GEORISKS – Přeshraniční expertní systém a systém včasného varování před geologickými riziky v Labském pískovcovém pohoří
Cílem projektu bylo vytvoření expertního systému v oblasti Labských pískovců v souvislosti s geologickými riziky a ohrožením veřejnosti a infrastruktury pádem skalních masivů. V rámci projektu byla navázána úzká spolupráce odborníků s pracovníky úřadů za účelem zajištění znalostí o aktuálním stavu skal a zlepšení ochrany před riziky, vznikajícími vlivem měnících se podmínek životního prostředí na stabilitu skal.
Hlavní řešitel projektu:
- TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik (Dr. Jörn Wichert)
Partneři projektu:
- Přírodovědecká fakulta, Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie (Ing. Markéta Potůčková, Ph.D., doc. Ing. Tomáš Bayer, Ph.D., Ing. Eva Štefanová, Ph.D., Ing. Miroslav Čábelka)
- Přírodovědecká fakulta, Ústav hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky (Ing. Josef Rott, Ph.D.)
- Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
- Landratsamt Landkreis Sächsische Schweiz – Osterzgebirge
- Správa Národního parku České Švýcarsko
Poskytovatel: Přeshraniční spolupráce, SAB (projekt č.100333189)
Doba řešení: 2018 – 2021
Web: http://elbe-labe-georisiko.eu
Odborná činnost týmu z katedry aplikované geoinformatiky a kartografie
Geotechnicko-geologické modely rizika stability skal
V průběhu projektu byly vyhotoveny 3D modely čtyř skalních bloků (Rauenstein, Schmilka, Hřensko – jehla, Velký Pravčický kužel), které byly zároveň osazeny zřízením pro kontinuální snímání jejich stability pomocí dilatometrů a inklinometrů. Navíc byl ještě v prvním roce projektu vytvořen 3D model skalního bloku Sebnitz - Kirnitzschtal. 3D modely byly ve formě 3D sítě (mesh) předány hlavnímu partneru projektu (TU Freiberg) pro následné geotechnicko-geologické modelování stability skal.
Technické řešení
Pro vytvoření fotorealistických 3D modelů byly převážně kombinovány metody blízké a UAV fotogrammetrie. S ohledem na potřebnou minimální vzdálenost od objektu a absenci překážek (stromy) bylo původně plánované pozemní laserové skenování použito pouze jako doplňková metoda v lokalitách Hřensko a Kirnitzschtal. Vlícovací a kontrolních body byly měřeny pomocí GNSS-RTK (Global Navigation Satellite System – Real Time Kinematic) přijímače a totální stanice na všech lokalitách s výjimkou Velkého Pravčického kužele (nedostupnost signálu pro GNSS měření). Tabulka 1 shrnuje mapovací metody na všech lokalitách.
Tabulka 1. Přehled metod pro vytvoření 3D modelů skalních bloků
Lokalita |
Metoda |
|||
Pozemní fotogrammetrie |
UAV fotogrammetrie |
Pozemní laserové skenování |
GNSS-RTK + totální stanice |
|
Rauenstein |
x |
x |
|
x |
Schmilka |
x |
|
|
x |
Hřensko |
x |
x |
x |
x |
Velký Pravčický kužel |
x |
x |
|
|
Kirnitzschtal |
x |
|
x |
x |
Získané snímky byly zpracovány v softwaru Agisoft Metashape Professional. Pro zpracování dat z pozemního skeneru byl použit software Trimble RealWorks. Byla vytvořena 3D bodová mračna, 3D sítě (mesh) a 3D fotorealistické modely, které byly za účelem vizualizace vyexportovány jako náhledy (jpg) i interaktivní formáty (pdf). Bodové mračno bylo exportováno do formátu las. Ukázka výstupů pro lokalitu Hřensko je na obrázku 2. Ukázky výstupů ze všech lokalit jsou přístupné na webové stránce v sekci Fotogalerie a Ke stažení.
Obrázek 2: Ukázky výstupu zpracování pozemního a UAV snímkování v lokalitě Hřensko
|
|
|
UAV snímek |
3D bodové mračno |
Fotorealistický 3D model |
Původní bodové mračno obsahovalo příliš velké množství bodů pro další zpracování (průměrná hustota bodů 0,5 bodu/cm, velikost datasetu v řádu desítek milionů bodů na blok, např. 68,5 miliónů bodů v případě lokality Rauenstein). Nad rámec původních cílů projektu byl vyvinut algoritmus pro zředění bodového mračna, který zachovává body na hranách a zlomech, ale výrazně snižuje jejich počet v plochách. Původní bodové mračno se po zpracování navrženým algoritmem zmenší na méně než 2% původní velikosti. Takto upravené bodové mračno bylo předáno hlavnímu partnerovi pro geotechnicko-geologické modelování. Metodika ředění bodového mračna byla zpracována do formy odborné publikace Bayer, T., Kolingerová I., Potůčková M., Čábelka, M., Štefanová E.: On Incremental Facility Location with Hybrid Constrained Pseudometric, která byla v dubnu 2021 zaslána do časopisu Pattern Recognition (probíhá recenzní řízení).
Zhodnocení: Byly vyhotoveny 3D modely všech vytipovaných lokalit. Pro mapování byly z důvodu omezeného přístupu skalních bloků použity převážně fotogrammetrické metody. Jejich využití se v lokalitách skalních měst jeví jako nejvíce prakticky využitelné pro případné následné monitorovací a mapovací práce. Pozemní laserové skenování je omezeno na skalní bloky bez okolních objektů ve vzdálenosti ideálně 15 a více metrů, což je v podmínkách Národního parku těžko realizovatelné. Nad původní rámec projektu byl vyvinut experimentální software pro úpravu objemu dat vytvořených 3D modelů tak, aby bylo možné je následně zpracovávat v dostupných softwarech pro geotechnicko-geologické modelování.
WebGIS
V expertním systému WebGIS, který byl v rámci projektu vyvynut, jsou zaznamenávána přeshraniční data o zájmových území. Ve vybraných lokalitách probíhá klasifikace skalních hornin a připravují se inženýrsko-geologické modely stability svahů. Cílem je ohodnotit vybrané oblasti ohledně jejich možných rizik. Více info.
Smartphone APP
Díky česko-německé aplikaci Georisks pro iOS a Android nám můžete nahlásit skalní řícení a sesuvy půdy v Sasko-českém Švýcarsku. Tímto způsobem nám pomůžete získat informace o druhu a počtu pohybů masivů. Aplikace ke stažení.
Akce dokumentů