Модуль 4. ДЕШИФРИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРО И КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК.

Модуль 4. ДЕШИФРИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРО И КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК. ЛЕКЦИЯ 17. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ МЕСТНОСТИ Авторы: Лозовая Светлана Юрьевна, д. т. н. , профессор кафедры городского кадастра и инженерных изысканий Лозовой Николай Михайлович, ст. преподаватель кафедры городского кадастра и инженерных изысканий Богомазова Анна Ивановна ст. гр. ГК-41

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Технологическая схема последовательность взаимосвязанных технических и организационных процессов, в результате выполнения которых получают цифровую модель местности. При создании моделей местности по материалам аэро и космических съемок: разрабатывают технико экономический проект; выполняют аэро или космическую съемку; осуществляют геодезическую привязку снимков; проводят дешифрирование снимков; выполняют фотограмметрическую обработку снимков и получают цифровые модели местности. Сочетая эти процессы, можно получить множество вариантов технологий создания цифровых моделей местности Существенные факторы, определяющие выбор технологии, — техническое обеспечение, квалификация исполнителей и сроки выполнения работ. Учитывают физико географические и климатические факторы района производства работ.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ СЕЛЬСКИХ ФОТОПЛАНОВ НА ТЕРРИТОРИИ СЕЛЬСКИХ ПОСЕЛЕНИЙ Сельскими фотопланы называются потому, что их используют для организации и управления сельскохозяйственным производством, обеспечивая достаточную точность определения длин линий и плошадей. Технология создания фотопланов проста и экономична. Их изготавливают и передают пользователю в кратчайшие сроки после аэрофотосъемки. Суть технологии заключается в минимизации влияния угла наклона снимка и рельефа при аэрофотографировании. Аэрофотоснимки получают с самолетов Ту 134 СХ. Полученные снимки увеличивают до масштаба выпускаемых сельских фотопланов, равного 1: 2000. Фотопечать осуществляют на листах малодеформируемой фотобумаги размером 50 х 60 или 60 х 60 см. Один лист покрывает на местности участок площадью 120 или 144 га. Каждый лист масштабируют отдельно. Точность получаемых таким способом фотопланов не ниже 1/100. На этом процесс фотограмметрической обработки заканчивается. Пользователи получают для работы материалы, соответствующие современному состоянию территории и достаточной точности.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Сельские фотопланы называют также свободными, так как их изготавливают без опорных точек, имеющих геодезические координаты. Поэтому на них нет сетки геодезических координат и рамок трапеций государственной разграфки. Разграфка листов фотопланов приурочена к границам населенного пункта и кварталов застройки. На лицевой стороне каждого листа указаны направление на север и номинальный масштаб 1: 2000, название населенного пункта и порядковый номер листа. На оборотной стороне приводят схему взаимного расположения листов. Сельские фотопланы могут служить основой для создания кадастровых планов. С помощью сельских фотопланов сотрудники администраций могут определять линейные и площадные размеры участков, решать спорные вопросы о границах соседних земельных участков, определять самозахваты земель и использование земель не по назначению и т. п.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ БАЗОВЫХ ПЛАНОВ СОСТОЯНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКИХ ПОСЕЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ ФРАГМЕНТОВ УВЕЛИЧЕННЫХ СНИМКОВ Существует два варианта данной технологии. Они различаются последовательностью выполнения этапов дешифрирования и фотограмметрических преобразований. 1)Дешифрирование предшествует фотограмметрической обработке. Для этого после аэрофотосъемки выполняют увеличенную печать фрагментов снимков с помощью прецизионных фотоувеличителей на недеформируемой фотографической бумаге. Дешифрирование выполняется на разномасштабных фотоизображениях. 2) Аэроснимки сканируют, полученные растровые изображения трансформируют, выводят на печать с помощью картографических плоттеров. После этого производят дешифрирование одномасштабных изображений.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Технологическая схема создания плана на основе фотограмметрической обработки одиночного снимка.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. На подготовительном этапе собирают планово картографические материалы на территорию работ, изучают наличие пунктов геодезической сети, рельеф, дорожную сеть, водные объекты, природно климатические особенности района работ и т. п. Рассчитывают параметры аэрофотосъемки, выбирают типы аэрофотоаппаратов, сроки производства аэрофотосъемочных работ. Базовые планы поселений изготавливают в масштабе 1: 500. . . 1: 2000, аэрофотосъемку же производят в масштабах в 5. . . 10 раз мельче. Фокусное расстояние объектива АФА выбирают возможно большим, а съемку выполняют с больших высот.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. При составлении проектов и графиков выполнения основных видов работ используют следующие документы: договор с заказчиком, -календарный план сдачи продукции, -аэроснимки и репродукции накидного монтажа новой аэросъемки. При планировании используют схемы геодезической сети, каталоги координат пунктов геодезической сети, существующие планы и карты, материалы аэрофотосъемок прошлых лет и др. Технический проект составляют опытные специалисты. В проекте рассчитывают трудовые и денежные затраты по каждому виду камеральных и полевых работ и составляют графики их выполнения. На графиках указывают номенклатуру трапеции или номера участков и сроки выполнения работ.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Изготавливают фрагменты увеличенных снимков с помощью специальных прецизионных проекционных приборов, имеющих оптические системы с высокой разрешающей способностью и малой дисторсией. В качестве таких увеличителей могут быть использованы также фототрансформаторы, например Rectimat. Увеличенные фрагменты печатают с небольшим перекрытием, обеспечивающим нахождение в них общих для фрагментов снимка опорных точек. Выбранные точки используют в дальнейшей обработке для объединения изображений в единый электронный базовый план.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Привязка фрагментов увеличенных снимков имеет некоторые методические особенности. Первоначально создают опорную межевую сеть (ОМС) в данном поселении. Для этого на местности закрепляют опорные межевые знаки (ОМЗ), координаты которых определяют в общегосударственной или условной системе. Среднеквадратическая погрешность положения межевого знака относительно пунктов государственной геодезической сети — не более 0, 1 мм в масштабе создаваемого плана. К ОМЗ осуществляют геодезическую привязку фрагментов увеличенных снимков. Опорные точки располагают на увеличенных фрагментах снимков по границе изображенного на них поселения, а также в зонах перекрытия фрагментов. Для повышения точности и надежности фотограмметрической обработки снимков число опорных точек увеличивают до 6. . . 8. При значительных уклонах местности для учета влияния рельефа опорные точки размещают внутри территории поселения, как правило.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. В случае, когда базовые планы создают в условной системе координат и нет необходимости их перевычисления в государственную геодезическую систему координат, возможно применение камеральной привязки снимков. Для этого используют старые планы и снимки новой аэрофотосъемки. Масштаб используемых планов должен обеспечить требуемую точность определения координат опорных точек. На данных материалах намечают и идентифицируют опорные точки, затем по старым планам определяют их геодезические координаты и составляют каталоги координат.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Редактирование электронного плана предусматривает в основном устранение погрешностей ввода изображения. Ввод изображения осуществляют с помощью дигитайзера или сканера. В первом случае получают векторное изображение в системе координат дигитайзера. Во втором случае от растрового изображения, полученного при сканировании снимков переходят к векторному. Первичное векторное изображение имеет пропуски, разрывы контуров, различные шумы. Для устранения погрешностей используют специальный программный редактор и ручную коррекцию. На этом же этапе по результатам полевых обмеров на экране монитора наносят не изобразившиеся при аэрофотосъемке объекты.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Перенос результатов дешифрирования: Используя дешифрированные увеличенные фрагменты снимков, материалы полевого обследования оператор присваивает каждому контуру электронного плана семантическую характеристику. Для этого оператор из программного классификатора вызывает обозначение определенного класса объектов, устанавливает курсор на обучаемый контур и нажатием кнопки «мыши» завершает операцию. Классифицированный контур окрашивают в соответствующий цвет или заполняют условными знаками. Выполнив подобную операцию с каждым контуром, составляют экспликацию земель в границах поселения. Сумма площадей земель по классам и площадь поселения в его границах должны быть равны.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. В результате выполнения технологических этапов создается базовый план. При сдаче заказчику базового плана оценивают: точность метрической информации; достоверность семантической информации; сводный баланс земель в границах поселения; отражение фактической ситуации в отношении сложившихся границ и использования земельных участков. После создания базового плана приступают к организации банка земельно кадастровой информации. Базовый план при этом является картографической основой и предназначен для пространственного размещения земельно кадастровой информации. Перечень сведений, подлежащих сбору и отражению в информационной базе, определяется нормативно техническими документами и техническим заданием.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Результатами работ являются: Кадастровые на территорию поселения; планы отдельных земельных участков; -база земельно кадастровой информации. Материалы могут быть представлены заказчику на магнитном носителе или на бумажной основе. Для исключения погрешностей при печати тиражирование на бумажном носителе выполняют с помощью прецизионных плоттеров. При создании плана по рассмотренной технологической схеме снижаются затраты и ускоряется выпуск конечной продукции.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. ТЕХНОЛОГИЧЕСК АЯ СХЕМА СОЗДАНИЯ ОРТОФОТОПЛАНА СПОСОБОМ ЦИФРОВОЙ СТЕРЕОФОТОГРА ММЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Технической базой является автоматизированная система кадастрового картографирования Inter graph. Отличительная особенность данной технологии — использование стереоскопической обработки снимков, при которой в полной мере учитывается рельеф местности. Методы цифровой фотограмметрии позволяют организовать процесс изготовления ортофотопланов с требуемой точностью, но с меньшими материальными, трудовыми и временными затратами.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Основные этапы создания ортофотоплана: Полевая маркировка процесс установления на местности искусственных опорных знаков. Маркировку искусственными опознавательными знаками выполняют на местности, где нет естественных контуров, уверенно опознаваемых на снимках. Эту работу проводят до аэрофотосъемки. На местности роют неглубокие канавы, наносят линии известью или используют иные материалы. Форма опознавательного знака может быть любой. Размер знака зависит от масштаба получаемых снимков. Маркировку осуществляют в заранее намеченных зонах, удовлетворяющих требованиям фотограмметрической обработки снимков. Масштаб аэрофотосъемки, высоту фотографирования рассчитывают так, чтобы обеспечить необходимую точность определения плановых и высотных координат

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. При разреженной привязке снимков опорные точки располагают в углах и в центре маршрута или блока. Фотограмметрическая обработка включает: сканирование снимков и создание библиотеки цифровых изображений на магнитных носителях, -ввод необходимых данных для обработки снимков, -маршрутную или блочную фототриангуляцию, -создание цифровой модели местности, - ортофототрансформирование, -изготовление электронного ортофотоплана. Потребителю ортофотоплан передают в растровой или векторной форме на магнитном или бумажном носителе.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. МЕТОДИКА ОБНОВЛЕНИЯ ПЛАНОВ И КАРТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ НОВОЙ АЭРОФОТОСЪЕМКИ Метрическая и смысловая информация, содержащаяся на фотопланах, ортофотопланах и графических планах, с течением времени устаревает. Для поддержания информации на современном уровне на планы и карты наносят появившиеся изменения. Процесс внесения изменений в содержание планов и карт называют обновлением. При обновлении наносят вновь появившиеся объекты и удаляют исчезнувшие элементы ситуации.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Обновление выполняют геодезическим или фотограмметричес ким методом. Геодезический метод заключается в том, что в поле план на бумажной основе сличают с натурой. Положение вновь появившихся объектов определяют путем геодезических измерений от имеющихся на местности и плане контурных точек. В дальнейшем на экране монитора курсором по результатам линейных измерений отмечают положение определяемых объектов. При больших изменениях измерения выполняют геодезическими инструментами или наземными GPS. Затем по результатам измерений на электронный план наносят появившиеся объекты. Для этого с помощью клавиатуры компьютера вводят геодезические координаты поворотных точек появившихся на местности объектов. Геодезический метод обеспечивает высокую точность, его используют при малых локальных изменениях ситуации на местности.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Фотограмметрический метод заключается в том, что обновляемый план камерально сличают с материалами новой аэрофотосъемки, на которых определяют изменения, дешифрируют вновь появившиеся объекты и после полевой проверки наносят изменения на план. Данный метод применяют в основном для обновления планов на большие территории. Конкретный вариант организации работ по обновлению планов зависит от многих факторов: технического обеспечения, экономичности, оперативности выполнения работ и т. п. Цифровые способы фотограмметрической обработки снимков упрощают работы по обновлению планов

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Существующие компьютерные программы позволяют экономично и качественно выполнить ввод изменившейся ситуации на обновляемый план Наиболее простой способ представляет собой «врезку» фрагмента снимка с изменившейся ситуацией. Для этого по периметру фрагмента идентифицируют 5. . 6 точек дешифрированного снимка и плана, используемых в качестве опорных. Площадь фрагмента выбирают так, чтобы местность, изображенная на нем, была плоской. Точность координат идентифицированных точек определяется точностью, с которой они занесены в базовый электронный план. Погрешность опознавания на снимке не должна быть более 0, 1 мм. При значительных изменениях ситуации, когда невозможно надежно опознать на обновляемом плане опорные точки по периметру фрагмента снимка, применяют методы фототриангуляции. Используя идентифицированные точки как концы базисов, вычисляют коэффициент масштабирования для данного фрагмента снимка. Изображение фрагмента снимка, приведенное к масштабу обновляемого плана, занимает положение в геодезическом пространстве на электронном плане.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Периодичность аэрофотосъемки, выполняемой для обновления планов и карт, зависит от скорости и степени старения имеющейся в них метрической и смысловой информации. Скорость старения зависит от интенсивности преобразований, происходящих на картографируемой территории, и характеризует количество изменений за единицу времени. Степень старения выражает отношение количества изменившихся объектов к общему числу объектов на данной территории. Этот критерий может быть определен по данным регистрации ежегодного изменения земельного фонда в пределах изучаемой территории, а также с помощью методик оценки старения планов и карт. Выявлять происшедшие изменения можно визуально или автоматически с помощью специализированных компьютерных программ.

Технологические схемы создания цифровых моделей местности. Обновление можно выполнять периодически и непрерывно. При периодическом обновлении предусматривают уточнение содержания планов и карт через определенный промежуток времени. Для обжитых районов срок обновления составляет 3 года, для прочих районов — 5 лет и более. Для непрерывного обновления базовых планов используют материалы геодезических измерений, выполняемых при отводе земель, инвентаризации, купле продаже или по материалам новых аэрофотосъемок, проводимых различными ведомствами. Аэрофотосъемку проводят с помощью аэрофотоаппаратов, имеющих объективы с фокусным расстоянием f= 200… 500 мм Продольное и поперечное перекрытия снимков при съемке могут быть стандартными.