CC BY
79
УДК 528.4
ВЫЯВЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ В ИНФРАСТРУКТУРЕ ГОРОДА ПО ДАННЫМ МОБИЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ
Владимир Адольфович Середович
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, профессор, проректор по научной и инновационной деятельности, тел. (383) 343-39-57, e-mail: v.seredovich@list.ru
Роман Александрович Попов
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, инженер НИС, e-mail: romalex_profi@mail.ru
Максим Александрович Алтынцев
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-66, e-mail: mnbcv@mail.ru
В статье рассмотрена возможность использования данных мобильного лазерного сканирования для выявления изменений в инфраструктуре города.
Ключевые слова: мобильное лазерное сканирование, инфраструктура, выявление изменений.
CHANGE DETECTION IN URBAN ENVIRONMENTS BY MOBILE LASER SCANNING DATA
Vladimir A. Seredovich
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo, professor, vice rector for scientific and innovative activity, tel. (383)343-39-57, e-mail: v.seredovich@list.ru
Roman A. Popov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo, engineer, SRS, e-mail: romalex_profi@mail.ru
Maxim A. Altyntsev
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo, senior lecturer, engineering geodesy and mine surveying department, tel. (383)343-29-66, e-mail: mnbcv@mail.ru
The opportunity to detect changes in the infrastructure of the city by mobile laser scanning data is considered.
Key words: mobile laser scanning, infrastructure.
В настоящее время при высокой скорости развития городской инфраструктуры появляется проблема быстрого устаревания карт и планов различного масштаба. Встает важная задача своевременного обновления данных материалов. Для решения этой задачи могут применяться те или иные геодезические методы. При выборе способа обновления необходимо
учитывать, сколько будет потрачено времени на выполнение работ, а также трудозатраты [1].
Применение современных технологий получения пространственных данных способно значительно ускорить процесс созданий новой картографической продукции или обновления уже существующей.
Из таких методов наиболее подходящим для городских территорий является активно развивающееся в последнее время мобильное лазерное сканирование (МЛС). Мобильное лазерное сканирование - это один из видов геодезической съёмки, позволяющих быстро получить точную и подробную информацию о местности. Данному методу находится применение в строительстве, нефтегазовой отрасли, автодорожной отрасли, архитектуре, электроэнергетике и многих других областях [2-4].
В статье рассматривается две возможности, первая - это использование топографического плана и данных мобильного лазерного сканирования, второй использование разновременных данных мобильного лазерного сканирования.
Исследования возможности выявления изменений в инфраструктуре города по данным МЛС были выполнены на примере данных, полученных на территорию г. Новосибирска в апреле и сентябре 2013 года, а так же с использованием, полученного на более раннюю дату растровый топографического плана масштаба 1:500. Из всего массива полученных данных в исследованиях использовался участок по улице Красный проспект. Для исследований применялись программные комплексы (ПК) Microstation и Terrasolid.
Исходный растровый топографический план был представлен в местной системе координат города, а данные МЛС - в проекции Меркатора. Поэтому необходимо было перевести точки лазерных отражений (ТЛО) в данную проекцию. Для этого по имеющимся опорным точкам были получены параметры перехода и выполнено трансформирование.
Растровый топографический план был загружен в ПК Microstation и векторизован.
На рис. 1 показан пример наложения контуров векторизованного топографического плана масштаба 1:500 на данные мобильного лазерного сканирования. Как видно из рис. 1, некоторые контура не совпадают с данными МЛС. Это свидетельствует об изменениях ситуации на местности. На рис. 2 приведена технология обновления контуров топографического плана, которая заключается в векторизации по ТЛО мест изменений.
При наличии данных МЛС на один участок местности на разные даты можно отслеживать различные типы изменений в инфраструктуре города, не прибегая к дополнительным картографическим материалам. На рис. 3 показаны в профиле ТЛО участка местности на различные даты съемки. Зеленым цветом показаны данные на 9 апреля 2013 г. красным на 10 сентября 2013 г.
Процесс выявления изменений по разновременным данным МЛС можно автоматизировать. Условием достоверных результатов выявления изменений
являются уравненные с самой высокой точностью ТЛО. Далее необходимо выполнить их автоматическую классификацию. Автоматическая классификация данных МЛС способна надежно выделить дорожное покрытие [5-8].
Рис. 1. Наложение контуров плана масштаба 1:500 на ТЛО
Рис. 2. Обновление контуров топографического плана масштаба 1:500 по данным мобильного лазерного сканирования
Рис. 3. Выявление изменений по разновременным данным МЛС На рис. 4 представлены поверхности, созданные по ТЛО дорожного покрытия, показаны разновременные модели участка улицы Красный проспект. Из рисунка видны различия в контуре дорожного полотна, так как в промежуток времени между проведением лазерного сканирования на улице были удалены парковочные карманы.
апрель 2013 сентябрь 2013
Рис. 4. Поверхности созданные по классифицированным точкам
на различное время съемки
Представленные поверхности можно вычесть, получив тем самым только поверхность, соответствующую изменениям. Для большей точности необходимо разработать алгоритм, позволяющий задавать, какую площадь разностной поверхности считать за изменения, так как данная поверхность может содержать различные шумы. В этом случае процесс автоматизированного выявления изменений ещё сократить временные затраты.
Для выявления изменений в других объектах, необходимо классифицировать их интерактивно, также построить поверхности по необходимому классу и выполнить вычитание.
Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности применения мобильного лазерного сканирования для обновления топографических планов и выявления изменений на местности. В результате проведенных работ по данным МЛС был обновлен топографический план масштаба 1:500, а также выявлены изменения, произошедшие за период с апреля по сентябрь 2013 года.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Середович В. А., Алтынцев М. А. Применение данных мобильного лазерного
сканирования для создания топографических планов // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика,
картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.).
- Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. - С. 96-100.
2. Деговцев А. А. Технология мобильного лазерного сканирования для выполнения проектно-изыскательских работ // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. УШ Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. - С. 140-144.
3. Середович В. А., Востров И. В. Обзор современных программных продуктов для создания и использования трехмерных моделей для проектирования автомобильных дорог // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. - С. 115-120.
4. Ковач Н. С., Клименок И. В. Возможности применения мобильного лазерного сканирования для мониторинга дорог и сопутствующей инфраструктуры на основе опыта произведённых работ на участках Октябрьской, Рязанской, Смоленской и Брянской железных дорог // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. -С. 92-97.
5. Алтынцев М. А., Антипов А. В. Уравнивание данных воздушного лазерного сканирования для создания поверхности дорожного полотна // Инновационные технологии сбора и обработки геопространственных данных для управления природными ресурсами: сб. материалов Междунар. конф. - Алматы, Республика Казахстан: Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева, 2012. - С. 24-31.
6. Антипов А. В. Калибровка данных воздушного лазерного сканирования в программном продукте TerraSolid // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 4. -С. 7-10.
7. Середович В. А., Алтынцев М. А., Анцифиров Е. С. Исследование точности уравнивания данных мобильного лазерного сканирования // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.).
- Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. - С. 90-95.
8. Широкова Т. А., Антипов А. В., Арбузов С. А. Определение изменений на местности с применением данных лидарной съемки // 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. 38-45.
© В. А. Середович, Р. А. Попов, М. А. Алтынцев, 2014
