Wykorzystanie danych LIDAR oraz współczesnych danych kartograficznych w modelowaniu i wizualizacji 3D przyszłych krajobrazów miejskich na przykładzie Nowego Sącza

3D modeling and visualization techniques are increasingly being used in research and practical activities related to urban landscapes. Therefore, the main aim of this thesis was to evaluate the possibility of remote sensing (including LiDAR) and cartographic data use in 3D modeling and visualization of future urban landscapes. In the study also the quality and accuracy of spatial data used in 3D models and the possibilities of 3D models use in land management, urban planning and public participation have been assessed. Test areas were located in Nowy Sacz, in Zabełcze, Śródmieście and Biegonice settlements. Two types of spatial data: (1) remote sensing data (aerial orthophotos and data from laser scanning (digital terrain model (DTM)), and (2) cartographic data (Database Topographic Objects (BDOT10k) and documents containing information on the directions of development of the analyzed areas in the Local Spatial Development Plans (LDP)) have been used here. 3D models of current and future urban landscapes have been created based on spatial data integration using a hierarchical grading in the CityEngine program. In the thesis both a quantitative (based on the confusion matrix and bonitation point method) and qualitative (surveys and interviews) assessment of created 3D models have been performed. In general, remote sensing and cartographic data used in this study allow to create detailed 3D models of current and future urban landscapes. The LiDAR data were the most suitable for 3D modeling while the BDOT10k data posed the greatest problems in the modeling of individual objects, e.g. road network (incorrect geometry of objects). The results confirmed that the 3D modeling and visualization techniques are and can be successfully used to create detailed spatial models of current and future urban landscapes. In addition, it is worth to notice that the survey results clearly indicated the potential of 3D models and the possibility of their use in urban planning and public participation.

Techniki modelowania i wizualizacji 3D są coraz częściej wykorzystywane w badaniach i działaniach praktycznych związanych z krajobrazami miejskimi. Dlatego głównym celem niniejszej pracy była ocena możliwości wykorzystania danych teledetekcyjnych w tym danych LiDAR oraz danych kartograficznych w modelowaniu i wizualizacji 3D przyszłych krajobrazów miejskich. W pracy oceniono także jakość i dokładność danych przestrzennych użytych w modelowaniu i wizualizacji 3D oraz możliwości wykorzystania modeli 3D w planowaniu przestrzennym oraz partycypacji społecznej. Obszarem testowym były trzy osiedla miasta Nowy Sącz: Zabełcze, Śródmieście oraz Biegonice. W pracy wykorzystano dwa typy danych przestrzennych: (1) dane teledetekcyjne (ortofotomapy lotnicze oraz dane pochodzące ze skaningu laserowego (numeryczny model terenu (NMT)) oraz (2) dane kartograficzne (Bazę Danych Obiektów Topograficznych (BDOT10k) oraz dokumenty zawierające informacje o kierunkach zagospodarowania analizowanych obszarów w tym Miejscowe Plany Zagospodarowania Przestrzennego (MPZP)). Modele 3D obecnych i przyszłych krajobrazów miejskich powstały na drodze integracji danych przestrzennych metodą hierarchicznego podziału na klasy w programie CityEngine. W pracy wykonano zarówno ocenę ilościową (na podstawie macierzy błędów oraz bonitacji punktowej) jak i jakościową (badania ankietowe i wywiady) utworzonych modeli i wizualizacji 3D. Użyte w pracy dane teledetekcyjne i kartograficzne pozwalają na tworzenie szczegółowych modeli 3D obecnych i przyszłych krajobrazów miejskich. Najlepiej w modelowaniu 3D sprawdzają się dane LiDAR natomiast najgorzej dane BDOT10k ze względu na ich dokładność i problemy z zachowaniem geometrii obiektów np. sieci dróg. Wyniki uzyskane w pracy potwierdziły, że modelowanie i wizualizacje 3D są i mogą być z powodzeniem wykorzystywane do tworzenia szczegółowych modeli przestrzennych obecnych i przyszłych krajobrazów miejskich. Ponadto warto podkreślić, że wyniki ankiet jednoznacznie wskazują na potencjał modeli 3D i możliwość ich użycia w planowaniu przestrzennym i partycypacji społecznej.