DLM-Update. DLM-Update

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1 DLM-Update Integration von Erdbeobachtungstechnologien in EDV-Strukturen der Landesvermessungsbehörden am Beispiel Aktualisierung des ATKIS Basis-DLM des Landesamtes für Vermessung und Geoinformation Schleswig-Holstein Abschlussveranstaltung 25. Mai 2016 DLR, Bonn A. Völker, A. Bicsan, M. Fischer, G. Kaspar, A. Klink, S. Müller, C. Röttger, C. Severin, G. Stock, A. Müterthies EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH A. Gerschwitz, C. Lucas, C. Schmidt, S. Strunck Landesamt für Vermessung und Geoinformation Schleswig-Holstein 1

2 Agenda 1. Projektziele 2. Projektergebnis: Das DLM-Update -System 3. Weiterentwicklung des Systems 4. Evaluation durch das LVermGeo SH 5. Fazit und Ausblick 2

3 1. Projektziele Worum es geht: Das ATKIS Basis-DLM 3

4 1. Projektziele Übergeordnetes Projektziel Integration von Erdbeobachtungstechnologien in EDV-Strukturen öffentlicher Verwaltungen (Vorbereitung SENTINEL-Integration) Spezifisches Ziel des Pilotvorhabens Kann die bisherige manuelle Nachführung des ATKIS Basis-DLM zukünftig durch ein teilautomatisiertes Verfahren unter Zuhilfenahme von Satellitenfernerkundungsdaten und Luftbildern optimiert und beschleunigt werden? 4

5 1. Projektziele Bilddatenbasis: Luftbilder des LVermGeoSH: Digitale Orthophotos (RGB und CIR) Auflösung: 20 cm, dreijähriger Turnus Vorbereitung der Integration von Sentinel 2-Daten: Copernicus-Weltraumkomponente Schwadbreite von 290 Kilometer Auflösung: 10, 20 und 60 Metern 13 optische Kanälen Fortführung von Spot und Landsat, kostenfrei! 5

6 1. Projektziele 6

7 Versionsübersicht Prototyp 1 LvermGeo SH Prototyp 2 LvermGeo SH und externe Evaluation Prototyp 3 LvermGeo SH Prototyp 4 LvermGeo SH (Dezember 2015) Prototyp 5 LvermGeo SH und externe Evaluation (März 2016) Ab April 2016 Kontinuierliche Weiterentwicklung des Systems 7

8 Modul- und Workflowübersicht 8

9 Systemumgebung am LVermGeo SH: Rechnertyp: Fujitsu Celsius W530 Betriebssystem: Windows 7 pro 64bit CPU: Intel Xeon E3-1289v3 4C/8T 3,6-4,0Ghz RAM: 4x 8GB DDR3 RAM 1600MHz Systemplatte: 510GB SSD Datenplatte: 4TB HD Grafikkarte: NVidia NVS300 Systemumgebung bei EFTAS: Betriebssystem: Windows 7 pro 64bit CPU: Quad 3.30 GHz Intel Core i5-2500k RAM: 8 GB Grafikkarte: NVidia GeForce GTX 550 Ti 9

10 Systemumgebung: User Interface 1 & Fernerkundungsmodul: Eigenentwicklung (OpenCV, GDAL) User Interface 2: Plug-In für ArcGIS 10 Parallel zum AED SICAD 3A-Editor Prüfung bzgl. Integration in weitere Systeme 10

11 Modul- und Workflowübersicht 11

12 User Interface 1: Zentrale Projektverwaltung Vier Funktionsbereiche: Importfunktionalitäten Verschiedene Datenansichten Batchprozessierung (Klassifizierung & Change Detection) Export der Änderungshinweise 12

13 13

14 Modul- und Workflowübersicht 14

15 Trainingsdaten DOP Landbedeckung Landbedeckungsklassen Versiegelung Grünland Acker Wald/Gehölz Wasser Feuchtflächen Offenboden/Sand SAT (LANDSAT / SENTINEL 2) Zeitfenster Bilddaten Minimum: März-Mai Juni-Juli August-Oktober 15

16 Änderungsdetektion (Change Detection): ATKIS Basis-DLM (t 0 ) Landbedeckung (t 1 ) Erzeugung des eigentlichen Änderungshinweis-Datensatzes; Erfordert den Vergleich von Landnutzung (27 flächenhafte Objektarten der Tatsächlichen Nutzung) und Landbedeckung (7 Landbedeckungsklassen aus überwachter Klassifikation) 16

17 Änderungsdetektion (Change Detection): Übersetzung der Tatsächlichen Nutzung in Landbedeckungsklassen per Überführungsmatrix Vergleich der ATKIS-Polygone mit dem Landbedeckungsdatensatz anhand einer xml-basierten Version der Überführungsmatrix Regelprüfung: Relative Flächenanteile & Mindestkartierflächen 17

18 Änderungsdetektion (Change Detection): Übersetzung der Tatsächlichen Nutzung in Landbedeckungsklassen per Überführungsmatrix Vergleich der ATKIS-Polygone mit dem Landbedeckungsdatensatz anhand einer xml-basierten Version der Überführungsmatrix Regelprüfung: Relative Flächenanteile & Mindestkartierflächen 18

19 Übertragbarkeit des Klassifikators Für Kacheln mit gleichen Datengrundlagen (DOP-Bildflugtag, SAT-Kombination) Priorisierung bzgl. Trainingsdaten-/ Klassifikatornutzung 19

20 Integration von Linearen Vegetationsmerkmalen 20

21 Integration von Linearen Vegetationsmerkmalen Acker Landbedeckung: Wald 21

22 Integration von Linearen Vegetationsmerkmalen Acker Landbedeckung: Änderungshinweis Wald 22

23 Integration von Linearen Vegetationsmerkmalen Acker Landbedeckung: Änderungshinweis Wald Lineares Vegetationsmerkmal 23

24 Integration von Linearen Vegetationsmerkmalen Acker Landbedeckung: kein Änderungshinweis Wald Lineares Vegetationsmerkmal 24

25 SentinelLoader: Technische Integration von Sentinel-2-Daten Automatischer Download und Archivierung aller relevanten Gebietsdaten Vorverarbeitung der Satellitenbilder (Zusammensetzen der Kanäle, Kachelung, Atmosphärenkorrektur) 25

26 Direkte Integration von Sentinel-2-Daten LANDSAT (30 m) SENTINEL-2 (10 m) 26

27 Direkte Integration von Sentinel-2-Daten DOP (0,4 m) DOP (0,4 m)

28 Direkte Integration von Sentinel-2-Daten DOP (0,4 m) DOP (0,4 m) Landbedeckungsklassifikation: DOP + LANDSAT Landbedeckungsklassifikation: DOP + LANDSAT + SENTINEL-2

29 Lineare Elemente - Verifikation von Straßen Plausibilitätsprüfung linearer ATKIS-Objekte anhand von spektralen und strukturellen Features Umgebungsbereich wird zu beiden Seiten der Straße mit der Breite der Fahrbahnfläche gepuffert. 29

30 Lineare Elemente - Verifikation von Straßen 30

31 Lineare Elemente - Verifikation von Straßen Klassifikation der drei gepufferten Bereiche (Umgebung 1, Fahrbahn, Umgebung 2) in: Fahrbahn Umgebung 31

32 Lineare Elemente - Verifikation von Straßen Bewertung anhand der folgenden Kombinationen: Umgebung 1 Fahrbahn Umgebung 2 ideale Situation, keinen Hinweis erzeugen Umgebung Umgebung Umgebung Hinweis erzeugen, Verdeckung oder Straße nicht existent Fahrbahn Umgebung Umgebung Hinweis erzeugen, Lageversatz der vorhandenen Straße 32

33 Modul- und Workflowübersicht 33

34 User Interface 2 (als Add-In für ArcGIS) 34

35 Räumliche Sortierung der Änderunghinweise und Zoomstufenanpassung für eine effiziente Durchmusterung 35

36 3. Weiterentwicklung des Systems Versionsübersicht Prototyp 1 LvermGeo SH Prototyp 2 LvermGeo SH und externe Evaluation Prototyp 3 LvermGeo SH Prototyp 4 LvermGeo SH (Dezember 2015) Prototyp 5 LvermGeo SH und externe Evaluation (März 2016) Ab April 2016 Kontinuierliche Weiterentwicklung des Systems 36

37 3. Weiterentwicklung des Systems Integration von ALKIS-Daten Quelle: Ostrau (2011) 37

38 3. Weiterentwicklung des Systems Integration von ALKIS-Daten Quelle: Ostrau (2011) 38

39 3. Weiterentwicklung des Systems Erweiterung der Landbedeckungsklassifikation Generierung von automatischen Trainingsdaten für SENTINEL-2 Trainingsdaten 39

40 3. Weiterentwicklung des Systems Erweiterung der Landbedeckungsklassifikation Integration von Höhendaten zur Ableitung zusätzlicher Landbedeckungsindikatoren: z.b. AX_Wald vs. AX_Gehoelz 40

41 3. Weiterentwicklung des Systems Erweiterung der Landbedeckungsklassifikation Objektbasierung zur Ableitung zusätzlicher Nutzungsindikatoren: z.b. Parkplätze, 41

42 3. Weiterentwicklung des Systems CODE-DE Nationale Copernicus-Datenplattform Einfacher und schneller Zugang zu Sentinel-Daten und den Copernicus-Kerndiensten für Behörden, Forschungseinrichtungen und Unternehmen Direkte Anbindung des DLM-Update-Systems nach Vorliegen der CODE-DE-Schnittstellenspezifikation 42

43 3. Weiterentwicklung des Systems Versionsübersicht Prototyp 1 LvermGeo SH Prototyp 2 LvermGeo SH und externe Evaluation Prototyp 3 LvermGeo SH Prototyp 4 LvermGeo SH (Dezember 2015) Prototyp 5 LvermGeo SH und externe Evaluation (März 2016) Ab April 2016 Kontinuierliche Weiterentwicklung des Systems 43

44 Vielen Dank für Ihr Interesse! Haben Sie Fragen? Fazit und Ausblick Evaluation durch das LVermGeo SH 44