CC BY
41
УДК 528.45
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ОБНОВЛЕНИЕ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ ГЕОПРОСТРАНСТВА
Виктор Семенович Писарев
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (913)777-79-87, e-mail: viktor@ssga.ru
Бахтиёр Назруллоевич Ахмедов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (953)873-09-06, e-mail: khudobakhsh@inbox.ru
В статье говорится о значимости и применении автоматизированной системы обновления цифровых моделей геопространства в разных областях народного хозяйства. Приведены методы и технологические схемы сбора геоинформационных данных с целью оперативного обновления топографических карт при чрезвычайно важных ситуациях.
Ключевые слова: автоматизированное обновление, геопространство, цифровое представление местности, интегрированная аппаратура, мелиорация, открытая горная работа, карьер, оползень, кадастр, реконструкция, сельское хозяйство, благоустройство.
AUTOMATIC UPDATING OF DIGITAL GEOSPACE MODELS
Victor S. Pisarev
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Associate Professor, Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (913)777-79-87, e-mail: viktor@ssga.ru
Bakhtiar N. Akhmedov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., postgraduate student, Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (953)873-09-06, e-mail: khudobakhsh@inbox.ru
The article describes the importance and application of the automatic updating systems of digital geospace models in different areas of the national economy. The methods and technological schemes of collecting geoinformation data for immediate updating of topographic maps in emergency situations are presented.
Key words: automatic updating, geospace, digital terrain representation, integrated apparatus, melioration, surface mining, open pit mine, landslide, cadaster, reconstruction, agriculture, land development.
В последнее десятилетие потребности в обеспечении геопространственной информацией о постоянно меняющихся параметров пространственных объектов во всех отраслях народного хозяйства все более и более возрастают. Обновление пространственных данных с использованием результатов геодезических измерений, традиционно направлена на получение геометрических данных ди-
намических объектов реального мира. В современной практике автоматизации обновления цифровых моделей геопространства для удовлетворения потребностей государственных и частных субъектов, межотраслевых потребностей и отдельных отраслей, стала важной задачей [3-5].
Фундаментальным компонентом для достижения целей исследования является цифровая модель рельефа, которая была определена многими авторами по-разному [1, 2]. Оптимальным способом, по нашему мнению, является матрица высот представленная в цифровом виде отображающая непрерывное изменение рельефа местности. Цифровая модель рельефа дополненная различными элементами ландшафта (растительность, здания и пр.) содержащая геометрические параметры будем называть цифровой моделью геопространства (ЦМГ).
Несмотря на глобальные изменения в области высокоточных автоматизированных технологий создания цифровых моделей геопространства (ЦМГ), происходящими в мире, вопросы по решению задач, связанные с оперативным обновлением ЦМГ в полной мере не решились. Процесс по обновлению ЦМГ происходят достаточно медленно и порой не соответствуют современным требованиям и уровню использования ЦМГ как и в народном хозяйстве, так и в военной области.
В настоящее время цифровые модели геопространства приобретают все более широкое применение во многих областях человеческой деятельности [9, 17, 19]. Наряду с известными методами обновления топографических карт в различных областях, следует отметить такие области связанные применением оперативного получения полевых данных об измененных объектах и обновлениях крупномасштабных карт: МЧС - при чрезвычайных случаях, открытые горные работы (ОГР), строительство, военные структуры, землеустройство, кадастр, мелиорация и сельское хозяйство. Поэтому возникает необходимость:
- проанализировать существующие методы обновления цифровых моделей геопространства, выделив наиболее эффективные методы;
- разработать эффективную технологию обновления ЦМГ в каждой конкретной области;
- определить экономическую эффективность применения интегрированной аппаратуры для получения пространственных данных и ГИС технологий и сравнить ее с существующими методами проведения топографо-геодезических работ для полевых измерений и работ по обновлению ЦМГ.
Обновление топографических карт происходит при существенных изменениях на местности, либо периодично, согласно современным требованиям и стандартам. Широкое применение автоматизированной системы обновления ЦМГ, показано на рисунке [12-14]. Автоматизация обновления ЦМГ по геодезическим данным является актуальной темой и весьма важным вопросом во всех сферах работ, связанных с топографией и геодезией [8, 16, 18].
Рис. Технологическая схема обновления ЦМГ при чрезвычайно важных ситуациях
Информация об изменениях на местности, получается по материалам полевого обследования с применением тахеометров, лазерных сканеров, а также по материалам аэрофотосъемки, в том числе с применением беспилотных летательных аппаратов [6, 7].
Автоматизированные системы обновления (АСО) дают уникальные возможности и максимальный эффект при обновлении ЦМГ [10, 15]. Для этого предлагаем использовать следующую последовательность действий:
1) получение исходных топографических планов территорий, если такие имеются;
2) оцифровка исходных топографических планов и построение исходной ЦМГ;
3) выполнение геодезических измерений и на их основе получение результатов в виде каталога координат измененных или деформированных объектов (файлы, содержащие облака точек);
4) подготовка и передача полученных геоинформационных данных в среду специальных программ;
5) выполнение операций по выравниванию и привязке данных;
6) обработка и корректировка полевых данных;
7) создание технического отчета;
8) оформление и подготовка к печати обновленной ЦМГ.
Обновление цифровых моделей геопространства является более сложными
процессом по сравнению с производством новой топографической съемкой. Исходные топографические карты используются как основа (исходная информация) для определения объема работ, в выборе метода производства топогра-фо-геодезических работ и программы их выполнения и в решении организационных вопросов. Далее необходимо провести геодезические измерения и собирать геоинформационные данные о современном состоянии геопространства существующими методами сбора данных (наземная съемка, аэрофотосъемка). В зависимости от измененных ситуаций местности, съемка (досъемка) производится либо полностью всего участка, либо только те элементы которые изменились.
Обработка обновленных геоинформационных данных сводится к пополнению ЦМГ вновь появившимися пространственными элементами и к исключению объектов, которые на местности не сохранились [11, 12]. В целом возможны различные методы и технологические схемы обновления цифровых моделей геопространства, основанные на традиционных способах производства камеральных работ с использованием новейших средств информационной и электронно-вычислительной техники с использованием различных ГИС приложений. Выравнивание и привязка ЦМГ выполнятся по жестким точкам и их контуров существующих объектов местности и по существующим пунктам съемочного обоснования (геодезические сети).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Берлянт А. М. Картография: учебник для вузов. - М. : Аспект Пресс, 2001. - 336 с.
2. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий : монография. - Новосибирск : СГГА, 2004. - 260 с.
3. Руководство по обновлению топографических карт. М, «Недра», 1978г. 60с. (Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР).
4. Полищук Ю.В. и др. Создание и обновление специальных планов городов.-М: Недра, 1988.-239 с.: ил. ISBN 5-247-01217-8.
5. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1 : 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000 и 1 : 500 // Главное управление геодезии и картографии при Совете Минстров СССР. - М. : Недра, 1985. - 152 с.
6. Ахмедов Б. Н. и др. Геодезическое инструментоведение / Учебное пособие. Душанбе, 2016. - 150 с.
7. Григоренко А. Г., Киселев М. И. Инженерная геодезия : учеб. пособие для строит. техникумов. - 2-е изд., пепераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1983. - 256 с.
8. Писарев В. С. Использование современных сканирующих систем на открытых горных выработках // Геодезия, картография, геоинформатика и кадастры «От идеи до внедрения». Сборник материалов международной научно-практической конференции. - 2015. -С. 61-64.
9. Ахмедов Б.Н. Построение цифровых трехмерных моделей геопространства // Инженерная графика и трехмерное моделирование. Молодежная научно-практическая конференция : сб. научных докладов. - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. - С. 9-13.
10. Burrough, P. A., McDonnell, R. A. (1998): Principles of Geographical Information Systems (Spatial Information Systems), Oxford University Press, New York, p. 333.
11. Moore, I. D., Grayson, R. B. and Ladson, A. R. (1991): Digital terrain modelling: A review of hydrological, geomorphological, and biological applications, Hydrological Processes, Volume 5 Issue 1, pp. 3 - 30.
12. Уставич Г. А., Чахлова А. П., Пошивайло Я. Г. Создание инженерных топографических планов для проектирования объектов в горной местности // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2015. - № 5. - С. 183-187.
13. Чахлова А. П. Методика создания вертикальных топографических планов для горной местности // Геодезия и картография. - 2015. - Вып. 1. - С. 29-33.
14. Пошивайло Я. Г., Чахлова А. П., Уставич Г. А. Создание топографо-информационной системы для целей проектирования инженерных сооружений в горных условиях. // Геодезия и картография. - 2013.- № 3. - С. 17-21.
15. Условные знаки для топографических планов масштабов 1 : 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000, 1 : 500. Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. - М. : Недра, 1989. - 286 с.
16. Карпик А. П. Новый этап развития геодезии - переход к изучению деформаций блоков земной коры в районах освоения угольных месторождений // Вестник СГГА. -2013. - Вып. 3 (23). - С. 3-5.
17. Карпик А. П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий : монография. - Новосибирск : СГГА, 2004.
18. Любивая Л. С., Полещенков В. Н. Совершенствование технологий создания и использования для кадастровых работ фотокарт крупного масштаба. - Вестник СГГА. - 2003. -Вып. 8.- С. 113-114.
19. Середович В. А., Карпик А. П. Современные технологии создания геоинформационных систем для целей управления // Материалы междунар. конф. «ИНТЕРКАРТО 3»: ГИС для устойчивого развития окружающей среды. - Новосибирск : Центр «Сибгеоинформ», 1997. - С. 167-168.
© В. C. Писарев, Б. Н. Ахмедов, 2017
