Iš pirmo žvilgsnio ortofotografinis žemėlapis gali atrodyti kaip paprasta iš oro padaryta nuotrauka. Tačiau būtent tuo jis ir skiriasi. Skirtingai nei įprastos aerofotonuotraukos, ortofotografinis žemėlapis leidžia ne tik matyti teritoriją, bet ir tiksliai matuoti atstumus, plotus bei analizuoti objektų pokyčius realioje vietovėje.
Dėl šios priežasties ortofotografiniai žemėlapiai šiandien naudojami gerokai plačiau nei vien geodezijoje. Jie padeda planuoti statybas, vertinti žemės darbus, analizuoti sklypus, stebėti teritorijų pokyčius ir rengti įvairius projektinius sprendinius. Tačiau daugelis žmonių vis dar nežino, kur Lietuvoje galima rasti naujausius ortofotografinius žemėlapius, kuo jie skiriasi nuo aerofotonuotraukų ir kada standartinio valstybinio žemėlapio nebepakanka.
Šiame straipsnyje paaiškinsime, kas yra ortofotografinis žemėlapis, kaip jis kuriamas iš lėktuvais ar dronais surinktų duomenų, kur galima peržiūrėti ir atsisiųsti naujausius Lietuvos ortofotografinius žemėlapius bei kokią reikšmę matavimų tikslumui turi raiška ir GSD rodiklis.
Kas yra ortofotografinis žemėlapis ir kaip jis sukuriamas?
Ortofotografinis žemėlapis yra georeferencuotas, su koordinačių sistema susietas žemės paviršiaus vaizdas, sudarytas iš aerofotonuotraukų arba dronais padarytų nuotraukų, kuriame matematiškai pašalinti perspektyvos ir reljefo nelygumų sukelti iškraipymai. Dėl šių korekcijų jis tinka tiksliems matavimams, o ne vien vizualiniam vertinimui.
Svarbiausia ortofotografinio žemėlapio savybė – vienodas mastelis visame jo plote. Atlikus ortotransformaciją, žemėlapyje galima tiesiogiai matuoti tikruosius atstumus ir plotus, nesibaiminant kraštinių iškraipymų. Šis principas, fotogrametrijoje vadinamas ortomozaika, leidžia naudoti vaizdą kaip metrinį dokumentą, o ne tik kaip iliustraciją.
Lietuvoje ortofotografiniai žemėlapiai sudaromi dviem būdais, kurie papildo vienas kitą. Nacionalinis aerofotografavimas atliekamas iš lėktuvo, skrendančio dideliame aukštyje, ir leidžia vietovės objektus atpažinti iki 0,5 m tikslumu, todėl tinka visos šalies teritorijai padengti. Aukštos raiškos fotogrametrija, atliekama dronais, apima mažesnius plotus, tačiau užtikrina gerokai didesnį detalumą, reikalingą konkretiems statybos ar žemės darbų projektams.
Drono metodas išsiskiria tuo, kad vieno skrydžio metu gaunami keli produktai. Be paties ortofotografinio žemėlapio, sukuriamas skaitmeninis paviršiaus ir reljefo modelis, tankus taškų debesis (angl. point cloud) bei 3D modelis. Tokie duomenys tinka tūriams skaičiuoti, darbų eigai stebėti ir „as-built“ dokumentacijai rengti, todėl vienas užsakymas gali patenkinti kelis poreikius be papildomų matavimų.
Būtent dėl tokios duomenų apimties fotogrametriniai matavimai tampa praktišku sprendimu rangovams ir teritorijų vystytojams. Vietoj kelių atskirų geodezinių darbų vieno skrydžio metu suformuojamas išsamus erdvinių duomenų rinkinys, kurį galima integruoti su projektine medžiaga.
Galiausiai abu metodai remiasi ta pačia logika – nuotraukos paverčiamos tiksliu, koordinatėmis pagrįstu žemėlapiu. Skiriasi tik fotografavimo aukštis, detalumo lygis ir padengiamos teritorijos plotas, todėl tinkamiausias metodas pasirenkamas atsižvelgiant į objekto dydį ir reikalaujamą tikslumą.
Ortofotografinio žemėlapio ir aerofotonuotraukos skirtumai
Paprasta aerofotonuotrauka turi perspektyvos iškraipymų, o ortofotografiniame žemėlapyje jie yra matematiškai pašalinti, todėl mastelis išlieka vienodas visame plote. Dėl to ortofotografinis žemėlapis leidžia tiesiogiai matuoti tikruosius atstumus ir plotus, o aerofotonuotrauka tokiems matavimams nėra tinkama.
Skirtumą lemia kameros perspektyva ir vietovės reljefas. Aerofotonuotraukoje objektai, esantys kadro kraštuose, atrodo pakrypę, nes kamera juos fiksuoja kampu, o reljefo nelygumai papildomai iškraipo vaizdo geometriją. Dėl to atstumai ir plotai, matuojami iš tokios nuotraukos, nėra pakankamai tikslūs.
Ortofotografinis žemėlapis šiuos iškraipymus pašalina ortotransformacijos metu, kai vaizdas perprojektuojamas remiantis reljefo modeliu. Dėl to jis tinka matavimams, kartografijai ir projektinei analizei, o paprasta aerofotonuotrauka dažniausiai naudojama tik vizualiniam vertinimui.
Papildomai ortofotografinis žemėlapis georeferencuojamas Lietuvos koordinačių sistemoje LKS-94. Dėl šio susiejimo jį galima derinti su kadastro ir Registrų centro duomenimis, o tai svarbu projektuojant ir analizuojant sklypų ribas. Užsakant paslaugą, būtent šią koordinačių sistemą verta nurodyti iš anksto, kad rezultatai būtų tinkami derinti su valstybiniais duomenų sluoksniais ir naudoti inžinerinės geodezijos procesuose.
Naujausi Lietuvos ortofotografiniai žemėlapiai (2021–2026 m.)
Nacionalinė žemės tarnyba kasmet organizuoja maždaug trečdalio Lietuvos teritorijos aerofotografavimą, todėl visa šalies teritorija atnaujinama maždaug kas trejus metus. 2021–2023 m. ciklo metu buvo padengta visa Lietuva, o 2024 m. pradėtas naujas trejų metų ciklas baigiamas 2026 m.
Aerofotografavimas vyksta tik giedru oru, dažniausiai balandžio–birželio mėnesiais. Šis laikotarpis pasirenkamas dėl palankių apšvietimo sąlygų ir tinkamo saulės pakilimo kampo, kad nuotraukose būtų kuo mažiau šešėlių, o žemėlapiuose aiškiau matytųsi statiniai, sklypų ribos ir kiti objektai.
Naujausi nacionaliniai ortofotografiniai žemėlapiai sudaromi pagal nuoseklius techninius parametrus:
- Pikselio dydis siekia apie 20 cm, todėl galima atpažinti pastatus, kelius ir augaliją.
- Padėties tikslumas (RMSE) yra iki 0,5 m, todėl užtikrinamas koordinačių patikimumas.
- Naudojami R/G/B/NIR spalviniai kanalai (raudonasis, žaliasis, mėlynasis ir artimasis infraraudonasis).
Artimojo infraraudonojo (NIR) kanalas fiksuoja spinduliuotę, kurią stipriai atspindi sveika augalija. Dėl šios savybės jis naudojamas augalijos būklei vertinti ir žemės dangai klasifikuoti, kai reikia atskirti dirvožemį, vandens telkinius, miškus ar pasėlius.
Nacionalinis atskaitos produktas yra ORT10LT – Lietuvos Respublikos teritorijos M 1:10 000 skaitmeninis rastrinis ortofotografinis žemėlapis, prieinamas atvirųjų duomenų portale. Šis valstybinis duomenų sluoksnis naudojamas kaip bendras atskaitos pagrindas, su kuriuo galima lyginti ir derinti individualiai parengtus aukštesnės raiškos ortofotografinius žemėlapius.
Tačiau nacionalinio žemėlapio 20 cm raiška ne visada yra pakankama. Statybos, žemės darbų ar karjerų projektams dažnai reikalingas detalesnis vaizdas, kurį gali suteikti tik tikslinė dronų fotogrametrija.
Kur peržiūrėti ir atsisiųsti ortofotografinį žemėlapį?
Pagrindiniai vieši šaltiniai yra „Geoportal.lt“ žemėlapių naršyklė ir „Maps.lt“, kuriuose galima nemokamai peržiūrėti aktualiausią visos Lietuvos ortofotografinį žemėlapį. Nuo 2024 m. visos šalies ortofotografinis žemėlapis vėl prieinamas viešam naudojimui, todėl juo gali naudotis tiek žemėtvarkos specialistai, tiek vartotojai, norintys susipažinti su įvairių vietovių vaizdais.
Nacionalinio žemėlapio apie 20 cm raiškos pakanka bendrai teritorijų analizei, tačiau tiksliems matavimams jos dažnai nepakanka. Statybos, žemės darbų ar karjerų projektams reikalingas detalesnis vaizdas, todėl tokiais atvejais užsakomas individualus aukštos raiškos ortofotografinis žemėlapis, sudaromas taikant dronų fotogrametriją.
Toks sprendimas leidžia gauti gerokai mažesnį pikselio dydį ir tiksliau matuoti plotus bei tūrius konkrečioje teritorijoje. Kai projektui reikalinga detali aukščių ir objektų informacija, individualus ortofotografinis žemėlapis dažnai derinamas su topografine nuotrauka. Taip vienas matavimų užsakymas gali patenkinti kelis projekto poreikius.
GSD ir tikslumas: kodėl raiška lemia matavimų patikimumą?
GSD (Ground Sample Distance) yra vieno pikselio dydis žemės paviršiuje. Pavyzdžiui, 10 cm GSD reiškia, kad vienas pikselis atitinka 10 × 10 cm plotą. Kuo mažesnė GSD reikšmė, tuo didesnis vaizdo detalumas ir matavimų tikslumas.
GSD tiesiogiai priklauso nuo skrydžio aukščio. Pavyzdžiui, „DJI Phantom 4 Pro“, skrendantis 80 m aukštyje, pasiekia apie 2,36 cm/px GSD, o kartografiniams darbams naudojami dronai dažniausiai skraidinami maždaug 120 m aukštyje. Tokiame aukštyje, naudojant 61 MP jutiklį, galima pasiekti mažesnį nei 2 cm GSD ir padengti iki 310 ha teritoriją per vieną skrydį.
Čia slypi esminis kompromisas. Kuo žemiau skrendama, tuo didesnis pasiekiamas tikslumas, tačiau tuo mažesnis plotas padengiamas per vieną skrydį. Todėl optimalus skrydžio aukštis parenkamas atsižvelgiant į objekto dydį ir reikalaujamą detalumo lygį.
Raiška ypač svarbi skaičiuojant tūrius. Paviršiaus matavimo paklaida tūrio skaičiavimuose didėja, nes ji kaupiasi visame vertinamo objekto paviršiuje. Mažesnė GSD reikšmė tiesiogiai mažina skirtumą tarp tikrojo ir apskaičiuoto tūrio, o tai leidžia tiksliau įvertinti atliktų darbų apimtį ir užtikrinti tikslesnius atsiskaitymus.
Šio skirtumo finansinę reikšmę gerai iliustruoja Estijoje įgyvendintas kelių tiesimo projektas. Žvyro krūvos tūrį matuojant antžeminiais metodais, nustatytas apie 10 % neatitikimas, kuris sudarė maždaug 126 000 Eur nuo 1,26 mln. Eur vertės sąmatos. Tuo tarpu naudojant dronų surinktus duomenis neatitikimas siekė vos 2,5 %, arba apie 31 500 Eur.
Tame pačiame objekte pasirinktas matavimo metodas lėmė beveik 95 000 Eur skirtumą. Būtent todėl netaisyklingos formos objektams, pavyzdžiui, karjerams ar žemės darbų aikštelėms, rekomenduojama taikyti iškasų ir sankasų tūrių skaičiavimą dronais, kai matuojamas visas paviršius, o ne tik atskiri jo taškai.
Ortofotografinis žemėlapis: DUK
Kas yra ortofotografinis žemėlapis?
Tai iš aerofotonuotraukų arba dronais padarytų nuotraukų sudarytas, geometriškai ištaisytas (ortotransformuotas) žemės paviršiaus vaizdas, susietas su tikslia koordinačių sistema. Kadangi pašalinti perspektyvos ir reljefo sukelti iškraipymai, mastelis išlieka vienodas visame plote, todėl atstumus ir plotus galima tiesiogiai matuoti žemėlapyje.
Kuo skiriasi ortofotografinis žemėlapis nuo aerofotonuotraukos?
Paprasta aerofotonuotrauka turi perspektyvos iškraipymų, ypač kadro kraštuose, o ortofotografiniame žemėlapyje jie yra matematiškai pašalinti. Dėl to mastelis išlieka vienodas visame plote, todėl ortofotografinis žemėlapis tinka matavimams ir kartografijai, o aerofotonuotrauka dažniausiai naudojama tik vizualiniam vertinimui. Be to, ortofotografinis žemėlapis yra georeferencuotas, todėl jį galima derinti su kadastro ir projektiniais duomenimis.
Kaip dažnai atnaujinami Lietuvos ortofotografiniai žemėlapiai?
Nacionalinė žemės tarnyba kasmet atnaujina maždaug trečdalį Lietuvos teritorijos, todėl visa šalies teritorija atnaujinama maždaug kas trejus metus. Aerofotografavimas vykdomas tik giedru oru, dažniausiai balandžio–birželio mėnesiais, kai susidaro palankios apšvietimo sąlygos ir saulė būna pakankamai aukštai virš horizonto. Tai leidžia sumažinti šešėlių poveikį nuotraukoms ir užtikrinti tikslesnius kartografinius duomenis.
Kada vietoj nacionalinio žemėlapio reikia drono ortofoto?
Statybos, žemės darbų ir karjerų projektams nacionalinio ortofotografinio žemėlapio 20 cm raiškos dažnai nepakanka, todėl tokiais atvejais užsakomas individualus ortofotografinis žemėlapis, sudaromas taikant dronų fotogrametriją ir užtikrinantis mažesnę GSD reikšmę. Toks sprendimas leidžia pasiekti centimetrinį detalumą ir tinka tiksliam tūrių skaičiavimui bei „as-built“ dokumentacijos rengimui.
Kai projektui reikia ne tik vizualaus vaizdo, bet ir tikslių matavimų, individualus aukštos raiškos ortofotografinis žemėlapis, sudarytas naudojant dronus, leidžia tiesiogiai apskaičiuoti plotus, tūrius ir stebėti darbų eigą. UAB „Geomanai“ atlieka fotogrametrinius matavimus, georeferencuotus LKS-94 koordinačių sistemoje, todėl rezultatus galima lengvai derinti su kadastro ir projektiniais duomenimis. Tai ypač naudinga žemės darbų rangovams, karjerų operatoriams ir teritorijų vystytojams, kuriems svarbu tiksliai įvertinti faktiškai atliktų darbų apimtį ir atsiskaityti pagal realius duomenis.
Jei planuojate sklypo, karjero ar statybvietės kartografavimą, susipažinkite su aerokartografavimo paslaugomis ir aptarkite jūsų objektui reikalingą detalumo lygį bei GSD reikšmę. UAB „Geomanai“, turinti „Stipriausi Lietuvoje“ sertifikatą, užtikrina ne tik techninį tikslumą, bet ir atsakingą bei savalaikį prisiimtų įsipareigojimų vykdymą.