GSD-Höjddata, grid 2+

Transkript

1 D atum: D ok umentversion: Produktbeskrivning: GSD-Höjddata, grid 2+

2 (13) Innehållsförteckning 1 Allmän beskrivning Innehåll Geografisk täckning Geografiskt utsnitt Koordinatsystem Kvalitetsbeskrivning Skapa grid Leveransens innehåll Katalogstruktur i leverans Leveransformat Leverans av koordinat-transformerade grid Filuppsättning och innehåll Beskrivning av bildfil i metadata - Punkttäthet markklassificerade laserpunkter Beskrivning av innehåll i XML-filen Förändringsförteckning Senaste förändring Tidigare förändringar Bilaga A Produktions- och skanningsområden Bilaga B Kvalitetsbeskrivning nationell höjdmodell

3 (13) 1 Allmän beskrivning Lantmäteriet har sedan 2009 på regeringens uppdrag arbetat med att framställa en nationell höjdmodell med hög noggrannhet. Med laserskanning som metod samlas höjddata in och bearbetas. Ur de markklassificerade laserpunkterna framställs en terrängmodell i form av ett grid, även kallat raster eller rutnät. 1.1 Innehåll Produkten Grid2+ utgörs av en terrängmodell i gridform, med 2 m upplösning. Till produkten levereras metadata som redovisar information om tillkomst och genomförd bearbetning. 1.2 Geografisk täckning Med laserdata som grund skapas en rikstäckande terrängmodell (en avbildning av markens form). Framväxten av laserskanningen redovisas på Lantmäteriets hemsida, se Leverantörens veckorapport - I en fil redovisas mer detaljerad information om skanningen, med tidpunkter för olika delmoment, utrustning och antal skannade stråk. Produktionsstatus och klart i lager Det förstnämnda redovisas för att ge användare möjlighet till fältinventering i nära anslutning till att skanning genomförs. Översikten redovisar områden i tre olika statusnivåer; när stråkplanering är godkänd, skanning påbörjad och skanning preliminärt avslutad (omskanning kan komma ifråga om kvaliteten underkänns i den efterföljande kontrollen). Efter att skanningen är avslutad kan det dröja ytterligare upp till ca 6 månader innan laserdata finns klart i lager. Klart i lager redovisar områden, med klassificeringsnivå på respektive skanningsområde, som är lagrade i grunddatalagret och klara för leverans till användare. Sverige är indelat i produktions- och skanningsområden. Se bilaga A.

4 (13) 1.3 Geografiskt utsnitt Minsta enhet för bearbetning och leverans motsvarar en ruta om 2,5 x 2,5 km, en s.k. bearbetningsruta, anpassad geografiskt till bladindelningen i indexsystemet i SWEREF 99 TM. Rutan har en egen bladbeteckning med nedre vänstra hörnets koordinat i hundratal meter åtföljd av sidans längd i hundratal meter, t.ex _5975_ Koordinatsystem Plan: SWEREF 99 TM (kan även transformeras och levereras i valfri regional SWEREF-zon). Höjd: RH Kvalitetsbeskrivning Se bilaga B Kvalitetsbeskrivning nationell höjdmodell.

5 (13) 3 Skapa grid En heltäckande terrängmodell i form av grid skapas utifrån laserpunkter klassificerade som mark och vatten. Beräkningen sker genom linjär interpolering i ett TIN (Triangulated Irregular Network). Denna metod bevarar terrängformationer på ett bra sätt, men är samtidigt känslig för enstaka felaktiga punkter som kan få stort genomslag. För terrängmodell som skapats utifrån laserdata från och med klassificeringsnivå 2 (se kap 4.2 i Bilaga B) har även syntetiska punkter ingått. Vid många broar kompletteras punktmolnet manuellt med punkter längs strandkanten eller i vissa fall underliggande vägbana för att en bra interpolering i TIN ska kunna ske, eftersom det normalt saknas punkter både på vattenytan och på stranden under bron. De syntetiska punkterna ingår inte i leveranser av laserdata och kan inte beställas. Från och med hösten 2014 införs succesivt nykarterade strandlinjer den strandlinje som gällde vid skanningen som brytlinjer vid framställningen av modellen (klassificeringsnivå 3, se kap 4.2 i Bilaga B). Detta görs för vattendrag bredare än 6 meter och sjöar större än 0,25 km², vilket innebär att dessa vatten får släta och väldefinierade ytor med en enda höjd (sjöar) eller lutande yta (vattendrag) i terrängmodellen. Strandlinjerna ingår inte i leveranser av produkten och kan inte beställas. Terrängmodellen som framställs har ett höjdvärde varannan meter.

6 (13) 4 Leveransens innehåll 4.1 Katalogstruktur i leverans Nedanstående exempel visar en leverans av terrängmodell och metadata för ett skanningsområde.

7 (13) 4.2 Leveransformat GSD-Höjddata, grid 2+, tillhandahålls och levereras i formatet ASCII Grid. Exempel på ASCII gridfilens innehåll: GSD-Höjddata, grid 2+ kan också levereras i ASCII tabell-format. Leveransen innehåller då kolumner separerade med tabbar, från vänster: E (Easting), N (Northing) och H (höjd). Exempel på ASCII tabellfilens innehåll: Gridfilerna levereras packade i RAR-format (programvara för att packa upp filer finns att ladda ner gratis från Internet).

8 (13) Innehåll i ASCII Grid: E xempel på innehåll Förklaring ncols 1250 nrows 1250 xllcenter yllcenter cellsize nodata_value Antal värden/rad Antal rader E-koordinat för gridpunkt (tänkt pixels mittpunkt) i filens nedre vänstra hörn.* N-koordinat för gridpunkt (tänkt pixels mittpunkt) i filens nedre vänstra hörn.* Rutstorlek/upplösning Det värde som anges om höjdvärde saknas. Skall normalt inte förekomma, eftersom gridet är heltäckande även över vattenytor. Höjdvärden, i meter med 2 decimaler. Värden ges i naturlig ordning från väst till öst och från norr till söder. Se nedanstående exempel. För filutseende, se ovan. *Vid transformation av ASCII-Grid till annat system än 99 TM så förändras filhuvudet något. Insättningspunkten för den sydvästra pixelns sydvästra hörn beskrivs xllcorner och yllcorner. Exempel: osv. Rad 1 osv. Rad 2 xllcenter yllcenter Figuren visar gridpunktens placering i förhållande till en tänkt pixel med 2 m sida.

9 (13) 4.3 Leverans av koordinat-transformerade grid Grid- och tabell-format levereras normalt i SWEREF 99 TM, men kan även transformeras och levereras i valfri regional SWEREF-zon. Metadata som medföljer leveransen är dock fortfarande anpassat till bearbetningsrutorna i SWEREF 99 TM. Transformerat grid och tabell levereras okomprimerat. De transformerade rutorna får nytt namn enligt projektionens indexindelning. Vid transformation av höjddata i ASCII grid-format från SWEREF 99 TM till regional SWEREF-zon, sker en skalförändring och en vridning av griddata. I och med detta behöver viss interpolation av höjdvärden göras för att passas in i den regionala zonens rutnät. För att göra anpassningen används bikubisk interpolation, vilket är en metod som på ett bra sätt tar hänsyn till den närliggande terrängen. Tester utförda på Lantmäteriet under 2012 visade på att kvalitetsförlusterna i det omprojicerade gridet är försumbara. Transformation av höjddata i tabellformat till regional SWEREF-zon innebär en förändring av punkternas koordinater i plan, men påverkar inte höjdvärdena. 4.4 Filuppsättning och innehåll Filnamn (exempel) 67475_5875_25.asc (levereras packat i.rar) 09P001_67475_5875_25_density.tif 09P001_67475_5875_25_density.tfw 09P001_grid_21850.xml (skanningsområde_grid_id-nr.xml) kml (ID-nr.kml) Beskrivning I filnamnet ingår koordinaterna för rutans nedre vänstra hörn liksom storleken på rutan i 100-tal meter, samt filformat. En rasterfil som visar punkttäthet för de laserpunkter som klassificerats som mark. Se beskrivning Georefereringsfil till bildfilen ovan. Metadata som redovisar ursprung och grad av bearbetning. (se avsnitt 4.4.2). Fil som visar områdets utbredning i Google Earth, i SWEREF 99 TM.

10 (13) Beskrivning av bildfil i metadata - Punkttäthet markklassificerade laserpunkter Med varje levererad gridfil följer en bild som illustrerar med vilken detaljeringsgrad terrängmodellen kan förväntas representera markytan (filen heter t.ex. 09P001_67475_5875_25_density.tif). Bilden har 10 m upplösning och redovisar genomsnittlig punkttäthet på mark i laserdata. Punkttätheten åskådliggörs med färger enligt tabellen nedan. Varje fil täcker en bearbetningsruta om 2,5 x 2,5 km. Färg Punkttäthet Kommentar Blått > 0.5 pkt/m 2 På öppna ytor och i överlappen mellan stråk kan det bli fler markträffar än det specificerade minimikravet på 0.5 pkt/m 2. Grönt pkt/m 2 Gult pkt/m 2 Rött < pkt/m 2 I genomsnitt finns det minst en markträff inom en gridcell (motsvarande 2 2 m). I genomsnitt finns minst en markträff inom 4 gridceller (motsvarande 4 4 m). Terrängmodellen kan ha försämrad detaljeringsgrad. I genomsnitt finns det mindre än en markträff inom 4 gridceller (motsvarande 4 4 m). Orsaken kan exempelvis vara tät skog, branta stup eller vatten. Terrängmodellen kan ha kraftigt försämrad detaljeringsgrad. Svart 0 pkt/m 2 Svart färg i bilden beror dels på att vattenytorna har maskats bort, dels på hål i laserpunktmolnet. Hål i laserpunktmolnet beror på dålig reflektion eller tät vegetation, vilket kan orsaka fullständigt bortfall av markträffar. Dålig reflektion förekommer på t.ex. vattenytor, byggnader med svart tak eller nylagd asfalt. Exempel: Färgerna i densitetsbilden representerar olika punkttäthet på mark i laserdata.

11 (13) Beskrivning av innehåll i XML-filen Följande är ett exempel på innehåll i metadatafilen skanningsområde_grid_id-nr.xml XML-schema finns att hämta här: I första delen finns information som är gemensam för hela skanningsområdet: Fält Exempel Förklaring Områdesnamn 09P001 Identitet på skanningsområde Ursprung 1 1 = Lantmäteriets laserskanning Höjdnoggrannhet 0.05 m Utfall från kontroll mot kända punkter. Punkterna ligger på öppna plana hårdgjorda ytor. Kontrollytor i höjd 9 Antal kontrollytor i höjd Kontrollytor i plan 7 Antal kontrollytor i plan Kvalitetsanmärkning Stor mängd felaktigt markklassificerad låg vegetation. Anger att man under bearbetningen upptäckt avvikelser eller problem som användaren bör vara uppmärksam på. Klassificeringsprogramvara TerraScan Programvara som använts för att klassificera alla rutor inom skanningsområdet till klassificeringsnivå 1. Annan programvara eller version kan förekomma för enstaka rutor med en högre klassificeringsnivå. Därefter följer information om respektive levererad ruta som ingår i skanningsområdet: Fält Exempel Förklaring Ruta 67475_5875_25 Koordinatangivelse för rutans nedre vänstra hörn och utbredning på marken i 100-tal meter. Skanningsdatum , Datum för den ursprungliga skanningen. En ruta innehåller normalt punkter från mer än ett flygstråk, vilka kan ha olika datum. Klassificeringsprogramvara TerraScan Programvara och version som senast använts för att klassificera markpunkterna, som ligger till grund för gridet. Klassificeringsnivå 1 Omfattning av klassificering. Se bilaga B. Senaste klassificeringsdatum Datum för senaste klassificering. Gridprogramvara TerraScan Programvara och version som använts för att skapa grid. Griddatum Datum när gridet skapades.

12 (13) Fält Exempel Förklaring Ajourföringsanledning* 0 0 Ingen 1 Nymätning 2 Ändrad klassificering 3 Kvalitetshöjning 4 Ajourhållning 5 Förtätning 6 Felrättning, registervård Ajourföringsmetod* 0 0 Ingen 1 Flygburen laserskanning 2 Fotogrammetri 2500 m 3 Fotogrammetri 4800 m 4 Geodetisk mätning (terrester) 5 Flygburen radar 6 Digitalisering 7 Utjämning Ajourföringsomfattning* 0 0 Ursprunglig insamling 1 Fullständig ajourföring, (hela rutan kontrollerad och uppdaterad) 2 Enstaka objekt (enstaka punkter eller linjer har lagts till eller tagits bort) *Ambitionsnivå för ajourhållning är inte beslutad.

13 (13) 5 Förändringsförteckning Senaste förändring har en detaljerad beskrivning. Denna tas bort när ny ändring tillkommer. I tabellen anges i vilken version av produktbeskrivning för GSD-Höjddata, grid 2+ ändringen införts. Datumet anger från vilken dag ändringen gäller. 5.1 Senaste förändring Version Datum Orsak samt ändring mot tidigare version Justering av texten om geografisk täckning då förändringar har skett i Geolex, samt enstaka korrektur, även i bilaga B. Förtydligat att strandlinjerna inte ingår i produkten. 5.2 Tidigare förändringar Version Datum Orsak samt ändring mot tidigare version Klassificeringsnivå 3 tillagd, kvalitetsbeskrivning som bilaga samt i samband med det större omstuvningar och revidering Ny borttaget ur Ny nationell höjdmodell. Lagt till ordet öppna i avsnitt 2.4 Lägesnoggrannhet Kompletterat med information om fjällskanning, intensitet, klassificeringsnivå, leverans i tabellformat samt beställning i regionala SWEREF. Lite ändring i beskrivning av gridfilens egenskaper (hörnkoordinater). Redaktionella ändringar samt framsida Uppdaterat med länkar till nya lantmateriet.se Kompletterat med information om klassificering för broar och dammar. Nytt stycke om skapande av grid. Språkliga och redaktionella korrigeringar Ändringar rörande nytt leveransformat, XML, för metadata, kapitel 3, och ändrad mappstruktur vid leverans. Nytt fält i metadatafilen: kvalitetsanmärkning och några nya värden i kapitel Dokumentförändringar och förtydliganden. Rättningar av stavfel, kommatering och vissa förtydligande under punkt 2.6 om varför det förekommer hål i laserpunktmolnet som ligger till grund för att skapa grid Mindre ändringar under punkten 3.3 för att få överensstämmelse mellan metadatafil och beskrivning. Inga ändringar i sak.

14 Bilaga A Produktbeskrivning för Laserdata och Grid2+ Produktions- och skanningsområden Produktionsområde Sverige är indelat i ovanstående angivna produktionsområden (kartan till vänster). Område A, B och C skannades med några få undantag under icke vegetationsperiod. Övriga områden skannas oberoende av årstid. Skanningsområde Varje produktionsområde delas in i ett antal skanningsområden (blått i kartan till höger) som i normalfallet täcker ett område om 25 x 50 km. I fjällen kan skanningsområdena ha en annan form, då skanningen har anpassats efter terrängen. Varje skanningsområde får en unik beteckning, t.ex. 09P001, där de första siffrorna är initialt planerat produktionsår, sedan följer produktionsområdets bokstavsbeteckning efterföljt av ett löpnummer.

15 Bilaga B Produktbeskrivning för Laserdata och Grid Kvalitetsbeskrivning nationell höjdmodell

16 Innehållsförteckning 1. Inledning 3 2. Generellt om kvaliteten 3 3. Insamlingsmetod 4 4. Beskrivning av uppnådd kvalitet Fullständighet (punkttäthet/täckning) - brist Tematisk noggrannhet klassificeringsnoggrannhet Klassificeringsnivå Klassificeringsnivå Klassificeringsnivå Kända brister i klassificeringen Lägesnoggrannhet Absolut noggrannhet Relativ noggrannhet Lägesnoggrannhet för grid Aktualitet Övrigt som påverkar kvaliteten Skannat vid flera tillfällen/vid olika årstider Olika typer av skannersystem Användbarhet 23 2(23)

17 1. Inledning I den här bilagan beskrivs den kvalitet som nationella höjdmodellen generellt har, samt ges en översikt av brister som kan förekomma. Kvaliteten redovisas med de kvalitetsparametrar som beskrivs i standard SS-EN ISO 19157:2013 Geografisk information Datakvalitet. Bilagan är gemensam för båda produkterna som utgör den nationella höjdmodellen, dvs. Laserdata och Grid 2+ (terrängmodell). Terrängmodellens kvalitet är beroende av kvaliteten på laserdata och är därför svår att beskriva separat. 2. Generellt om kvaliteten Den uppmätta eller uppskattade kvaliteten gäller hela den hittills skannade ytan. Det är därför viktigt att för aktuellt området ta del av metadata så som skanningstidpunkt och punkttäthet. Det finns också ett fritextfält i metadata i XML som kan innehålla kommentarer om eventuella lokala brister som iakttagits vid bearbetningen av skannerdata. God kännedom om lokala terrängförhållanden är också värdefullt vid tolkning av data. En bra terrängmodell kräver bra redovisning av markpunkter. För att få bästa markrepresentation behöver skanning ske när så många laserpulser som möjligt har en chans att nå ner till marken. Att skanna på sommaren innebär att löv och undervegetation hindrar laserpulser från att nå marken. På hösten kan höga växter hindra laserpulserna från att nå marken, även om löven har fallit från träden. Vintertid ger ett snötäcke tjockare än några centimeter en felaktig bild av markytans form. På våren kan smältvatten i stora mängder vara ett hinder för skanning, då vatten döljer markytan. Det innebär att tidsfönstret för en bra skanning inte är så stort. Bästa förutsättningar för skanning ges utanför vegetationssäsong, dvs. på våren och sent på hösten. De delar av Sverige som i huvudsak täcks av lövträd, dvs. södra Sverige (område A, B och C i bilaga A i produktbeskrivningen) har med några få undantag skannats under icke vegetationssäsong. Resten av landet har skannats oavsett årstid och kan därmed ha områden med relativt tät vegetation. Viktigt att förstå är att kvaliteten på terrängmodellen varierar med terrängen och skanningstidpunkten. 3(23)

18 3. Insamlingsmetod Höjddata samlas in genom att marken skannas med laser från flygplan. Några fakta om skanningen (ungefärliga värden): Punkttäthet: 0,5-1 punkt per kvadratmeter (ner till 0,25 punkter per kvadratmeter i kalfjällsområden). Flyghöjd över marken: meter (upp till meter i fjällområden). Skanningsvinkel: ± 20º. Stråkövertäckning: 20 %. Träffyta på mark (footprint): 0,4 0,8 meter, beroende på flyghöjd. Laserskanningen görs med instrument som kan ge minst fyra ekon från samma laserpuls. Alla punkter bevaras genom hela produktionskedjan, även felaktiga punkter på hög eller låg höjd. Intensitet (styrkan hos den reflekterade laserpulsen) registreras för varje eko. Det gäller dock ej Leica-instrumentet, där bara de tre första ekonas intensitet registreras. 4(23)

19 4. Beskrivning av uppnådd kvalitet Kvalitetstema Kvalitetsparameter Uppnådd kvalitet Datamängd Beskrivs i avsnitt Fullständighet (Punkttäthet/täckning) Brist 98 % av den totalt skannade ytan uppnår: Minst 0,5 punkter/m 2. Vatten undantaget. Minst 0,25 punkter/m 2 i kalfjällsområden utan infrastuktur. Endast sista ekot räknas. Tematisk noggrannhet Klassificeringsnoggrannhet Riktigheten i klassificeringen är överlag bra, men viss felklassning förekommer. Lägesnoggrannhet Absolut noggrannhet På öppna plana hårdgjorda ytor är medelfelet: 0,05 m i höjd 0,25 m i plan På kalfjäll kan noggrannheten vara något lägre på grund av högre flyghöjd. Laserdata 4.1 Laserdata 4.2 Laserdata Relativ noggrannhet 0,1 m i medelfel för höjdskillnad mellan angränsande stråk. Laserdata Lägesnoggrannhet - för grid Vid interpoleringen till terrängmodell i gridformat sker en försämring av noggrannhet i höjd, men terrängmodellens lägesnoggrannhet ligger väldigt nära laserdatas absoluta noggrannhet på 0,05 m i höjd. Försämringen är störst i kraftigt kuperad terräng. Aktualitet Se beskrivning. Se beskrivning. Laserdata Terrängmodell Terrängmodell Användbarhet Se beskrivning. HMK standardnivå 1 Laserdata Terrängmodell (23)

20 4.1. Fullständighet (punkttäthet/täckning) - brist Punkttätheten på mark varierar med terrängtyp, typ av vegetation, under vilken årstid laserskanning skedde och en rad andra faktorer. Denna variation innebär att det i vissa områden finns brister i punkttätheten, medan det på andra platser är hög punkttäthet. Av den skannade ytan uppnår 98 % önskad punkttäthet eller tätare. Siffran är ett medelvärde på punkttätheten på rutor om 10 x 10 m i varje skanningsområde. Metadata redovisar hur punkttätheten varierar i området, från mer än 1 punkt ner till 0 punkter per kvadratmeter (se kap respektive i produktbeskrivning för Laserdata respektive Grid2+). Det är viktigt att ta del av denna information, samt skanningstidpunkt, för att kunna förstå kvaliteten och användbarheten i områdets höjddata. Tätast med punkter på mark är det på öppna ytor och där skanningsstråken överlappar varandra. Brister i punkttätheten på marken finns framför allt i områden med tät vegetation som har skannats under vegetationsperiod. Den täta vegetationen har inte släppt igenom laserpulserna som istället har stannat på vegetationen. I de fallen kan punkttätheten vara god i laserpunktmolnet, men dålig i det klassificerade markpunktskiktet: träffar på mark kan saknas helt inom en viss yta (se Figur 1, och under avsnitt Vegetation nedan). I starkt kuperad terräng kan träffar på branta terrängformer (t.ex. vertikala bergväggar) saknas helt. Detta beror på skanningsvinkeln när flygplanet passerade. Om det dessutom är tät skog eller annan tät vegetation i den branta terrängen försämras givetvis möjligheterna till markträffar (se Figur 2). Ekon från laserpulser som träffat vatten, vissa hustak (Figur 21), nylagd asfalt eller andra objekt som ger dålig reflektion kan saknas helt. Då uppstår det hål i laserpunktmolnet. Vatten absorberar de flesta pulserna, utom i rät vinkel mot ytan då pulserna ofta reflekteras, som i en spegel. Det ger en oregelbunden punkttäthet över vatten. 6(23)

21 Figur 1: På grund av den täta vegetationen har inga laserpunkter nått ner till marken i svackan. Klassificeringen blivit rätt, men det saknas markpunkter. När terrängmodellen skapas kommer denna yta att interpolers. Vita punkter är oklassificerade, orange är mark. Figur 2: I riktigt ojämn terräng blir markytan generellt svår att definiera, speciellt med låg punkttäthet. Eftersom terrängmodellen skapas utifrån markklassificerade punkter kan det i den här typen av bergssluttningar finnas stora lokala felaktigheter i terrängmodellen. Foto: Andreas Rönnberg 7(23)

22 4.2. Tematisk noggrannhet klassificeringsnoggrannhet De klassificeringsnivåer som används är: Klassificering av Lantmäteriets laserdata sker i olika steg, med succesiv kvalitetsförbättring, vilket resulterar i olika klassificeringsnivåer. Klassificeringsnivå Förklaring 1 Automatiserad klassificering av mark, vatten och övrigt. 2 3 Klassificering av broar och säkrad markklassificering av dammar. Förbättrad klassificering av vatten samt utjämning av vattenytor i terrängmodellen. Klassificeringsnivå redovisas i metadata per skanningsområde. Resultatet från laserskanningen är en mängd laserpunkter med känt läge i plan och höjd. Alla typer av objekt på och ovan markytan finns representerade i detta punktmoln. För att kunna framställa en terrängmodell som representerar markytan måste punkter på marken särskiljas från övriga laserpunkter. I lasfilerna ingår dock samtliga laserpunkter, även eventuella felaktiga punkter (hög- och lågpunkter). Inga punkter tas alltså bort. De klasser som används är: 01 Oklassificerade punkter 02 Punkter på mark 09 Punkter på vatten 11 Punkter på broar KLASSIFICERINGSNIVÅ 1 Klassificering av laserpunkterna till mark, vatten eller övrigt görs med automatiska metoder. Som stöd används bland annat vattenpolygoner och byggnadsytor från GGD (Lantmäteriets Grundläggande Geografiska Data). Tre olika parameteruppsättningar används för olika terrängtyper utifrån en grov uppdelning av landet. Den automatiska klassificeringen blir dock inte alltid rätt. En heltäckande kontroll av klassificeringen går inte att göra, men en begränsad manuell översyn, utifrån felsignaler och med stickprov, görs efter den automatiska klassificeringen. Det är svårt att upptäcka om punkter har hamnat i fel klass, så en liten mängd felaktigt klassificerade punkter kan kvarstå. 8(23)

23 KLASSIFICERINGSNIVÅ 2 Vid den automatiska klassificeringen hamnar broar i olika klasser. Större broar kan bli klassificerade som mark, broar över vatten kan få klassen vatten och i andra fall kan broar bli helt oklassificerade. Därför görs en, till största delen automatisk, omklassificering av broar. För att identifiera broar används Trafikverkets databaser BaTMan (Bridge and Tunnel Management), NVDB (Nationell vägdatabas) och GGD, samt automatiska algoritmer. Klassificeringen av broar innebär att laserpunkter på den del av vägbanan som har luft under sig klassificeras som bro. Punkter på broar med mindre spännvidd än 3 meter, liksom tunnlar, klassificeras inte till bro. I samband med klassificeringen av broar görs även en säkrad markklassificering av dammar. Det innebär manuell klassificering så att markklassificerade punkter finns längs hela fördämningens överkant. För att identifiera dammar används SMHI:s databas SVAR (Svenskt vattenarkiv), samt GGD KLASSIFICERINGSNIVÅ 3 För att förbättra klassificeringen av vad som verkligen var mark vid tidpunkten för skanning och för att åstadkomma släta och väldefinierade vattenytor i terrängmodellen, behövs noggrant karterade strandlinjer som överensstämmer med vattenståndet vid skanningstillfället. Karteringen baseras helt på laserdata, eftersom flygbilder inte insamlas samtidigt med laserskanningen. Sjöar och vattendrag nykarteras och höjdsätts utifrån punkter på vattenytan. Vattenyta för hav, sjöar mindre än 0,25 km² och vattendrag smalare än 6 meter ingår inte. De nya polygonerna används sedan som brytlinjer vid framställningen av terrängmodellen. Det innebär att sjöar och vattendrag får släta och väldefinierade ytor med en enda höjd i terrängmodellen. Undantaget gäller för vatten som skannats vid olika vattenstånd, där kan det bli nivåskillnader (se Figur 19). Strömmande vatten får luta, men rinnriktningen är konstant och ytan slät. Forsar jämnas inte ut, men får en väldefinierad strand. Den ursprungliga klassificeringen till vatten i laserdata görs om för hela området. Klassningen görs med hjälp av de nykarterade strandlinjerna och där dessa inte finns används GGD. Arbetet påbörjades under hösten 2014 och ger klassificeringsnivå 3. 9(23)

24 Vegetation KÄNDA BRISTER I KLASSIFICERINGEN Det finns två orsaker till att vegetation ibland felaktigt kan klassificeras som mark. Dels gör begränsningar i tekniken för laserskanning att ekon på kort avstånd (cirka 2 meter) efter ett föregående eko inte kan registreras, dels är vegetationen ibland så tät, t.ex. spannmål eller buskage, att inga laserpulser kan tränga igenom till marken (Figur 3-Figur 7). När något av dessa fenomen orsakar fullständigt bortfall av punkter på markytan, kan vegetationen ovanför bli klassificerad som mark (Figur 7-Figur 8). Figur 3: På detta grustag som är överväxt med tätt lövsly har terrängmodellen hamnat 2 3 m över den verkliga markytan. Foto: Andreas Rönnberg Figur 4: Täta snår av lövsly växer snabbt upp på många hyggen. På det här hygget har höjdmodellen delvis hamnat cirka 2 m över den verkliga markytan. Foto: Andreas Rönnberg Figur 5: Även på öppen mark med tätt växande grödor kan höjdmodellen hamna ovanför den verkliga markytan. Foto: Andreas Rönnberg Figur 6: I denna glesa men fuktiga tallskog täcks marken helt av en relativt hög blandad örtvegetation. Skanningen tränger inte ner till marken när denna vegetation är kraftig medan skanning under vår och sen höst ger ett bättre resultat. Foto: Andreas Rönnberg 10(23)

25 10 m Figur 7: Täta låga buskage, som enbuskarna på Ölands alvar, kan vara redovisade som mark, dvs. små kullar i terrängmodellen. Eftersom inga laserpulser har trängt igenom buskaget till marken, och buskarna har en mjuk övergång till marken, uppfattas buskarna som mark av algoritmen vid den automatiska klassificeringen. 11(23)

26 Figur 8: Punkter på mark eller vatten saknas ofta i tät vass, och vassen har vid den automatiska klassificeringen fått klassen mark. Vatten är här klassificerat utifrån vattenpolygon i GGD (klassificeringsnivå 2). Röda strecket är profilen i bilden under. Höjdskillnaden på ett par meter mellan mark och vass syns tydligt. 12(23)

27 Brant terräng I kraftigt kuperad terräng med skarpa höjdförändringar kan markklassificeringen bli ofullständig. Orsaken är att algoritmen för markklassificering kan uppfatta kraftigt avvikande punkter som byggnader eller vegetation (Figur 9-Figur 13). Grus- och bergtäkter och liknande föränderliga miljöer justeras inte i klassificeringen. Figur 9: Den här typen av terräng med branter och blockmark kan vara bristfälligt redovisad. Laserpunkter på branterna kan vara oklassificerade, och branterna blir därmed något utslätade i terrängmodellen. Foto: Stig Lövborg. 10 m Figur 10: Bergvägg vid väg som inte har blivit klassificerad till mark, sannolikt p.g.a. den branta vinkeln. Profilen är dragen enligt det röda strecket i bilden nedan. Figur 11: Bergvägg intill väg i markpunktskiktet visat med terrängskuggning. Före och efter rättning av klassificeringen. Profilen i bilden ovan är dragen vid det röda strecket. 10 m 13(23)

28 50m Figur 12: Ytterligare ett exempel på en kulle som inte klassificerats till mark. Profilen är dragen vid det röda strecket i bilden nedan. 100 m Figur 13: Terrängskuggad bild över kullen i föregående bild. Till vänster är hur terrängmodellen ser ut efter den automatiska klassificeringen. Bilden till höger visar hur kullen egentligen ser ut, dvs. efter omklassificering. 14(23)

29 Byggnader Byggnader kan bli felaktigt markklassificerade om de täcker en stor yta eller om de har en mjuk anslutning till markytan (Figur 14-Figur 15). För att undvika detta används byggnadsytor från GGD för att välja bort punkter på stora byggnader innan marklassificeringen. Övriga byggnader hanteras i de flesta fall korrekt, och de fel som ändå uppstår åtgärdas efter markklassificeringen med halvautomatiska metoder. Inom tätbebyggda områden kan t.ex. upphöjda innergårdar och parkeringshus med låga platta tak bli klassificerade som mark. Det kan vara svårt, både med automatiska och manuella metoder, att avgöra vad som faktiskt är mark, och var marknivån egentligen ska gå (se Figur 16). Figur 14: Göransson Arena, Sandviken, var nybyggd och fanns inte med i GGD. Byggnaden var inte heller tillräckligt kantig för att uppfattas som byggnad vid den automatiska klassificeringen och blev därmed klassificerad som mark. Den här typen av fel dyker oftast upp i kvalitetskontrollerna och rättas av operatörerna. Bilden visar laserdata med terrängskuggning. Figur 15: Annat exempel på en byggnad som inte ingått i byggnadspolygonerna från GGD, och som vid den automatiska klassificeringen inte har uppfattats som byggnad. 15(23)

30 Figur 16: Taket på ett parkeringshus har klassificerats som mark. Frågan är dock var marken ska gå. Lågpunkter Lågpunkter uppstår vanligtvis på grund av reflexer i speglande ytor, vilket gör att de är vanligast intill byggnader. Men lågpunkter kan också uppstå på grund av tillfälliga fel i laserskannerns längdmätning. Lågpunkter elimineras normalt under klassificeringen, men kan i sällsynta fall påverka slutprodukterna. Vatten Redovisningen av vatten har brister. En anledning till detta är att vattnets reflekterande och absorberande egenskaper ger oregelbunden och bristfällig punkttäthet. Andelen felaktiga hög- och lågpunkter verkar också vara större över vatten. På klassificeringsnivå 1 och 2 är vatten klassificerat med vattenpolygoner från GGD som mask. I några områden där GGD inte fanns användes vägkartans vattenpolygoner. Dessa polygoner stämmer inte alltid överens med den strandlinje som rådde vid skanningen. Det kan bero på naturliga förändringar i strandzonen eller skillnader i vattenstånd. Punkter i strandzonen kan därmed vara felaktigt klassificerade som mark eller vatten. Från klassificeringsnivå 3 är vattendrag bredare än 6 meter och sjöar större än 0,25 km² omklassificerade och vattenytorna utjämnade i terrängmodellen med hjälp av utifrån laserdata nykarterade strandlinjer. Övrigt vatten på nivå 3 har klassificerats om med aktuella data från GGD. Observera att om laserdata har samlats in vid olika tillfällen kan vattenståndet ha förändrats och trappstegseffekter uppstå (se Figur 19). 16(23)

31 4.3. Lägesnoggrannhet Absolut noggrannhet För att säkerställa sömlösa höjddata (jämn övergång mellan skanningsområden) med hög noggrannhet över hela landet görs en inpassning av laserpunktmolnet. Som stöd för inpassningen används punkter inmätta på marken (stödpunkter) i både plan och höjd i SWEREF 99 TM. Därefter verifieras noggrannheten i både plan och höjd mot inmätta kontrollpunkter. Mätningar visar att medelfelet i höjd, på öppna plana hårdgjorda ytor, ligger på 0,05 meter i genomsnitt. Medelfelet i plan ligger i genomsnitt på 0,25 meter. Noggrannheten i plan hos enskilda laserpunkter är normalt många gånger sämre än i höjd. I någorlunda plan terräng är detta inget problem, men i starkt sluttande terräng inverkar detta på noggrannheten i höjd, som försämras i takt med att lutningen ökar. I de kalfjällsområden som flygs på högre höjd kan noggrannheten bli något sämre på grund av den högre flyghöjden Relativ noggrannhet Kontroller visar att skillnaden i höjd mellan angränsande skanningsstråk ligger på 0,1 meter i medelfel Lägesnoggrannhet för grid Vid interpoleringen till en terrängmodell i gridformat sker en viss försämring av noggrannheten i höjd. Störst är försämringen i kraftigt kuperad terräng, medan terrängmodellens lägesnoggrannhet i de flesta terrängtyper ligger väldigt nära laserdatas absoluta noggrannhet på 0,05 meter i höjd. Försämringar vid interpolering står i relation till gridet storlek ju glesare grid, desto sämre kvalitet. Modellens kvalitet beror också på och varierar med de här beskrivna kvaliteterna och brister i laserdata - sämre noggrannhet i laserdata ger sämre noggrannhet i terrängmodellen. Terrängmodellen skapas genom linjär interpolering i TIN (Triangulated Irregular Network), med mark- och vattenklassificerade punkter som noder. I områden som saknar markpunkter kan interpolering ske över stora avstånd. Se exempelvis Figur 1, där markpunkter saknas och interpolering måste ske. Metadata i form av punkttäthet på mark är därför mycket viktig eftersom den visar vilka 17(23)

32 områden som har lägre detaljeringsgrad (se kap i produktbeskrivning för Grid2+). Om det saknas punkter på mer eller mindre vertikala bergväggar däremot, behöver det inte vara ett problem, då interpoleringen där kan bli korrekt, om omgivande punkter ligger bra (Figur 17). På klassificeringsnivå 1-2 kan terrängmodellens vattenytor ha störande artefakter från interpoleringen, trots att noggrannheten i höjd hos laserpunkterna är hög. Eftersom terrängmodellen framställs med linjär interpolering i TIN, kan mycket långa trianglar bildas mellan stranden och närmaste punkt på vattenytan (Figur 18). Inom sådana trianglar saknas laserpunkter helt, och om markpunkter saknas närmast vattenytan kan den interpolerade höjden avvika kraftigt från vattenytans verkliga höjd. På klassificeringsnivå 3 kvarstår inte detta problem för vattendrag bredare än 6 m och sjöar större än 0,25 km², då dessa vattenytor har utjämnats. Däremot kan en trappstegseffekt istället uppstå, om en vattenyta har skannats vid olika tillfällen och vattenståndet har varit olika (se Figur 19). Figur 17: I den här bergsbranten har klassificeringen inte blivit helt rätt. Men när terrängmodellen skapas och denna yta interpoleras blir terrängmodellen ändå ganska rätt. 18(23)

33 Figur 18: Efter interpolering till terrängmodell i gridformat ansluter trianglar till punkter på vattenytan eller i vissa fall till punkter vid den motsatta stranden. Det ger ojämna vattenytor. Gäller klassificeringsnivå 1-2, samt små sjöar, smalare vattendrag och hav på klassificeringsnivå Aktualitet Laserdata Laserpunktmolnet är en ögonblicksbild som Lantmäteriet inte kommer att ajourhålla. Punktmolnet kan få nytt klassificeringsdatum vid rättningar av felaktig klassificering, men punktmolnet i sig får inte ny aktualitet. I den mån laserskanning används för ajourhållning av terrängmodellen kan vissa områden komma att skannas på nytt och laserdata får då ett nytt aktualitetsdatum i berörda områden. Redovisningen sker i metadata. Terrängmodell Det finns ännu ingen beslutad ambitionsnivå för ajourhållning av terrängmodellen. 19(23)

34 5. Övrigt som påverkar kvaliteten 5.1. Skannat vid flera tillfällen/vid olika årstider Ett helt skanningsområde kan sällan slutföras vid ett enda tillfälle. Om tiden mellan de olika skanningstillfällena är lång kan t.ex. vegetation och vattenstånd ha förändrats mellan olika skanningsstråk (se Figur 19). Det innebär att intilliggande områden kan se olika ut i data, trots att det i verkligheten är ett homogent landskap. Det kan också vara mänsklig påverkan som gör att landskapet skiljer sig från en tid till en annan, exempelvis vid byggandet av en väg. Det är alltså viktigt att kontrollera i metadata för det aktuella området om det har skannats i flera sessioner och under långa tidsintervall. Om så är fallet gäller det att vara särskilt uppmärksam på att skillnader i bland annat vegetationen och vattenstånd mellan skanningstillfällena kan ha påverkat resultatet. Se Figur m Figur 19: Horisontellt genom översta bilden går en gräns mellan två skanningsområden som har skannats vid olika tillfällen. Vid den dragna profilen syns nivåskillnaden på vattnet i laserpunktmolnet, vilket resulterar i trappsteg i terrängmodellen. 20(23)

35 Figur 20: Överst detalj ur differensbild mellan två skanningar utförda vid olika årstider. Nederst ett ortofoto över samma terrängavsnitt. Uppe till höger ett område med vass, i mitten åkermark, och nere till vänster vass och annan låg vegetation. Differensbilden är grön vid 0 m skillnad och blir helt röd respektive blå vid ±0.4 m skillnad i höjd. 21(23)

36 5.2. Olika typer av skannersystem Skanningen genomförs med flera typer av skannersystem. Terrängmodellen blir helt jämförbar men laserdata har vissa karakteristiska skillnader som man bör vara uppmärksam på. Det som skiljer är bl.a. att de olika skannrarna använder olika skalor för registrering av intensitet, samt att de har olika skanningsmönster. I de flesta tillämpningar saknar dess skillnader praktisk betydelse. De flesta system lagrar diskreta punkter i realtid, medan vissa lagrar hela vågformen som sedan efterbearbetas till diskreta punkter. Den sistnämnda tekniken ger högre punkttäthet i vegetation, samt bättre redovisning av mark under låg vegetation, vilket minskar risken för felaktigt markklassificerad vegetation. För laserdata från Leica ALS70 är intensiteten korrigerad för effekten av AGC (Automatic Gain Control). De olika typer av skannersystem som har använts hittills är: Leica ALS50-II Leica ALS60 Leica ALS70-HA Optech ALTM Gemini Riegl LMS-Q780 (full vågform) I metadata framgår vilket system som har använts för aktuell skanning. 22(23)

37 6. Användbarhet Lantmäteriets laserdata och terrängmodell räknas som standardnivå 1 i HMK:s indelningssystem. Det betyder att trots att Lantmäteriets höjddata håller hög kvalitet, innebär den förhållandevis låga punkttätheten att punktmolnet och terrängmodellen bäst lämpar sig för nationell och regional översiktlig planering. Figur 21: Ett exempel på hur glest laserträffarna (samtliga ekon) hamnar och den verkliga träffytan. På bilden syns också ett exempel på att punkter saknas över ett tak. Nationella höjdmodellen har sin grund i behovet av data för att bättre kunna bedöma följderna av ett förändrat klimat och genomföra klimatanpassningsåtgärder. Men nationella höjdmodellen har också använts i en rad andra tillämpningsområden såsom jord- och skogsbruk, krisberedskap, projektering, exploatering, geologi, arkeologi och orienteringskartor. Läs gärna användares rapporter på Lantmäteriets hemsida, där redovisas olika erfarenheter kring användandet av Lantmäteriets höjddata. 23(23)