35

Jak odkryłem zapomniany skład prochu, czyli technologia LIDAR wkracza pod strzechy

Chcecie zostać odkrywcami jak Indiana Jones, ale nie lubicie ogromnych kamiennych kul, które pragną Was zmiażdżyć, i jadowitych pająków wędrujących po plecach? Nie ma problemu. Rządowy Geoportal oddał w nasze ręce nowy rodzaj zdjęć, które kilka lat temu rozpoczęły w świecie archeologiczną rewolucję. Tam gdzie oko nie sięga, jest bowiem LIDAR! LIDAR (skrót od Light Detection and Ranging) to laserowy skaning lotniczy służący […]

Chcecie zostać odkrywcami jak Indiana Jones, ale nie lubicie ogromnych kamiennych kul, które pragną Was zmiażdżyć, i jadowitych pająków wędrujących po plecach? Nie ma problemu. Rządowy Geoportal oddał w nasze ręce nowy rodzaj zdjęć, które kilka lat temu rozpoczęły w świecie archeologiczną rewolucję. Tam gdzie oko nie sięga, jest bowiem LIDAR!

LIDAR (skrót od Light Detection and Ranging) to laserowy skaning lotniczy służący pozyskiwaniu danych potrzebnych do precyzyjnego odwzorowania powierzchni. Co może on nam dać, czego już wcześniej nie zaoferowały zdjęcia satelitarne, którymi co dzień bawimy się na Google Earth? Bardzo wiele.

– Projekty badawcze z wykorzystaniem lotniczego skaningu laserowego prowadzone są w różnych rejonach świata, coraz częściej wykorzystuje się je w Europie, także Środkowej. LiDAR stał się istotnym narzędziem archeologii krajobrazu, umożliwiającym szersze spojrzenie na otoczenie stanowisk archeologicznych – pisze Maria Legut-Pintal z Instytutu Historii Architektury, Sztuki i Techniki Politechniki Wrocławskiej.

LIDAR potrafi bowiem przepięknie zeskanować powierzchnię gruntu nawet wtedy, gdy jest ona szczelnie zasłonięta nieprzebranym lasem. Czujecie już ten potencjał? Nie? Zatem przenieśmy się na moment do Kambodży.

Mahendraparvata

Dwa lata temu podzieliłem się z Czytelnikami taką oto konstatacją:

Minęła epoka wielkich odkryć. Znamy wszystkie lądy, odkopaliśmy bodaj wszystkie piramidy, a wioski w niedostępnej dżungli amazońskiej możemy z powodzeniem oglądać z satelity poprzez google maps. Świat utracił wszystkie swe tajemnice i stoi przed nami nagi. Serce więc krwawi, gdy oglądasz Indianę Jonesa, który eksploruje starożytne grobowce i świątynie.

Jakże się cieszę z własnej pomyłki! Dosłownie miesiąc po mojej wypowiedzi okazało się bowiem, że jeszcze wiele tajemnic przed nami.

Mahendraparvata to nazwa miasta założonego około 802 roku naszej ery. Nie wiedzieliśmy o nim nic aż do… 2013 roku, kiedy to ekipa badaczy dowodzona przez Damiana Evansa (University of Sydney) i Jeana-Baptiste Chevance’a (London’s Archaeology and Development Foundation) dzięki przeprowadzonemu z helikoptera skaningowi LIDAR dokonała niezwykłego odkrycia.

Nie mniejszym sukcesem okazała się analiza szczelnie zakrytych tropikalnym lasem okolic słynnej świątyni Angkor Wat, ujawniając strukturę miasta otaczającego to niezwykłe miejsce kultu.

Podobnych odkryć dokonano znacznie więcej. Ćwierć wieku zajęła archeologom próba stworzenia mapy miasta Majów w Belize. Niestety, gęsta dżungla skutecznie uniemożliwiała finalizację przedsięwzięcia. Zdesperowani naukowcy w końcu sięgnęli po LIDAR. Skanowanie zajęło im cztery dni, a obróbka danych trzy tygodnie. Oddajmy głos Wojciechowi Pastuszce z portalu archeowiesci.pl:

Na wykonanej dzięki lidarowi trójwymiarowej mapie terenu o powierzchni 200 km kwadratowych widać nie tylko piramidy, które były już archeologom znane, ale także rozległe tereny, których zabudowa była mniej imponująca, a także przebieg grobli, którymi wiodły drogi do innych miast. Badacze ujrzeli też pozostałości tarasów uprawnych, które pokrywały w zasadzie każde wzgórze w okolicy. Jak na dłoni widać, że cały region został podporządkowany potrzebom mieszkańców. Dla porównania 25 lat walki z dżunglą za pomocą maczet pozwoliło nanieść na mapę jedynie 23 km kw. miasta. (źródło)

Do Kambodży za daleko, ale…

I owszem. Wcale nie zamierzam Was wysyłać na drugi koniec świata, byście skanowali z helikoptera egzotyczne bezdroża. Oto bowiem technologia LIDAR wkroczyła pod strzechy, co natychmiast określono wręcz mianem rewolucji. Dzięki darmowym, powszechnie dostępnym zasobom polskiego Geoportalu, wszyscy możemy zostać odkrywcami, analizując skany wykonane w naszym kraju!

Pasjonatom historii, regionalistom i poszukiwaczom skarbów technologia pozwoliła na lokalizowanie dawnych fortów, okopów, fundamentów budynków czy nawet starych traktów. Dostępne zdjęcia satelitarne nie zawsze potrafiły pomóc w weryfikacji obiektów wypatrzonych na archiwalnych mapach. Szczególnie tych, które skrywały się pod gęstym drzewostanem. (źródło)

I ja postanowiłem przetestować usługę. Przypomniałem sobie natychmiast o pewnej kępie drzew na środku pola pod dolnośląską Świdnicą. Zawsze, gdy spoglądałem na to miejsce poprzez Google Maps, intrygowało mnie, dlaczego teren ten nie został zaorany. Sięgnąłem więc po skan LIDAR (czerwona ramka na zdjęciu poniżej) i odkryłem ciekawą strukturę – coś w rodzaju wału, który wygląda nieco jako grodzisko średniowieczne, jednak ma zbyt regularny kształt.

Natychmiast rzuciłem się do źródeł historycznych. Nic, zero, null… Żadnych danych. Sięgnąłem więc poprzez serwis Mapster po archiwalne mapy. Przejrzałem ich mnóstwo. W końcu, na dwóch, pochodzących z 1893 i 1936 roku, udało mi się odnaleźć miejsce ze zdjęcia.

Obie mapy nie miały jednak legendy, więc otwartą kwestią pozostało, co oznacza ów enigmatyczny skrót P. M. Zagadka okazała się banalna. Lektura innych map wskazała, iż P. M. to Pulvermagazin, czyli skład prochu. Starsza mapa pokazuje jeden wał, nowsza – dwa oraz znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie kolejne obiekty. Co mówią o nich źródła historyczne? Te, do których udało mi się dotrzeć wczoraj, milczą. Czeka mnie jeszcze wizyta w bibliotece. Być może uda mi się znaleźć choćby wzmiankę, choć o pomyłkę nie trudno, bowiem w tych okolicach, w czasach gdy Świdnica była twierdzą, był też inny skład prochu (w tzw. Forcie Witoszowskim), który zresztą eksplodował podczas oblężenia w 1761 roku.

 W latach 1756-1763 w Europie toczyła się wojna siedmioletnia. Jednym z głównych teatrów działań wojennych był Śląsk. Wybudowana krótko przez rozpoczęciem wojny twierdza świdnicka była podczas tej wojny czterokrotnie oblega i za każdym razem zdobywana. Zdobycie Świdnicy w 1761 r.W historii zaznaczyły się szczególnie dwa oblężenia – przez wojska austriackie w 1761 r. oraz armię pruską w 1762 r. (źródło). Na ilustracji eksplozja składu prochu w 1761 roku.

Zabawna rzecz, odkrycie wywołało wczoraj, na łamach jednej z grup facebookowych, karczemną wręcz awanturę, bowiem zakwestionował je jeden z okolicznych mieszkańców, twierdząc, iż w tym miejscu niczego nie ma i nigdy niczego nie było. Tezę tę poparł ważkim argumentem, który brzmiał mniej więcej tak: „gdyby tam coś było, wiedziałbym o tym”. Pozostawię to bez komentarza, a wspominam o sytuacji tylko dlatego, by przygotować Was na podobne reakcje, jeśli tylko uda się Wam cokolwiek odnaleźć.

Jak szukać

Ad rem, bo przecież na to czekacie. Oto instrukcja krok po kroku, która ułatwi Wam poszukiwania. Pamiętajcie jednak, iż LIDAR dopiero co trafił pod strzechy, więc nie oczekujcie za wiele. Jeszcze parę lat temu moje rodzinne miasto wyglądało na Google Earth jak rozmazana plama. Dziś można oglądać bieliznę suszącą się na balkonach. Podobnie będzie ze skanami LIDAR. Nie ma ich zbyt wiele, a i rozdzielczość niespecjalnie imponuje. To jednak, powtarzam, dopiero początek.

  1. Wchodzimy na http://geoportal.gov.pl/.
  2. Zatwierdzamy formułkę o cookies (to dopiero jest zmora!).
  3. Klikamy w okienko „Ortofotomapa”.
  4. Wybieramy interesujący nas fragment mapy.
  5. Wybieramy tzw. tryb pełny (po prawej stronie na górze ikona dużego oka).
  6. Na nowym pasku zadań klikamy w ikonę WMS (Dodaj mapę).
  7. W otwartym oknie, w zakładce „Serwisy predefiniowane”, zaznaczamy opcję WMTS.
  8. Rozwijamy „Usługi Krajowe WMTS”.
  9. Wybieramy „ISOK Cieniowanie”.
  10. Klikamy „Połącz”.
  11. Klikamy „Dodaj”.
  12. Na liście warstw po prawej odznaczamy wszystko poza „ISOK_Cien” („Usługa przeglądania hipsometrii…”).

Wiem, że metoda wydaje się nieco skomplikowana, ale po dwóch, trzech razach bez problemu ją zapamiętacie.

Uwaga, widok LIDAR może pojawiać się i znikać zależnie od zastosowanej skali (czasem tak się dzieje, czasem nie). Nie wiem, czy to błąd, przeciążenie serwera, czy też po prostu kwestia tego, że nie wprowadzono jeszcze opcji skalowania map LIDAR. Praca nad nimi będzie więc wymagać od Was cierpliwości, ale naprawdę warto. Moje pierwsze odkrycie zajęło mi kilka minut. Liczę, że Wy znajdziecie więcej ciekawych miejsc i podzielicie się ze mną swoimi skarbami!

Więcej o LIDAR:

Fot. w nagłówku: lidar-america.com

  • Świetny artykuł. Problemem dzisiejszej nauki jest ogrom danych, których naukowcy nie są w stanie przerobić i tutaj jest pole do popisu dla amatorów.

    • Andrzej

      I wobec tego coraz więcej projektów naukowych będzie realizowanych w społecznościach. Nietrudno sobie wyobrazić, że wielkie grono zapaleńców i amatorów szybciej przejrzy dane z LIDAR niż kilkudziesięciu historyków :)

  • jabol

    Autorze ale cholerka CO TO JEST TEN LIDAR? jak działa? Nierówności terenu pokazuje, czy co?…

    • Binko

      To jest lotnicze skanowanie laserowe terenu – wychodzi z tego numeryczny model terenu (czyli model terenu w 3D). LIDAR ma tę przewagę nad modelami uzyskiwanymi ze zdjęć, że w trakcie obróbki modelu można usunąć sobie drzewa, roślinność, budynki i ma się czysty teren – dzięki czemu można zobaczyć na przykład zapomniany skład prochu. Warstwą pochodną tego wszystkiego jest obrazek, który pokazuje rzeźbę terenu.

    • MX

      „LIDAR ma tę przewagę nad modelami uzyskiwanymi ze zdjęć, że w trakcie obróbki modelu można usunąć sobie drzewa, roślinność, budynki i ma się czysty teren” – ze zdjęć też tak można, pozdrawiam, Geodeta/fotogrametra.

    • Rozbieg

      Oczywiście że można ale w przypadku zdjęć interpolujez to co jest pod drzewami, zaś w przypadku skanowania tworzy się CHMURA PUNKTÓW. Punkty pomierzone są wieć zarówno na drzewach jak i na ziemi. Dlatego własciwym określeniem jest FILTROWANIE. Nadanie odpowiedniej klasy punktom to podstawa: roslinnośc wysoka, srednia, niska, zabudowania, ziemia, artefakty (ludzie, samochody, ptaki) itd… w zależności od potrzeb. Ostatecznie więc lidar jest o niebo dokładnijszy od zdjęc.

    • MX

      wiem jak działają mechanizmy pozyskiwania danych tymi metodami i nie stwierdziłem wyższości danych fotogrametrycznych nad teledetekcyjnymi, jak dla mnie obie dziedziny są równie ważne. Pozdrawiam

    • Marcin M. Drews

      Hmmmm, pod leadem jak byk jest napisane:

      „LIDAR (skrót od Light Detection and Ranging) to laserowy skaning lotniczy służący pozyskiwaniu danych potrzebnych do precyzyjnego odwzorowania powierzchni”

    • jabol

      spoko spoko już rozumiem… :) po prostu nie widać tego na tej mapie z czerwonymi drogami na tej pustyni czy coś… Było by jaśniej jakby pokazali skan z Lidara z zarysem tych dróg, zamiast te czerwone kreski…pozdr

    • cube

      LIDAR to nie tylko skaning lotniczy — wykorzystuje się go też w geodezji i architekturze do tworzenia np. trójwymiarowych inwentaryzacji obiektów

    • MX

      LiDAR, jeżeli już…

    • Marcin M. Drews

      Lidar (also written LIDAR, LiDAR or LADAR). Pisownia akronimu jest akurat rzeczą mocno umowną.

    • Mateusz Maślanka

      Ale najczęściej spotykana pisownia to LiDAR

    • MX

      Li-ght D-etection A-nd R-anging, więc obstaję przy swoim.

    • Marcin M. Drews

      Tak się składa, że w akronimach anglojęzycznych rzadko stosuje się małe litery. Warto patrzeć czasem też na świat, nie tylko na to, co się nam wydaje. :)

      http://www.webcitation.org/6H82i1Gfx

    • Krzysztof Zagórski

      Impulsy światła laserowego są kierowane w kierunku ziemii, gdzie ulegają odbiciu (idealnie tylko od gleby, w praktyce np. od drzew co wymaga obróbki danych o czym wspomniał Binko) i powracają do źródła. Czas podróży wiązki jest mierzony, a na jego podstawie tworzona jest mapa ukształtowania terenu.

    • Mateusz Maślanka
  • jabol

    jest okop na moim polu, mega.
    Co robić jak mapa znika? odświeżać?

    • Marcin M. Drews

      To jakiś błąd Geoportalu. Czasem tak się zdarza. Szczególnie przy dużych zbliżeniach.

  • Bartek

    No dobrze, ale czemu w końcu to miejsce nie zostało zaorane?

    • Marcin M. Drews

      Dunno, zapewne z uwagi na fundamenty starych budynków…

  • Helel Ben-Schachar

    Podpięłam się pod pytanie na tamtej grupie i teraz czytam artykuł :D A było mi przykro, że post został zdjęty przez kłótnię

  • rob

    Więcej takich artykułów, a nie kolejne bla , bla… o facezboku czy innej d… Maryni.

  • marzyciel

    A można to jakoś wrzucić do jakiegoś silnika graficznego i automatycznie wygenerować odwzorowanie terenu? Powiedzmy w unity, albo unreal engine, co to stał się właśnie darmowy?

    • Marcin M. Drews

      Dobre pytanie! Muszę poszperać w źródłach.

    • marzyciel

      Daj znać jak coś znajdziesz. Mi się wydaje, że bezpośrednio do np unity tego się nie da wsadzić. Trzeba pośrednio czegoś użyć, żeby wygenerować jakieś 3d powiedzmy jakiegoś blendera.

    • MX

      Chmura punktów najczęściej jest przechowywana w formacie .LAS (tekstowy ASCII) jako zbiór pomierzonych punktów ze współrzędnymi XYZ i kilkoma innymi informacjami, taką chmurę można wciągnąć np. do darmowego CloudCompare, policzyć normalne, następnie w MeshLab zrobić triangulację powierzchni i wypuścić do formatu .DAE (COLLADA)/.PLY/.OBJ/.3DS i zaciągnąć do UNITY, Blendera czy czego tam się chce (to tak na skróty).

    • Marcin M. Drews

      Dzięki za hint!

    • marzyciel

      @Marcin M. Drews
      Masz jakieś info? Skąd zdobyć owe pliki .las. Wiem, że można dostać za opłatą od jakiegoś urzędu. No i jakieś instrukcje do programów co podał MX.

    • Mateusz Maślanka

      Skorzystajcie z tego linku by pobrać dane:
      https://www.youtube.com/watch?v=pIG-C-B7Slg

    • Mateusz Maślanka

      albo jeszcze tutaj jest możliwość zalogowania i pobrania danych z Wrocławia

      http://progea.pl/oprogramowanie/laserdata/lis-distribution/
      http://www.lis-lidar.pl/

      aby dostać się do portalu:
      login: lis-lidar.pl
      hasło: demo.

      Udostępniliśmy również 10 dodatkowych loginów i haseł:
      user01 – pass01
      user02 – pass02
      (…)
      user10 – pass10

      Po pobraniu możecie skorzystać z darmowej przeglądarki danych LiDAR:
      http://progea.pl/oprogramowanie/qcoherent/lp360-viewer/

    • MX

      cloud compare:
      http://www.danielgm.net/cc/

      meshlab:
      http://meshlab.sourceforge.net/

      przeglądarka chmur online (+ przykładowe dane do pobrania/obejrzenia):
      http://potree.org/

      serwis z danymi LiDAR (open source – głównie USA ale i tak fajnie):
      http://opentopo.sdsc.edu/gridsphere/gridsphere?cid=datasets

      dane LiDAR dla Polski można kupić z Centralnego Ośrodka Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej, koszt to o ile mnie pamięć nie myli ok. 40PLN za plik danych odpowiadający obszarowi arkusza mapy 1:10000

      Jeżeli chodzi o tutoriale to trochę własnego zapału i googlowania, na necie jest multum amteriałów z zakresu przetwarzania danych ze skaningu laserower, głównie po angielsku, zaś jeżeli chodzi o sam skaning lotniczy to wiodącym producentem sprzętu do tego typu zastosowań jest RIEGL:
      http://www.riegl.com/nc/products/airborne-scanning/

      Pozdrawiam.

  • Pingback: Uczniu drżyj - nadciąga antyplagiat - AntyWeb()

  • Janik

    Hejka
    Czy istnieje podobna strona dla map europy?
    Dzieki

  • Lukas

    Witam :) Jestem świeżakiem w skanowaniu laserem i chciałbym wiedzieć czy można obliczyć po parametrach z danych technicznych pkt/m2. Nie wszystkie firmy podają tą zależność. Liczą się wartości takie jak pułap, prędkość.
    Ktoś wie jak do tego podejść