CC BY
26
УДК 528.7:528.93
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ЦИФРОВЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ НА ТЕРРИТОРИИ КАЗАХСТАНА
Сымбат Муратовна Аубакирова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант, тел. (952)931-53-05, e-mail: simona5-86@mail.ru
Гульнур Саркытбековна Сейтказина
Государственный университет им. Шакарима города Семей, 071411, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20А, старший преподаватель кафедрой геодезии и строительства, тел. (775)759-07-71, e-mail: s_gulnura_s@mail.ru
Статья посвящена вопросам, связанным с совершенствованием технологии создания цифровых топографических планов. Предлагается информацию цифровых топографических планов дополнять трехмерными моделями отдельных объектов, локальных участков территории. Представлена схема технологии. Рассмотрены основные сложности, возникающие при разработке данной технологии.
Ключевые слова: технология, цифровой топографический план, трехмерная видеосцена, 3D ГИС.
DEVELOPMENT OF THE TECHNIQUE OF CREATION OF THE COMBINED DIGITAL TOPOGRAPHICAL PLANS OF LOCAL SITES OF TERRITORIES KAZAHSTAN
Symbat M. Aubakirova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St, post graduate student, Departament of surveying and geodesy, tel. (952)931-53-05, e-mail: simona5-86@mail.ru
Gulnur S. Seitkazina
The Semey state university named after Shakarim, 071412, Kazakhstan, Semey, Glinka St. 20A, senior lecturer of the department Geodesy and Civil Engineering, tel. (775)759-07-71, e-mail: s_gulnura_s@mail.ru
The article is devoted to the questions connected with improvement of technology of creation of digital topographical plans. It is offered to supplement information of digital topographical plans with three-dimensional models of separate objects, local sites of the territory. The scheme of technology is submitted. The main difficulties arising when developing this technology are considered.
Key words: technology, digital topographic plan, three-dimensional video stage, 3D GIS.
Казахстан - одна из наибольших и развитых стран Центральной Азии. Она занимает девятое место среди государств мира по размерам территории и пятнадцатое в Азии по количеству населения.
На территориях Казахстана, прилегающих к Семипалатинскому испытательному ядерному полигону, имеются объекты и локальные участки территории с нарушением поверхности, которые нуждаются в реконструкции, освоении и т.д. Также есть культовые строения, памятники культуры (рис. 1), ин-
формация о которых представлена на топографических планах только принятым условным знаком. Для таких объектов необходима детальная информация о пространственном положении, форме и размерах в цифровой форме. Также необходима и другая дополнительная информация об объектах - состоянии, материале, функциональном назначении.
Рис. 1. Изображения географического центра Евразийского континента
с разных ракурсов
Во многих случаях для правильной оценки выбранного варианта решения поставленной задачи реконструкции или строительства объектов необходимо иметь достоверную информацию не только о пространственном положении и высоте объектов, но и о точности таких данных.
Двухмерные топографические карты (планы) в аналоговом и цифровом видах не могут обеспечить такой информацией.
Эффективным вариантом нам представляется использование сочетания цифровых топографических планов и трехмерных моделей отдельных объектов или локальных участков территории плана в более крупных масштабах (1: 1000 и крупнее), с привлечением фотограмметрических технологий.
Нами предлагается комбинированный способ создания цифровых топографических планов, в которых информацию предлагается дополнять трехмерными моделями объектов или локальных участков территории. Трехмерные модели (трехмерные видеосцены) отдельных объектов и локальных участков позволят иметь наглядное представление, решать расчетно-аналитические задачи.
В этой связи в Сибирском государственном университете геосистем и технологий выполняются исследования по разработке методики создания комбинированных цифровых топографических планов.
По мере практического применения трехмерных цифровых моделей территории, пользователи выявили недостатки, приводящие к ограничению их использования. Поэтому совместное применение цифровых топографических планов (ЦТП) и трехмерных измерительных видеосцен позволит по наиболее надежно опознаваемым объектам на трехмерной видеосцене определять значения координат и высот точек интересующего объекта территории на цифровом плане с точностью, регламентированной для масштаба данного плана [1,2,3].
В [1] предложен комбинированный способ создания цифрового топографического плана для инженерно-геодезических изысканий инженерных сооружений. Однако результаты исследований не приведены.
В технологию получения комбинированного цифрового топографического плана, предложено включить следующие этапы:
- создание цифровых топографических планов по известной технологической схеме;
- составление схемы участков, требующих создания измерительных трехмерных видеосцен;
- сбор информации для цифровых моделей рельефа, цифровых моделей объектов по материалам аэрофотосъемки, космической съемки высокого разрешения, а также по материалам, полученным малоформатными неметрическими цифровыми камерами для дальнейшего создания трехмерных видеосцен на выбранные участки;
- создание моделей рельефа и объектов, трехмерных видеосцен средствами 3D ГИС;
- создание цифрового топографического плана, дополненного трехмерными видеосценами.
При разработке технологии обозначены следующие сложности.
1. В зависимости от назначения трехмерной видеосцены нагрузка элементов содержания и объектов будет различной. Возникает проблема определения и обоснования необходимого и достаточного уровня детализации состава объектов. Должны быть разработаны критерии отбора и обобщения для показа объектов, обязательных на трехмерной видеосцене.
2. Разработка дополнительных требований к подготовке информационного обеспечения цифрового топографического плана, дополненного трехмерными видеосценами.
3. Вопросы точности измерений трехмерных видеосцен практически не отражены в литературе [4,5]. Должны быть выполнены исследования по оценке точности объектов на цифровом комбинированном плане.
4. Разработка требований для геодезического обоснования.
Из поставленных задач первой была - исследование возможности трехмерного моделирования объектов в Agisoft PhotoScan Professional Edition (версия 1.2.0, компания Agisoft LLC, г. Санкт-Петербург).
Программное обеспечение Agisoft LLC в значительной степени ориентировано на автоматизацию процесса обработки данных, что имеет существенное значение для оперативного получения топографической информации, а также ведет к удешевлению рабочего процесса.
Agisoft PhotoScan применяется как для построения моделей предметов и объектов разных масштабов - от миниатюрных археологических артефактов до крупных зданий и сооружений, так и для построения моделей местности по данным аэрофотосъемки и генерации матриц высот и ортофотопланов, построенных на основе этих моделей.
Для подготовки исходных материалов нами выполнена съемка географического центра Евразийского континента (рис. 2). Съемка производилась с фотоаппаратом Nikon D3100. Nikon D3100, который представляет собой цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат компании Nikon с разрешением матрицы 14,2 мегапикселей. Фотоаппарат был представлен в 2010 году и является заменой Nikon D3000 в модельном ряду камер компании.
Для достижения наилучших результатов изображения объекта, необходимо закрыть маской все второстепенные объекты на исходных фотографиях (фон, поворотный стол и т. д.) (рис. 2).
Рис. 2. Изображения окна Agisoft PhotoScan с объектом (использование маски)
Программное обеспечение Agisoft PhotoScan позволило получить по выбранным материалам цифровую модель (облако точек), пригодную для создания измерительных трехмерных видеосцен (рис. 3).
Рис. 3. Изображения окна Agisoft PhotoScan с облаком точек
Результаты исследований планируются продолжить и использовать для обустройства земель, прилегающих к Семипалатинскому испытательному ядерному полигону.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Хлебникова Т. А., Архипова О. Б. Комбинированный способ создания цифровых топографических планов для инженерно-геодезических изысканий инженерных сооружений. Сложности и пути решения // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 1. - С. 92-97.
2. Журкин И. Г., Хлебникова Т. А. Технология получения измерительной трехмерной видеосцены по материалам аэрокосмических съемок // Геодезия и картография. - 2009, № 8. - С. 43-48.
3. Хлебникова Т. А. Исследование и разработка технологии построения измерительных трехмерных видеосцен по материалам аэрокосмических съемок [Текст] : автореф. дис. на со-иск. учен. степ. док. техн. наук по спец. 25.00.34. «Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия» / Т. А. Хлебникова - Новосибирск, 2012. - 47 с.
4. Антипов И. Т. Исследование вероятностной оценки точности пространственной аналитической фототриангуляции // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 2 (15). - С. 50-57.
5. Антипов И. Т., Хлебникова Т. А. Проверка достоверности вероятностной оценки точности фототриангуляции применительно к реальным сетям // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск : СГГА, 2012. Т. 1. - С. 58-63.
6. Хлебникова Т. А. Анализ методов создания трехмерных моделей объектов в ЦФС и ГИС // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - С. 157-162.
© С. М. Аубакирова, Г. С. Сейтказина, 2017
