim putoprvom probnom putovanju od Portsmousignal daje znak brodovima na rijeci Temzi vima, gdje su pak bili lak plijen gusarima. tha u Engleskoj do Jamajke dokazao svoju da provjere vrijeme na svojim kronometriSedam godina nakon spomenute nepraktičnost i preciznost jer je ukupna poma. (URL-1) sreće problem longitude još uvijek nije bio greška pri plovidbi u oba smjera bila ispod Za vrijeme kraljevskog astronoma Geriješen. Stoga je engleski parlament Zakodvije minute. Nakon još nekoliko probnih orgea Biddella Airya (1835.-1881.), zvjeznom o longitudi obećao, za ono doba goputovanja, potvrđeno je da se pomoću madarnica je potpuno obnovljena, a izgrađena lemu, nagradu onome čija će se metoda log brodskog kronometra zemljopisna duje i kupola u kojoj je smješten veliki ekvaodređivanja geografske duljine na moru ljina doista može odrediti dovoljno precitorijal. Biddell Airy je postavio meridijanski s točnošću od pola stupnja, dvije trećine zno. Konačno je riješen jedan od najvećih (pasažni) instrument čime je odredio četvrstupnja ili unutar jednog stupnja, primjenjiznanstvenih problema toga doba. tu greenwichku meridijansku crtu. Sir Marvati na višetjednim putovanjima oceanom tin Rees petnaesti je kraljevski astronom 4. Kraljevski astronomi iz Velike Britanije do bilo koje luke u Zakoji djeluje od 1995. godine. vladari Opservatorija padnoj Indiji. Nagrada je iznosila 20 000, 5. Greenwichki meridijan - 0° 15 000 ili 10 000 funti, ovisno o postignugeografske duljine Prvi kraljevski astronom John Flamtoj točnosti određivanja longitude (Sobel, steed (1675.-1719.) je na temelju svojih 2000). Zakonom o longitudi, usvojenim 8. Jedan od značajnijih povijesnih dogapromatranja izračunao geografsku širisrpnja 1714., ustanovljeno je sudsko vijeće nu Greenwicha, Odbor za longitudu, koje je imalo slobodu izradio prvi veliki odlučivanja o dobitniku nagrade, a sastomoderni katalog jao se od znanstvenika, predstavnika vlade zvijezda Historia i pomorskih časnika. Coelestis Britanni3. Harrisonov kronometar ca i poznatu knjigu rješenje problema zvjezdanih karata Atlas Coelestis. Ispunivši svoju zadaću, Odbor za lonNakon njegogitudu je . raspušten 1828. godine . Naive smrti je drugim me, 1773. godine je dodijelio Johnu Harrikraljevskim astrosonu nagradu za koju se on desetljećima nomom imenovan neumorno borio, unatoč osporavanjima Edmond Halley njegova izuma od strane astronoma i sa(1720.-1742.), za mog Odbora. Harrison je konstruirao H-1 kojega je metoda kronometar (grč. chronos = vrijeme, melunarne udaljenotron = mjera), prvi sat koji je dovoljnom sti (metoda mjeSlika 3. Vremenska kugla nalazi se na vrhu Flamsteedove kuće. točnošću pokazivao vrijeme. »Engleski sečevih mijena) 132

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Baćan Ž. (2007): Greenwichki kraljevski opservatorij, Ekscentar, no. 10, pp. 131-133

đaja koji se vežu uz londonsku zvjezdarnicu je Međunarodna meridijanska konferencija u Washingtonu 1884. godine, kada su predstavnici dvadeset i pet svjetskih zemalja odlučili da Greenwichki meridijan postane početni ili nulti meridijan. Ova je konferencija imala golemi značaj u smislu uspostavljanja vremenskog standarda (definiranje vremenskih pojaseva i pripadajućeg vremena), a tada donesene rezolucije vrijede i danas. (URL-2) Znamo da je geografska duljina λ kut između nultog (početnog) meridijana i meridijana koji prolazi nekom točkom na Zemljinoj površini. Meridijane ili podnevnike (lat. meridies = polovica dana) možemo definirati kao polukružnice na Zemljinoj sferi koje spajaju Sjeverni i Južni pol (URL-3). Za razliku od paralela ili usporednica, svi su meridijani jednaki, pa se bilo mnogo teže dogovoriti koji će meridijan biti početni. Greenwichki meridijan je početni meridijan za sva određivanja geografskih duljina i središnji meridijan prve vremenske zone ili pojasa. Označavamo ga s 0°, dok njemu nasuprotni meridijan označavamo s 180°. Pri određivanju položaja neke točke na Zemlji navodi se udaljenost od početnog meridijana u smjeru istoka od 0° do 360° ili od 0° do 180° prema istoku, odnosno 0° do 180° prema zapadu. Zanimljivo je spomenuti da Greenwichki meridijan prolazi Europom i Afrikom kroz osam zemalja: Ujedinjeno Kraljevstvo, Francuska, Španjolska, Alžir, Mali, Burkina Faso, Togo i Gana.

6. Greenwichko srednje vrijeme (GMT) i pojasno (zonsko) vrijeme Javno mjerenje vremena danas se temelji na skali općeg (svjetskog) vremena

Popularizacija znanosti koja aproksimira prividno dnevno gibanje Sunca. Greenwichko srednje vrijeme (Greenwich Mean Time) je srednje sunčevo vrijeme s obzirom na Greenwichki meridijan. Pripadno pojasno vrijeme nazivamo svjetskim vremenom. Svjetsko vrijeme možemo matematički definirati kao funkciju greenwichkog zvjezdanog (sideričkog) vremena, a određujemo ga neposrednim opažanjem dnevnih gibanja zvijezda, odnosno opažanjem prolaza zvijezda poznatih rektascenzija (URL-4). Zvjezdano vrijeme (lat. sidereus = zvjezdan) u svakom je trenutku povezano sa satnim kutom i rektascenzijom zvijezde. Rektascenzija, jedna od koordinata položaja zvijezda u nebeskom ekvatorskom koordinatnom sustavu, jednaka je zvjezdanom vremenu kada opažamo zvijezdu u meridijanu u gornjoj kulminaciji (satni kut jednak nuli). Prolaz proljetne točke kroz meridijan mjesta uzima se kao početni trenutak mjerenja zvjezdanog mjesnog vremena. Zvjezdano vrijeme upotrebljavamo za određivanje položaja zvijezda, a primjenjuje se u astronomiji, geodeziji i navigaciji. Pojasno (zonsko) vrijeme temelji se na meridijanskoj podijeli Zemlje na 24 vremenske zone, u kojima su središnji meridijani pojasa razmaknuti za 15° geografske duljine. Kao što smo rekli, pojasno (zonsko) vrijeme u kojem je Greenwichki meridijan središnji meridijan nazivamo svjetsko ili opće vrijeme (Universal Time). To je ujedno pojasno vrijeme za neke države zapadne Europe. Koordinirano (usklađeno) svjetsko vrijeme UTC (Universal Time Coordinated) vremenska je skala pojasnog vremena i temelj je općepriznatog građanskog vremenskog sustava. Primjerice, vrijeme u gradu Zagrebu određujemo kao UTC+1h npr. ako je 12:00 sati u Londonu, onda je 13:00 sati u Zagrebu.

7. Kraljevski opservatorij na prijelazu stoljeća

Slika 4. Greenwichki (početni) meridijan u dvorištu Opservatorija.

Vrijeme se danas odbrojava atomskim satovima, a sinkronizira se i prenosi GPSom. Milenijski sat (Millennium clock), jedna od posjetiteljima osobito zanimljivih atrakcija Opservatorija, nalazi se u blizini početnog meridijana u dvorištu Opservatorija. Zaslon milenijskog sata (preciznost sata milijunti dio sekunde) prikazuje broj punih dana proteklih od početka milenija, a ispod toga točno vrijeme u satima, minutama, sekundama i stotinkama sekundi. Taj je sat otkucao 00:00 GMT za početak 2000. godine, odnosno novog milenija (!?). Greenwichki park i kompleks zgrada nekadašnje Kraljevske pomorske škole, sada sveučilišta, Opservatorija, Nacionalnog pomorskog muzeja s Kraljičinom ku-

Slika 5. Milenijski sat.

ćom (XVII. st.) uvršteni su 1997. na UNESCO-v popis svjetske kulturne baštine. Danas se u starom Kraljevskom opservatoriju u Greenwichu više ne obavljaju astrometrijska motrenja; on je ponajprije muzej s prebogatom astronomskom tradicijom i mnoštvom izloženih astronomskih instrumenata. Iako se od 1957. godine zbog intenzivnog razvoja industrije te onečišćenja okoliša i atmosfere znanstvena i stručna mjerenja obavljaju u zvjezdarnici u dvorcu Herstmonceaux u grofoviji East Sussex, Greenwichki je meridijan i dalje ostao početni meridijan za određivanje geografske duljine, ali i središnji meridijan prve vremenske zone ili pojasa (URL-5).

Literatura • Sobel, D. (2000): Longituda, Naklada Jesenski i Turk, Zagreb • Pomorska enciklopedija, svezak ChHy, Jugoslavenski leksikografski zavod, Zagreb, 1975. • URL-1: Greenwichka vremenska kugla, http://www.nmm.ac.uk/server/show/ ConWebDoc.20912 (29.10.2007.) • URL-2: Međunarodna meridijanska konferencija, http://wwp.greenwich2000. com/millennium/info/conference.htm (29.10.2007.) • URL-3: Predavanja iz kolegija Osnove geoinformatike prof. dr. sc. Nade Vučetić, http://www.geof.hr/~nvucetic/ogipred2711-27106.pdf (29.10.2007.) • URL-4: Predavanja iz kolegija Geodetska astronomija prof. dr. sc. Drage Špoljarića, Vrijeme, vremenske skale i uređaji za mjerenje vremena, http://www.geof. hr/~dspoljar/ (29.10.2007.) • URL-5: Wikipedia: Kraljevski opservatorij, Greenwich, http://en.wikipedia. org/wiki/Royal_Observatory,_Greenwich (29.10.2007.)

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

133

Popularizacija znanosti

Novljaković J. (2007): Google Mars i Google Moon, Ekscentar, no. 10, pp. 134-135

Google Mars Jasmina Novljaković* Godine 1895. je Percival Lowell objavio kartu Marsa, nakon što je proveo godine života proučavajući teleskopom »Crveni planet«. Sada i vi možete istraživati Mars i to pomoću svog internetskog pretraživača. Google Mars je rezultat suradnje Go-

vanje visine pojedinih točaka, koja se denome 2006. godine tijekom trećeg nalazi u lijevom donjem uglu. produženog programa, točno nakon deset Druga vrsta podataka su podaci o vidaktivnih godina provedenih u Svemiru. ljivim dijelovima površine Marsa. To je 2001. godine je NASA lansirala vrlo mozaik slika fotografiranih pomoću MOCuspješnu misiju Mars Odyssey, čija je lea (Mars Orbiter Camera), koja se također tjelica još u orbiti (podaci iz kolovoza nalazi na NASA2006. godine). Odysseyjev je spektromeinoj letjelici iz mitar za detektiranje gama zraka otkrio znatsije Mars Global nu količinu vodika u gornjim slojevima Surveyor. MOC je pokrivača Marsa (Mars’ regolith - sitni pislična digitalnoj kajesak nastao trušenjem kamena). Smatra meri kakvu nas vese da je taj vodik u velikim količinama ćina ima kod kuće. sadržan u vodenom ledu. Instrument za Zapravo, ova karta dobivanje infracrvenih slika, smješten na predstavlja ono što letjelici Mars Odyssey, naziva se THEMbismo vidjeli proSIS (Thermal Emission Imaging System). stim okom kada Spomenuti instrument kombinira petovalbismo bili u orbiti ni sustav za dobivanje slika vidljivog dijela oko Marsa. spektra i devetovalni sustav za dobivanje Treću vrstu infracrvenih slika. Uz THEMSIS, na letjepodataka čini molici Mars Odyssey se još nalaze i spektroSlika 1. Primjer karte Marsa dobivene na Google Marsu zaik infracrvenih metar za detektiranje gama zraka (Gamma oglea i Sveučilišta u Arizoni (Arizona Staslika, snimljenih THEMSIS-om (Thermal Ray Spectrometer - GRS) i sustav za mjete University), a pomoću njega moguće Emission Imaging System), sustavom koji renje zračenja Marsa (Mars Radiation Enje proučavati neke od najdetaljnijih znanse nalazi na NASA-inoj letjelici iz misije vironment Experiment - MARIE). stvenih karata Marsa ikad napravljenih Mars Odyssey. Toplija područja prikazana Mars je trenutno ‘domaćin’ još dvjema (URL-4). Google je spomenuti servis lansu svjetlije, hladnija tamnije. Oblaci i prašiletjelicama u sklopu misija Mars Express sirao u povodu 151. rođendana Percivala na u atmosferi su prozirni na infracrvenim i Mars Reconnaissance Orbiter, što je, ne Lowella. kartama, što ove karte čini najoštrijim gloračunajući Zemlju, više letjelica nego za Phil Christensen, znanstvenik sa Svebalnim kartama Marsa ikad napravljenim. ijedan drugi planet. učilišta u Arizoni, izjavio je da je ideja voMisije koje su omogućile stvaranje GoVažno je još spomenuti da trenutno dilja pri izradi ovoj projekta bila da ljudi ogle Marsa su prethodno spomenute misine možemo koristiti aplikaciju Google Earnapokon Mars prestanu doživljavati kao je Mars Global Surveyor i Mars Odyssey, tha za pristup podacima na Google Marsu, planet izvanzemaljaca. pa bi bilo dobro reći i nešto o njima, kao ali se radi na tome. Također je nepoznato Korištenjem tehnika sličnih onima i o THEMSIS-u, sustavu pomoću kojih su hoće li Google Mars postati zasebni prokoje su proslavljene Google Earthom, kodobivene infracrvene slike korištene za gram. risnici mogu »zumirati« do površine Marinfracrveni prikaz sa, dok su pozicije ključnih planina, krapovršine Marsa. tera, kanjona i dina podebljane, posebno Misiju Mars označene i lako prepoznatljive. O naveGlobal Surveyor denima se može dobiti mnogo informacije lansirala NASA ja, a mogu se naći i priče iz misije Mars 1996. godine naOdyssey, koje uglavnom opisuju krajolik kon propasti misiMarsa. U Google Mars uključene su tri vrje Mars Observer ste podataka. (URL-3). Ova miPrva vrsta podataka su podaci o visini sija postigla je pot- osjenčana reljefna karta s podacima dobipuni uspjeh, a prvo venim laserskim altimetrom (Mars Orbiter kartiranje Marsa Laser Altimeter - MOLA), koji se nalazi na dovršeno je početNASA-inoj letjelici Mars Global Surveyor. kom 2001. godine. Ova karta je bojama podijeljena po visini, Kontakt s letjelicom pa možete koristiti legendu,za procienjiizgubljen je u stu- Slika 2. Još neki primjer karata dobivenih Google Marsom [*] Jasmina Novljaković, Usmjerenje: Satelitska i fizikalna geodezija, Geodetski fakultet u Zagrebu, e-mail: jnovljakovic@geof.hr

134

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Novljaković J. (2007): Google Mars i Google Moon, Ekscentar, no. 10, pp. 134-135

Popularizacija znanosti

Google Moon

Povodom 36.godišnjice prvog slijetanja na Mjesec i misije Apollo 11 (20. srpnja 2005. godine), Google je, pomoću NASA-inih podataka o Mjesecu dostupnih za javnost, kreirao alat nazvan Google Moon (URL-2). U osnovnim se postavkama ovog alata, s nešto smanjenim mogućnostima, nalazi prikaz svih šest točaka slijetanja letjelica iz Apollo misija. Klikom na pojedinu lokaciju dobivaju se podaci o astronautima koji su u dotičnoj misiji sudjelovali i datumu održavanja misije (Slike 3 i 4). Zasad postoji granica do koje možemo »zumirati«‘ površinu Mjeseca, a razlog tome je ograničenost pristupa NASA-inim podacima o Mjesecu. Ako pokušate »zumirati« više nego što je dopušteno, naići ćete na šalu Googleovih inženjera. Google se šali da će do stote obljetnice slijetanja na Mjesec u srpnju 2069. godine u Google Moon integrirati sve proizvode i sposobnosti pretraživanja, pa će korisnici moći saznati sve što ih zanima o Mjesecu, (kao, primjerice, poslove koji se odvijaju na Mjesecu, adrese i bilo koje druge informacije vezane uz Mjesec).

Slika 3. Karta površine Mjeseca dobivena Google Moonom, s označenim mjestima slijetanja Apollo letjelica

Literatura URL-1: http://mars.google.com, datum pristupa stranici: 1. prosinca 2007. URL-2: http://moon.google.com, datum pristupa stranici: 1. prosinca 2007. URL-3: http://www.wikipedia.org, datum pristupa stranici: 23. ožujka 2007. URL-4: http://themsis.asu.edu, datum pristupa stranici: 23. ožujka 2007.

Slika 4. Topografska karta dobivena Google Moonom

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

135

Oršulić D. (2007): IGSM Sofija 2007., Ekscentar, no. 10, pp. 136-138

Studentski život

IGSM

Sofija 2007.

Domagoj Oršulić*

Za sve neznalice kojima nekim slučajem još nije doprlo da uha, IGSM (International Geodetic Students Meeting) je međunarodni geodetski studentski skup, iznikao iz ideje nizozemskih studenata o usporedbi dodiplomskih, postdiplomskih i stručnih programa na fakultetima geodezije diljem Europe u vidu zajedničkog druženja studenata tih fakulteta. Prvo takvo okupljanje dogodilo se 1988. godine u gradu Delftu, u Nizozemskoj. Otada pa sve do danas, održan je svake godine. Planiranje i realizacija IGSM susreta obavlja se pod okriljem IGSO-a. IGSO (International Geodetic Student Organisation) je studentska organizacija međunarodnog karaktera, čiji je cilj ujediniti studente geodezije cijelog svijeta. Također, »ti susreti nisu samo izvanredna mogućnost za razmjenu iskustava u polju geodezije, već i jedinstvena prilika za upoznavanje drugih zemalja, njihovih običaja i kulture« uvodne su riječi u brošuri o IGSM-u u Krakovu 2006. godine. Od 2. do 8. svibnja 2007. godine, IGSM susret održao se u Bugarskoj, u Sofiji (http://www.uacg.bg/IGSM/uk/sofia. html). Susret je pohađalo dvadeset pet studenata zagrebačkog Geodetskog fakulteta, među kojima je, po treći put, bila i moja malenkost. Put do Bugarske je

bio, kao i dosadašnja dva, djelomično financiran dobrovoljnim donacijama geodetskih obrta i poduzeća kojima su se studenti učesnici obratili za pomoć. Isto tako, sponzorski su sudjelovali i neki poznati hrvatski brendovi: Jamnica, Badel 1862, Maraska, Franck i Hrvatska turistička zajednica, koji su ustupljenim proizvodima omogućili da hrvatski studenti ostanu u Sofiji zapamćeni kao najvelikodušniji. No, o tome više u zahvali sponzorima. Prva je asocijacija na pojam IGSM vlak. Vlak do Istanbula, vlak do

Krakova, vlak do Sofije, poligonski IGSM vlak. I neka se nikad ne prestane razvlačiti. Zagreb, Beograd, kava na kolodvoru, promjena kompozicije, Sofija - 16 sati putovanja koje stane u ovih nekoliko riječi. Hrvati kao Hrvati, napravili su tulum u svakom zarezu prethodne rečenice. Na sofijski željeznički kolodvor, 16 puta zgužvani, probuđeni i umorni, stigli smo u jutarnjim satima. Dočekao nas je diplomirani inženjer geodezije Milen, s kojim smo se, nakon što nas je dajući nam pokoji bugarski lev, tog jutra uputio na obližnji wc, vrlo brzo sprijateljili. Odvezli smo se na račun organizatora nekakvom vrstom kombi-busa do studentskog grada na rubu Sofije. Kako nas je bilo puno, samo pet studenata se smjestilo u dom gdje su bili i ostali učesnici IGSM-a, dok su ostali smješteni u drugi dom, petnaestak minuta hoda od IGSM doma. Naš

[*] Domagoj Oršulić, usmjerenje: Satelitska i fizikalna geodezija, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: dorsulic@geof.hr

136

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Oršulić D. (2007): IGSM Sofija 2007., Ekscentar, no. 10, pp. 136-138

dom imao je rešetke na sobnim vratima, polufunkcionalni lift i zaključana ulazna vrata kroz koja se moglo proći samo pomoću akreditacije koju smo dobili. Ispostavilo se da je ta udaljenost uzrokovala manjak komunikacije s ostalim IGSM učesnicima, ali je dala priliku za upoznavanje bugarskih i makedonskih studenata, a pogotovo studenata iz Srbije kojih, u potrazi za boljim mogućnostima, u Sofiji ima dosta. Studentski grad u Sofiji je grad koji nedostaje zagrebačkim studentima. Razlog? Taj grad je studentski. Sastoji se od domova, dućana, stambenih zgrada i nije malen. Restorani, sandwich barovi, caffe barovi, disko klubovi se natječu u brojnosti, ljepoti i svježini izgradnje. Bugari se vole zabaviti, a nama je to domaći teren. Izbor je raznolik, ali prednjače mjesta gdje se slušaju bugarski narodnjaci, malo slušljiviji od onih »naših domaćih«. Curama je ulaz u klubove besplatan, a cijene su više nego pristupačne za naše prilike. Slična nas je situacija dočekala u dućanima i restoranima. Prosječna bugarska plaća, prema Milenu, iznosi nekih 250-300 eura, što objašnjava takve cijene. Noćni je život u centru, što se tiče cijena, neka druga, više zagrebačka priča,. Sofija je dvomilijunski grad okružen planinama s vječnim snjegom, uvijek dojmljivim prizorom. Jedan je od najstarijih europskih glavnih gradova s poviješću koja seže do rimskog doba. Centar Sofije krasi velik broj povijesno raznolikih sakralnih objekata, npr. crkva Bojana iz 10. stoljeća, rana bizantinska crkva iz 6. stoljeća, rimska crkva Sv. Ivana iz 4. stoljeća, lijepa i monumentalna katedrala Aleksandra Nevskog, izgrađena početkom 20. stoljeća u slavu ruskih vojnika

Studentski život

poginulih tijekom rusko-turskih ratova u kojima je Bugarska izvojevala oslobođenje od Otomanske vladavine, i naravno, pregršt nacionalnih muzeja. Promet je katastrofičan, prolazi kroz većinu centra u kojem nema pješačke zone, ali je ona nadomještena velikim parkovima. Ceste kroz uži centar su uščuvane, kamenim kockama popločene i zagasito žuto obojane prometnice. Prometna pravila Bugarima predstavljaju samo mogućnost. U to su nas uvjerili taksisti, »mi Bugari samo ravno«, kako je rekao jedan od njih. Taksisti su nas uvjerili da se možemo sporazumijeti koristeći vlastite jezike. Počastili su nas zezancijom na račun vozača autobusa u koji su se zaletavali naglim pokretima volana. Mene su naučili da Bugari koriste suprotnu gestikulaciju glavom za potvrdan i negativan odgovor. Ako uđete u bugarski kafić i naručite kavu, konobarica će vam odmahniti glavom lijevo - desno, ostaviti vas zbunjene i donijeti vam ono što ste naručili. Na to se nisam do kraja uspio priviknuti. Ako izbjegnete skupu taksi službu, vožnja gradom je bagatela. Centru obodni dio grada nije za spomen. Socijalizam, trošnost, loše ceste, stari autobusi, nepokošena trava. Daleko je to od Europe. Sofija je grad lutajućih pasa. Tih četveronožnih beskućnika ima na svakom koraku i predstavljaju velik problem gradu. Na nas se i nisu baš obazirali. Više smo se bojali Bugara. Nemjerljivo je najstrašniji trenutak bio mimoilaženje na neosvjetljenom, uskom, popločenom putiću s tucetom kršnih momaka u kožnjacima, oboružanim palicama, letvama i sjekirom. Da, sjekirom. Jadna majka onome kojem su išli u vizitu... Osim tog slučaja, nije zabilježen ni najmanji incident u tih pet dana

sofijanja. Bugarski studenti geodezije koje smo upoznali su divni. Topli, otvoreni, prijateljski. U razgovoru sam saznao da su nezadovoljni kvalitetom studija. Priča je slična hrvatskoj, puno ljudi na nedovoljan kapacitet sredstava i resursa, premalo prakse. No, posla ima nakon faksa, neki rade i u inozemstvu. IGSM ekipa bila je internacionalno vrlo slično sastavljena onoj od prošle godine. Španjolci, Njemci, Finci, Turci, Švicarci, Slovenci, Poljaci i Hrvati. Naše cure opet su bile najljepše, a muški dio ekipe najzabavniji. Hrvati su bili the popular group. IGSM program je bio standardan - predavanja, izleti, kulturni programi i sport popodne, zakuske i izlasci navečer. Za razliku od prijašnja dva IGSM-a, ne mogu se pohvaliti da sam prisustvovao većini predavanja, kojih je bilo puno manje. Istaknuo bih prezentaciju časopisa Ekscentar, kojoj nisam prisustvovao samo svojom krivicom. Našem kulturnom uzdizanju pridonijeli su posjeti prelijepoj katedrali Aleksandra Nevskog, Nacionalnom povijesnom muzeju i nekakvom parku prirode gdje smo jeli loše vojničke kobasice, a neki su izgorili na suncu s naočalama na licu i postali novi Kostelići. Organizacija IGSM-a je imala dosta pritužbi. Studenti organizatori su imali određenih financijskihproblema, iako su skupili i potrošili oko 20 tisuća eura. To zapravo i nije toliko bitno. Bitno je druženje i sklapanje prijateljstva, a ne hoće li se ručati u otmjenom restoranu ili ne. Ipak, bilo je dosta praznog hoda. Onaj turski IGSM i dalje ostaje na prvom mjestu. Iako, spomenuo bih sobe i kraljevski domjenak dobrodošlice s kojeg se pri odlasku odzvanjajuće orilo hodnicima, ponajviše španjolskim i hrvatskim navijačkim pjesmama. Spomena vrijedna je svakako folk večer u kojoj su participanti trebali predstaviti zemlju iz koje dolaze. Švicarci su se dizali i spuštali sa stolica pjevajući, Turci su pleli kolo, Slovenci su postali harmonikaši, a Hrvati su ispunili dugi stol sokovima, pelinkovcem, vinom, pršutom, sirom, kulenom, bajaderama, prospektima Hrvatske turističke zajednice i otpjevali Vilo moja i Da te mogu pismom zvati. Zapravo, cure su pjevale, a promukli dečki su brundali u pozadini. Bila je to jedna lijepa i velikodušna večer. Uobičajeno neprilagođenom brzinom stigla je i posljednja noć, stjerala nas u odjela, odjeću za izlaske, i odvela u već prije posjećeni prostor koji je svojim interijerom neodoljivo podsjećao na komunizam. Nakon ukusnog jela, zemlja po zemlja se zahvalila organizatorima. Dobili

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

137

Oršulić D. (2007): IGSM Sofija 2007., Ekscentar, no. 10, pp. 136-138

Studentski život su brdo poklona, vojsku toplih riječi. Uz zvukove odobravanja, dlanovi su udarali. Naše cure su, jedna po jedna, uručivale čitavu silu poklona koje smo donijeli iz Hrvatske, što kupljeno, što od sponzora. Dvd-i o Hrvatskoj, prospekti, slatkiši, licitarsko srce, no uglavnom se radilo, vidi vraga, o alkoholnim delicijama. Donijeli smo toliko toga, da kad bi se pokloni ostalih zbrojili i pomnožili s dva, ne bi nas pretekli. Grupno je fotografiranje Hrvata bilo masovno i intenzivno, blicalo je kao da se radi o svjetski popularnoj pop-grupi. To smo na trenutak i bili. The popular group. Potom je uslijedio tulum i pol, znoj, ples, smijeh i blicanje. Tucet riječi za desetak sati nevjerojatnog provoda. U rano jutro, u gutljaju kave prije zadnjeg odlaska u sobu je sve utihnulo. Skoro ništa sna, pravi mali balkanski okršaj s čistačicama u podne, i na bugarskom i na hrvatskom jeziku, a i na oba jezika. Zahvaljujući legendi Milenu, imamo gdje ostaviti stvari prije odlaska na večernji vlak za doma. Kupovina hrane i oproštaj. 16 sati koje smo već upoznali sada se čine dužim. Krađa torbe i novaca kvari doživljaj, ali preživjeli smo do dalekog Zagreba. Oštećeni kolega je solidarno refundiran zajedničkim prilozima. Rukovanje i svatko svojim putem. Čudno je to - zbližiti se s nekim u tih par

138

ekscentar

dana s kime dotada nisi imao nikakav kontakt, vratiti se kući nakon svog tog grljenja, razgovora i druženja, pa nastaviti po starom. Sljedeći IGSM bit će u Poljskoj, odlučeno je na sjednici IGSO-a tijekom IGSM-a, godinu dana prije, održat će se ponovo u Španjolskoj, u Valenciji. Geodeti iz Europe, la plaja, nova nezaborav-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

na iskustva. Pozivam sve mlađe zainteresirane studente da pohode taj susret i kandidiraju se za organizaciju jednog takvog susreta u Hrvatskoj. Ja se nudim kao pripomoć. Na ovom IGSM-u Švicarci su se ponudili da budu domaćini 2009. Dakle, IGSM Zürich 2009. IGSM Zagreb 2010. Zvuči odlično. A i nije da nas nisu pitali. I to ne samo jedanput...

Zahvala sponzorima igsm-a Sofija 2007. Ovim putem studenti Geodetskog fakulteta žele izraziti zahvalnost svim sponzorima i donatorima, bez kojih sudjelovanje na jednom ovako značajnom susretu s ostalim studentima geodezije iz Europe i svijeta ne bi bilo moguće. Time ste omogućili promicanje geodezije u Hrvatskoj na međunarodnoj razini, usavršavanje studenata u struci i stvaranje novih veza i prijateljstava, što će svakako pomoći unaprjeđenju geodetske znanosti u Hrvatskoj. Također se želimo zahvaliti tvrtkama koje su donacijom svojih proizvoda pomogle da ostavimo dobar dojam u Sofiji. To su: Badel 1862, Belje, Franck, Jamnica, Maraska, Red Bull, i Hrvatska turistička zajednica. Ispričavamo se uredima ovlaštenih inženjera geodezije jer u računovodstvu nažalost nismo nikako mogli doći do imena ovlaštenih inženjera koji su izvršili uplatu. Molimo da nas kontaktirate na e-mail kako bismo ovaj nedostatak mogli ispraviti u idućem broju Ekscentra. A.G.G. Doo, Pula

Geoprojekt d.d., Split

Abaka, Rovinj

Iličić Vladimir, Makarska

Damir Bergovec, Geomjernik, Zagreb

Ivan Lončarić, Jastrebarsko

Ðometar, Omiš

Ivica Gnječ, Kula Norinska

Firma CIVE, Zadar

Kajfeš Ž., Luka

G.E.O.T.I.M.

Kvadrat, Zagreb

Geo - Elektro d.o.o., Sesvete

Marviss usluge d.o.o., Umag

GEO - Premjer, Zagreb

Milenko Jović, Buje

Geo Grading, Kaštel Štafilić

Mjernik, Mala Subotica

Geobiro Stojanović, Sisak

Mjernik, Zagreb

Geo-BT d.o.o., Zabok

Mjernik, Čakovec

Geod. Obrt Prizma, Vrbovec

Mladen Kao, Nova Gradiška

Geodet d.o.o., Pula

Podloga, Solin

Geodet no1., Čakovec

Premjer, Zagreb

Geodetski zavod Rijeka, Rijeka

Premjer Stilinović, Ðakovo

Geodezija Zaprešić, Zaprešić

Rački D, Zagreb

Geodom d.o.o., Sveti Ivan Zelina

Stjepan Kolenac, Duga Resa

GEO-J.Z. d.o.o., Zagreb

Stjepan Tomašić - Geodetski ured, Dubrovnik

Geokliman d.o.o., Poreč

TOPOING d.o.o., Kastav

Geokota d.o.o., Split

Traser d.o.o., Dubrovnik

GEOM d.o.o., Gerovo

Triangl, Rijeka

Geo-M.P., Zagreb

UOIG Josip Babić

Geomatika Smolčak, Gornji Stupnik

UOIG Zoran Bugarin

Geometar, Osijek

Ured za izmjeru za obavlj. Geod. LATA

Geometar d.o.o., Zadar

Vještačenje Bajilo, Zagreb

Geometrix, Samobor

Zaj. Ured S. Rako i I. Mime

Geomix

Zavod za fotogrametriju, Osijek

Geoplan, Slavonski Brod

Zavod za fotogrametriju, Zagreb

Geoplan, Čakovec

Zlatan Polić, Vrgorac List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

139

Gračanin I., Librić V. (2007): Stručna praksa - Bol 2007., Ekscentar, no. 10, pp. 140-142

Studentski život

Stručna praksa Bol 2007. Ivo Gračanin*, Vedrana Librić**

Slika 1. Posao koji ćemo obavljati

Priča se kako su studentske prakse na našem fakultetu nešto što najdulje ostaje u sjećanju. Kažu da, nakon što odemo s faksa, iz našeg sjećanja najprije ispare sva živciranja oko ispita, neugodna iskustva s komisijama, problemi s programima i ine stvari koje čine studentski staž, a ono što nam ostaje je sjećanje na Nju: Studentsku praksu. Je li zaista tako kako se priča? Pa, mislimo da jest. Iako smo još daleko od toga (ili možda i ne baš tako daleko?) da zauvijek odemo s faksa (većini je ostala masa ispita i diplomski), već sada znamo da je praksa nešto što ćemo uvijek pamtiti i prepričavati jednoga dana kad se sretnemo s kolegama u gradu, na nekom seminaru, simpoziju ili u nekoj desetoj situaciji u koju nas život dovede. Strasti zbog stručne prakse se nisu smirile još od prošle godine. Ako netko nije upoznat s time, prošlogodišnji je zadatak bila vektorizacija. Cjelodnevno tipkanje i klikanje mišem u računaonici 114 umjesto prizme, instrumenta, vrpce i svježeg zraka.

Zbog nedoimali stanku od nekoliko sati koje smo statnih sredstava iskoristili za obilazak grada i ispijanje kava za stručnu praksu, na novouređenoj rivi, a onda nastavak kai mi smo očekivali tamaranom za Bol. takvu sudbinu, no More je pomalo uzburkano, prvi dona naše opće vedir s katamaranom i njegovo ljuljanje je selje, nakon niza malo uplašilo one ljude kojima je muka dogovora i opcija, prilikom vožnje, pa su se opskrbili sa ‘sicpronađena je ona kness bag’-ovima. Noćna vožnja od kojih najbolja. Profesor sat vremena i onda napokon čvrsto tlo Roić je kontaktirao odahnuli smo prilikom pristajanja u Bol. Geofoto, poduzeće U Bolu su nas dočekali naši ‘nadređekoje je bilo voljno ni’: gospođica Melanija Perenčević, Marifinancirati naš odjan Lukić, Damir Višić i naš asistent i nolazak na stručnu vopečeni doktor, Vlado Cetl. Osim njih, praksu. Stoga ovim doček nam je pripremila i gospođa Bura. putem želimo upuNakon pozdrava i kratkih uputa smo titi jedno veliko krenuli prema apartmanima. Usput nam HVALA i profesoru je pokazan i restoran Moby Dick u kojem Roiću i Geofotu što su nam omogućili lićemo doručkovati i večerati. Dolazak u jepo iskustvo i što smo, na kraju krajeva, apartmane i raspored po sobama je prouspjeli izbjeći računaonicu 114. Umjesto šao glatko. Apartmani su bili novouređeni vektoriziranja, naš je zadatak bio izvršiti i dobro opremljeni sa satelitskom, tv-om, katastarsku izmjeru dijela K.o. Bol. dvd-om, klimom. Moramo napomenuti da Putovanje do Bola izveli smo u vlanas je klima spasila jer bilo je hladno, a to stitom aranžmanu. Sve je počelo na željeje bio jedini način grijanja. zničkom kolodvoru u Zagrebu (za većinu Nakon smještaja je uslijedila podjela barem, jer neki su padobranci otišli autoradnih zadataka - svaka je od sedam ekipa mobilom i autobusom). Nedjelja, 9. prodobila svoje područje izmjere, zatim večesinca 2007. - ranojutarnje okupljanje na kolodvoru, kupnja karata i ugodna vožnja ICN vlakom do Splita. U vlaku je, osim nas, tek nekoliko putnika, tako da smo imali čitav vagon samo za sebe. Put je, uz zezanciju, smijeh i možda pokoju minutu sna, prošao relativno brzo. Slika 2: Društvo u vlaku U Splitu smo

[*] Ivo Gračanin, Usmjerenje: Inženjerska geodezija i upravljanje prostornim informacijama, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: igracanin@geof.hr [**] Vedrana Librić, Usmjerenje: Inženjerska geodezija i upravljanje prostornim informacijama, Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: vlibric@geof.hr

140

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Gračanin I., Librić V. (2007): Stručna praksa - Bol 2007., Ekscentar, no. 10, pp. 140-142

Slika 3: U katamaranu

ra u Moby Dicku i spavanje. Ups…preskočili smo nešto, između večere i spavanja, no ne treba uopće pričati o tome kad ionako naslućujete o čemu se radi. U tih su se sedam dana izmjenjivali više-manje jednaki scenariji. Rano buđenje, doručak, odlazak na teren, ručak - lunch paket, prijenos podataka, večera i ono što pod normalno slijedi nakon večere kada je na okupu tridesetak mladih ljudi punih energije Radili smo revno pet dana, po osam sati dnevno, bez iznimke. Unatoč nepros-

Studentski život

Slika 4: Neki su zapeli na ogradi

pavanim noćima, svi smo redom bili na radnom mjestu u 8.00. Gospođa Bura, koja nas je dočekala u pristaništu još prvog dana, nije se odvajala od nas ni svih ostalih dana, štoviše, u međuvremenu je i ojačala. Šibala nas je i uvukla nam se u kosti, ali nismo odustajali. Snimali smo, svaka grupa svoj dio teritorija unatoč promrzlim rukama i crvenim nosovima. Bili smo tako dobri da naši ‘nadređeni’ nisu ni trebali u obilazak i kontrolu. Preskakali smo zidove, šetali po praznim dvorištima, lomili granje koje nam je ometalo signal,

krali mandarine i limune, ‘plivali’ u praznom bazenu, nosili kamenje u džepovima, malo smo spavali, ponešto popili i puno se smijali. Snimili smo objekte, ceste i ostale detalje u dobivenom području. Prvi dan smo pretežno proveli u rekognisciranju terena i određivanju mjesta gdje ćemo postaviti poligonske točke. Priznajemo, pošteno smo ‘potočkali’ taj dio Bola i sva sreća da se ekipa iz Geofota dobro opskrbila bolcnama. Ostale smo dane proveli u snimanju detaljnih točaka. Nekakav pro-

Slika 5: Poziranje na Zlatnom ratu List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

141

Gračanin I., Librić V. (2007): Stručna praksa - Bol 2007., Ekscentar, no. 10, pp. 140-142

Studentski život

Slika 6: Bura na Vidovoj Gori

sjek po ekipama je bio oko 250 snimljenih detaljnih točaka dnevno. Na kraju se ispostavilo da težine zadataka nisu baš bile raspoređene ravnomjerno, pa su neke ekipe završile i prije roka predviđenog za obavljanje zadatka. Te su ekipe onda pomogle u postavljanu vlakova prvog reda iznad područja izmjere cestom i ispod šetnicom uz obalu. Neki su doživjeli i neponovljivo iskustvo držanja prizme na GPS-u na Zlatnom ratu, a da pritom nisu bili otpuhani u podivljalo more. Istina je da su se neki na tom istom Zlatnom ratu samo zezali i pozirali. Na poligonske su se vlakove prvog reda vezali poligonski vlakovi ostalih ekipa kako bi se na kraju izvršilo izjednače-

Slika 7: Opustili su se i naši nadređeni

142

ekscentar

nje kompletne poligonske mreže. U petak, posljednji dan praktičnog dijela prakse, sve su ekipe završile svoje poslove, iako su neki bili skeptični prema tome. Kao nagradu za dobro obavljen posao nakon radnog tjedna nagrađeni smo turističkim izletom po Braču i poštenim ručkom (konačno). Posjetili smo turističku atrakciju ‘kuću u kući’ u Bolu, klesarsku školu u Pučišćima, zaputili smo se i u mjesto Dol gdje smo ‘posudili’ pokoju mandarinku iz kašeta naslaganih na autobusnoj stanici i obrali drveće šipka. Zapanjili smo se nepreglednim plantažama mandarina na tom području, a još više činjenicom da su neobrane. I onda pjesma kaže Maslina je neobrana... Najviše nas je impresionirao najviši vrh Hrvatskih otoka, Vidova Gora (780m), s koje se pruža veličanstven pogled na okolne otoke. To je još jedno od onih prekrasnih mjesta gdje bez problema možete napuniti memorijske kartice na fotićima. Vrijeme provedeno na Bolu prohujalo je s burom. Osim što smo radili, uspjeli smo i opustošiti zalihe pića i kokica u lokalnim trgovinama, napravili smo dernek po sobama, pjevali i plesali upoznavajući drugu stranu ličnosti svakog pojedinog od nas. Nakon što smo se gazdi apartmana

Slika 8: Gužva u sobi

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

popeli na vrh glave, sjetili smo se iznajmiti i prostor za tulumarenje. A otkrili smo i Panteru, narodnjački klub u kojem smo brojčano potukli domaće stanovništvo (što i nije bilo osobito teško) i u kojem smo se, usprkos vrsti glazbe, ludo zabavili. Ne smijemo zaboraviti da su nas u svim dobrim i lošim stvarima slijedili naši ‘nadređeni’, koji su pokazali da se unatoč svojoj ‘ozbiljnoj’ ulozi znaju dobro zabaviti i potpuno opustiti. Igrali smo pantomime i pustili mašti na volju, lomili smo ruke i noge u pokušaju da dočaramo pojam kao što je pasterizacija ili film Lepa sela lepo gore. Opili smo kuhara koji je zbog nas zaspao i nije nam pripremio doručak na vrijeme na dan polaska. Gospođica Melanija je podučila nadasve profesionalnom ispijanju dumdumova, koje je za pojedince završilo teškim mamurlukom. U tih sedam dana smo proslavili čak tri rođendana.Nismo se stigli ni okrenuti, a već je sve prošlo. Koliko smo uspješno izvršili naš posao, pokazat će naknadna obrada podataka koja nas očekuje. Bilo kako bilo, jedno je sigurno: nešto smo naučili. Ako ništa drugo, barem kako držati prizmu pod naletima bure. A sigurno i to kako se dobro zabaviti, a uz sve to biti i odgovoran. Dokazali smo kako to nije nespojivo. Na posljetku, još samo jednom želimo zahvaliti svima koji su omogućili da se ova praksa ostvari, dakle profesoru Roiću, Geofotu i, na kraju krajeva, onima koji su čitavo vrijeme bili uz nas i usmjeravali nas: asistentu Vladi Cetlu, Damiru Višiću i predstavnicima Geofota Melaniji Perenčević i Marijanu Lukiću. Iskreno se nadamo da smo dobro obavili posao i da će se našim podacima zaista nešto moći učiniti. Budućim generacijama želimo da im se ostvari isto što i nama kako bi imali po čemu pamtiti studentske dane i, također, da se zabave još bolje od nas.

ekscentar

Obilježena 10. godišnjica

U utorak, 29. svibnja 2007., obilježili smo 10. godišnjicu izdavanja Ekscentra i predstavili lipanjski broj (broj 9). Na svečanosti u Velikoj predavaonici smo predstavili naš projekt i njegovu povijest, ono što smo ostvarili u protekloj akademskoj godini i naveli ciljeve za iduće dvije godine - ulazak u bibliografske baze, veću raširenost na međunarodnoj razini, poboljšanje kvalitete i suradnja s domaćim i inozemnim tvrtkama. Između ostalog, na vrlo posjećenoj prezentaciji govorili su i Zdravko Kapović, dekan Geodetskog fakulteta, Damir Medak, prodekan za znanstveni rad i međunarodnu suradnju te Stanislav Frangeš, prodekan za nastavu i studente i novoizabrani dekan za ak.god. 2007./08. i 2008./09. Nakon prezentacije, sada već tradicionalno, preselili smo se u »osmicu«, gdje smo nastavili druženje. Zahvaljujemo Marku Šljivariću i Zlatku Lasiću što su nam ustupili navedenu prostoriju. Ove se godine navršilo i 39 godina od izdavanja prvog broja časopisa Rektificirano, tadašnjeg lista studenata geodezije i kulturne tehnike, na neki način preteče Ekscentra, te su ovom događaju nazočili i njegovi bivši urednici.

Vujčuf A. (2007): Mala škola Photoshopa, Ekscentar, no. 10, pp. 146-151

Mala škola

Mala škola Photoshopa

Adobe Photoshop CS3 - osnove Ana Vujčuf* Uvod Photoshop je vrhunski grafički program Adobe paketa, prilagođen za PC i Macintosh računalne platforme. Služi za obradu slika; od retuširanja i manipulacije fotografijama do stvaranja originalnih slika i rasterskih grafika. Njegova najnovija verzija je Photoshop CS3 i ovdje će biti riječi o njegovim osnovama. Primjeri koji će ovdje biti prikazani su prilagođeni početniku koji se još nije susreo sa ovim programom. Obrada slika traži dosta prostora, pa se preporuča najmanje 1GB radne memorije, dobra grafička kartica i kvalitetni monitor.

Slika 1. Traka izbornika

Slika 2. Traka s mogućnostima alata

Raster vs. vektor Na početku treba reći da postoje dva osnovna načina zapisa slike: rasterski i vektorski. Programi koji koriste rasterski zapis su npr. Adobe Photoshop i Paint, a vektorski Adobe Illustrator, CorelDRAW, Macromedia FreeHand i sl. Rasterske se slike sastoje od piksela i računalo sprema sliku tako da »pamti« točan pložaj i boju svakog piksela. Broj piksela određuje rezoluciju slike. Kod povećanja rasterske slike vidi se svaki piksel što zahtijeva povećanje broja piksela, odnosno rezolucije, a time se povećava i veličina dokumenta. Većina otisnutih slika ima rezoluciju od 150-300 dpi (točaka po inču). Slike za web imaju rezoluciju 72 ppi (piksela po inču). Vektorski zapis računalo »pamti« kao matematičke funkcije koje opisuju krivulje, npr. krug s bojom koja ga ispunjava. Vektorska grafika zadržava istu oštrinu slike kod bilo kojeg povećanja i spremljeni dokument je znatno manji od rasterskog.

Slika 4. Palete

LEKCIJA 1: Radni prostor Kad se otvori Photoshop oko praznog prostora vidi se: • traka izbornika (Main menu) - Slika 1. • traka s mogućnostima alata (Tool Options) - Slika 2. • alati (Tools) - Slika 3. • palete - Slika 4.

Slika 3. Alati

1.1 Alatni okvir (Toolbox) U alatnom su okviru (Slika 5.) svi alati koji služe za rad na slici. Podijeljeni su u četiri skupine: • alati za selektiranje (Selection Tools) • alati za slikanje (Painting Tools) • alati putanja, teksta i likova (Path, Text and Shape Tools) • alati za prikaz (Viewing Tools) Neke ikone alata imaju u desnom donjem kutu crni trokutić,

Slika 5. Alatni okvir

[*] Ana Vujčuf, Usmjerenje: Dizajn grafičkih proizvoda, Grafički fakultet Sveučilišta u Zagrebu, e-mail: avujcuf@grf.hr

146

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Vujčuf A. (2007): Mala škola Photoshopa, Ekscentar, no. 10, pp. 146-151

Mala škola

što znači da su u izborniku dostupni i još neki alati. Do njih se dolazi pritiskom na alat desnom tipkom miša ili pritiskom i držanjem lijeve tipke miša. Slika 12. Eraser tool, Background Eraser tool i Magic Eraser tool

1.1.1 Alati za selektiranje (Selection tools)

Gradient tool - omogućuje prijelaz boja unutar određenog područja Paint Bucket tool - ispunjava površinu odabranom bojom

Slika 13. Gradient tool i Paint Bucket tool

Slika 6. Marquee tools

Blur tool - zamagljuje Sharpen tool - izoštrava Smudge tool - zamućuje kao potez prstom po boji

Slika 7. Lasso tools

Slika 14. Blur tool, Sharpen tool i Smudge tool

Marquee, Lasso i Magic Wand se koriste za odabir cijele slike ili njezinog određenog dijela. Selektirano područje na ekranu označeno je treperavom granicom selekcije. Marquee i Lasso alatima treba kliknuti i povući ih preko slike da biste selektirali željeni dio. Magic Wand (čarobni štapić) selektira po boji, tj. sve piksele čija boja pripada zadanom rasponu. Move služi za pomicanje ranije selektiranog područja. Crop služi za obrezivanje rubova slika u određenim granicama.

1.1.2 Alati za slikanje (Painting tools)

Dodge tool - izbljeđuje boju Burn tool - zatamnjuje boju Sponge tool - ispire boju

Slika 15. Dodge tool, Burn tool i Sponge tool

1.1.3 Alati putanja, teksta i likova (Path, Text and Shape Tools)

Alati unutar ove skupine oponašaju na neki način stvarne alate. Pen tool - crtanje putanja, služi za slikanje i selektiranje Healing brush - kist »ozdravljenja« (pogrešaka) Patch tool - zakrpava dijelove izabranim uzorkom Red eye tool - uklanja »crvene oči«

Slika 16. Pen tool

Type tool - unos teksta u željenom smjeru Slika 8. Healing brush, Patch tool i Red eye tool

Brush tool - kist Pencil tool - olovka

Slika 17. Type tool

Path Selection tool - selektira cijelu putanju Direct Selection tool - selektira točku na putanji Slika 9. Brush tool i Pencil tool

Clone Stamp tool - alat za kloniranje

Slika 18. Path Selection tool i Direct Selection tool

Shape tools - crtanje likova sa ili bez ispune Slika 10. Clone Stamp tool

History brush tool - poništavanje i ponavljanje poteza korištenjem palete History Art History Brush - oponašanje raznih slikarskih stilova Slika 19. Shape tools Slika 11. History Brush tool i Art History Brush tool

Eraser tool - briše dijelove slike Background Eraser tool - briše pozadinu Magic Eraser tool - briše odabranu boju

1.1.4 Alati za prikaz (Viewing Tools) Notes tool - unos poruka Audio Annotation tool - unos zvučne primjedbe List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

147

Vujčuf A. (2007): Mala škola Photoshopa, Ekscentar, no. 10, pp. 146-151

Mala škola

LEKCIJA 2: Rad sa datotekama Slika 20. Notes tool i Audio Annotation tool

2.1 Otvaranje nove datoteke

Eyedropper tool - kapaljka, prikuplja uzorak boje s kojom možemo dalje raditi Color Sampler tool - na željenom mjestu postavlja referentnu točku, a u info-okviru ispisuje sve podatake o boji Ruler tool - mjeri udaljenost i kut između dvije točke Count tool - mjeri broj postavljenih točaka

Otvaranje nove datoteke se vrši preko naredbi File > New. Nakon izvršenja naredbe otvara se dijaloški okvir.

Slika 21. Eyedropper tool, Color Sampler tool, Ruler tool i Count tool

Hand tool - pomicanje slike unutar prozora Zoom tool - povećavanje i smanjivanje slike

1.2 Traka izbornika (Main menu) File (rad s datotekama): otvaranje, zatvaranje, spremanje, uvoz, izvoz, ispis, zatvaranje programa. Edit (uređivanje): Cut (izreži), Copy (kopiraj), Paste (zalijepi), Clear (očisti), Undo (poništi akciju), Transform (preoblikuj), Preferences (postavke). Image (upravljanje slikom): Mode (način prikaza boje), Adjustments (kontrast, korekcija boje, itd.), Image size (veličina slike) , Canvas size (veličina platna), ... Layer (sloj): sposobnost rada sa slojevima kao rad s prozirnim folijama, svaki sloj je potpuno odvojen od drugih. Izbornik Layer sadrži naredbe za stapanje i rad sa slojevima. Select (selekcija): radi zajedno s alatima za selektiranje kako bi omogućio izmjene selektiranih područja. Filter: korištenje filtera za dobivanje raznih efekata, kao npr. pretvaranje fotografije u imitaciju slike, zamućivanje i izoštravanje slike, izobličavanje slike, dodavanje teksture, itd. Analysis (analiza): koristi se uz Ruler i Count alate. View (pogled): sadrži naredbe za uvećavanje slike, naredbe za nadzor ravnala (Ruler), vodilica (Guide) i mreže (Grid), što omogućuje precizno smještanje objekata. Za postavljanje vodilice treba prvo prikazati ravnala (View > Rulers), zatim se pokazivač miša smjesti na ravnalu i povuče prema sredini slike. Kada se vodilica smjesti, može se pomicati samo alatom Move. Naredba Snap to određuje za što će se objekt hvatati. Window (prozor): odabiranje paleta za rad s njima na radnoj površini.

Slika 23. Otvaranje nove datoteke

Unutar tog okvira možemo odabrati razne postavke: • Name: odabir imena datateke. • Preset: odabir formata dokumenta. • Width/Height: imamo mogućnost sami odrediti format i mjerne jednice. • Resolution: odabir rezolucije (razlučivosti) je jako važna postavka. Razlučivost je broj točaka (dots) po inču u ispisu (dpi), ili broj piksela po inču (ppi) u prikazu na zaslonu. Kao što je već rečeno, većina tiskanih slika ima rezoluciju od 150-300 dpi, a slike za web su od 72 ppi. Što je veća rezolucija, veća je kvaliteta slike, ali i zauzeće memorije. • Color Mode: odabir načina prikaza boje, RGB se koristi za prikaz na monitoru (web), a CMYK za tisak. • Background Contents: odabir boje za pozadinu. Nakon klika Ok otvara se radna površina s bijelim pravokutnikom - platnom. Veličina platna se može izmijeniti odabirom naredbi Image > Canvas size, veličina formata datoteke se može izmijeniti odabirom naredbi Image > Image Size.

2.2 Otvaranje postojeće datoteke Postojeća se datoteka otvara naredbama File >

1.3 Traka s opcijama alata (Tool Options) Ova traka čini opcije tekućeg alata dostupnima cijelo vrijeme, a izgled trake se mijenja prema odabranom alatu.

1.4 Paleta History Photoshop nam nudi naredbu Undo, ali puno napredniju, tj. paleta History (Slika 22.) sadrži popis svih koraka koji su učinjeni od otvaranja dokumenta. Klikom na bilo koji predhodni korak se sve vraća na tu točku rada. 148

ekscentar

Slika 22. History paleta

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Slika 24. Otvaranje postojeće datoteke

Vujčuf A. (2007): Mala škola Photoshopa, Ekscentar, no. 10, pp. 146-151

Mala škola

Open. Nakon izvršenja naredbe otvara se dijaloški okvir. Izabrana se datoteka otvara dvostrukim klikom ili pritiskom na gumb Open.

2.3 Spremanje Potrebno je znati tri osnovne naredbe za spremanje dokumen-

sije, koristi se na PC i Mac platformi, služi za ispis • EPS (.eps) - koristi PostScript jezik, koristi se za PC i Mac platforme, služi za ispis • RAW (.raw) - sprema informacije u najfleksibilniji format za prijenos datoteka između aplikacija i računalnih platformi.

LEKCIJA 3: Modeli boja

ta: • Save: spremanje trenutnog stanja u datoteku s kojom radimo. • Save As: koristi se da bismo pozvali dijaloški okvir i definirali ime dokumenta, format, itd. Ako želimo trenutno stanje spremiti kao novu datoteku, koristit ćemo ovu naredbu. Nastavljamo rad s tom novom datotekom dok je starija verzija spremljena. • Save As a Copy: sprema se kopija datoteke i još uvijek se nastavlja s radom na originalnoj datoteci, ali ne i na kopiji.

Photoshop se prema bojama odnosi u modovima i modelima: modeli su metode definiranja boje, a modovi su metode rada s bojama zasnovanim na modelima. RGB (Red, Green, Blue) model se koristi za prikaz na TVekranima i monitorima. Vrijednosti svake RGB komponente se pridružuje raspon od 0-255. Npr., čista crvena boja ima vrijednost Red postavljenu na 255, a Green i Blue na 0. Čista bijela ima sve vrijednosti postavljene na 255, a crna na 0. CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) model se koristi za tisak i color fotografiju. Miješanjem cyan, magenta i yellow boje se dobije tamno smeđa boja, pa se još doSlika 26. Modovi rada datno koristi i crna. • Bitmap i Grayscale: mod Grayscale daje 256 tonova sive (od bijele do crne), a mod Bitmap koristi dvije vrijednosti - crnu i bijelu. Bitmap se koristi za jednobojne crteže i grafike, a Grayscale za crno-bijele fotografije. • Indexed Color se koristi za PC i Macintosh platforme. To je paleta od 256 boja koje web podržava, pa se koriste za internet.

LEKCIJA 4: Slojevi

Slika 25. History paleta

2.4 Formati zapisa Format zapisa je način na koji je informacija spremljena, a definira ga ekstenzija naziva datoteke kao na primjer .doc u tekstualnim datotekama. Format Photoshop datoteke ima ekstenziju PSD (.psd) i njegova prednost je u tome što tako pohranjena slika sadrži sve informacije o radu na toj datoteci (npr. layere) bez kompresije. Nedostatak formata PSD je taj što ga drugi programi ne mogu otvoriti. Ovdje je popis nekih uobičajnih formata: • BITMAP (.bmp) - standardni grafički format za PC • GIF (.gif) - Graphical Interchange format, sažet je, ima ograničenu paletu boja i često služi za objavljivanje na webu • JPEG (.jpeg) - Joint Photographic Experts Group, datoteke tako spremljene zauzimaju najmanji mogući prostor na disku bez osjetnog pada kvalitete, koristi se za web • PNG (.png) - Portable Network Graphic, objedinjuje dobru kompresiju GIF-a velikom paletom boja JPEG-a. Nudi mogućnost zadržavanja transparentne pozadine pa se često koristi za web. • PDF (.pdf) - Adobe’s Acrobat Portable Document Format, služi za izradu dokumenata za razmjenu među različitim platformama • TIFF (.tif) - Tagged-Image File Format, format bez kompre-

Photoshop je specifičan po tome što pri radu možemo koristiti slojeve (Layers). Svaki detalj neke slike se može odvojiti na zaseban sloj i dalje obrađivati odvojeno od ostalih dijelova. Svaki sloj se može »sakriti«, zatim obrisati ili dodati novi te se na kraju mogu svi spojiti u jednu cjelinu. Paleta Layers se otvara naredbama Window > Layers. Primjer: U ovom primjeru bit će prikazana karta RH odvojena od bijele pozadine, zatim s drugačijom bojom pozadine i s transparentnom podlogom. Izabere se slika naredbama File > Open... Kad je željena slika otvorena, odabere se alat za selekciju Magic Wand i klikne mišem negdje na pozadinu karte. Ovdje je bitno da je ono što se selektira jednake boje na cijeloj površini. Nakon klika, rub će selekcije biti titrava isprekidana linija. Klikom na desnu tipku miša nude se različite opcije. Odabere se naredba Select Inverse. Selekcija se promijenila. Zatim se opet desnim klikom odabere Feather koji omogućuje da granica selekcije postane »mekanija« i prema želji se namjesti širina u pikselima koja se želiti primijeniti. Opet desni klik i Layer via Cut. U Layers paleti će se pojaviti dva odvojena sloja koja se mogu »sakriti« pritiskom na »oko« pored svakog sloja. Boja se pozadine mijenja tako da se odabere sloj koji sadrži pozadinu i dvostrukim klikom na boju u Toolboxu i odabirom že-

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

149

Vujčuf A. (2007): Mala škola Photoshopa, Ekscentar, no. 10, pp. 146-151

Mala škola

Slika 27.

Slika 30.

Slika 28.

Slika 31.

Slika 29.

Slika 32.

ljene boje. Boja se može izabrati i u paleti Swatches, koja se otvara Window > Swatches. Nakon toga se odabere alat Paint Bucket i klikne na pozadinu. Karta sad ovako izgleda: Posebni efekti na karti se mogu dodati ovako: izabere se Layer1 koji sadrži kartu, zatim desni klik na Layer1 u toj paleti i odabir naredbe Blending Options. Pokazat će se prozor Layer Style, u kojem se odabiru razni efekti. Ovdje je prikazan Bevel and Emboss: Novi se sloj stvara naredbama Layer > New > Layer u glav-

nom izborniku ili klikom na ikonu za stvaranje novog sloja u Layer paleti (na dnu palete). Isto tako, sloj se briše klikom na ikonu za brisanje sloja u Layer paleti. Redoslijed slojeva se mijenja tako da se odabrani sloj u Layer paleti »odvuče« na željenu poziciju. Tekst se unosi Type alatom koji automatski stvara zaseban sloj. Slika se sprema naredbama File > Save As. Karta s transparentnom pozadinom se stvara na način da se isključi sloj sa pozadinom (u Layer paleti) i slika se spremi kao .png.

150

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Vujčuf A. (2007): Mala škola Photoshopa, Ekscentar, no. 10, pp. 146-151

Mala škola LEKCIJA 5: retuširanje Alat koji će se koristiti za retuširanje je Clone Stamp. On radi upravo to - »klonira« piksele s jednog mjesta na drugo. Radi tako da se uz tipku Alt klikne mišem na mjesto sa kojeg će se klonirati. Otpusti se tipka i klikne na mjesto na koje se želi klonirati piksele. Povlačenjem miša, alat nastavlja klonirati tako da zadržava isti odnos kao što je bio na početku između mjesta sa kojeg se klonira i mjesta na koje se klonira. U bilo kojem trenutku, pritiskom na tipku Alt i klikom miša se može odrediti novo mjesto s kojeg se želi preslikavati.

Slika 33.

Ako će se ta karta još dorađivati, treba je spremiti i kao .psd jer je to format Photoshop datoteke koji zadržava informacije o svim slojevima. Ovdje su neke kratice preko tipkovnice koje se često koriste: • Ctrl + Alt + Z - Step Backward (korak unazad) • Ctrl + + - Zoom In (povećanje) • Ctrl + - - Zoom Out (smanjenje) • Ctrl + D - Deselect (poništava selekciju) • Ctrl + A - Select All (selektira sve) • Ctrl + H - Extras (čini selekciju i vodilice vidljivima ili nevidljivima) • Ctrl + S - Save (spermi) • Shift + Ctrl + S - Save As (spermi kao) • Ctrl + W - Close (zatvori)

Slika 34.

Primjer: U ovom primjeru bit će prikazano kako se može retuširati stara naslovnica knjige (Slika 34.). Naslovnica je preuzeta s interneta: http://www.lancashire.gov.uk/environment/oldmap/cover1934. jpg (30.11.2007.) Dakle, otvori se slika i poveća joj se rezolucija na 300 (Image > Image Size), širina se podesi na 10 cm, a visina na 17,1 cm. Odabere se alat Clone Stamp, postavi mu se u traci s mogućnostima alata veličina na 30 px, Mode mora biti Normal i Opacity 100%. Uz držanje tipke Alt, klikne se mišem na mjesto s kojeg se želi početi s kloniranjem. Zoomiranjem se slika može detaljnije obraditi. Za lakše se kretanje po slici otvori paleta Navigator, gdje ima i mogućnost uvećavanja (npr. na 200%). Naredbama Image > Adjustments > Brightness/Contrast se podešavaju svjetlina i kontrast slike. Na kraju bi naslovnica trebala otprilike izgledati kao na Slici 35.

Literatura • C.Rose: Naučite Adobe Photoshop 6 u 24 sata, Zagreb, Miš, 2001. • M.B.Karbo, Peter G. Christiansen: Photoshop 7.0, Egmont d.o.o., Zagreb, 2004

Slika 35. List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

ekscentar

151

Geodetska prognoza International Congress on Geomatic & Surveying Engineering 18-02-2008 / 21-02-2008

Toulouse Space Show 08 Valencia, Španjolska

22-04-2008 / 25-04-2008

Toulouse, Francuska

ASPRS 2008 Annual Conference

Intergeo-East 2008 19-02-2008 / 20-02-2008

Beograd, Srbija

Denver, CO, SAD

EARSeL Joint Workshop 05-03-2008 / 07-03-2008

Portland, OR, SAD

13th FIG Symposium on Deformation Measurements and Analysis

International Lidar and Mapping Forum 2008 21-02-2008 / 22-02-2008

28-04-2008 / 02-05-2008

12-05-2008 / 15-05-2008

Lisabon, Portugal

IGSM Valencia 2008 Bochum, Njemačka

Geoform+

04-05-2008 / 10-05-2008

Valencia, Španjolska

28th EARSeL Symposium

11-03-2008 / 14-03-2008

Moskva, Rusija

Las Vegas, NV, SAD

Pariz, Francuska

Map Middle East 2008 08-04-2008 / 10-04-2008

Enschede, Nizozemska

14-06-2008 / 19-06-2008

Stockholm, Švedska

GI Forum 2008 Dubai, UAE

ENC-GNSS/EFTF 2008 21-04-2008 / 25-04-2008

11-06-2008 / 13-06-2008

FIG Working Week and XXXI General Assembly

Geo-evenement 2008 08-04-2008 / 10-04-2008

Istanbul, Turska

International Workshop E-learning 2008

CONEXPO-CON/AGG 2008 11-03-2008 / 15-03-2008

02-06-2008 / 05-06-2008

01-07-2008 / 04-07-2008

Salzburg, Austrija

ISPRS 3rd Summer School Toulouse, Francuska

26-06-2008 / 01-07-2008

Nanjing, Kina

ISPRS 2008 Beijing 03-07-2008 / 11-07-2008

152

ekscentar

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Peking, Kina