“ози сайт използва бисквитки (cookies). јко желаете можете да научите повече тук. –азбрах

Ќовини GIS
бр. 8, 2014

ѕриложение на √»— и дистанционни методи за изследване на земната повърхност при създаване на картографски продукти във ¬√—

ћодерната технологи€, високотехнологичното оборудване и добре обучените служители са в основата на изпълнението на ангажиментите на ¬оенно-географската служба

от , 18 септември 2014 0 4068 прочитани€,


»зпълн€вайки ангажиментите на ћинистъра на отбраната към «акона за геодези€та и картографи€та и ангажиментите на Ѕългари€ като член на Ќј“ќ и ≈—, ¬оенно-географската служба (¬√—) на ћинистерството на отбраната е основен производител на геопространствени данни и картографски продукти в Ѕългари€. ћодерната технологи€, високотехнологичното оборудване и добре обучените служители са в основата на изпълнението на тези ангажименти.

ѕри създаването на цифрови географски продукти най-продължителен, трудоемък и скъп е процесът по набиране, редактиране и структуриране на цифровата информаци€ за местността.

ѕълната и точна географска информаци€ за окръжаващи€ ни св€т е от изключителна важност. —ъбрана и структурирана в цифров вид, т€ би могла да бъде лесно поддържана, разшир€вана и актуализирана, както и използвана за извършване на географски анализи, моделиране на варианти и ситуации, свързани с релефа, пътната и ∆ѕ мрежа, хидрографи€та, населените места, изграждане на информационни системи, създаване на симулационни модели и т.н.

»зползването на технологи€, обедин€ваща съвременни хардуерни решени€, високотехнологичен софтуер и високо квалифициран персонал са основните предпоставки за получаване на актуални, с високо качество и точност, в максимално кратки срокове и с минимална себестойност картографски продукти.

»зточници на данни

ќсновни източници на информаци€, използвани в работни€ процес на ¬√—, са: аеро и/или сателитни изображени€ и полеви измервани€.

ƒопълнителни източници на информаци€ са данни, предоставени от: ¬¬—, ’идрографска служба на ¬ћ—, ћ––Ѕ, ћ»ѕ, ћ«’, ћќ—¬, ћ“, –¬ƒ, Ќационален геоложки фонд, ÷ентрален статистически институт, ÷ентър за аерокосмическо наблюдение и др.

ѕолучаването на качествени, с висока точност, ниска себестойност и за максимално кратко време графични и атрибутни данни се постига чрез използване на следната технологична последователност:

>> “опографско дешифриране и „on screen” векторизиране на ортоизображени€. “ози метод на работа с 2D орторектифицирани изображени€ позвол€ва извършване на топографско дешифриране и получаване на векторна информаци€ в кратки срокове чрез използване на неспециализиран хардуер. ¬ определени случаи (не повече от 10 - 15% от ц€лата информаци€) не позвол€ва разпознаването на всички обекти от земната повърхност, което се компенсира с използване на други методи.

>> —терео картиране – извличане на векторна и атрибутна информаци€ в стерео режим. ”точн€ването на неразпознатите върху ортофото изображението обекти се извършва в стерео режим, чрез частично стерео картиране.

>> ѕолево обследване. ѕри наличие на важни обекти или част от обекти, които не могат да бъдат дешифрирани или за които не могат да бъдат извлечени всички атрибутни характеристики чрез използване на предходните два метода, се извършва полево обследване на местността.

ƒистанционни изследвани€

»зползването на дистанционните методи в дейността на ¬√— датира още от кра€ на 30-те години на минали€ век с прилагането на аналоговата фотограметри€. ѕрез 1997 г. ¬√— закупи първи€ си лиценз на софтуер за дистанционни изследвани€ на фирмата Erdas Imagine (верси€ 8.3), с което стартира усво€ването и използването в сво€та работа на цифровата фотограметри€ и дистанционно изследване на земната повърхност.

—ега ¬√— използва високотехнологични€ софтуер на фирмата LAICA – Erdas Imagine, инсталиран върху съвременен хардуер, позвол€ващ обработка на големи по обем масиви данни с висока скорост, както и работа в стерео режим и извличане на цифров модел на релефа.

ќсновен източник на данни за дистанционни изследвани€ са въздушни снимки (самолетни или сателитни) с големина на пиксела върху земната повърхност максимум 0,4 см. “е са резултат от реализирани€ в Ѕългари€ европейски€ проект „јктуализаци€ на цветна цифрова ортофотокарта на страната в периода 2012 – 2015 г. чрез ново самолетно заснемане за нуждите на —истема за идентификаци€ на земеделските парцели”, изпълн€ван от ћинистерството на земеделието и храните, на който ¬√— е супервайзор.

ќсновна цел при обработката на получените цифрови изображени€ е премахването на всички деформации (геометрични и радиометрични) и преобразуването им в стерео модел и ортоизображени€, които позвол€ват извличане на графична и атрибутна информаци€, необходима за попълване и поддържане в актуално състо€ние на основната географска база на ¬√—.

ќбработката на изображени€та и решаването на блокова триангулаци€ се извършва със софтуера ERDAS Imagine - LPS (Leica Photogrammetry Suite).

ѕостиганата във ¬√— точност на блоковата триангулаци€ е между 0,17 и 0,25 см. ѕолучени€т стерео модел гарантира извличане на графична информаци€ с точност, отговар€ща на изисквани€та на основната геобаза данни, както и автоматично извличане на цифров модел на релефа (DEM) и създаването на ортоизображени€, отговар€щи на същите, изисквани за геометрична точност.

√енериране на цифров модел на релефа (DEM)

÷ифрови€т модел на релефа е 3D цифрово представ€не на земната повърхност. јвтоматичното извличане DEM включва извличане на информаци€ за височината на всеки пиксел от изображението.

√енерирането на цифрови модели на релефа се извършва в софтуера ERDAS Imagine с приложението Automatic Terrain Extraction (ATE). ATE дава възможност за автоматично извличане на DTEM и DEM. «а да се извлече автоматично модел на релефа, апроксимиран само върху земната повърхност, е необходимо настройване на специфични параметри в системата. ¬ъпреки това, обикновено е необходимо допълнително редактиране на получената информаци€ в стерео режим с цел коригиране котите на всички точки, нележащи върху земната повърхност.

ѕроцесът на редактиране се извършва с приложението Terrain Editor (TE) (фиг. 1), като в стерео режим се провер€ва вертикалното положение на автоматично генерираните точките с 3D координати. ѕроцесът е изключително бавен. ¬ремето необходимо за генериране и редактиране на DTEM е 3 пъти повече от това, необходимо за генериране и редактиране на DEM.

‘игура 1. 3D точки, получени при автоматично генерираме на DEM

—ъздаването на DTEM е предизвикано от необходимостта за генериране на хоризонтали, необходими за визуализаци€ на релефа във всички картографски материали, произвеждани от ¬√—.

ќрторектификаци€

»зползваните снимки в проекта и цифровите модели на релефа, получени в процеса на решаване на блоковата триангулаци€, са входните данни за извършване на последната стъпка в процеса на обработване на изображени€та в LPS-орторектификаци€та.

«а получаване на геометрично верни и с добра читаемост (цв€т, контраст, добра нормализаци€ и т.н.) ортоизображени€, позвол€ващи "on screen" извличане на векторна и атрибутна информаци€, са необходими висококачествени снимки и точни цифрови модели на релефа. ќртоизображени€та се контролират по два основни показател€:

  • √еометрична точност – извършва се с използване на контролни точки (GCP), определени чрез полеви GPS измервани€ с точност 0,50 м и по-висока, и данни, получени от стереокартиране на линейни обекти (пътна и хидрографска мрежа) в предварително определени зони.

  • –адиометрични качества на изображени€та – оцен€ват се €снотата и р€зкостта на образа, големината на зони, покрити от облаци и сн€г, както и разпознаваемостта на обекти, попадащи в с€нката на други обекти.

ƒигитализираната ("оn screen" векторизирана) информаци€ от ортофото изображени€та е основен източник на векторна и атрибутна информаци€ за изграждане и поддържане в актуално състо€ние на основната географска база данни. ѕроцесът се извършва в среда на софтуера ArcGIS на фирмата ≈—–» със специално създадено от специалисти на ¬√— приложение, позвол€ващо директно въвеждане на данните във временна база данни с модел, идентичен с модела на данните на основната база данни. —лед извършване на геометрична и атрибутна проверка данните се въвеждат в основната база данни.

—тереокартиране

—тереокартирането е друг начин за набиране на векторна и атрибутна информаци€. ѕроцесът се извършва в приложението Stereo Analyst на софтуера Erdas Imagine. —офтуерът е адаптиран от специалисти на ¬√— с цел получаваните данни да бъдат структурирани в модела на основната база данни (фиг. 2). —терео картиране се извършва само на обекти, които не са разпознати върху ортофото изображени€та. ѕълното стерео картиране е необосновано бавен и скъп процес и във ¬√— се прилага само при обоснована необходимост или за постигане на специфични изисквани€ на отделни проекти.

‘игура 2. ѕроцес на стереокартиране

ќсновна географска база данни (√Ѕƒ 25)

ќсновна част от дейността на ¬√— е насочена към създаването и поддържането в актуално състо€ние на основната географска база данни. “€ е изградена чрез използване на софтуерните продукти на фирма ESRI – Arc GIS Server и Open Source база данни. ћоделът на данните е разработен от специалисти на ¬√—, като е използван стандартът DIGEST.

’арактеристиките на геобазата данни са точност - покриваща изисквани€та за създаване на картографски материали в ћ 1:25 ; координатна система - WGS 84, UTM 34N и UTM 35N; височинна система - mean sea level; модел на данните – създаден от ¬√—.

√еографската база данни √Ѕƒ25 съдържа следните типове данни:

  • векторни – създадени по стандарта √Ѕƒ 25;

  • растерни данни – сканирани разчленени позитиви на топографска карта в ћ 1:25 000, топографски карти от цели€ мащабен ред, сателитни и самолетни ортофото изображени€;

  • база данни с високи преп€тстви€ – съдържа обекти, представл€ващи преп€тстви€ за въздухоплаването, с височина над 42 м;

  • база данни с наименовани€ на населени места и орографски обекти;

  • база данни Vmap1 – използва се в процеса на създаване на карта в ћ 1:250  JOG по стандарта на Ќј“ќ DIGEST;

  • база данни Vmap2 - използва се в процеса на създаване на карта в ћ 1:50  TLM по стандарта на Ќј“ќ DIGEST;

  • база данни за изработване на държавна топографска карта DTK – в развитие;

  • модел на геоида за територи€та на – Ѕългари€.

—труктурата е √Ѕƒ с 8 бр. DataSets, като всеки от т€х съдържа определен от стандарта (√Ѕƒ 25) брой обектни класове (например – за векторни€ DataSet те са 125 бр.)

ѕреди въвеждане на данните, получени от векторизиране на ортоизображени€та и/или стереокартирането и/или полевото обследване, се извършват геометрични проверки - чрез използване на създадени във ¬√— комбинации от топологични правила, и проверка на атрибутните данни - автоматична проверка на типа на данните чрез използване на атрибутни домейни, а верността на самите данни се провер€ва от оператори чрез използване на ц€лата налична информаци€ за съответни€ обекта.

÷ифрова картографи€

¬ областта на цифровата катографи€ дейността на ¬√— е свързана със създаването и поддържането на база данни DTK за създаване на държавната топографска карта и на специални карти по за€вка на войските и силите, както и карти, изпълн€вани по поръчка на държавни или частни организации, поддържането на геобази данни VMap 1 и VMap 2 за обнов€ване на карти в ћ 1:50  и 1:250 , които са отговорност на Ѕългари€ като член на Ќј“ќ.

“ехнологи€та за създаване на тези два типа продукти е базирана на софтуера на фирма ESRI – ESRI Production mapping.

‘игура 3. ѕредефиниран картен шаблон на Esri Defense Mapping

Esri Defense Mapping е специализирано софтуерно √»— решение за създаване и поддържане на висококачествени топографски бази данни и карти за целите на отбраната при спазване на международните военни стандарти за картографски продукти. Esri Defense Mapping (фиг. 3) включва високотехнологични инструменти за управление и редакци€ на данни, качествен контрол, специфични за отбраната структури на геобази данни, както и гол€м набор от специализирана и стандартизирана символоги€ и картни шаблони. ¬сичко това допринас€ за решаването на редица предизвикателства, пред които се изправ€т военно-картографските организации, и води до подобр€ване на производителността чрез намал€ване на времето, необходимо за събиране и управление на данни и карти. ѕостига се по-ефективно управление на геобази данни с използване на специализирани модели, отговар€щи на специфичните стандарти в областта, опрост€ване на изготв€нето и публикуването на карти посредством включената в продукта библиотека от картни шаблони и картографски символи, отговар€щи на международните военни стандарти. ќсигур€ва се ефективен и последователен процес на проверка на данни чрез автоматизиране на задачите за контрол на качеството на пространствените данни и др.

 ато част от софтуерни€ пакет на Esri Defense Mapping е включен и софтуерът Esri Production Mapping. — него се предостав€ обща работна среда за екипи от вс€какъв размер, осигур€вайки по този начин консистентност на данните във всички отдели и подобр€вайки качеството на геопространствените данни и картографските продукти.

«а да се адаптира софтуерът към изисквани€та на стандарта DIGEST 7074 и по-специално за създаване на картографски продукти в ћ 1:50  (TLM) и ћ 1:250   (JOG), специалистите от ¬√— създадоха кросреферентни таблици за извличане и импортиране на информаци€ от GBD 25 в геобази VMAP 1 и VMAP 2; система за символизаци€ за всички обектни класове за мащаби 1: 50K и 1: 250K заедно с техните атрибутни таблици; правила за визуализаци€ на атрибути, цветове и др; шрифтове за многоезично представ€не на географска информаци€; шаблони за автоматично генериране на извънрамково оформление; набор от правила за автоматично генерализиране на информаци€та, извличана от GDB25; кросреферентни таблици, преобразуващи екранните цветове (RGB) до стандартни цветове (Pantone) за отпечатване на аналогови карти.

¬√— е приела следната технологична последователност:

  • ѕолучаване на гореописаните бази данни чрез кросреферентни таблици за извличане на данни от √Ѕƒ 25.

  • «ареждане в бази данни VMAP1 и VMAP2 чрез кросреферентна таблица на данните.

  • јвтоматично генериране на извънрамковото съдържание чрез изполване на информаци€та от GDB 25.

  •  артографско редактиране на картното съдържание – редактиране на постройки, улици и др. —офтуерът Production mapping съдържа множество функции за автоматизиране на картографското редактиране, които дават възможност за повишаване на качеството и намал€ване на времето за производство на картографски продукти. ¬ъпреки всичко времето, необходимо за създаване на картен лист с пълно картографско редактиране и извършване на всички проверки за качество и точност, е около 15 дни. ќсобено важен процес при картографската редакци€ е така нареченото "кръстосване", което се извършва чрез използване на функции за „маскиране” на препокриващите се части на картографските обекти за постигане на високо качество на картографската визуализаци€, без да се нарушава целостта на пространствената информаци€.

  • √енериране на файлове за отпечатване на аналогови картографски продукти. “ози процес се извършва в Esri Production mapping чрез функци€ за експорт на информаци€та от картни€ лист в "production PDF" файл.

»зползването на софтуера Esri Production mapping допринесе за драстични положителни промени в производството на картографски продукти. ¬√— е в състо€ние да създава картографски материали, покриващи стандартите на Ќј“ќ за качество и точност и съдържащи актуална информаци€ за местността в изключително кратки срокове - в рамките на 48 часа, без извършване на картографско редактиране. “ези продукти са особено полезни за незабавна реакци€ при управлението на кризи и защита на населението от бедстви€ и аварии.

«аключение

ѕоддържането на добре структурирана и актуална база данни, работен процес, оборудван със съвременен високотехнологичен софтуер и хардуер, и последно, но не на последно м€сто, високо квалифициран персонал е добър подход за създаване на възможност за производство на картографски материали и геоинформационни продукти, необходими за изпълнение на отговорностите на ¬√—, както и възможност да отговори на новите предизвикателства в областта на предостав€нето на географска информаци€.

 ќћ≈Ќ“ј–» ќ“  

 ќћ≈Ќ“ј–»

“р€бва да сте регистриран потребител, за да коментирате стати€та
"ѕриложение на √»— и дистанционни методи за изследване на земната повърхност при създаване на картографски продукти във ¬√—"



    

ѕолезни страници
    «а нас | јудитори€ | –еклама |  онтакти | ќбщи услови€ |
    ƒействителни собственици на насто€щото издание са »во √еоргиев ѕрокопиев и “еодор »ванов «ахов