Анализ методов формирования 3D ландшафтных карт с использованием материалов аэрокосмических съемок Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.9:528.7 А.С. Алферова СГГ А, Новосибирск

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ 3D ЛАНДШАФТНЫХ КАРТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК

A.S. Alfyorova

Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)

10 Plakhotnogo U1, Novosibirsk, 630108, Russian Federation

ANALYSIS OF 3D LANDSCAPE MAP-MAKING TECHNIQUES ON THE BASIS OF AERIAL-AND-SATELLITE SURVEYS DATA

The article analyses the techniques of 3D landscape map-making in the context of the terrain measuring models development. Application fields of 3D maps are considered, with high-and medium- resolution satellite images draped over them. Experimental work is under way.

Наиболее наглядный способ представления рельефа на сегодняшний день - 3D модели и 3D карты. Такой способ визуализации позволяет человеку далекому от картографии получить представление о рельефе местности. При создании таких карт существует две тенденции: первая имеет своей целью достижение максимальной наглядности, вторая получение высоких измерительных свойств. Достижение баланса между этими направлениями является важной задачей [1]. В данной статье речь пойдет о методах формирования 3D ландшафтных карт с использованием космических снимков, которыми драпируются модели. При этом выполняется автоматическое и интерактивное дешифрирование снимков.

Основа любой измерительной 3D ландшафтной карты - цифровая модель рельефа (ЦМР). При создании ЦМР за основу можно брать карты, аэрокосмические снимки, результаты лазерного сканирования.

Наиболее распространенные технологии создания 3D ландшафтных карт основаны на обработке аэрокосмической информации. Суть данных методов заключается в следующем: по снимкам выполняется стерео рисовка контуров, в процессе которой вносится атрибутивная информация необходимая для последующего построения 3D карт, и информация о рельефе. Структура которой может быть представлена в виде регулярной, нерегулярной и частично регулярной сеточной модели. Далее полученную информацию в виде цифровой модели местности (ЦММ) и цифровой модели рельефа объединяют в трехмерную модель. Для лучшей визуализации можно использовать трансформированные аэрокосмические и наземные снимки, которыми драпируются 3D карты. Для моделирования 3D ландшафтов широко используются космические снимки высокого и среднего разрешения такие как, например, QuickBird, IKONOS, OrbView, Landsat.

Применение таких снимков имеет два основных направления -городское планирование и сельское хозяйство. Снимки полученные, например, со спутника QшckBird имеют в панхроматическом канале разрешение 61 см, а в мультиспектральных - 2,44 м. Такое разрешение позволяет обнаруживать мелкие объекты и различать предметы расположенные близко друг к другу. Это важно при создании планов городов. Также это дает возможность следить за динамикой застройки городов, выявлять неразработанные площадки для точечной застройки. Снимки высокого разрешения могут использоваться страховыми компаниями для определения ущерба после наводнения или другого стихийного бедствия, а во время самой катастрофы могут помогать диспетчеру в координации спасательных операций [2].

Активно используются снимки полученные добавлением деталей панхроматического изображения к мультиспектральному. Это позволяет использовать детальность панхроматического изображения и информативность мультиспектрального.

Среди других методов создания 3D ландшафтных карт отметим лазерное сканирование. В этом случае, сначала создают съемочное обоснование, затем выполняют сканирование и далее полученная информация обрабатывается в САПР. Однако для драпировки моделей и придания им реалистичного вида требуется выполнить наземную цифровую съемку. Методы создания 3D-моделей на основе печатных карт, материалах наземной съемки цифровыми камерами, объединение аэро- и космоснимков с данными лазерного сканирования менее распространены из-за своих недостатков: большая трудоемкость, при использовании наземных снимков охватывается небольшая территория, высокая стоимость работ. Таким образом, если говорить о методе который бы обеспечивал выгодное соотношение цены и качества работы, наиболее оптимальными для создания 3D ландшафтных карт являются технологии, основанные на обработке аэрокосмической информации.

На кафедре фотограмметрии выполняется экспериментальная работа по созданию реалистичных 3D моделей по материалам аэрокосмических съемок. В работе используются снимки, полученные со спутника Landsat-5, Ьапёва1-7 (2004 г.), QuickBird (2006 г.) и аэроснимки (2005 г.) на одну и ту же территорию. По аэро- материалам создается ЦМР, на основе которой строится 3D-модель. Космические многозональные снимки дешифрируются с использованием различных типов алгоритмов. Используются как алгоритмы кластерного анализа, так и алгоритм с «обучением», а так же нейронные сети. При этом основная цель - получить ландшафтную 3D карту с реалистичным отображением поверхности и с нанесенными на неё результатами классификации. Таким образом, получаем 3D ландшафтную карту. Результаты экспериментальных работ будут представлены в докладе на конгрессе «ГЕ0-Сибирь-2008».

1. Берлянт, А.М. Свойства визуализации как способа моделирования геоизображений // Геодезия и картография. - 2005. - № 12. - С. 43-52.

2. Kevin P. Corbley Details, Distinctive and Descriptive: Applications of HighResolution Imagery // GEO INFO SYSTEMS. - 1997. - May. - Pages 36-40.

© А.С. Алферова, 2008