3. Создание планово-картографического материала

и мониторинг

Технологические линии аэрофотогеодезического производства в современных предприятиях базируются на методах цифрового картографирования, например: технологическая линия отечественного производства (программные продукты PHOTOMOD, ПАНОРАМА), зарубежная технологическая линия США фирмы INTERGRAPH. В технологиях крупномасштабного картографирования используются материалы аэрофотосъёмки и спутниковая геодезическая привязка аэрофотоснимков. Для выпуска векторных планов масштабов 1:500 и 1:1000, как правило, осуществляется стереовекторизация дешифрированных контуров на цифровых фотограмметрических станциях.

Одним из важнейших направлений эффективного экономического развития города является рациональная организация территории, которая невозможна без наличия единой актуализированной цифровой планово-картографической основы. Первым шагом в деле обновления картографических материалов города является создание цифровых топографических планов, например в масштабе 1:10000 для целей обеспечения разработки Генерального плана.

Планово-картографическая основа создается в городской системе координат. Хранение, классифицирование и использование всего массива топографической информации реализуется, как правило, в среде ГИС, например MAPINFO. Сведения об объектах хранятся в виде двух логически связанных классов данных - графическая информация, которая в свою очередь подразделяется на растровые и векторные данные и семантическую информацию. При необходимости вся информация конвертируется в АВТОКАД.

Создание ЦТП города в масштабе 1:500 выполняется с целью оптимизации затрат и сроков по современной аэрофотогеодезической технологии (см. приложение № 2, стр. 207). В качестве исходных материалов для ускоренной технологии используется аэрофотосъёмка (АФС) городской территории в крупном масштабе, например масштаба 1:4000, и воздушное лазерное сканирование (ВЛС). Например, АФС и ВЛС города Омска выполнены с использованием пяти базовых станций для определения элементов внешнего ориентирования аэрофотоснимков и сканерного блока.

П родукт Неогеографии в России - Google Earth достаточно высокого разрешения можно успешно использовать на стадии проектирования аэрофотосъёмки города, а также для составления проекта планово-высотной привязки наземных опознаков и его реализации не дожидаясь материалов аэрофотосъёмки, которые достаточно долго проходят процедуры приёмки и специальной цензуры. Такой элемент технологии реализован при картографировании территории города Омска (Рис.13.8). Растр высокого пространственного разрешения совмещался с реальным проектом аэрофотосъёмки и границей обработки в мировой географической системе координат. Это позволяет реально ускорить процессы проектирования и выполнения полевого комплекса аэрофотогеодезических работ по привязке наземных планово-высотных опознаков.

Синхронно с лазерным сканированием, как правило, выполняется цифровая цветная АФС. На Омском объекте цифровая фотосъёмка выполнена в масштабе 1:10000 с фокусным расстоянием 60 мм и разрешением в пикселе фотоснимка 7 см.

Воздушное лазерное сканирование осуществлялось с высоты 600 м над средней плоскостью, плотность лазерных точек составляет 6 на 1 квадратный метр при частоте сканирования 150 кГц и средней скорости носителя 140 км/час. Обработка материалов воздушного лазерного сканирования выполняется по автоматизированным и автоматическим алгоритмам, по которым, в частности, выделяются поверхность земли, здания и сооружения, растительность.

Точность построения ЦМР, полученной по данным ВЛС, контролировалась по материалам полевой инструментальной съёмки. С использованием спутниковых приёмников и электронных тахеометров определялись плановые координаты и высоты идентичных точек. Расхождения между полевыми отметками и отметками, полученными по результатам ВЛС, не превысили 10 см. Точность построения ЦМР по результатам ВЛС соответствует требованиям инструкций, предъявляемым к сечению рельефа 0,5 м.

Дешифрирование для создания ЦТП масштаба 1:500 выполняется на увеличенных до масштаба 1:500 фрагментах центральных частей аэрофотоснимков панхроматической аэрофотосъёмки масштаба 1:4000. Цветные снимки масштаба 1:10000, полученные синхронно с лазерным сканированием, используются при дешифрировании, так как обладают ещё одним прямым дешифровочным признаком – цветом. Кроме того, по этим снимкам достаточно просто изготовить цветные ортофотопланы масштабов 1:1000 и 1:2000 для различного целевого назначения, учитывая то, что для каждого снимка есть исходные данные в виде элементов внешнего ориентирования и ЦМР.

Планово-высотная подготовка снимков городской территории выполняется более производительно по GPS-технологии относительно базовых станций. Режим измерения для определения координат планово-высотных опознаков - «Быстрая статика». Координаты каждого опознака определяются не менее чем от двух базовых станций городской сети. Например для городской территории Омска, точность координат опознаков в плане составила 3 см, по высоте – 4 см.

Фотограмметрическое сгущение опорной геодезической сети, включающей наземные опознаки и центры фотографирования, выполнялось на цифровой фотограмметрической станции Z/I фирмы Intergraph строгим способом уравнивания связок. Для создания цифровых топографических планов используется специальный классификатор для ЦТП масштаба 1:500.

На основе крупномасштабных топографических съёмок создаются различные геоинформационные (ГИС) и земельноинформационные (ЗИС) системы. В качестве примера можно привести «Концепцию слоев ЗИС», которая приведена на семинаре в Швейцарии на примере города Регенсдорфа (см. приложение № 8)

Готовая продукция в виде ЦТП масштаба 1:500 выдаётся в цифровой форме на DVD – дисках. Блок-схема технологии создания цифровых топографических планов города по материалам цифровой фотосъёмки и воздушного лазерного сканирования дана в приложении № 7.

Материалы цифровой цветной аэрофотосъёмки и воздушного лазерного сканирования обеспечивают переход от плоской векторной формы представления цифровой информации в ГИС к суперсовременному трехмерному документированию объектов города в 3D - информационных системах. Это открывает принципиально новые возможности для детального, достоверного и динамичного отображения и модернизации всех аспектов жизни города в трёхмерном пространстве.

С целью упорядоченного подхода к системному обновлению (мониторингу) информации необходимо обязать, чтобы все вновь создаваемые и обновляемые планы масштаба 1:500 и новые исполнительные съёмки различных строительных организаций выполнялись и сдавались в цифровом стандартном виде. То есть, классификатор, перечень и содержание слоёв ЦТП должны строго соответствовать установленному для города стандарту.

В целом, современные цифровые технологии обновления картографических материалов строятся на широком использовании фотографических изображений местности, полученных как с космических аппаратов, так и с самолетов и других носителей, а также материалы воздушного и наземного мобильного лазерного сканирования. На основе этих изображений создаются цифровые ортофотопланы, векторные планы и суперсовременные 3D Информационные системы.

Дальнейшее поддержание картографической и кадастровой информации всего масштабного ряда на современном уровне осуществляется, в зависимости от необходимой оперативности, технических требований и экономической эффективности, различными методами:

• Обновление карт средних масштабов осуществляется с использованием материалов космической съемки высокого разрешения и материалов съёмок прежних лет.

• Оперативное обновление планов крупных масштабов линейно протяженных объектов, например улиц, эффективно осуществлять с использованием наземных мобильных сканирующих систем.

• Современное периодическое обновление крупномасштабных съемок производится по материалам аэрофотосъемки с лазерным сканированием территории через 5-15 лет в зависимости от интенсивности изменений.

• Текущее дежурное объектовое обновление осуществляется по результатам исполнительных геодезических съемок, которые должны быть представлены по соответствующим слоям в цифровой форме и в городской системе координат.

4. Перспективы развития суперсовременных технологий.

Т ехнологии основаны на использовании цифровых изображений и пространственных данных лазерного сканирования, кроются в создании реальных пространственных 3D фотомоделей объектов и территорий. Реалистичные 3Dмодели приходят на смену векторных планов и ортофотопланов, что позволяет проектировать и решать другие задачи не только на плоскости, но и в трёхмерном и четырёхмерном пространстве.

Основные идеи и достоинства современных технологий:

• Использование качественных цифровых аэрофотоснимков как информационной основы;

• Использование набора наклонных аэрофотоснимков как изображений обеспечивает большую узнаваемость объекта (увеличивает количество дешифровочных свойств, рисунки 13.9 и 13.10 одного и того же здания: наклонный и плановый фотоснимки), что значительно повышает эффективность принятия решений;

• Использование концепции пространственной привязки пикселей изображений.

• Существующие перспективные информационные технологии:

• Geokosmos 3DModeller

• Информационная система Skyline Software

Systems

• Информационная система Pictometry

• 3D Image или XYZRGB Image

• Информационная система Multivision

Н апример, Pictometry (рисунок 13.11) – информационная система, которая обеспечивает пользователям быстрый и лёгкий доступ к изображениям (до 12 различных ракурсов) любого объекта: земельного участка, здания, автострады и др. Используя Pictometry можно получать точные географические координаты каждого пикселя, возможность измерить расстояние, высоту, периметр, длину, ширину и площадь объектов в пределах изображений. Система сочетает мощные инструменты с лёгкостью освоения и использования.

Преимущества технологии:

• Возможность наблюдать объект с любого ракурса, меняя точку и направление обзора, возможность «летать» над моделью.

• Возможность выполнения трёхмерных измерений (по сравнению с ортофотопланом, где все измерения относятся к плоскости).

• Более высокие изобразительные (дешифровочные) свойства.

Недостаток при рассматривании плановых аэро и космических

снимков объекта в перспективе (3D):

• ф отоизображение вертикальных поверхностей плановых и космических снимков получается с фототекстурой низкого качества (недостаток информации см рис.13.12).В этом случае, или вводится искусственная текстура фасадов (см. Рис.13.13), или создаются и трансформируются реалистичные фасады зданий по дополнительным цветным цифровым снимкам (Рис. 13.14 и 13.15).

Перечисленные современные информационные технологии находят применение за рубежом:

• В военном деле.

• В гражданском проектировании и планировании.

• Службы безопасности, службы спасения, пожарные службы.

• Территориальные Администрации различного уровня (управление, планирование).

• При решении телекоммуникационных задач.

• Управление недвижимым имуществом.

• П утешествия и туризм.