1. Практическое получение космической информации

1.1 Система Google Earth

Google Earth - проект компании Google, в рамках которого в Интернет были вложены спутниковые фотографии всей земной поверхности. Фотографии некоторых регионов имеют беспрецедентно высокое разрешение.

В отличие от других аналогичных сервисов, использующих для доступа к спутниковым снимкам веб - интерфейс (например, Google Maps или Terra Server), в данном сервисе используется специальная, загружаемая на компьютер пользователя клиентская программа Google Earth. Такой подход хотя и требует расхода лишнего трафика, необходимого для закачивания самой программы, но обеспечивает дополнительные возможности недоступные при использовании веб - интерфейса.

Эта программа изначально была выпущена компанией Keyhole, а затем куплена компанией Google, которая и сделала программу общедоступной.

Google Earth автоматически подкачивает из сети Интернет необходимые пользователю изображения и другие данные, сохраняет их в памяти компьютера и на жёстком диске для дальнейшего использования. Скачанные данные сохраняются на диске, и при следующих запусках программы закачиваются только новые данные, что позволяет существенно экономить трафик.

Для визуализации изображения используется трёхмерная модель всего земного шара с учётом ландшафта (высоты над уровнем моря), которая отображается на экране при помощи интерфейсов DirectX или OpenGL. Пользователь может легко перемещаться в любую точку планеты, управляя положением «виртуальной камеры».

Практически вся поверхность суши покрыта изображениями, полученными от компании Digital Globe, и имеющими разрешение 15 м. на пиксель. Есть отдельные участки поверхности (как правило, покрывающие столицы и некоторые крупные города большинства стран мира), имеющие более подробное разрешение. Например, Москва снята с разрешением 0,6 м./пиксель, а многие города США с разрешением 0,15 м/пк. Данные о ландшафте имеют разрешение порядка 100 м.

Также имеется огромное количество дополнительных данных, которые можно подключить по желанию пользователя. Например, названия населенных пунктов, водоёмов, аэропортов, дороги, ж/д, и др. информация.

Пользователи могут создавать свои собственные метки и накладывать свои изображения поверх спутниковых (это могут быть карты, или более детальные снимки, полученные из других источников). Этими метками можно обмениваться с другими пользователями программы через интернет-форум Google Earth Community. Отправленные на этот форум метки через некоторое время становятся видны всем пользователям Google Earth.

1.2 Технология привязки космической информации

Сначала получаем снимки из поисковой системы Google Earth. Сначала загружаем её и находим территорию Республики Мордовия (рис.1).

Рисунок 1 – Исходный фрагмент системы Google Earth на территорию республики с нанесенной административной границей

Далее, используя инструменты системы Google, необходимо выбрать необходимый участок территории и приблизить его на 15 км для ландшафтных снимков (рис.2).

На выбранном участке выбираем четыре контрольные точки и определяем их географические координаты. Следует отметить то, что точки ставим, учитывая то, что нужно в последующем вырезать центральную часть снимка. Можно приблизить изображение каждой точки, чтобы получить более точные их координаты.

Рисунок 2 – Выбранный фрагмент изображения

В качестве контрольных точек послужили твердые контуры местности, легко опознаваемые на изображении. Контрольные точки, по которым в последствии будет выполняться трансформирование фрагмента снимка, даны в системе Google в системе координат WGS 84. Для дальнейшего трансформирования снимка, нужно перевести их в прямоугольную систему координат СК- 42 в проекции Гаусса - Крюгера.

Дальнейшую обработку фрагмента осуществляем в программе ERDAS Imagine 9.1. С использованием координатного калькулятора (Tools → Coordinate Calculator) производим пересчёт координат контрольных точек из

WGS 84 в систему прямоугольных координат СК- 42 в проекции Гаусса -Крюгера (рис.3).

Рисунок 3 – Пример пересчета координат контрольных точек из WGS 84 в систему прямоугольных координат СК-42 в проекции Гаусса-Крюгера

Трансформирование каждого полученного фрагмента космоснимка производим после пересчета координат точек из WGS 84 в систему прямоугольных координат СК-42 в проекции Гаусса - Крюгера. Открываем космоснимок в программе ERDAS Imagine 9.1 (Viewer→ Open Raster Layer) и задаём в качестве геометрической модели трансформирования полином 1 порядка (Polynomial).

Затем устанавливаем проекцию, в которой получаем выходное изображение (рис. 4).

Рисунок 4 – Установка входных параметров трансформации

Открывшийся диалог GCP Tool Reference Setup предоставляет возможность выбора источника получения координат опорных точек. Выбираем как источник Keyboard Only (рис.5).

Рисунок 5 – Установка входных параметров трансформации

Рисунок 6 –Выбор источника координат опорных точек

После этого находим контрольные точки на снимке, отмечаем их, используя GCP Editor (Редактор наземных опорных точек) и присваиваем им трансформированные координаты. После ввода трех опорных точек, принажатой клавише Toggle Fully Automatic GCP Editing Mode, ERDAS Imagine 9.1 при вводе опорной точки в одном окне Вьюера автоматически определяет приблизительное местоположение этой точки.

Полученная среднеквадратическая ошибка не должна превышать 1. Когда достигнута желаемая точность опорных точек, сохраняем их. После этого производим трансформирование. На панели инструментов геокоррекции нажимаем кнопку Display Resample Image Dialog (Диалог трансформирования изображения). Задаём имя исходного файла и имя выходного файла. Нажимаем OK, чтобы начать трансформирование. После этого открываем полученный трансформированный снимок в окне Вьюера (рис.6).