Разработка методики и технологии получения крупномасштабных цифровых топографических планов методами цифровой фотограмметрии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.34, кандидат технических наук Владимирова, Марина Рюриковна

• Владимирова, Марина Рюриковна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Владимирова, Марина Рюриковна

Введение.

Глава 1. Современное состояние технических средств фотограмметрии и технологий аэрофототопографической съемки в крупных масштабах и тенденции их развития. 1 *

1.1. Современное состояние технических средств фотограмметрии.

1.2. Современное состояние технологии выполнения аэрофототопографической съемки в крупных масштабах.

1.3. Тенденции совершенствования общепринятой технологии аэрофототопографической съёмки.

1.4. Выводы по первой главе

Глава 2. Предложения по модернизации технологии крупномасштабной стереотопографической съемки застроенных территорий.

2.1. Общие концепции.

2.2. Полевое дешифрирование объектов местности и ЦФС.

2.3. Совместная обработка геодезических и фотограмметрических данных на базе ЦФС. Апертура 4.0.

2.3.1. Метрологическое обеспечение ЦФС.

2.3.2. Апертура 4.0. Общие сведения.

2.3.3. Разработка системы интерактивной замены классификатора 48 топографической информации в цифровой системе.

2.3.4. Исследование влияния ошибок ЦМР, используемой в качестве подложки снимка, на точность определения прямоугольных координат объекта.

2.3.5. Обработка полевых материалов тахеометрической съёмки.

2.3.6. Совместная обработка фотограмметрических измерений, полученных по свободной модели и результатов полевых досъе

2.4. Построение горизонталей по нерегулярной пикетноцифровой модели рельефа.

2.5. Разработка методики учёта свеса крыш.

2.6. Постобработка ЦММ.

Глава 3. Апробация предложенной технологии на объекте г.Жигулевск.

3.1. Общие сведения о районе работ

3.2. Выполненные работы.

3.2.1. Аэрофотосъемка.

3.2.2. Планово-высотная съемочная сеть.

3.2.3. Планово-высотная привязка аэрофотоснимков.

3.2.4. Дешифрирование.

3.2.5. Фотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемки.

3.2.6. Электронная тахеометрия. Досъёмка закрытых участков.

3.2.7. Формирование цифровой модели рельефа

3.2.8. Оформление топографических планов м-ба 1:

3.3. Возможность обновления планов масштаба 1:2000 по имеющимся цифровым планам масштаба 1:

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики и технологии получения крупномасштабных цифровых топографических планов методами цифровой фотограмметрии»

Одной из важных составных частей топографической карты или кадастра является цифровая модель местности (ЦММ), по которой получают необходимую информацию о пространственном положении объектов, а также качественные и количественные характеристики.

В настоящее время потребители требуют ЦММ более высокой точности и подробности. С начала 90-х годов по 2000 г. прослеживается следующая тенденция укрупнения масштабов:

• Городской застроенной территории и районных центров -1:1 ООО,

• Сельских населённых пунктов - 1:2000

Начиная с 2000г.:

• Городской застроенной территории и районных центров - 1:500,

• Сельских населённых пунктов —1:1000

На сегодняшний день цифровые методы создания карт и планов стали основными. Практически все предприятия Роскартографии и Роскомзе-ма перешли на цифровые методы обработки топографической информации.

Согласно действующей инструкции, аэрофототопографическая съёмка является основным методом топографической и кадастровой съёмок на территории России. И как отмечается в материалах совещания главных инженеров предприятий и организаций «Роскартографии» на тему: «Технологии и основные направления в области цифровой картографии и геодезии»: Применение цифровых фотограмметрических технологий является главным направлением в современном топографо-геодезическом производстве."^]

Надо заметить, что использование «чистой» фотограмметрии в крупно масштабной съемке (1:500 и 1:1000), без привлечения геодезических мето дов, практически невозможно [7]. И в нашей стране активно ведутся рабо ты по совершенствованию технологий и методов сбора топографической и кадастровой информации для крупных масштабов.

Традиционная технология стереотопографической съемки предполагает, что геодезические и фотограмметрические работы разнесены во времени.

Данный промежуток составляет один полевой сезон. Этот период времени требуются для выполнения различных технологических процессов -составления проекта планово-высотной подготовки аэроснимков, проведения полевых работ по развитию планово-высотной съемочной сети, дешифрированию, установлению границ объекта съемки, сбору информации о границах землепользования в кадастровой съемке, съемке закрытых и изменившихся участков и т.д.

В соответствии с изложенным, легко сделать вывод, что достоверность информации полученной фотограмметрическими методами на момент ее получения, будет существенно снижена, особенно в густо населенных районах.

Принцип разделения полевых и камеральных фотограмметрических работ до сегодняшнего дня имел объективные причины.

Необходимо отметить, что с середины 90-х годов приборный парк и технологии обработки снимков в фотограмметрическом производстве существенно изменились. На смену стационарной фотограмметрической технике пришли гибкие цифровые технологии обработки снимков.

Однако внедрение новых цифровых технологий в фотограмметрии не привело к качественному скачку в области повышения производительности труда при выполнении стереотопографических съемок.

На взгляд автора, это связано со сложившимися стереотипами на традиционные, общепринятые технологические схемы выполнения полевых и камеральных работ.

Повышение производительности труда необходимо искать в пересмотре сложившихся традиционных взглядов на использование технических средств получения информации в стереотопографическом производстве, в дальнейшем совершенствовании имеющихся технологий, методов получения и обработки информации.

Одним из таких моментов может стать пересмотр традиционного подхода к фотограмметрии и к цифровым фотограмметрическим системам (ЦФС) в частности. Кроме этого в настоящий момент многие предприятия занимающиеся созданием цифровых топографических планов в крупном масштабе пытаются совершенствовать отдельные технологические процессы.

Рассматривая отдельные технологические процессы крупномасштабной стереотопографической съемки, выделим три основных момента, существенно влияющих на точность пространственной информации и производительность труда.

1. За прошедшие несколько десятков лет, процесс полевого дешифрирования не претерпел существенных изменений. А основными элементами полевого дешифрирования остались увеличенные снимки, стереоскоп и чертёжные принадлежности.

2. Важным фактором крупномасштабной стереотопографической съемки застроенных территорий, для корректного определения координат построек, является учет свеса крыш зданий. Свесы крыш, как правило, определяется в процессе полевого дешифрирования инструментально и передаются вместе с материалами полевого обследования и дешифрирования объекта работ непосредственно фотограмметристу. В настоящее время на предприятиях не имеется единой методики учёта свеса крыш. Каждый исполнитель решает данную задачу в соответствии со своим опытом работы, тратя на данную операцию значительную часть времени, выполняя промеры на концах крыши или цифруя здание по концам крыши и учитывая его свесы, используя различные дополнительные программные средства, на что так же тратится время.

3. При крупномасштабной съёмке застроенных территорий в общем объёме работ весомую часть времени занимают полевые работы по досъёмке закрытых и изменившихся участков. Что в конечном итоге ведёт к коррекции уже созданных планов.

Цель и задача исследований.

Целью настоящей работы является совершенствование технологии и повышение производительности труда при выполнении крупномасштабных стереотопографических съёмок застроенных территорий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Разработать методику автоматизированного учёта свеса крыш в процессе крупномасштабной стереотопографической съёмки застроенных территорий.

Разработать программное обеспечение для совместной обработки результатов стереотопографической и тахеометрической съёмок средствами ЦФС с использованием пространственно ориентированных подложек различного типа.

Исследовать метрологию разработанной ЦФС.

Исследовать точность определения прямоугольных координат по одиночному снимку с учётом ЦМР.

Разработать интерактивную систему загрузки кодовых таблиц объектов в соответствии с требованиями заказчика.

Разработать методику фильтрации грубых ошибок ЦМР, при автоматическом или автоматизированном построении горизонталей.

Разработать методику передачи данных полевых досъёмок в свободно ориентированную фотограмметрическую модель.

Апробировать разработанные методики и технологию.

Методы исследований.

Решение поставленных задач выполнено на основе анализа современных фотограмметрических систем, методов и технологий аэротопографических съемок.

Экспериментальные работы выполнены по материалам, полученным в процессе полевой геодезической практики на Чеховском геополигоне МИИГАиК в 2001г. и на объекте г.Жигулёвск Самарской области в 2002г. (тема 986-х).

Научная новизна.

Основные результаты диссертационной работы, представляющие научную новизну, заключаются в следующем:

- Разработана технология стереототопографической съемки в крупных масштабах 1:500, 1:1 ООО для застроенных территорий, с ранним или продолжительным вегетативным периодом, с большими объёмами инструментальной досъёмки, приводящая к сокращению сроков создания цифровых топографических планов.

- Разработана метрическая марка и методика учёта свесов крыш с использованием метрической марки.

- Предложена методика совместной обработки результатов полевой досъёмки и данных, полученных по свободно ориентированной фотограмметрической модели.

- Предложена методика фильтрации грубых ошибок ЦМР при построении горизонталей на территориях с плотной застройкой.

- Разработан действующий макет ЦФС «Апертура 4.0» использующий пространственно ориентированные топографические подложки различного типа (снимки, карты, топографические планы) для совместной обработки материалов стереосъемки и наземных топографических съемок.

Практическая значимость.

Предложенную технологию рекомендуется использовать при картографировании в крупных масштабах застроенных территорий, с ранним или продолжительным вегетативным периодом растительности, с большой интенсивностью строительства и большими объёмами инструментальной досъёмки.

Апробация работы и реализация результатов исследований

Основные результаты исследований опубликованы в 5 научных работах. А так же докладывались на 56-ой и 57-ой научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных. МЙИГАиК, в 2001 и 2002г.г. и конференции Российского общества содействия развитию фотограмметрии и дистанционного зондирования в 2002г.

Предложения по модернизации реализованы в программных модулях ЦФС «Апертура » и использовались при выполнении производственной работы по теме 986-х.

Заключение диссертации по теме «Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия», Владимирова, Марина Рюриковна

Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Чугреев И.Г., Сомов С.В., Владимирова М.Р. ЦФС « Апертура»-двухлетний опыт применения системы в кадастровых съёмках.// Труды Международного форума по проблемам науки, техники и образования. Вып. I. /Под редакцией В.П. Савиных, В.В. Вишневского. —М.: Академия наук о Земле, 1997.-153с.

2. Чугреев И.Г. Владимирова М.Р. Цифровая фотограмметрическая система « Апертура».// Общество содействия развитию фотограмметрии и дистанционного зондирования. Первая научно-практическая конференция. Современные проблемы Фотограмметрии и дистанционного зондирования. М., 2000г.

3. Владимирова М.Р. Разработка методики создания и обновления крупномасштабных кадастровых планов применительно к ЦФС «Апертура».// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, специальный вып.2002,М., с.26-32

4. Владимирова М.Р. Опыт работ по стереотопографической съёмке города Жигулёвск в масштабе 1:500 с применением ЦФС «Апертура».// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 2002,№4, с. 111-122.

5. Чугреев И.Г., Владимирова М.Р. Учёт свеса крыш при стереотопографической съёмке в крупных масштабах.// Геодезия и Картография. - 2002 — № 6 .

6. Чугреев И.Г., Владимирова М.Р. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002611658 " Цифровая фотограмметрическая система по обновлению цифровых моделей местности Апертура 4.0."

А так же докладывались на 56-ой и 57-ой научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных. МИИГАиК, в 2001 и

2002г.г.

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Владимирова, Марина Рюриковна, 2003 год

1. "Аэросъемочная система RC-30". Проспект швейцарской фирмы "Leica", 1996 г.

2. Бачурина С.С., Левочкин В.И., Медведев О.П., Способ А.Б. Использование материалов дистанционного зондирования в целях мониторинга территории Москвы.// Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. 1998. №4(16)

3. Безменков В.М., Ишмухаметов М.Э., Савельев А.А., Чернов А.А., Хамзин Р.Х. Исследование не фотограмметрического сканера.// Геодезия и картография. М., №3, 2001г.

4. Берк В.И. Новые технологии на предприятиях Роскартографии.// Геодезия и картография. М., №12, 2001г.

5. Бобир Н.Я., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д. "Фотограмметрия", Москва,"Недра", 1974 г.

6. Борн Гюнтер. Форматы данных.// Киев. Торгово-издательское бюро BHV, 1995.

7. Бородко А.В. Обработка материалов аэрофотосъемки при создании планов масштаба 1:500. // Геодезия и Картография. 2002 — № 3 — С 11.

8. Буров М.И., Лобанов А.Н., Краснопевцев Б.В. Фотограмметрия. М.: Недра, 1987.

9. Владимирова М.Р. Разработка методики создания и обновления крупномасштабных кадастровых планов применительно к ЦФС «Апертура».// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, специальный вып.2002,М., с.26-32

10. Владимирова М.Р. Опыт работ по стереотопографической съёмке города Жигулёвск в масштабе 1:500 с применением ЦФС «Апертура».// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка, 2002,№4, с. 111-122.

11. Власов А.Г. Совершенствование технологии и организации кадастровых съемок (на примере Самарской области).// Диссертация на соискание учёной степени к.т.н.// М. МИИГАиК, 2000г.

12. Втюрин А. В. Цифровая фотограмметрия при создании и обновлении ЦТК в ВАГП. // Из материалов пятой конференции "Проблемы ввода и обновления пространственной информации". М., 2000 г.

13. Журкин И. Г., Некрасов В. В. Алгоритмы построения ЦМР по материалам космических съемок. // Геодезия и Картография. — 2002 — № 7 — С 43.

14. Громов М.О., Найдёнов А.С. Опыт создания крупномасштабных топографических планов с использованием POTOMOD.// Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации.-2001.-№2(29).-С.10-11.

15. Ивонин И.Л., Чуприна Е.П. Производственное применение фотограмметрических сканеров. // Геодезия и Картография. — 2002 — № 1 — С 19.

16. Инструкция по топографическим съемкам в масштабах 1:10000, 1:25000. Полевые работы. М., Недра, 1978.

17. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. М., Недра, 1982.

18. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. ГКИНП (ГНТА)-02-036-02.

19. Кадничанский С.А., Хмелевской С.И. Обзор цифровых фотограмметрических систем.// Ежегодный обзор ГИС-Ассоциации.-1999.-Вып.5. — С.21-25.

20. Калинин А.С. Вопросы хранения и использования топографо-геодезических данных для ГИС и САПР. // Из материалов пятой конференции "Проблемы ввода и обновления пространственной информации". М., 2000 г.

21. Г. Корн Е. Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров.// Наука, М. 1978г.

22. Кравченко Ю.А. Анализ классификатора топографической информации. .// Геодезия и Картография. 2002 - № 3 — С 13.

23. Курков В.М. Оптимизация цифровых фотограмметрических технологий создания топографических и кадастровых карт. // Из материалов седьмой конференции "Проблемы ввода и обновления пространственных данных". М.,РАГС,4-6 марта 2002 г.

24. Ли Чжун Хва Исследование цифровых фотограмметрических систем и технологий для топографо-геодезического обеспечения кадастра.// Диссертация на соискание учёной степени к.т.н.// М. МИИГАиК, 2001.

25. Лисицкий Д. В. Основные принципы цифрового картографирования местности. М.: Недра, 1988.

26. Лобанов А.Н. Фотограмметрия. М.: Недра, 1984.

27. Мышляев В.А., Кудинова Н.М. Исследование процесса автоматического получения цифровой модели рельефа. // Геодезия и картография. М., №5, 2001г.

28. Некрасов В.В. Анализ алгоритмов построения цифровых моделей рельефа по материалам аэрокосмических съемок.//Из материалов пятой конференции "Проблемы ввода и обновления пространственной информации". М., 2000 г.

29. Нехин С. С. Зотов Г. А. Цифровая фотограмметрическая система для создания и обновления карт и планов, получения информации для ГИС. //Из материалов пятой конференции "Проблемы ввода и обновления пространственной информации". М., 2000 г.

30. Рекламный проспект. ЗАО "Институт Информационных Технологий" ZSpace

31. Руководство по дешифрированию аэроснимков при топографической съемке и обновлении планов масштабов 1:2000 и 1:5000, Москва, ЦНИИ-ГАиК, 1980 г.

32. РТМ 7-4-85. Документы технические по плановой подготовке аэрофотоснимков. Технические требования.

33. Руководство пользователя по DISTO Leica Geosystems AG СН-9435 Heerbrugg (Switzerland ).

34. Руководство пользователя TC(R)305. Leica Geosystems AG CH-9435 Heerbrugg (Switzerland )

35. Селиханович В.Г. Геодезия. M.: Недра, 1981.

36. Технический отчёт о выполнении работ по модернизации городской геодезической сети г. Жигулёвск. Тема №11/00-51(986-х) от 16.03.2000г.

37. Тюкавкин Д. В. Цифровая обработка аэрофотосъемки Талка 2.8 Краткое описание программы. ИПУ РАН М., 1999г.

38. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.-М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2000.-286с.: ил.

39. Цифровая фотограмметрическая система Z-Space Версия 1.3 Руководство пользователя. Москва, 1999г.

40. Чеботарёв А.С. Геодезия. М.: Геодезическая литература, 1955г.

41. Чугреев И.Г. Разработка цифровой фотограмметрической системы на базе персонального компьютера.// Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., МИИГАиК. 1996.

42. Чугреев И.Г. Владимирова М.Р. Цифровая фотограмметрическая система « Апертура».// Общество содействия развитию фотограмметрии и дистанционного зондирования. Первая научно-практическая конференция.

43. Современные проблемы Фотограмметрии и дистанционного зондирования. М., 2000г.

44. Чугреев И.Г. Владимирова М.Р. Учёт свеса крыш при стереотопо-графической съёмке в крупных масштабах.// Геодезия и Картография. -2002 —№ 6-С 36 —41.

45. Чугреев И.Г., Владимирова М.Р. Цифровая фотограмметрическая система по обновлению цифровых моделей местности "Апертура 4.0".// Авт. свид. №2002611658, 2002г.

46. Leica Liscad v.5.0 User manual Leica Geosystems AG CH-9435 Heer-brugg (Switzerland)