3D Double Buffering method in the process of construction of a hydrographic reporting site plane using geodata obtained by swath sounder

Journal : Roczniki Geomatyki
Article : Metoda 3D Double Buffering w procesie budowy hydrograficznego planszetu sprawozdawczego z wykorzystaniem geodanych z echosondy interferometrycznej

Authors :
Chrobak, T.
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH w Krakowie, chrobak@agh.edu.pl,
Kozioł, K.
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH w Krakowie, krystian.koziol@agh.edu.pl,
Krawczyk, A.
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH w Krakowie, artkraw@agh.edu.pl,
Lupa, M.
Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, AGH w Krakowie, mlupa@geol.agh.edu.pl,
Cichociński, P.
Katedra Geomatyki, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Piotr.Cichocinski@agh.edu.pl,
Hejmanowska, B.
Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 2DESS, Częstochowa, galia@agh.edu.pl,
Kolecki, J.
Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 2DESS, Częstochowa, kolecki@agh.edu.pl,
Kramarczyk, P.
Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 2DESS, Częstochowa, pieciak1@poczta.onet.pl,
Słota, M.
Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 2DESS, Częstochowa, mslota@agh.edu.pl,
Kazimierski, W.
Katedra Geoinformatyki, Wydział Nawigacyjny, Akademia Morska w Szczecinie, w.kazimierski@am.szczecin.pl,
Kozioł, K.
Katedra Geomatyki, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Kraków, krystian.koziol@agh.edu.pl,
Lewandowicz, E.
Wydział Geodezji i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, lella@uwm.edu.pl,
Antolak, M.
Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, mariusz.antolak@uwm.edu.pl,
Myśliński, T.
Biuro Geodezji i Katastru, Urząd Miasta Stołecznego Warszawy, tmyslinski@um.warszawa.pl,
Nałęcz, T.
Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, tomasz.nalecz@pgi.gov.pl,
Michałowska, K.
Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, michalowska@interia.eu,
Stateczny, A.
Katedra Geoinformatyki, Wydział Nawigacyjny, Akademia Morska w Szczecinie, a.stateczny@am.szczecin.pl,
Włodarczyk-Sielicka, M.
Katedra Geoinformatyki, Wydział Nawigacyjny, Akademia Morska w Szczecinie, m.wlodarczyk@am.szczecin.pl,
Abstract : Głównym elementem mającym duży wpływ na bezpieczeństwo nawigacji jest informacja o głębokości na danym akwenie. Odpowiednie zebranie, przygotowanie oraz przedstawienie danych batymetrycznych spoczywa na hydrografie. Zadania te realizowane są w oparciu o nowoczesny sprzęt pomiarowy. W artykule wykorzystano dane batymetryczne zebrane w rejonie Portu Szczecin przy pomocy echosondy interferometrycznej GeoSwath Plus 250 kHz zainstalowanej na pływającym laboratorium pomiarowym Hydrograf XXI. Echosonda interferometryczna pozwala na zbieranie bardzo dużej liczby próbek w stosunkowo krótkim czasie. Dane zbierane podczas akwizycji poddawane są filtracji. Pomimo filtracji próbki są zbyt dużym zbiorem danych. Procedurą zmniejszenia wielkości zbioru danych w celu ich łatwiejszej oraz efektywniejszej analizy jest redukcja danych. Dane batymetryczne są przedstawiane na hydrograficznych planszetach sprawozdawczych. Istotnym zadaniem hydrografa jest przygotowanie takiego planszetu w taki sposób, aby był on czytelny oraz aby dane na nim przedstawione spełniały odpowiednie wytyczne. W artykule przeanalizowano możliwości oprogramowania Caris w zakresie redukcji opracowanych danych pomiarowych. Oprogramowanie to, w trakcie przygotowania końcowego produktu hydrograficznego, jakim jest planszet sprawozdawczy wykorzystuje metodę 3D Double Buffering. Dane wykorzystane w badaniach są zbiorem nieregularnym i obejmują 22116 próbek z określoną pozycją oraz wartością głębokości. Pierwszym etapem badań było stworzenie siatki punktów pomiarowych Grid w oprogramowaniu Caris, z których stworzono określoną siatkę TIN. Następnym krokiem było utworzenie powierzchni wynikowej, która będzie podlegała wygładzaniu z zastosowaniem metody 3D Double Buffering. Dane są redukowane w zależności od przyjętej skali planszetu sprawozdawczego. Po zastosowaniu badanej metody otrzymano cztery wygładzone powierzchnie, które następnie zostały wykorzystane do stworzenia hydrograficznych planszetów sprawozdawczych.

The main element that contributes significantly to the safety of navigation is information about the depth in the given area. Appropriate collection, preparation and presentation of bathymetric data lies with the hydrograph. These tasks are executed based on modern measurement equipment. The paper uses bathymetric data collected in the vicinity of the Port of Szczecin with the use of interferometric 250 kHz sonar GeoSwath Plus installed on the floating test laboratory Hydrograf XXI. Interferometric sonar allows to collect a very large number of samples in a relatively short time. The data collected during the acquisition are subject to filtration. Despite filtration, samples constitute too large set of data. The procedure to reduce the size of the dataset is the data reduction. Bathymetric data are presented on a hydrographic reporting site plane. An important task for the hydrographer is to prepare the site plane in such a way that it is legible and the data presented therein comply with the relevant guidelines. The paper examines the capabilities of Caris software for the reduction of data. The data used in the study are an irregular set and include a set of 22116 samples with specified position and the value of depth. The first stage of the research was to create a grid of measurement points in the Caris software, from which specific TIN was created. The next step was to establish the resulting surface, which will be subject to smoothing using the 3D Double Buffering method. The data are reduced depending on the adopted scale of the reporting site plane. After applying the test method, four smooth surfaces were obtained, which were used to create a hydrographic reporting site plane.

Keywords : przetwarzanie geodanych, hydrografia, echosonda wielowiązkowa, geodata processing, hydrography, multibeam sonar,
Publishing house : Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
Publication date : 2012
Number : T. 10, z. 7
Page : 101 – 108

Bibliography
: 1.Bielecka E., 2006: Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania. Wydawnictwo PJWSTK, Warszawa.
2.Bojarowski K., Gościewski D., Wolak B., 2002: Technologia przetwarzania wyników pomiaru ukształtowania dna rejestrowanych przez urządzenia o działaniu ciągłym. Zeszyty Naukowe Nr 65 WSM, Szczecin.
3.Bottelier P., Haagmans R., Kinneging N., 2000: Fast Reduction of High Density Multibeam Echosounder Data for Near Real-Time Applications. The Hydrographic Journal No 98.
4.Brouns G., Wulf A., Constales D., 2001: Multibeam data processing: adding and deleting vertices in a Delaunay triangulation. The Hydrographic Journal No 101.
5.Chrobak T., Keller S., Kozioł K., Szostak M., Żukowska M., 2007: Podstawy Cyfrowej Generalizacji Kartograficznej. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków.
6.GeoSwath, 2009: Plus Operational Manual, GeoAcoustics.
7.IHO, April 2010: Manual on Hydrography (C – 13), 1st Edition.
8.IHO, February 2008, Standards for Hydrographic Surveys (S – 44), 5th Edition.
9.Iwaniak A., Paluszyński W., Żyszkowska W., 1998: Generalizacja map numerycznych – koncepcje i narzędzia. Polski Przegląd Kartograficzny, t. 30, nr 2 i 3, Warszawa.
10.Kierzkowski W., 1985: Pomiary morskie cz.I – Pomiary hydrograficzne. Wyższa Szkoła Marynarki Wojennej, Gdynia.
11.Llort-Pujoli G. et all, 2012: Advanced interferometric techniques for high-resolution bathymetry, Journal Of Marine Technology Society.
12.US Army Corps of Engineers, 2004: Engineering and Design Hydrographic Surveying, Washington.
DOI :
Qute : Chrobak, T. ,Kozioł, K. ,Krawczyk, A. ,Lupa, M. ,Cichociński, P. ,Hejmanowska, B. ,Kolecki, J. ,Kramarczyk, P. ,Słota, M. ,Kazimierski, W. ,Kozioł, K. ,Lewandowicz, E. ,Antolak, M. ,Myśliński, T. ,Nałęcz, T. ,Michałowska, K. ,Stateczny, A. ,Włodarczyk-Sielicka, M. ,Włodarczyk-Sielicka, M. , Metoda 3D Double Buffering w procesie budowy hydrograficznego planszetu sprawozdawczego z wykorzystaniem geodanych z echosondy interferometrycznej. Roczniki Geomatyki T. 10, z. 7/2012
facebook