Przydatność numerycznych modeli terenu wygenerowanych z chmury punktów LiDAR (ISOK) w interpretacji elementów koryta cieku – analiza na przykładzie Sopotni Wielkiej

Abstrakt

Numeryczne Modele Terenu (NMT) wygenerowane z danych pochodzących ze skanowania laserowego (ang. Airborne Laser Scanner, ALS) cechują się dużą dokładnością i zagęszczeniem informacji. Duża liczba pomiarów (liczona w punktach na m²) powoduje odwzorowanie w modelu wielu form ukształtowania terenu o niewielkich wymiarach; obiekty te nazywane są czasem błędami interpolacji lub artefaktami NMT. Mogą one wywierać istotny i negatywny wpływ na analizy GIS związane z użyciem NMT, takie jak modele hydrologiczne. Z drugiej strony można podjąć próbę wykorzystania ich obecności do detekcji niewielkich form ukształtowania powierzchni, związanych z istnieniem różnych obiektów naturalnych oraz dawnych lub współczesnych śladów zagospodarowania terenu.

Artykuł zawiera rozważania na temat interpretacji NMT wygenerowanych z danych ALS LiDAR. Artefakty modelu wykorzystano w nim do detekcji niektórych form związanych z korytami rzecznymi. Materiałem źródłowym był model powstały w ramach projektu ISOK (Informatyczny System Osłony Kraju). Jako obszar badań wybrano potok Sopotnia Wielka, położony w województwie śląskim, w gminie Jeleśnia na terenie powiatu żywieckiego.

Badaniem objęto formy naturalne – progi założone na wychodniach skalnych oraz elementy zabudowy poprzecznej koryta. Najstarszymi poszukiwanymi obiektami antropogenicznymi były elementy dawnego zagospodarowania cieków w postaci dawnych kanałów prowadzących wodę do zakładów posiadających koła wodne. Informacje wstępne o ich obecności zebrano z XVIII- i XIX-wiecznych map austriackich dla terenu badań. Współczesnymi elementami zbudowanymi przez człowieka były stopnie przeciwerozyjne betonowe lub zbudowane z drewna oraz zapory zbudowane z kamieni o różnym stopniu trwałości (niekiedy ich konstrukcja była wzmacniana materiałami budowlanymi; w większości jednak były to proste, luźne budowle o niewielkiej wysokości).

Na podstawie map archiwalnych ustalono sześć lokalizacji młynów. W miejscu ich przypuszczalnego położenia na NMT stwierdzono obecność artefaktów modelu o liniowym przebiegu (dawnych młynówek). Z powodu charakteru danych oraz wieku form otrzymane wyniki uznano za dyskusyjne i wstępne do dalszych badań.

Porównując otrzymane wyniki z interpretacji NMT i kartowania terenowego progów naturalnych można stwierdzić, że możliwości pozyskania danych o progach naturalnych metodą interpretacji modelu są wciąż niezadowalające. Stosunek liczby stwierdzonych obiektów wynosi 2 do 3 na korzyść badania w terenie (różnica ta jest istotna statystycznie). W sposób szczególny dotyczy to progów o niewielkiej wysokości (poniżej 1,0 m) których też było najwięcej. Należy jednak zaznaczyć, że deklarowany przez producenta danych błąd maksymalny pomiaru wynoszący 0,8 m został potwierdzony – powyżej tej wartości widoczne są wszystkie obiekty.

W NMT widoczne są prawie wszystkie trwałe (stopnie) lub utrwalone (zapory) elementy modyfikowania spadku koryta dodane przez człowieka w postaci artefaktów modelu. Ich wysokość wahała się w granicach 60-250 cm. Nieistotna statystycznie różnica świadczy o dużym potencjale drzemiącym w NMT z ALS pod kątem interpretacji współczesnych antropogenicznych obiektów występujących w korycie.