22.2.12 Лекция Стереотопографический метод
Вопросы лекции
СОЗДАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАРТ МЕСТНОСТИ
Стереотопографический метод
ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ создания оригинала
СОЗДАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАРТ МЕСТНОСТИ
Цифровой картой местности (ЦКМ) называют записанный в цифровом, текстовом, символьном (графическом) и формульном виде объем данных об элементах местности, их характеристиках и положении (ХУZ) (и правил доступа к этим данным) (уточнить по ГОСТу).
Электронной картой (ЭК) называют ЦКМ + ПО (или ПО + СУБД + БД, в котором ЦКМ)
Также ЭК называют ЦКМ, как композицию векторных, растровых и матричных (вид растра) данных об элементах местности.
ЦКМ создают
непосредственно на цифровых стереофотограмметрических системах, (графических пакетах программ) стереотопографическим методом
в результате постобработки графического оригинала, созданного комбинированным методом (дигитализация (оцифровка) или векторизация графического оригинала).
Из инструкции. «1.3 При создании топографических карт и планов методами стереотопографической съемки выполняется комплекс камеральных работ, включающий: подготовительные работы, фотограмметрическое сгущение опорной сети, изготовление фотопланов, дешифрирование, стереоскопическую съемку рельефа, сбор информации о контурах по фотоплану, одиночным или стереоскопическим снимкам, редактирование оригиналов карт (планов), представление оригиналов карт и планов в цифровой и графической формах.»
Стереотопографический метод
Области применения в целях картографирования
1 Недоступные и труднодоступные территории (острова, пустыни, полярные области, тайга, болота).
2 Точность съемки рельефа не превышает стандартные требования (не требуется точное нивелирование).
3 Объекты местности поддаются камеральному и частично полевому дешифрированию
4 Крупномасштабные съемки объектов любого типа размера.
Разновидности метода
1 Съемка подробностей по фотопланам.
Применяется, если объектов много, отсутствуют высокие объекты (деревья, строения и т.п.). Преимущества: высокая производительность, исключаются погрешности, вызванные превышениями.
2 Стереоскопическая съемка подробностей. Применяется при сложном рельефе, в зонах высокой застройки, в лесах, а также нам малоконтуристой местности. Преимущества можно снимать по вершинам, крышам, снимать пространственные элементы объектов и т.п. Погрешности превышений на план не влияют. Производительность ниже
2 Стереоскопическая съемка подробностей по исходным одиночным снимкам. Применяется для облегчения дешифрирования.
ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СОЗДАНИЯ СОСТАВИТЕЛЬСКОГО ОРИГИНАЛА ЦИФРОВОЙ КАРТЫ МЕСТНОСТИ по фотоснимкам
Суть метода
Оригинал карты, первой в масштабном ряду, создают на “пустом месте”. Никаких точных метрических данных о контурной части и рельефе на создаваемый лист нет. Располагают, как правило, данными пониженной точности с карт, масштаб коих мельче масштаба создаваемой, иногда на отдельные участки существует крупномасштабная съемка.
Источники метрической и топологической информации
f фотоснимки с воздушных носителей ( самолет, бла, дельта, параплан, и т.п.) с космических носителей легких и тяжелых ИСЗ;
радиолокационные (радарные) снимки (РЛС БО, Лидар) с разных высот;
материалы геодезической информации: геопункты, пункты высотной сети, крупномасштабные планы на участки местности, на населенные пункты, их кварталы и строения;
источники семантики: другие карты, административно-хозяйственные документы, расписания, справочники, схемы и т.п.
Геометрия снимков местности различна. Кадровые снимки различных типов, панорамные, сканерные снимки различных типов
Технические средства создания оригинала
Цифровые стереофотограмметрические системы (ЦФС), КАД-программы, ГИС, фотограмметрические модули, подключаемые к графическим программам общего назначения, Программы (пакеты программ) для выполнения отдельных процессов.
ЦФС позволяют выполнить все процессы фотограмметрической обработки и съемки подробностей вплоть до выходной ЦКМ; другие ПО – отдельные процессы. Однако стоимость ЦФС обычно намного выше стоимости других программ (из-за их малого тиража).
Как известно, высокую производительность обеспечивает разделение труда. Поэтому ЦФС, как правило, используется одними исполнителями для одного процесса, другими – для другого (аналогично применяют пакеты программ).
Цифровой составительский оригинал служит основой для последующего редактирования в картографическом отношении. Оно заключается в надлежащем для отображения на экране графическом оформлении образа карты и других графических документов, формировании и поддержке баз данных, оформлении для печати выходной продукции.
Создание оригинала ЦКМ начинается с
А Проектирования и планирования АФС
Б Затем АФС.
Ее может предварять Маркирование и геодезическое определение маркированных точек местности (центров опознаков), сбор сведений об объектах местности, отображаемых на карте.
Или же за ней следует процесс полевой подготовки снимков, состоящий в сгущении геодезического обоснования, определении координат контурных и характерных точек местности, дешифрировании элементов снимков, сборе семантических и метрических сведений об объектах местности.
Далее следуют
В ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ СОЗДАНИЯ оригинала
1 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. Самый важный этап работ. Здесь сбор материалов, проверка СИ и программного продукта, разработка Технического Проекта, составление Редакционных Указаний на район работ. Комплектование материалов и документов на каждый лист карты.
2 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Для работы на ЦФС, если снимки аналоговые, то, сканируя фотонегативы, получают цифровые образы целых снимков и их частей.
3 ФОТОТРИАНГУЛЯЦИЯ (фотограмметрическое сгущение геодезического обоснования съемки)
Выполняется на ЦФС (сейчас основной способ) по растровым цифровым изображениям на ЦФС (ПК+ПО). Проект формируется в цифровом виде. В проекте указывают опорные точки (в том числе и координаты точек фотографирования) и другие данные о внешнем ориентировании снимков. В результате построения фотограмметрической сети по измеренным координатам связующих и опорных точек определяют элементы внешнего ориентирования снимков (ЭВОС). Технологические рабочие точки (взаимного ориентирования, связующие) определяются программно, поэтому их не надо проектировать, а в некоторых системах не нужно визуально наблюдать. Определяемые точки для последующих технологических процессов обычно не нужны, так как для каждого снимка получают его ЭВО и их ковариационную матрицу. Произвольно расположенные избыточные точки, нарушающие геометрию сети, вредны
Однако, точки могут потребоваться для съемки подробностей по образам, полученным сканирующими оптико-электронными средствами. Для трансформирования таких снимков нужны опорные точки. Эти точки легко получить по стереопаре основных снимков с известными ЭВОС
Для построения сети используют разнообразные данные об абсолютных или относительных элементах внешнего ориентирования снимков. Они определяются бортовыми средствами ЛА (GPS, ГлоНаC, инерцион системs, датчики вращений ЛА лазерный высотомер и т.д.. ).
4 СЪЕМКА ПОДРОБНОСТЕЙ
Конкретная технология определяется масштабом картографирования, характером местности, снимков, сроками, возможностями программного обеспечения и технических средств.
МАСШТАБ. Так как на ЦКМ всегда масштаб натуральный, метры и мм на местности, то, говоря о масштабе создаваемой ЦКМ, имеем в виду соответствие погрешности на местности графической точности карты, а также полноту и генерализацию графической и семантической нагрузки карты соответствующего масштаба.
Местность, фотоснимки и технические средства определяют технологию съемки подробностей. Как и в комбинированном методе АФС могут использоваться фотопланы (ортофотопланы), отдельные трансформи-рованные и нетрансформированные снимки, фрагменты фотоснимков, снимки полученные оптико-электронными и локационными средствами. .
УЧЕТ ХАРАКТЕРА МЕСТНОСТИ
Равнинная местность ( или узкоугольные снимки).
Смещения на снимке, вызванные влиянием рельефа в масштабе карты допустимы, т.е. смещения менее 0.4мм в масштабе карты (карта 10000 – в 1мм 10 метров – на местности смещение составит 4 метра). Влияние рельефа не учитывают , поэтому до съемки ЦМВ рельефа не нужна. Обрабатывать можно так..
1. Классический подход: создание фотоплана. Дешифрирование снимков и фотоплана и векторизация по фотоплану.
2. Трансформирование снимков и векторизация отдельных снимков. Затем сшивка контуров.
3. Векторизация снимков и трансформирование результатов векторизации по опорным точкам или по элементам внешнего ориентирования снимка (ЭВОС).
4. Использование увеличек или сканерных образов. Иногда технологически выгодно использовать увеличенные участки «увелички» снимков для целей дешифрирования. На таких «увеличках», как правило, координатные метки не видны, положение главной точки снимка неизвестно. Иногда неизвестно и фокусное расстояние снимка. Для обработки «увеличек» (вплоть до их трансформирования) можно без потери точности использовать дробно-линейные соотношения (например, x карт= (A1x+A2y+A3)/(C1x+C2y+1)) или же проективные (двойное ангармоническое соответствие).
Для малых участков можно применять– аффинные преобразования (т.е. считать С1 и С2 равными нулю). Это проще чем зрительно переносить отдешифрированные контуры с «увелички» на трансформированное цифровое изображение. И точнее; меньше ошибок.
5). Сканирование дешифрированного фото изображения, затем определение ЭВОС или трансформирование этого образа по опорным точкам и ЦМР и векторизация по этому образу.
6) (экзотика) Цифрование снимков на дигитайзере типа планшет. Сейчас практически не используется, т.к. низкая (графическая) точность (снимки позволяют определять координаты в 10-ки раз точнее) и трудоемко. Технология здесь содержит следующие операции. Подготовка к цифрованию, это выбор опорных точек, нумерация объектов, начальных и конечных точек объектов и т.д. Затем идет цифрование с использованием программного обеспечения, специального фотограмметрического или встроенного в САПР, например, в АвтоКАД: наблюдение опорных точек на участке, обведение курсором всех результатов дешифрирования, редактирование на экране монитора векторных данных.
7) (экзотика) Цифрование снимка на дигитайзере типа стереокомпаратор + ПО + интерфейс. Наблюдение координатных меток, опорных точек, вычисление ЭВОС, съемка отдешифрированных элементов контура, гидрографии и т.д., если нужно, то набор пикетов для получения ЦМВ рельефа.
.Пояснения
Трансформирование векторных данных в ходе цифрования или после. Если трансформируют весь снимок, то по формулам трансформирования (как рассмотрели ранее, мин. 5 точек для определения 6 ЭВО Снимка), если большой участок - то дробно-линейные соотношения (мин. 4 тчк для 8 коэффициентов), если малый, - то аффинные соотношения (мин. 3 точки для 6 коэффициентов).
Если сканируют «увелички» при большом количестве контуров, то выполняют процессы: сканирование, привязка, векторизация и присвоение атрибутов.
Если используется цифровой образ снимка, то все процессы выполняют на Цифровых Фотограмметрических Системах. Примеры таких систем Российские Фотомод, Талка, Делта, Геоконструктор и др. иностранные - Интеграф, SocetSet и др. (см.прилагаемые списки ЦФС ),
Создавать ЦКМ можно, используя разные программы для выполнения разных процессов создания ЦКМ. Например, для получения ортофотоплана (ортофототрансформированного образа) можно использовать пакеты Ортофото, Fotoplan или им подобный. Другой пакет (ГИС Панорама, Нева, МапИнфо, САПР АвтоКАД, Микростейшн и т.д.) применить для векторизации контура. Третий пакет, например,Surfer – для получения ЦМВ. Четвертый, например, StereoLink, Панорама - для съемки рельефа его обработки.