1. No category

1(12)
D atum: 2015-10-01
D ok umentversion: 2.2
Produktbeskrivning:
Laserdata
LANTMÄTERIET
2015-10-01
2 (12)
Innehållsförteckning
1
Allmän beskrivning ..................................................................... 3
1.1
Innehåll ................................................................................................ 3
1.2
Geografisk täckning .............................................................................. 3
1.3
Geografiskt utsnitt ................................................................................ 4
1.4
Koordinatsystem ................................................................................... 4
2
Kvalitetsbeskrivning ................................................................... 4
3
Leveransens innehåll .................................................................. 5
3.1
Katalogstruktur i leverans .................................................................... 5
3.2
Leveransformat .................................................................................... 6
3.3
Filuppsättning och innehåll ................................................................... 6
3.3.1
Beskrivning av bildfiler i metadata ............................................................. 7
3.3.2
Beskrivning av innehåll i XML-filen ............................................................ 10
4
Förändringsförteckning ............................................................ 12
4.1
Senaste förändring ............................................................................. 12
4.2
Tidigare förändringar .......................................................................... 12
Bilaga A – Produktions- och skanningsområden
Bilaga B – Kvalitetsbeskrivning nationell höjdmodell
LANTMÄTERIET
2015-10-01
3 (12)
1 Allmän beskrivning
Lantmäteriet har sedan 2009 på regeringens uppdrag arbetat med att framställa en
nationell höjdmodell med hög noggrannhet. Laserskanning valdes som metod för insamlingen. Vid den efterföljande bearbetningen har laserpunkterna klassificerats
som punkter på mark, vatten eller broar. Övriga punkter har lämnats oklassificerade.
1.1 Innehåll
Produkten Laserdata utgörs av ett punktmoln där varje punkt är klassificerad till
mark, vatten, bro eller oklassificerad (vilket även inkluderar eventuella felaktiga
punkter). Till produkten levereras metadata som redovisar ursprung och status för
genomförd bearbetning, samt fullständiga metadata från skanningen, inklusive flygstråk.
För den användare som behöver kan även filer med överlappande data, ”kantfiler”,
beställas. Kantfiler innehåller data i en överlappszon på ca 200 meter in på angränsande skanningsområde. Om dessa filer önskas måste detta särskilt anges vid beställning.
Vad som ingår i datasetet framgår under rubriken 3.3 Filuppsättning och innehåll.
1.2 Geografisk täckning
Med laserdata som grund skapas en rikstäckande terrängmodell (en avbildning av
markens form). Framväxten av laserskanningen redovisas på Lantmäteriets hemsida,
se www.geolex.lm.se.
·
Leverantörens veckorapport - I en fil redovisas mer detaljerad information
om skanningen, med tidpunkter för olika delmoment, utrustning och antal
skannade stråk.
·
Produktionsstatus och klart i lager – Det förstnämnda redovisas för att ge
användare möjlighet till fältinventering i nära anslutning till att skanning genomförs. Översikten redovisar områden i tre olika statusnivåer; när stråkplanering är godkänd, skanning påbörjad och skanning preliminärt avslutad
(omskanning kan komma ifråga om kvaliteten underkänns i den efterföljande
kontrollen). Efter att skanningen är avslutad kan det dröja ytterligare upp till
ca 6 månader innan laserdata finns klart i lager.
Klart i lager redovisar områden, med klassificeringsnivå på respektive skanningsområde, som är lagrade i grunddatalagret och klara för leverans till användare.
Sverige är indelat i produktions- och skanningsområden. Se bilaga A.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
4 (12)
1.3 Geografiskt utsnitt
Minsta enhet för bearbetning och leverans motsvarar en ruta om 2,5 x 2,5 km, en
s.k. bearbetningsruta, anpassad geografiskt till bladindelningen i indexsystemet i
SWEREF 99 TM. Rutan har en egen bladbeteckning med nedre vänstra hörnets koordinat i hundratal meter åtföljd av sidans längd i hundratal meter, t.ex. 67275_5975_25.
1.4 Koordinatsystem
Plan: SWEREF 99 TM
Höjd: RH 2000
2 Kvalitetsbeskrivning
Se bilaga B Kvalitetsbeskrivning nationell höjdmodell.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
5 (12)
3 Leveransens innehåll
3.1 Katalogstruktur i leverans
I en leverans sorteras lasfilerna inklusive metadata in under en katalog med samma
namn som skanningsområdet de tillhör, för att hålla samman metadata som är gemensamma.
Nedanstående exempel visar katalogstrukturen. Metadata för hela skanningsområdet ligger i en underkatalog till skanningsområdet.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
6 (12)
3.2 Leveransformat
Laserdata levereras i LAS-format version 1.2, i punktdataformat 1 med intensitet och
veckotid. Lasfilerna, och eventuellt beställda kantfiler, levereras packade till RARformat (programvara för att packa upp filer finns att ladda ner gratis från internet),
vilket innebär att filstorleken minskas till ca 1/5 av ursprunglig storlek.
3.3 Filuppsättning och innehåll
Filnamn (exempel)
Beskrivning
09P001_67475_5875_25.las
(levereras packat i .rar)
I filnamnet ingår identiteten för skanningsområdet, koordinaterna för rutans nedre vänstra hörn, storleken på rutan i 100tal meter samt filformat.
09P001_67475_5875_25_density.tif
Rasterfil med punkttäthet för de laserpunkter som klassificerats som mark, en för varje 2,5 km-ruta. Se beskrivning 3.3.1.2.
09P001_67475_5875_25_density.tfw
Georefereringsfil till bildfilen ovan.
09P001_las_21850.xml
(skanningsområde_las_ID-nr.xml)
Metadata som redovisar ursprung och grad av bearbetning (se
avsnitt 3.3.2).
09P001_coverage.tif
En rasterfil som redovisar punkttäthet i laserpunktmolnet,
sista och enda eko, för hela skanningsområdet. Se beskrivning
3.3.1.1.
09P001_coverage.tfw
Georefereringsfil till bildfilen ovan.
09P001_density.tif
En rasterfil för hela skanningsområdet som visar punkttäthet
för de laserpunkter som klassificerats som mark.
09P001_density.tfw
Georefereringsfil till bildfilen ovan.
09P001_tasq_bild.tif
Redovisar höjdavvikelse i överlappet mellan stråken inom
skanningsområdet. Se beskrivning 3.3.1.3.
09P001_tasq_bild.tfw
Georefereringsfil till bildfilen ovan.
561444_561794.trj
Bandata (trajectory data), en fil för varje stråk ingående i aktuellt skanningsområde. Filnamnet kan variera beroende på vilken utrustning som använts, men slutar alltid på .trj. I filen
med stråkmetadata, finns namnet för respektive trajectoryfil
kopplad till stråk.
Skanningenheter.txt
Alla skanningsenheter som har använts vid skanning av landet. Inte bara de som berör aktuell leverans.
21850.kml (ID-nr.kml)
Fil som visar områdets utbredning i Google Earth, i SWEREF
99 TM.
09P001_67475_5875_25.las
(levereras packat i .rar)
Kantfiler. Innehåller laserdata i en överlappszon på ca 200 meter in på angränsande skanningsområde. Filerna har samma
namn som ordinarie lasfiler, men ligger i en egen katalog med
namn enligt ”09P001_kant”.
OBS! Filerna måste beställas särskilt!
LANTMÄTERIET
2015-10-01
7 (12)
3.3.1 Beskrivning av bildfiler i metadata
3.3.1.1 Punkttäthet - sista och enda eko
För varje skanningsområde redovisas punkttätheten i laserpunktmolnet som en bildfil, med 10 m upplösning, benämnd t.ex. 09P001_coverage.tif. Endast punkter från
sista av flera eller enda eko redovisas, det vill säga de punkter som kan representera
markytan.
Punkttätheten i laserpunktmolnet åskådliggörs med färger enligt tabellen nedan:
Färg
Punkttäthet
Blått
> 1 punkt/m2
Grönt
> 0.5 punkter/m2
Gult
> 0.25 punkter/m2
Rött
< 0.25 punkter/m2
Svart
0 punkter/m2
Kommentar
Svart färg i bilden beror dels på att vattenytorna har maskats bort, dels
på hål i laserpunktmolnet p.g.a. dålig reflektion. Även del av skanningsområde som inte skannats för att det är hav eller utanför riksgränsen, redovisas som svart.
Bilden redovisar punkttäthet i laserpunktmolnet, sista samt enda eko, för hela skanningsområdet.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
8 (12)
3.3.1.2 Punkttäthet - markklassificerade laserpunkter
En bild med 10 m upplösning redovisar den genomsnittliga punkttätheten av laserpunkter som klassificerats som mark. Varje fil täcker en bearbetningsruta om
2,5 x 2,5 km. Punkttätheten åskådliggörs med färger enligt tabellen nedan. Filen heter
t.ex. 09P001_67475_5875_25_density.tif. Motsvarande rasterbild levereras även för
hela skanningsområdet.
Färg
Punkttäthet
Kommentar
Blått
> 0.5 pkt/m2
På öppna ytor och i överlappen mellan stråk kan det bli fler markträffar
än minimikravet på 0.5 pkt/m2.
Grönt
0.25-0.5 pkt/m2
I genomsnitt finns det minst en markträff inom ett område om 2 × 2 m.
Gult
0.0625-0.25 pkt/m2
I genomsnitt finns minst en markträff inom ett område om 4 × 4 m. Terrängmodellen kan ha försämrad detaljeringsgrad.
Rött
< 0.0625 pkt/m2
I genomsnitt finns det mindre än en markträff inom ett område om
4 × 4 m. Orsaken kan exempelvis vara tät skog eller vatten. Terrängmodellen kan ha kraftigt försämrad detaljeringsgrad.
Svart
0 pkt/m2
Svart färg i bilden beror dels på att vattenytorna har maskats bort, dels
på hål i laserpunktmolnet. Hål i laserpunktmolnet beror på dålig reflektion eller tät vegetation, vilket kan orsaka fullständigt bortfall av markträffar. Dålig reflektion kan förekomma på t.ex. vattenytor och nylagd
asfalt.
Exempel: Färgerna i densitetsbilden representerar olika punkttäthet på mark i laserdata.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
9 (12)
3.3.1.3 Höjdnoggrannhet i stråköverlapp
Statistik som visar avvikelser i höjd mellan flygstråken inom varje skanningsområde
redovisas i en bildfil med 10 m upplösning. Filens namn är t.ex. 09P001_tasq_bild.tif.
Avvikelser i höjd mellan flygstråken. Blå färg representerar <0.10 m, grön 0.10-0.25 m,
gul 0.25-0.50 m och röd >0.50 m avvikelse mellan stråken.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
10 (12)
3.3.2 Beskrivning av innehåll i XML-filen
Följande är ett exempel på innehåll i metadatafilen skanningsområde_las_ID-nr.xml.
XML-schema finns att hämta här: http://namespace.lantmateriet.se/gdshojd/.
I första delen finns information som är gemensam för hela skanningsområdet.
Fält
Exempel
Förklaring
Områdesnamn
09P001
Identitet på skanningsområde.
Ursprung
1
1 = Lantmäteriets laserskanning 2009-2016.
Höjdnoggrannhet
0.05 m
Utfall från kontroll mot kända punkter.
Punkterna ligger på öppna plana hårdgjorda
ytor.
Kontrollytor i höjd
9
Antal kontrollytor i höjd.
Kontrollytor i plan
7
Antal kontrollytor i plan.
Kvalitetsanmärkning
Stor mängd felaktigt
markklassificerad låg
vegetation.
Anger att man under bearbetningen upptäckt avvikelser eller problem som användaren bör vara uppmärksam på.
Klassificeringsprogramvara
TerraScan 009.006
Programvara som använts för att klassificera
alla rutor inom skanningsområdet till klassificeringsnivå 1. Annan programvara eller
version kan förekomma för enstaka rutor
med en högre klassificeringsnivå.
Ursprungligt klassificeringsdatum
2009-11-20
Datum för den ursprungliga klassificeringen.
Därefter följer information om respektive levererad ruta som ingår i skanningsområdet:
Fält
Exempel
Förklaring
Ruta
67475_5875_25
Koordinatangivelse för rutans nedre vänstra
hörn och utbredning på marken i 100-tal meter.
Skanningsdatum
2009-05-29,
2009-05-30
Datum när rutan skannades. En ruta innehåller normalt punkter från mer än ett stråk.
Stråken kan ibland ha olika datum.
Klassificeringsprogramvara
TerraScan 009.006
Programvara och version som senast använts
för att klassificera laserpunkterna. Kan avse
automatisk eller manuell klassificering.
Klassificeringsnivå
1
Omfattning av klassificering. Se kvalitetsbeskrivningen, bilaga B.
Senaste klassificeringsdatum
2009-12-01
Datum när senaste klassificering är genomförd.
Klassnummer
1
Klasser som kan ingå. Se bilaga B.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
11 (12)
Antal punkter
5143301
Antal punkter i varje klass.
Totalt antal punkter
12 023 602
Antal laserpunkter totalt.
Lägsta höjd
61,96
Lägsta höjdvärde i punktmolnet.
Medelhöjd
96,1
Medelhöjd i punktmolnet.
Högsta höjd
162,33
Högsta höjdvärde i punktmolnet.
Antal enda ekon
7 874 089
Antal laserpulser som bara gett ett enda eko.
Antal första ekon
1 978 341
Antal ekon som varit det första av flera.
Antal mellanekon
195 842
Kan vara både andra och tredje ekot, men
inte första eller sista.
Antal sista ekon
1 975 330
Antal ekon som varit det sista av flera.
Lägsta intensitet
0
Lägsta registrerade intensitet.
Medelintensitet
75
Genomsnittlig intensitet.
Högsta intensitet
255
Högsta registrerade intensitet.
På Lantmäteriets hemsida, Hojddata/Fakta-om-laserskanning/Planer-utfall-ochstodmaterial, under Läge och skanningsdatum för stråk, finns en fil för att koppla
ihop laserpunkt med datum för laserskanning.
LANTMÄTERIET
2015-10-01
12 (12)
4 Förändringsförteckning
Senaste förändring av produktbeskrivningen har en detaljerad beskrivning. Denna
tas bort när ny ändring tillkommer. I tabellen anges i vilken version av produktbeskrivning för Laserdata, ändringen införts. Datumet anger från vilken dag ändringen
gäller.
4.1 Senaste förändring
Version
2.1 - 2.2
Datum
2015-10-01
Orsak samt ändring mot tidigare version
Justering av texten om geografisk täckning då förändringar har skett i
Geolex, samt enstaka korrektur, även i bilaga B.
4.2 Tidigare förändringar
Version
Datum
Orsak samt ändring mot tidigare version
2.0
2015-02-25
Klassificeringsnivå 3 tillagd, kvalitetsbeskrivning som bilaga samt i samband med det större omstuvningar och revidering.
1.7
2014-01-01
”Ny” borttaget ur Ny nationell höjdmodell.
Lagt till ordet ”öppna” i avsnitt 2.4 Lägesnoggrannhet.
1.6
2013-06-01
Kompletterat med information om kantfiler, fjällskanning, intensitet, klassificeringsnivå och leverans i tabellformat.
Redaktionella ändringar samt framsida.
1.5
2012-12-04
Uppdaterat med länkar till nya lantmateriet.se.
1.4
2012-04-02
Kompletterat med information omklassificering för broar och dammar.
Språkliga och redaktionella korrigeringar.
1.3
2011-12-01
Ändringar rörande nytt leveransformat, XML, för metadata, kapitel 3, och
ändrad mappstruktur vid leverans.
Nytt fält i metadatafilen: kvalitetsanmärkning och några nya värden i kapitel 2.6.
1.2
2010-04-26
Uppgifter har lagts till under punkt 2.4 och 2.5.
Stavfel och andra mindre rättningar har gjorts.
1.1
2010-03-24
Metadata har kompletterats.
Bilaga A
Produktbeskrivning för Laserdata och Grid2+
Produktions- och skanningsområden
Produktionsområde
Sverige är indelat i ovanstående angivna produktionsområden (kartan till vänster).
Område A, B och C skannades med några få undantag under icke vegetationsperiod.
Övriga områden skannas oberoende av årstid.
Skanningsområde
Varje produktionsområde delas in i ett antal skanningsområden (blått i kartan till
höger) som i normalfallet täcker ett område om 25 x 50 km. I fjällen kan skanningsområdena ha en annan form, då skanningen har anpassats efter terrängen.
Varje skanningsområde får en unik beteckning, t.ex. 09P001, där de första siffrorna är
initialt planerat produktionsår, sedan följer produktionsområdets bokstavsbeteckning efterföljt av ett löpnummer.
Bilaga B
Produktbeskrivning för Laserdata och Grid2+
2015-10-01
Kvalitetsbeskrivning nationell höjdmodell
LANTMÄTERIET
Innehållsförteckning
1.
Inledning
3
2.
Generellt om kvaliteten
3
3.
Insamlingsmetod
4
4.
Beskrivning av uppnådd kvalitet
5
4.1.
Fullständighet (punkttäthet/täckning) - brist
6
4.2.
Tematisk noggrannhet – klassificeringsnoggrannhet
8
4.2.1.
Klassificeringsnivå 1
8
4.2.2.
Klassificeringsnivå 2
9
4.2.3.
Klassificeringsnivå 3
9
4.2.4.
Kända brister i klassificeringen
4.3.
6.
17
4.3.1.
Absolut noggrannhet
17
4.3.2.
Relativ noggrannhet
17
4.3.3.
Lägesnoggrannhet – för grid
17
4.4.
5.
Lägesnoggrannhet
10
Aktualitet
Övrigt som påverkar kvaliteten
19
20
5.1.
Skannat vid flera tillfällen/vid olika årstider
20
5.2.
Olika typer av skannersystem
22
Användbarhet
23
2(23)
LANTMÄTERIET
1. Inledning
I den här bilagan beskrivs den kvalitet som nationella höjdmodellen
generellt har, samt ges en översikt av brister som kan förekomma.
Kvaliteten redovisas med de kvalitetsparametrar som beskrivs i
standard SS-EN ISO 19157:2013 Geografisk information –
Datakvalitet.
Bilagan är gemensam för båda produkterna som utgör den nationella
höjdmodellen, dvs. Laserdata och Grid 2+ (terrängmodell). Terrängmodellens kvalitet är beroende av kvaliteten på laserdata och är
därför svår att beskriva separat.
2. Generellt om kvaliteten
Den uppmätta eller uppskattade kvaliteten gäller hela den hittills
skannade ytan. Det är därför viktigt att för aktuellt området ta del av
metadata så som skanningstidpunkt och punkttäthet. Det finns också
ett fritextfält i metadata i XML som kan innehålla kommentarer om
eventuella lokala brister som iakttagits vid bearbetningen av
skannerdata. God kännedom om lokala terrängförhållanden är också
värdefullt vid tolkning av data.
En bra terrängmodell kräver bra redovisning av markpunkter. För
att få bästa markrepresentation behöver skanning ske när så många
laserpulser som möjligt har en chans att nå ner till marken. Att
skanna på sommaren innebär att löv och undervegetation hindrar
laserpulser från att nå marken. På hösten kan höga växter hindra
laserpulserna från att nå marken, även om löven har fallit från
träden. Vintertid ger ett snötäcke tjockare än några centimeter en
felaktig bild av markytans form. På våren kan smältvatten i stora
mängder vara ett hinder för skanning, då vatten döljer markytan. Det
innebär att tidsfönstret för en bra skanning inte är så stort. Bästa
förutsättningar för skanning ges utanför vegetationssäsong, dvs. på
våren och sent på hösten. De delar av Sverige som i huvudsak täcks
av lövträd, dvs. södra Sverige (område A, B och C i bilaga A i
produktbeskrivningen) har med några få undantag skannats under
icke vegetationssäsong. Resten av landet har skannats oavsett årstid
och kan därmed ha områden med relativt tät vegetation.
Viktigt att förstå är att kvaliteten på terrängmodellen varierar med
terrängen och skanningstidpunkten.
3(23)
LANTMÄTERIET
3. Insamlingsmetod
Höjddata samlas in genom att marken skannas med laser från
flygplan.
Några fakta om skanningen (ungefärliga värden):
·
·
·
·
·
Punkttäthet: 0,5-1 punkt per kvadratmeter (ner till 0,25
punkter per kvadratmeter i kalfjällsområden).
Flyghöjd över marken: 1 700-2 300 meter (upp till 3 500 meter i
fjällområden).
Skanningsvinkel: ± 20º.
Stråkövertäckning: 20 %.
Träffyta på mark (footprint): 0,4–0,8 meter, beroende på
flyghöjd.
Laserskanningen görs med instrument som kan ge minst fyra ekon
från samma laserpuls. Alla punkter bevaras genom hela produktionskedjan, även felaktiga punkter på hög eller låg höjd.
Intensitet (styrkan hos den reflekterade laserpulsen) registreras för
varje eko. Det gäller dock ej Leica-instrumentet, där bara de tre första
ekonas intensitet registreras.
4(23)
LANTMÄTERIET
4. Beskrivning av uppnådd kvalitet
Kvalitetstema
Kvalitetsparameter
Uppnådd kvalitet
Datamängd
Beskrivs
i avsnitt
Fullständighet
Brist
98 % av den totalt skannade ytan uppnår:
Laserdata
4.1
(Punkttäthet/täckning)
Minst 0,5 punkter/m2. Vatten undantaget.
Minst 0,25 punkter/m2 i kalfjällsområden utan infrastuktur.
Endast sista ekot räknas.
Tematisk noggrannhet
Klassificeringsnoggrannhet
Riktigheten i klassificeringen är överlag bra, men viss felklassning förekommer.
Laserdata
4.2
Lägesnoggrannhet
Absolut noggrannhet
På öppna plana hårdgjorda ytor är medelfelet:
Laserdata
4.3.1
0,05 m i höjd
0,25 m i plan
På kalfjäll kan noggrannheten vara något lägre på grund av
högre flyghöjd.
Aktualitet
Relativ noggrannhet
0,1 m i medelfel för höjdskillnad mellan angränsande stråk.
Laserdata
4.3.2
Lägesnoggrannhet - för
grid
Vid interpoleringen till terrängmodell i gridformat sker en
försämring av noggrannhet i höjd, men terrängmodellens
lägesnoggrannhet ligger väldigt nära laserdatas absoluta
noggrannhet på 0,05 m i höjd. Försämringen är störst i kraftigt
kuperad terräng.
Terrängmodell
4.3.3
Se beskrivning.
Se beskrivning.
Laserdata
4.4
Terrängmodell
Användbarhet
Se beskrivning.
HMK standardnivå 1
Laserdata
6
Terrängmodell
5(23)
LANTMÄTERIET
4.1. Fullständighet (punkttäthet/täckning) - brist
Punkttätheten på mark varierar med terrängtyp, typ av vegetation,
under vilken årstid laserskanning skedde och en rad andra faktorer.
Denna variation innebär att det i vissa områden finns brister i punkttätheten, medan det på andra platser är hög punkttäthet. Av den
skannade ytan uppnår 98 % önskad punkttäthet eller tätare. Siffran
är ett medelvärde på punkttätheten på rutor om 10 x 10 m i varje
skanningsområde. Metadata redovisar hur punkttätheten varierar i
området, från mer än 1 punkt ner till 0 punkter per kvadratmeter (se
kap 3.3.1 respektive 4.4.1 i produktbeskrivning för Laserdata
respektive Grid2+). Det är viktigt att ta del av denna information,
samt skanningstidpunkt, för att kunna förstå kvaliteten och
användbarheten i områdets höjddata.
Tätast med punkter på mark är det på öppna ytor och där skanningsstråken överlappar varandra.
Brister i punkttätheten på marken finns framför allt i områden med
tät vegetation som har skannats under vegetationsperiod. Den täta
vegetationen har inte släppt igenom laserpulserna som istället har
stannat på vegetationen. I de fallen kan punkttätheten vara god i
laserpunktmolnet, men dålig i det klassificerade markpunktskiktet:
träffar på mark kan saknas helt inom en viss yta (se Figur 1, och
under avsnitt 4.2.4 Vegetation nedan).
I starkt kuperad terräng kan träffar på branta terrängformer (t.ex.
vertikala bergväggar) saknas helt. Detta beror på skanningsvinkeln
när flygplanet passerade. Om det dessutom är tät skog eller annan
tät vegetation i den branta terrängen försämras givetvis möjligheterna till markträffar (se Figur 2).
Ekon från laserpulser som träffat vatten, vissa hustak (Figur 21),
nylagd asfalt eller andra objekt som ger dålig reflektion kan saknas
helt. Då uppstår det hål i laserpunktmolnet.
Vatten absorberar de flesta pulserna, utom i rät vinkel mot ytan då
pulserna ofta reflekteras, som i en spegel. Det ger en oregelbunden
punkttäthet över vatten.
6(23)
LANTMÄTERIET
Figur 1: På grund av den täta vegetationen har inga laserpunkter nått ner till marken i
svackan. Klassificeringen blivit rätt, men det saknas markpunkter. När terrängmodellen
skapas kommer denna yta att interpolers. Vita punkter är oklassificerade, orange är mark.
Figur 2: I riktigt ojämn terräng
blir markytan generellt svår
att definiera, speciellt med låg
punkttäthet. Eftersom terrängmodellen skapas utifrån markklassificerade punkter kan det
i den här typen av bergssluttningar finnas stora lokala felaktigheter i terrängmodellen.
Foto: Andreas Rönnberg
7(23)
LANTMÄTERIET
4.2. Tematisk noggrannhet – klassificeringsnoggrannhet
Klassificering av Lantmäteriets laserdata sker i olika steg, med
succesiv kvalitetsförbättring, vilket resulterar i olika klassificeringsnivåer.
De klassificeringsnivåer som används är:
Klassificeringsnivå
Förklaring
1
Automatiserad klassificering av mark, vatten och övrigt.
2
Klassificering av broar och säkrad markklassificering av
dammar.
3
Förbättrad klassificering av vatten samt utjämning av
vattenytor i terrängmodellen.
Klassificeringsnivå redovisas i metadata per skanningsområde.
Resultatet från laserskanningen är en mängd laserpunkter med känt
läge i plan och höjd. Alla typer av objekt på och ovan markytan finns
representerade i detta punktmoln.
För att kunna framställa en terrängmodell som representerar markytan måste punkter på marken särskiljas från övriga laserpunkter. I
lasfilerna ingår dock samtliga laserpunkter, även eventuella felaktiga
punkter (hög- och lågpunkter). Inga punkter tas alltså bort.
De klasser som används är:
01
Oklassificerade punkter
02
Punkter på mark
09
Punkter på vatten
11
Punkter på broar
4.2.1.
KLASSIFICERINGSNIVÅ 1
Klassificering av laserpunkterna till mark, vatten eller övrigt görs
med automatiska metoder. Som stöd används bland annat vattenpolygoner och byggnadsytor från GGD (Lantmäteriets Grundläggande Geografiska Data). Tre olika parameteruppsättningar
används för olika terrängtyper utifrån en grov uppdelning av landet.
Den automatiska klassificeringen blir dock inte alltid rätt. En heltäckande kontroll av klassificeringen går inte att göra, men en begränsad manuell översyn, utifrån felsignaler och med stickprov, görs
efter den automatiska klassificeringen. Det är svårt att upptäcka om
punkter har hamnat i fel klass, så en liten mängd felaktigt klassificerade punkter kan kvarstå.
8(23)
LANTMÄTERIET
4.2.2.
KLASSIFICERINGSNIVÅ 2
Vid den automatiska klassificeringen hamnar broar i olika klasser.
Större broar kan bli klassificerade som mark, broar över vatten kan få
klassen vatten och i andra fall kan broar bli helt oklassificerade.
Därför görs en, till största delen automatisk, omklassificering av
broar.
För att identifiera broar används Trafikverkets databaser BaTMan
(Bridge and Tunnel Management), NVDB (Nationell vägdatabas) och
GGD, samt automatiska algoritmer. Klassificeringen av broar
innebär att laserpunkter på den del av vägbanan som har luft under
sig klassificeras som bro. Punkter på broar med mindre spännvidd
än 3 meter, liksom tunnlar, klassificeras inte till bro.
I samband med klassificeringen av broar görs även en säkrad markklassificering av dammar. Det innebär manuell klassificering så att
markklassificerade punkter finns längs hela fördämningens överkant. För att identifiera dammar används SMHI:s databas SVAR
(Svenskt vattenarkiv), samt GGD.
4.2.3.
KLASSIFICERINGSNIVÅ 3
För att förbättra klassificeringen av vad som verkligen var mark vid
tidpunkten för skanning och för att åstadkomma släta och väldefinierade vattenytor i terrängmodellen, behövs noggrant karterade
strandlinjer som överensstämmer med vattenståndet vid skanningstillfället. Karteringen baseras helt på laserdata, eftersom flygbilder
inte insamlas samtidigt med laserskanningen. Sjöar och vattendrag
nykarteras och höjdsätts utifrån punkter på vattenytan. Vattenyta för
hav, sjöar mindre än 0,25 km² och vattendrag smalare än 6 meter
ingår inte.
De nya polygonerna används sedan som brytlinjer vid framställningen av terrängmodellen. Det innebär att sjöar och vattendrag får
släta och väldefinierade ytor med en enda höjd i terrängmodellen.
Undantaget gäller för vatten som skannats vid olika vattenstånd, där
kan det bli nivåskillnader (se Figur 19). Strömmande vatten får luta,
men rinnriktningen är konstant och ytan slät. Forsar jämnas inte ut,
men får en väldefinierad strand.
Den ursprungliga klassificeringen till vatten i laserdata görs om för
hela området. Klassningen görs med hjälp av de nykarterade strandlinjerna och där dessa inte finns används GGD.
Arbetet påbörjades under hösten 2014 och ger klassificeringsnivå 3.
9(23)
LANTMÄTERIET
4.2.4.
KÄNDA BRISTER I KLASSIFICERINGEN
Vegetation
Det finns två orsaker till att vegetation ibland felaktigt kan klassificeras som mark. Dels gör begränsningar i tekniken för laserskanning att ekon på kort avstånd (cirka 2 meter) efter ett föregående
eko inte kan registreras, dels är vegetationen ibland så tät, t.ex.
spannmål eller buskage, att inga laserpulser kan tränga igenom till
marken (Figur 3-Figur 7). När något av dessa fenomen orsakar fullständigt bortfall av punkter på markytan, kan vegetationen ovanför
bli klassificerad som mark (Figur 7-Figur 8).
Figur 3: På detta grustag som är överväxt
med tätt lövsly har terrängmodellen hamnat
2–3 m över den verkliga markytan.
Foto: Andreas Rönnberg
Figur 4: Täta snår av lövsly växer snabbt
upp på många hyggen. På det här hygget
har höjdmodellen delvis hamnat cirka 2 m
över den verkliga markytan.
Foto: Andreas Rönnberg
Figur 5: Även på öppen mark med tätt
växande grödor kan höjdmodellen hamna
ovanför den verkliga markytan.
Foto: Andreas Rönnberg
Figur 6: I denna glesa men fuktiga tallskog
täcks marken helt av en relativt hög
blandad örtvegetation. Skanningen tränger
inte ner till marken när denna vegetation är
kraftig medan skanning under vår och sen
höst ger ett bättre resultat.
Foto: Andreas Rönnberg
10(23)
LANTMÄTERIET
10 m
Figur 7: Täta låga buskage, som enbuskarna på Ölands alvar, kan vara redovisade som
mark, dvs. små kullar i terrängmodellen. Eftersom inga laserpulser har trängt igenom
buskaget till marken, och buskarna har en ”mjuk övergång” till marken, uppfattas buskarna
som mark av algoritmen vid den automatiska klassificeringen.
11(23)
LANTMÄTERIET
Figur 8: Punkter på mark eller vatten saknas ofta i tät vass, och vassen har vid den
automatiska klassificeringen fått klassen mark. Vatten är här klassificerat utifrån
vattenpolygon i GGD (klassificeringsnivå 2). Röda strecket är profilen i bilden under.
Höjdskillnaden på ett par meter mellan mark och vass syns tydligt.
12(23)
LANTMÄTERIET
Brant terräng
I kraftigt kuperad terräng med skarpa höjdförändringar kan
markklassificeringen bli ofullständig. Orsaken är att algoritmen för
markklassificering kan uppfatta kraftigt avvikande punkter som
byggnader eller vegetation (Figur 9-Figur 13).
Grus- och bergtäkter och liknande föränderliga miljöer justeras inte i
klassificeringen.
Figur 9: Den här typen av terräng med branter och blockmark kan vara bristfälligt redovisad. Laserpunkter på branterna kan vara oklassificerade, och branterna blir därmed något
utslätade i terrängmodellen. Foto: Stig Lövborg.
10 m
Figur 10: Bergvägg vid väg som inte har blivit klassificerad till mark, sannolikt p.g.a. den
branta vinkeln. Profilen är dragen enligt det röda strecket i bilden nedan.
Figur 11:
Bergvägg intill
väg i markpunktskiktet visat med
terrängskuggning. Före och
efter rättning av
klassificeringen.
Profilen i bilden
ovan är dragen
vid det röda
strecket.
10 m
13(23)
LANTMÄTERIET
50m
Figur 12: Ytterligare ett exempel på en kulle som inte klassificerats till mark. Profilen är
dragen vid det röda strecket i bilden nedan.
100 m
Figur 13: Terrängskuggad bild över kullen i föregående bild. Till vänster är hur terrängmodellen ser ut efter den automatiska klassificeringen. Bilden till höger visar hur kullen
egentligen ser ut, dvs. efter omklassificering.
14(23)
LANTMÄTERIET
Byggnader
Byggnader kan bli felaktigt markklassificerade om de täcker en stor
yta eller om de har en mjuk anslutning till markytan (Figur 14-Figur
15). För att undvika detta används byggnadsytor från GGD för att
välja bort punkter på stora byggnader innan marklassificeringen.
Övriga byggnader hanteras i de flesta fall korrekt, och de fel som
ändå uppstår åtgärdas efter markklassificeringen med halvautomatiska metoder.
Inom tätbebyggda områden kan t.ex. upphöjda innergårdar och
parkeringshus med låga platta tak bli klassificerade som mark. Det
kan vara svårt, både med automatiska och manuella metoder, att
avgöra vad som faktiskt är mark, och var marknivån egentligen ska
gå (se Figur 16).
Figur 14: Göransson Arena, Sandviken,
var nybyggd och fanns inte med i GGD.
Byggnaden var inte heller tillräckligt
kantig för att uppfattas som byggnad
vid den automatiska klassificeringen
och blev därmed klassificerad som
mark. Den här typen av fel dyker oftast
upp i kvalitetskontrollerna och rättas av
operatörerna. Bilden visar laserdata
med terrängskuggning.
Figur 15: Annat exempel på en byggnad som inte ingått i byggnadspolygonerna från GGD,
och som vid den automatiska klassificeringen inte har uppfattats som byggnad.
15(23)
LANTMÄTERIET
Figur 16: Taket på ett parkeringshus har klassificerats som mark. Frågan är dock var marken
ska gå.
Lågpunkter
Lågpunkter uppstår vanligtvis på grund av reflexer i speglande ytor,
vilket gör att de är vanligast intill byggnader. Men lågpunkter kan
också uppstå på grund av tillfälliga fel i laserskannerns längdmätning. Lågpunkter elimineras normalt under klassificeringen, men
kan i sällsynta fall påverka slutprodukterna.
Vatten
Redovisningen av vatten har brister. En anledning till detta är att
vattnets reflekterande och absorberande egenskaper ger oregelbunden och bristfällig punkttäthet. Andelen felaktiga hög- och lågpunkter verkar också vara större över vatten.
På klassificeringsnivå 1 och 2 är vatten klassificerat med vattenpolygoner från GGD som mask. I några områden där GGD inte fanns
användes vägkartans vattenpolygoner. Dessa polygoner stämmer
inte alltid överens med den strandlinje som rådde vid skanningen.
Det kan bero på naturliga förändringar i strandzonen eller skillnader
i vattenstånd. Punkter i strandzonen kan därmed vara felaktigt
klassificerade som mark eller vatten.
Från klassificeringsnivå 3 är vattendrag bredare än 6 meter och sjöar
större än 0,25 km² omklassificerade och vattenytorna utjämnade i
terrängmodellen med hjälp av utifrån laserdata nykarterade strandlinjer. Övrigt vatten på nivå 3 har klassificerats om med aktuella data
från GGD.
Observera att om laserdata har samlats in vid olika tillfällen kan
vattenståndet ha förändrats och trappstegseffekter uppstå (se Figur
19).
16(23)
LANTMÄTERIET
4.3. Lägesnoggrannhet
4.3.1.
Absolut noggrannhet
För att säkerställa sömlösa höjddata (jämn övergång mellan skanningsområden) med hög noggrannhet över hela landet görs en inpassning av laserpunktmolnet. Som stöd för inpassningen används
punkter inmätta på marken (stödpunkter) i både plan och höjd i
SWEREF 99 TM. Därefter verifieras noggrannheten i både plan och
höjd mot inmätta kontrollpunkter.
Mätningar visar att medelfelet i höjd, på öppna plana hårdgjorda
ytor, ligger på 0,05 meter i genomsnitt. Medelfelet i plan ligger i
genomsnitt på 0,25 meter. Noggrannheten i plan hos enskilda laserpunkter är normalt många gånger sämre än i höjd. I någorlunda plan
terräng är detta inget problem, men i starkt sluttande terräng inverkar detta på noggrannheten i höjd, som försämras i takt med att
lutningen ökar.
I de kalfjällsområden som flygs på högre höjd kan noggrannheten bli
något sämre på grund av den högre flyghöjden.
4.3.2.
Relativ noggrannhet
Kontroller visar att skillnaden i höjd mellan angränsande skanningsstråk ligger på 0,1 meter i medelfel.
4.3.3.
Lägesnoggrannhet – för grid
Vid interpoleringen till en terrängmodell i gridformat sker en viss
försämring av noggrannheten i höjd. Störst är försämringen i kraftigt
kuperad terräng, medan terrängmodellens lägesnoggrannhet i de
flesta terrängtyper ligger väldigt nära laserdatas absoluta noggrannhet på 0,05 meter i höjd.
Försämringar vid interpolering står i relation till gridet storlek – ju
glesare grid, desto sämre kvalitet. Modellens kvalitet beror också på
och varierar med de här beskrivna kvaliteterna och brister i laserdata
- sämre noggrannhet i laserdata ger sämre noggrannhet i terrängmodellen.
Terrängmodellen skapas genom linjär interpolering i TIN
(Triangulated Irregular Network), med mark- och vattenklassificerade punkter som noder. I områden som saknar markpunkter kan
interpolering ske över stora avstånd. Se exempelvis Figur 1, där
markpunkter saknas och interpolering måste ske. Metadata i form av
punkttäthet på mark är därför mycket viktig eftersom den visar vilka
17(23)
LANTMÄTERIET
områden som har lägre detaljeringsgrad (se kap 4.4.1 i produktbeskrivning för Grid2+).
Om det saknas punkter på mer eller mindre vertikala bergväggar
däremot, behöver det inte vara ett problem, då interpoleringen där
kan bli korrekt, om omgivande punkter ligger bra (Figur 17).
På klassificeringsnivå 1-2 kan terrängmodellens vattenytor ha
störande artefakter från interpoleringen, trots att noggrannheten i
höjd hos laserpunkterna är hög. Eftersom terrängmodellen framställs
med linjär interpolering i TIN, kan mycket långa trianglar bildas
mellan stranden och närmaste punkt på vattenytan (Figur 18). Inom
sådana trianglar saknas laserpunkter helt, och om markpunkter
saknas närmast vattenytan kan den interpolerade höjden avvika
kraftigt från vattenytans verkliga höjd. På klassificeringsnivå 3
kvarstår inte detta problem för vattendrag bredare än 6 m och sjöar
större än 0,25 km², då dessa vattenytor har utjämnats. Däremot kan
en trappstegseffekt istället uppstå, om en vattenyta har skannats vid
olika tillfällen och vattenståndet har varit olika (se Figur 19).
Figur 17: I den här bergsbranten har klassificeringen inte blivit helt rätt. Men när terrängmodellen skapas och denna yta interpoleras blir terrängmodellen ändå ganska rätt.
18(23)
LANTMÄTERIET
Figur 18: Efter interpolering till terrängmodell i gridformat ansluter trianglar till punkter på
vattenytan eller i vissa fall till punkter vid den motsatta stranden. Det ger ojämna vattenytor. Gäller klassificeringsnivå 1-2, samt små sjöar, smalare vattendrag och hav på klassificeringsnivå 3.
4.4. Aktualitet
Laserdata
Laserpunktmolnet är en ögonblicksbild som Lantmäteriet inte
kommer att ajourhålla. Punktmolnet kan få nytt klassificeringsdatum
vid rättningar av felaktig klassificering, men punktmolnet i sig får
inte ny aktualitet. I den mån laserskanning används för ajourhållning
av terrängmodellen kan vissa områden komma att skannas på nytt
och laserdata får då ett nytt aktualitetsdatum i berörda områden.
Redovisningen sker i metadata.
Terrängmodell
Det finns ännu ingen beslutad ambitionsnivå för ajourhållning av
terrängmodellen.
19(23)
LANTMÄTERIET
5. Övrigt som påverkar kvaliteten
5.1. Skannat vid flera tillfällen/vid olika årstider
Ett helt skanningsområde kan sällan slutföras vid ett enda tillfälle.
Om tiden mellan de olika skanningstillfällena är lång kan t.ex.
vegetation och vattenstånd ha förändrats mellan olika skanningsstråk (se Figur 19). Det innebär att intilliggande områden kan se olika
ut i data, trots att det i verkligheten är ett homogent landskap. Det
kan också vara mänsklig påverkan som gör att landskapet skiljer sig
från en tid till en annan, exempelvis vid byggandet av en väg. Det är
alltså viktigt att kontrollera i metadata för det aktuella området om
det har skannats i flera sessioner och under långa tidsintervall. Om
så är fallet gäller det att vara särskilt uppmärksam på att skillnader i
bland annat vegetationen och vattenstånd mellan skanningstillfällena kan ha påverkat resultatet. Se Figur 20.
100 m
Figur 19: Horisontellt genom översta bilden går en gräns mellan två skanningsområden som
har skannats vid olika tillfällen. Vid den dragna profilen syns nivåskillnaden på vattnet i
laserpunktmolnet, vilket resulterar i trappsteg i terrängmodellen.
20(23)
LANTMÄTERIET
Figur 20: Överst detalj ur differensbild mellan två skanningar utförda vid olika årstider.
Nederst ett ortofoto över samma terrängavsnitt. Uppe till höger ett område med vass, i
mitten åkermark, och nere till vänster vass och annan låg vegetation. Differensbilden är
grön vid 0 m skillnad och blir helt röd respektive blå vid ±0.4 m skillnad i höjd.
21(23)
LANTMÄTERIET
5.2. Olika typer av skannersystem
Skanningen genomförs med flera typer av skannersystem. Terrängmodellen blir helt jämförbar men laserdata har vissa karakteristiska
skillnader som man bör vara uppmärksam på. Det som skiljer är bl.a.
att de olika skannrarna använder olika skalor för registrering av
intensitet, samt att de har olika skanningsmönster. I de flesta tillämpningar saknar dess skillnader praktisk betydelse.
De flesta system lagrar diskreta punkter i realtid, medan vissa lagrar
hela vågformen som sedan efterbearbetas till diskreta punkter. Den
sistnämnda tekniken ger högre punkttäthet i vegetation, samt bättre
redovisning av mark under låg vegetation, vilket minskar risken för
felaktigt markklassificerad vegetation.
För laserdata från Leica ALS70 är intensiteten korrigerad för effekten
av AGC (Automatic Gain Control).
De olika typer av skannersystem som har använts hittills är:
·
·
·
·
·
Leica ALS50-II
Leica ALS60
Leica ALS70-HA
Optech ALTM Gemini
Riegl LMS-Q780 (full vågform)
I metadata framgår vilket system som har använts för aktuell
skanning.
22(23)
LANTMÄTERIET
6. Användbarhet
Lantmäteriets laserdata och terrängmodell räknas som standardnivå 1 i HMK:s indelningssystem. Det betyder att trots att
Lantmäteriets höjddata håller hög kvalitet, innebär den förhållandevis låga punkttätheten att punktmolnet och terrängmodellen bäst
lämpar sig för nationell och regional översiktlig planering.
Figur 21: Ett exempel på hur glest laserträffarna (samtliga ekon) hamnar och den verkliga
träffytan. På bilden syns också ett exempel på att punkter saknas över ett tak.
Nationella höjdmodellen har sin grund i behovet av data för att
bättre kunna bedöma följderna av ett förändrat klimat och genomföra klimatanpassningsåtgärder. Men nationella höjdmodellen har
också använts i en rad andra tillämpningsområden såsom jord- och
skogsbruk, krisberedskap, projektering, exploatering, geologi,
arkeologi och orienteringskartor.
Läs gärna användares rapporter på Lantmäteriets hemsida, där
redovisas olika erfarenheter kring användandet av Lantmäteriets
höjddata.
23(23)