Формирование 3D-моделей местности по аэрокосмическим снимкам Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 528.71

А.В. Павленко

СГГ А, Новосибирск

ФОРМИРОВАНИЕ 3D-МОДЕЛЕЙ МЕСТНОСТИ ПО АЭРОКОСМИЧЕСКИМ СНИМКАМ

На сегодняшний день в различных областях деятельности человека возникает необходимость в представлении информации об объектах местности в виде пространственных моделей - ЭЭ-моделей местности [1].

Задачи SD-моделирования возникают при формировании общего представления об окружающей нас действительности, исследовании и прогнозировании развития природных и технологических производственных процессов хозяйственной деятельности человека [2, 3]. Так, например, перед СибНИИГМИ РОСГИДРОМЕТ стоит задача моделирования перемещений воздуха и примесей в условиях крупного мегаполиса.

Интенсивно развивается новое научное направление - ЭЭ-ГИС, основой которых являются реалистичные SD-модели местности [4].

Пространственную информацию об объектах местности можно получить: по результатам геодезических измерений (с использованием тахеометров, GPS-приёмников), наземного лазерного сканирования, а также по топографическим картам и планам.

Измерение дискретных точек объектов местности геодезическим способом является весьма трудоёмким и неоперативным процессом, связанным с необходимостью проведения полевых работ. Наземное лазерное сканирование также требует проведения полевых работ и, кроме того, обработки большого объёма информации [5].

Эффективным методом создания SD-моделей местности обширных территорий является воздушное лазерное сканирование поверхности земли, однако на сегодняшний день использование таких сканеров ограничено вследствии их высокой стоимостью [6]. Однако, наиболее полную информацию для создания SD-моделей местности можно получить в результате фотограмметрической обработки стереопар аэрокосмических снимков.

Особое значение такой подход приобретает в связи с развитием космических съёмочных систем высокого (Spot-5, Комета (КВР - 1000)) и сверхвысокого (Ikonos-2, OrbView-3, QuickBird II) пространственного разрешения 1 м и менее [7-9]. Затраты на приобретение стереопар космических снимков размером 16*16 км, полученных со спутника QuickBird II с разрешением 0,61 м в панхроматическом канале и 2,44 м в многозональных каналах съёмки, сравнимы с затратами на проведение аэрофотосъёмки, обработки отдельных стереопар аэрофотоснимков. Затраты на формирование общей цифровой векторной SD-модели местности крупных

городов по космическим снимкам меньше и получить SD-модель можно быстрее.

Технология обработки космических снимков позволяет автоматически строить стереомодель за счёт использования RPC-файлов, содержащих информацию о предварительно рассчитанных коэффициентах рациональных полиномов, позволяющих вводить поправки за влияние ошибок определения элементов внутреннего и внешнего ориентирования каждой строки сканерного изображения.

Также существует возможность интегрировать информацию, содержащуюся в космических снимках, полученных в панхроматическом и многозональных каналах съёмки, что позволяет получать и повысить дешифровочные свойства формируемых SD-моделей местности.

На кафедре фотограмметрии и ДЗ выполняются работы по созданию ГИС городской территории на основе 3D-модели (на примере центра г. Новосибирска).

База данных ГИС города включает атрибутивную информацию - номер дома, название улицы и назначение строений и сооружений.

Путём наложения фотореалистичных текстур, полученных по цифровым наземным снимкам цифровой камерой создаётся реалистичная SD-модель города. Эта модель дополняется различными реалистичными SD-эффектами: моделирование тумана, дымки и перемещения машин и автобусов по заданному маршруту.

Данная SD-ГИС может служить для стратегического планирования, моделирования чрезвычайных ситуаций (террористических актов, взрывов и автомобильных аварий), а также городского планирования и управления городским хозяйством административными и муниципальными органами власти.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Павленко, А.В. Разработка методики создания фотограмметрических SD-моделей местности по аэрокосмическим снимкам [Текст] / А.В. Павленко. - СГГА, г. Новосибирск. - 2006 г.

2. Гречищев, А. Трёхмерное моделирование и фотореалистическая визуализация городских территорий [Текст] / А. Гречищев, В. Бараниченко, А. Шпильман // ArcREView. - 2004. - №4. - С. 19 - 21.

3. Баклыков, М.А. ГИС окрестностей МосГУГиК [Текст] / М.А. Баклыков // ArcREView. - 2004. - №6. - С. 10 - 14.

4. Mathias, D. Transition of 2D Representation to 3D Virtual World. Virtualising the 3D World (Intro) [Текст] / D. Mathias, J. P. Lemmens // GIM International. - 2000. - №4. - С. 48 -51.

5. Мельников, С.Р. Инновации в создании цифровых моделей - трехмерные лазерные безотражательные сканирующие системы [Текст] / С.Р. Мельников, О.В. Дроздов // Нефт. хоз-во. - 2001. - №6. - С. Э2-34.

6. Медведев, Е.М. Преимущества применения лазерных сканирующих систем наземного и авиационного базирования [Текст] / Е.М. Медведев, С.Р. Мельников // Горн. пром. - 2002. - №5. - С. 18 - 23.

7. Кравцова, В. Н. Снимки сверхвысокого разрешения - новый компонент фонда космических цифровых снимков [Текст] / В. Н. Кравцова// Геодезия и картография. -2004. - № 7. - С. 17 - 26.

8. Белов, М.А. IKONOS - первый коммерческий спутник ДДЗ высокого разрешения [Текст] / М.А. Белов // Геопрофи. - 2004. - №6. - С. 15-18.

9. Быстрая птица в полёте // ArcReview. - 2002. - №3[22]. - С. 37.

© А.В. Павленко, 2006