Pl:Modelowanie dachu

Uwagi o rysowaniu rzutów budynków w Potlatch 2 na podstawie zdjęć z Bing.

Przedstawione techniki dotyczą co prawda edytora Potlatch 2, dają się jednak zazwyczaj zastosować w JOSM i innych edytorach oraz z dowolnymi zdjęciami lotniczymi. Tricki i wskazówki sprawdzają się najlepiej w przypadku wolno stojących budynków, oraz obiektów w miarę regularnych.

Starówki historycznych miast z chaotyczną, gęstą zabudową wzdłuż krzywych ulic stanowią jednak wyzwanie nawet dla doświadczonych mapujących i dają się precyzyjnie pomierzyć w wielu wypadkach jedynie z zastosowaniem pary skalibrowanych zdjęć lotniczych (stereofotogrametria)

Autor: Marek Strassenburg-Kleciak

Uwaga na początek

Funkcja "Dim" (zamglony) w Potlatch 2 utrudnia interpretację zdjęć. Należy ją wyłączyć:

Cel pracy

Celem jest jak najbardziej precyzyjne narysowanie geometrii rzutu budynku lub grup budynków:

Widoczne i pomocne w interpretacji elementy zdjęcia to:

Po narysowaniu obrysu dachu przesuwamy go w ten sposób, by stykał się z cieniem widocznym na zdjęciu lotniczym (biała obwódka na szkicu):

Uwagi o logice budowania

W budownictwie od zawsze starano się, by budynki były prostokątne a ich ściany równoległe. Ułatwia to nie tylko budowanie budynku (np. konstruowanie więźby dachowej) ale od strony użytkowej oznacza to w konsekwencji dla mieszkańca domu, że np. meble pasują do narożnika pokoju. Kąta prostego nie stosuje się w budownictwie tylko wtedy, gdy inaczej się nie da, lub w budynkach reprezentacyjnych.

Dlatego przy interpretacji zdjęć warto zastanowić się, czy słabo widoczne przeciwległe ściany rysowanego budynku nie są czasem do siebie równolegle.

Uwaga

Budynki bardzo często mają osie symetrii. Warto to wykorzystać rysując jaki pierwsza lepiej widoczny fragment budynku następnie zaś rysować drugi jego fragment!

4x and 2x symmetry

Ta sama zasada stosowana jest często przy budowie osiedli czy budynków położonych wzdłuż drogi. Warto się przyjrzeć istniejącej sytuacji i spróbować odnaleźć linie wzdłuż których tworzono plan danego osiedla. (Patrz fragment o budowaniu osiedli na liniach konstrukcyjnych Pl:Modelowanie_dachu#Rysowanie_du.C5.BCych_osiedli_po.C5.82o.C5.BConych_na_rastrze ).

Słaba strona automatycznej zamiany na prostokątność

Potlatch 2 ma co prawda zaimplementowaną funkcję poprawiania obrysu budynku na prostokątny, ale funkcjonuje ona obecnie dobrze tylko w przypadku w miarę prostych form geometrycznych:

Tricki

Uwaga: Jakkolwiek podania poniżej konstrukcja jest oczywiście poprawna, to nakład pracy konieczny do narysowania elipsy w JOSM jest nieporównywanie mniejszy niż w Potlatch2.

Przykłady możliwych błędów

ZŁE PRZESUNIĘCIE OBRYSU

Rysujemy obrys dachu

Przesuwamy niestety w złe miejsce (to częsty błąd)

Powinniśmy byli przesunąć tak:

ZŁA INTERPRETACJA DACHU DWUSPADOWEGO

Narożniki kalenicy dachu dwuspadowego nie są punktami na obwodzie rzutu budynku!

ZŁA INTERPRETACJA DACHU JEDNOSPADOWEGO

Dach jednospadowy to nawet dla doświadczonych mapujących niekiedy pułapka. Często pochyłości dachu prawie nie widać na zdjęciu lotniczym, więc interpretujemy w ten sposób:

Po czym używamy funkcji zamiany obrysu na prostokątny, bo "coś tu nie pasuje". Otrzymujemy taki wynik:

Często dopiero gdy zobaczymy, ze skorygowany obrys budynku nie jest równoległy do jego cienia rzuconego na ziemi, możliwe jest stwierdzenie, ze to budynek z tego typu dachem.

Powinniśmy rysować tak:

Jednym słowem omawiając powyższy przykład: Narysować najpierw widoczne przy powierzchni ziemi dwie linie wzdłuż widocznych krawędzi ściany stykających się z ziemia ( linia łamana A-B-C po czym przesunąć ja w ten sposób by zajęły pozycje Y-X-F (punkt F jest dobrze widoczny). Pozwoli to nam na narysowanie linii F-G. Konstrukcje kończymy rysując linie G-Y

Rysowanie obrysów budynków stojących na zboczu

Jeśli budynek stoi na silnie pochyłym zboczu:

to rekonstrukcja jego rzutu na podstawie płaszczyzn przecięcia się ścian i terenu będzie prowadzić zazwyczaj do narysowania nieprecyzyjnego rzutu, przy czym błąd będzie tym większy, im większe było odchylenie od pionu w czasie robienia zdjęć:

Niebieska strzałka: kierunek robienie zdjęcia.

W takich przypadkach należy używać do konstruowania obrysu budynku wyłącznie form dachu:

Po narysowaniu rzutu możemy zminimalizować błąd położenia poprzez przesunięcie powstałego obrysu budynku w ten sposób, by leżał on w połowie odstępu między najniższym a najwyższym widzialnym punktem przecięcia się ścian budynku z terenem.

Rysowanie budynków

Rysowanie obrysów budynków ze zdjęć lotniczych lub satelitarnych niskiej rozdzielczości

Jeśli jako tło w OSM mamy zdjęcia lotnicze (bądź satelitarne) na których możemy już dobrze rozpoznawać pojedyncze budynki lecz trudno jeszcze jest rozpoznać ich wszystkie szczegóły, to prawidłowe obrysowywanie budynków jest szczególnie trudne, ponieważ narzędzia którymi dysponujemy (w Potlatchu) rysują wektory i punkty pogrubione w momencie kiedy je edytujemy. W ten sposób elementy konstrukcji przesłaniają nam tło i przeszkadzają w precyzyjniejszej interpretacji. Prezentowany poniżej trick pozwala obejść to ograniczenie i uzyskiwać precyzyjniejsze obrysy budynków. Technika pracy jest co prawda żmudna i o wiele powolniejsza od bezpośredniego obrysowywania budynków, jednakże uzyskiwane wyniki są lepsze.

- Do obrysowania jest budynek w kształcie litery L w środku zdjęcia.

W pierwszym kroku rysujemy długą linie konstrukcyjna równoległą do najdłuższego (lub najlepiej rozpoznawalnego) brzegu budynku. Linia powinna być dłuższa niż budynek. Po jej narysowaniu przesuwamy ja w ten sposób by kierunkiem jak najdokładniej pasowała do krawędzi budynku. Im dłuższa linia, tym łatwiej dokonać oszacowania prawidłowego kierunku.

Rysujemy drugą linie konstrukcyjną równoległą do pierwszej (Potlatch2 shortcut "P") Linia ma leżeć na przeciwległej krawędzi budynku. Kopia nie jest rysowana grubo, wiec łatwiej ustalić gdzie powinna się znajdować. NIE przesuwamy tej linii po zrobieniu kopii!

Na końcach obu linii rysujemy łączący je, nowy odcinek. Z definicji będzie on prostopadły do obu pierwszych linii. Dzięki temu mamy kąt prosty!

Używając narzędzia "create parallel way" robimy tyle kopii tej linii ile jest nam potrzeba do wykonania konstrukcji.

Rysujemy kopie długiej linii konstrukcyjnej (jest nam potrzeba do narysowania obrysu):

W miejscach gdzie linie konstrukcyjne przecinają się ze sobą wprowadzamy punkty przecięcia. Używając narzędzia "straighten way" musimy teraz niestety prostować po kolei każdą linię konstrukcyjną...(wielka słabość Potlatcha to lekkie przesuniecie położenia każdego punktu przecięcia dwóch linii konstrukcyjnych które kliknięciem wprowadzamy ).

Po wyprostowaniu wszystkich linii konstrukcyjnych możemy zacząć rysować obrys budynku:

Wynik końcowy:

Korekcja zmian wielkości rzutu budynku w perspektywie

Jeśli mamy do czynienia ze zdjęciami robionymi z niższej wysokości (czyli o pożądanej, wyższej rozdzielczości) zaobserwujemy przy wyższych budynkach skrót perspektywiczny. Obrysowanie dachów budynków da rzut większy niż w rzeczywistości.

Na pierwszy rzut oka niekiedy prawie tego nie widać:

Dopiero kiedy obrysujemy obrys budynku i usiłujemy przesunąć go w prawidłową pozycję na powierzchni ziemi widzimy ze obrys jest zbyt duży:

Ponieważ obrys dachu i obrys rzutu (abstrahując od faktu istnienia okapów dachu nieco powiększających budynek w stosunku do rzutu) są matematycznie rzecz biorąc podobne (affin) , to możemy pracować z narzędziem "create parallel way" by stworzyć mniejsza kopie obrysu dachu mającą prawidłowe rozmiary.

Zastosowanie:

• Obrysowujemy dach

• Przesuwamy dach w płaszczyznę terenu w ten sposób, by:
• Jeden z narożników wielokąta dotykał narożnika budynku na zdjęciu (w tym przykładzie lewy dolny róg narysowanego wielokąta).
• Rysujemy odcinek pomocniczy wzdłuż linii przecięcia się ściany budynku z terenem (na przykładzie po prawej stronie budynku):

• Robimy kopię obrysu dachu używając narzędzia "create parallel way":

Przy czym aby móc dobrze ocenić o ile mniejsza ma być narysowana kopia silnie powiększamy fragment mapy.

(W tym celu została narysowana linia pomocnicza: Gdy silnie powiększymy fragment mapy znika tło jakim jest zdjęcie lotnicze).

• Brzeg powstałej kopii obrysu budynku (na obrazku po prawej stronie) powinien leżeć w połowie drogi między linią pomocniczą a pierwotnie narysowanym obrysem dachów.

• Usuwamy linię pomocniczą i pierwotnie narysowany obrys, oraz przesuwamy nowy, mniejszy obrys w prawidłowe miejsce w rzucie.

Wynik:

Uwaga! Opisany trick to metoda przybliżona. Prawidłowe zmiany daje tylko w przypadku kwadratów. Im dłuższy budynek, tym silniejsze będzie jego zwężenie.

Dokładny wynik uzyskamy oczywiście tylko konstruując rysunek perspektywiczny ( Projekcja centralna )

Korekcja geometrii nieprawidłowo połączonych form dachów na zdjęciach lotniczych

Głównym celem dla którego powstały połączone zdjęcia Bing jest interpretacja przebiegu ulic. Dlatego też łącząc ze sobą wiele zdjęć zrobionych pod różnym katem w jedna całość robiono to w ten sposób by ulica była dobrze widoczna. Dlatego zdarzają się fragmenty na których dach budynku się "rozłazi":

Fakt, że jeden fragment dachu nie pasuje do drugiego nie oznacza, że teren na którym jest budynek jest nieprawidłowo połączony (jakkolwiek zdarzyć się potrafi, na szczęście rzadko, i to). Zdjęcia dostępne obecnie na terenie Polski są robione zazwyczaj z dużej odległości o można przyjąć ze mamy do czynienia z projekcja równoległą. Dlatego możemy obrysowywać poszczególne fragmenty dachów i łączyć je w całość.

Kroki:

• Obrysowujemy liniami konstrukcyjnymi pierwszy fragment dachu

• Przesuwamy narysowane linie konstrukcyjne w płaszczyznę terenu

• Obrysowujemy liniami konstrukcyjnymi drugi fragment dachu

• Przesuwamy narysowane linie konstrukcyjne drugiego fragmentu w płaszczyznę terenu:

Widzimy ze linie konstrukcyjne nakładają się na siebie, a wiec możemy połączyć je w jedną całość...

Wynik:

Rysowanie dużych osiedli położonych na rastrze

Fragment mapy OSM stworzony przez mapującego na oko.

Urbaniści często posługują się w planowaniu osiedli prostokątnym rastrem co ułatwia ich rysowanie w OSM. Łatwiej uniknąć przypadkowych błędów, zaś mapa wygląda bardziej profesjonalnie (człowiek rejestruje gołym okiem, nie zdając sobie z tego sprawy, odchylenie od osi wielkości 0,5 stopnia!). Historycznie stosowano pojecie linii zabudowy której długie fragmenty są zazwyczaj linią prostą równoległą do osi ulicy.

Pierwszym etapem pracy jest znalezienie na mapie osi konstrukcyjnej osiedla.

Os multiplikujemy w te miejsca gdzie znajdują się ściany budynków czy też osie dróg.

Konstruujemy linie prostopadłe do osi konstrukcyjnej

Zoomując widzimy wszystkie niedokładności konstrukcji

Korygujemy niedokładności

Mapa przed korekcja niedokładności

Wynik po korekcji. Widoczny na szkicu w lewym górnym rogu budynek w kształcie krzyża jest obrócony do osi osiedla pod kątem 45 stopni.

Także ten budynek można było precyzyjniej narysować dzięki liniom konstrukcyjnym.