9. Виды технологии актуализации

Применяют следующие виды актуализации

9.1 Актуализация оригинала на жесткой основе (издательский оригинал или тиражный оттиск) цифровыми методами (результат фотограмметристов и картографов: графический расчлененный издательский оригинал карты и Цифровая Карта Местности ЦКМ) (Как метод перевода карт в электронный вид)

9.2 Актуализация цифрового оригинала (ЦКМ уже есть, результат: обновленная цифровая карта местности в банке данных).

9.3 Актуализация непосредственно на жесткой основе с последующим цифрованием ( имеется копия графического оригинала, результат работы фотограмметристов: цифровая информация, цифровая электронная карта).

9.4 (классический, еще встречающийся метод). Актуализация на жесткой основе аналоговыми методами (полевая актуализация, копия оригинала и сканерные снимки высокого разрешения (франц SPOT, япон ADEOS, россий Ресурса, американ IKONOS и QuickBird, индийские JRS ) создается графический совмещенный составительский оригинал).

Допуски (см. также приложения в конце лекции)

САО расхождений твердых контуров 0.6мм. Погрешности совмещения точек снимка, фотоплана, картографического плана с точками абрисной копии не более- 0.5мм.

Не изменяются контура, если предельное расхождение не более 1мм, а их объем не более 20%

Если систематический сдвиг контуров 0.7мм, то этот участок пересоставляется заново (цифровой – сдвигается)

Подробно

9.1. Актуализация оригинала на жесткой основе цифровыми методами

(результат ЦКМ и графический расчлененный оригинал карты)

1. Подготовка исходного графического оригинала обновляемой карты к актуализации.

С основы (1) и (2) необходимо ввести данные в эвм

(1) путем сканирования на картографическом сканере или фотографирования цифровой камерой,

(2), путем цифрования на дигитайзере планшетного типа

Рассмотрим содержание этих пунктов.

9.1.1. Вариант технологии со сканированием оригинала

Сканирование обычно выполняют в пикселах довольно большого размера. Линии и точки графического изображения на карте имеют ширину 0.2 мм и более, взаимное положение линий / точек контура известно с САО 0.2-0.3мм, а абсолютное с точностью 0.5 мм (согласно Основным положениям). Поэтому в принципе сканировать можно в пикселах размером 0.3 -0.1 мм (измерить такие изображения можно с с.к.о. 0.35 пиксела и точнее). Сканировать можно в бинарном формате (есть - нет), с расчленением растра по слоям. Это уменьшает объем файла, упрощает автоматическую векторизацию растрового оригинала.

Если растровый продукт не ориентирован на графический выход, т.е. после векторизации контуры служат опорой для внешнего ориентирования снимков или фотограмметрической модели или для актуализации, то достаточно применять сканирование, соответствующее точности карты.

Если растровый продукт ориентирован на графический выход, т.е. растры будут монтироваться для создания высококачественного графического оригинала, то пиксел растровых оригиналов, масштаб которых равен масштабу карты, должен быть не более 0.04мм, чтобы линия на печатном оттиске была гладкой.

9.1.1.1. Расчлененный (штриховой) оригинал актуализация сканируют как черно-белое бинарное изображение. Сканируют расчлененный оригинал на сканере для черно-белого (штрихового) сканирования: записываются только два значения пикселов 1 и 0 (есть штрих – нет штриха). Получается малый объем файла, и лучше работают программы векторизации (трассирования линий, например, Easy Trace (Рязань)). Изображение называют бинарным. Формат обычно tiff, bmp, м.б. jpeg.

(еще в 1995г. появились векторные форматы, дающие сжатие в 4 раза выше чем tiff: например, COT.

9.1.1.1а. Сканирование цветной копии топографической карты выполняется на сканере цветного сканирования: результаты сканирования можно записать как одно цветное изображение, так и послойно разные цвета (т.е. разные типы контуров) в один или разные файлы;( запись также бинарная (два вида пикселов 1 и 0). Формат обычно tiff..

Выход: растровый цифровой расчлененный оригинал. Однако, линии контуров черного цвета изобразятся на всех слоях, ряд элементов других цветов также изобразится в двух и более слоях. Расчленение будет далеко не полное. Поэтому нужна фильтрация и корректура.

Объем растрового файла: для карты, размером 0.5х0.5 м, при размере пиксела 0.05 мм составит 100 Мb, а при 0.1мм - 25 Мb. Для уменьшения объема применяются различные методы сжатия информации.

9.1.1.2. Следующий процесс технологической схемы – это ВЕКТОРИЗАЦИЯ растрового изображения оригинала выполняется на РС обработки растровых данных. (станции обработки растровых данных: ГИС Панорама, Нева, Мапинфо, Векторизатор EasyTrace и много других)

Выход: векторный цифровой расчлененный послойно оригинал (то же, что указано выше).

Перед векторизацией цифровое изображение обрабатывается специальной программой (например, Photoshop), для устранения помех. Фильтрами снимают мелкие помехи, разрозненные точки, рваные линии и пятна от других цветов карты, усиливают границы. Кроме того, устраняют деформацию растра, трансформируя его по частям по координатной сетке.

Затем линии контуров и точки векторизуют вручную или автоматически с помощью программ-векторизаторов (напр. Easy Trace, MapInfo, Intelvec). Суть процесса в следующем.

При автоматической векторизации векторизуется каждый слой раздельно по раздельным растрам или по общему растровому файлу. При векторизации линий "отслеживается" полоса пикселов, не равных нулю, усредняется, т.е. находится скелет этой пиксельной полосы, а именно средние пикселы. На этой скелетной линии по заданным параметрам извилистости или шага в автомате находятся точки поворота и вычисляются их геодезические координаты. При векторизации вручную точки выбирает сам оператор. В файл записываются номера начальных, промежуточных и конечных точек, их координаты и некоторые (например, графические) атрибуты. Элементы в основном редактируют в ходе векторизации.

В процессе векторизации или после нее - при редактировании, записывают также неграфические атрибуты каждого элемента.

Для передачи на другие ЦФС или хранения векторная карта конвертируется в подходящий формат, векторный, например SXF, DXF и т.д. SIF (Standart Interchange Format), а возможно в растровый или смешанный

Полученные слои векторных данных объединяются заданием проекта (при создании слоев информации) или сохраняются в одном файле (при применении кодирования графических данных).

Для каждого класса информации указывают его графические атрибуты: цвет, толщину, тип линии. Автоматическое определение графических атрибутов: толщины и вида линий сокращает время векторизации и исключает пропуски.

9. 1.2. Вариант технологии с применением дигитализации оригинала (тиражного оттиска) карты (редко применяют, так как низки производительность и точность) эта технология то же что и пункт Г.

Дигитализация выполняется обычно на дигитайзере планшетного типа.

9.1.2.1. Квалифицированный специалист готовит оригинал к цифрованию. Размечает содержание по тематическим слоям, подписывает номера объектов, начала и концы протяженных объектов, коды объектов и их семантику и др.

9.1.2.2. Оператор укладывает лист на дигитайзер и вызывает программу цифрования (например, “Дигитайзер”, “Автокад” и т.д.). Цифрует опорные точки (пересечения километровой сетки) и вводит их геодезические координаты для привязки системы координат дигитайзера к геодезической системе. Просматривает статистику, т.е. правильность и точность привязки, затем приступает к сбору: вводит в ЭВМ по запросу программы семантику для объекта и затем обводит его контур и т.д. Результаты дигитализации записываются в файлы во внутреннем формате программы.

9.1.2.3. Оператор и редактор выявляют, исправляют и редактируют результаты дигитализации. Для переноса файла данных на другую Раб Станцию эти данные переводят в какой-либо обменный формат (например .DXF).

9.1.3. Фотограмметрическое сгущение геодезического обоснования процесс необязательный. Оно выполняется в следующих целях:

для проверки качества обновляемых оригиналов: в сеть включают контурные и высотные точки карты;

для сгущения геодезической основы: определяют точки или ЭВОС на районы с малым количестве контуров, больших изменениях местности, когда привязка по контурам отдельных снимков затруднительна или невозможна, а также для съемки рельефа, когда старая съемка неудовлетворительного качества;

для перевода района актуализации в новую систему координат (проекцию) новая нарезка

для монтажа оригиналов актуализации из фрагментов тиражных оттисков и др. материалов, с целью устранения деформации, смещений и разворотов ситуации на этих фрагментах (листах).

Геодезическим обоснованием фотограмметрического сгущения служат

надежно опознаваемые на снимках гнезда плановых контурных точек, а также высотные (подписные) точки карты;

опорные точки: точки полевой подготовки и определенные при фотограмметрическом сгущении, выполненном ранее (при создании или предыдущем актуализации), вставляемые в сеть путем их отождествления на новых снимках или фотограмметрическими методами;

материалы крупномасштабных съемок данного района (геодезические и картографические);

бортовые данные, определенные при АФС.

9.1.4. Выявление изменений на местности по фотоснимкам. Вспомним, что изменения бывают двух видов:

появление новых контуров (элементов местности) и

утрата изображенных на оригинале контуров.

Изменение начертания контура состоит также из этих двух видов изменений.

Существует два вида утраты: (1) объект перестал существовать, (место опустело), и (2) контур закрыт вновь появившимся объектом (место занято другим объектом).

Поэтому необходимо в любом случае заполнять место изменения контуром. Сверх того, записать, что именно утрачено и что именно возникло.

Для переноса изменений служат обычно те же фотоснимки, что и для дешифрирования изменений.

Различаем два принципиальных направления актуализация ЦКМ по фотоснимкам, обусловленные характером местности. Они определяют объем фотограмметрических работ,

1) актуализация при пренебрегаемо малом влиянии рельефа,

2) актуализация с учетом влияния рельефа.

Из фотограмметрии известно, что смещение точки изображения на горизонтальном снимке r пропорционально превышению h. Коэффициент пропорциональности - это тангенс угла наклона проектирующего луча относительно местной нормали , где r - расстояние на снимке от точки надира до данной точки. Отсюда смещение на местности составит применительно к горизонтальному снимку, а в масштабе создаваемой (обновляемой) карты 1:t - .

9.1.4.1. Местность равнинная, смещение точек на снимке не превышает допустимого (0.3 - 0.4) в масштабе обновляемой карты, поэтому можно зарисовать изменения контурной части по одиночному снимку: по внешне ориентированному снимку, по трансформированному изображению или по фотоплану, выбирают в зависимости от процента изменений на местности.

9.1.4.2. Местность всхолмленная, тогда влияние рельефа учитывают по ЦМВ на одиночном снимке или создают ортофотоплан или же исправляют карту по стереопаре. При наличии МВР позиционировать изменения контуров по одиночному исходному снимку более просто и дешево, к тому же качество исходного изображения всегда выше, чем трансформированного, а поэтому предпочтительно. Если изменений много, да еще имеются увеличенные снимки с результатами полевого дешифрирования, то целесообразно создавать фотоплан. Если местность сложная (и рельеф и контур), а изменений немного, то - по стереопаре изображений: строим и внешне ориентируем модель местности, а затем все измерения на ней проводим в стереорежиме.

Используют фотоснимки (отпечатки, диапозитивы, увеличенные участки фотоснимков), или цифровые полутоновые фотоизображения.

На цифровых и аналитических РС в ходе обработки можно накладывать на фотоизображение (модель) нужный слой оригинала актуализация. Т.е. получать расчлененный оригинал изменений местности.

Обработка состоит в дешифрировании и векторизации графических объектов и сборе семантики и других атрибутов для них. В результате обработки получают векторный оригинал изменений: оригинал сравнения, на котором послойно (или по установленным кодам) записаны новые и утраченные контуры.

Выход: векторный оригинал сравнения.