м. Київ, вул. Попудренка, 52, тел./факс +38 044 296-71-71, +38 044 292-20-27
ІНСТИТУТ ПЕРЕДОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

до Вашої уваги представлено
інтернет-версії електронних
навчальних атласів,
підручників від провідних
авторів, контурних карт,
стінних карт, методичні
розробки уроків,
рекомендації та багато
іншої корисної інформації.

 

       

 

 

 

Курсы наличного обмена на сегодня

 

Актуалізація  наземних та річкових навігаційних карт

з використанням геоінформаційних систем та ДЗЗ.

Барладін О.В., Городецький Є.М., Миколенко Л.І.

ПрАТ «Інститут передових технологій»

iat@antex.kiev.ua

        Вступ

      Картографічні документи, які є основним джерелом інформації для навігаційних ГІС, як правило застарівають достатньо швидко, оновлюються рідко і, фактично, не забезпечують цілісної актуальної картини сучасного стану та використання території. Як правило, зміни суттєві: ріст ярів, зміни берегової лінії, нові дороги, сади і дачі, зміна режиму використання земель та територій, поява нових житлових будівель та багатьох інших об'єктів.

         Постановка проблеми

        У більшості випадків аеро- та космічні знімки є найбільш надійним та актуальним джерелом просторової інформації і їх застосування дає змогу приймати обґрунтовані та своєчасні рішення. Дані з високим просторовим розрізненням із сучасних космічних апаратів є важливим інструментом для вирішення важливих практичних задач державного, регіонального та місцевого рівня, геопросторовою основою для прийняття відповідних рішень. В останні роки тенденції зростання просторової розрізненості супутникових зображень, комбінування супутникових даних із цифровими моделями місцевості, інтеграція оцифрованих космознімків у бази даних ГІС, значно розширили сферу застосування даних ДЗЗ в задачах водної та наземної навігації. Проте, в порівнянні із європейськими країнами, досвід розробки таких систем в Україні практично відсутній. Дана стаття присвячена розробкам ПрАТ "Інститут передових технологій" у створенні геоінформаційних систем локального та регіонального рівнів для задач наземної та водної навігації із застосуванням космічних знімків високого просторового розрізнення.

        Аналіз останніх досліджень та публікацій

       Проблемі використання матеріалів аерокосмічної зйомки для оновлення картографічних матеріалів і задач навігації присвячено значну кількість публікацій зарубіжних авторів [1-3], проте, ще донедавна космічні знімки з високою роздільною здатністю були засекречені. До того ж, висока вартість зарубіжних космічних знімків крупного масштабу та відсутність аналогічних вітчизняних знімальних систем обмежували використання цих даних у вітчизняній картографії. Тому питання застосування ГІС/ДЗЗ технологій у вітчизняних наукових публікаціях [2] стало актуальним тільки впродовж останніх кількох років. Так, була виствітлена проблема вдосконалення власної системи ДЗЗ, використання космофотоматеріалів у ГІС різного призначення, зокрема, для актуалізації муніципальних ГІС на прикладі м. Одеси [9].

          Виклад основного матеріалу досліджень

        У ПрАТ «Інститут передових технологій» впродовж останніх кількох років проводиться ряд проектів по вирішенню задач навігації із використанням даних ДЗЗ в геоінформаційних системах. Унікальний архів космічних знімків високого просторового розрізнення QuickBird (просторове розрізнення 0,61 м в панхроматичному та 2,44 м в мультиспектральному режимі) та Ikonos (відповідно 1 та 4 м) на значну частину території України постійно поновлюється новими даними.

        Дані космічної зйомки в навігаційних інформаційних системах дозволяють здійснювати створення нових та оновлення діючих річкових та сухопутних крупномасштабних навігаційних планів. В рамках таких проектів була розроблена методика синтезу різнорідної картографічної інформації із матеріалами ДЗЗ в єдину просторову інформаційну систему.

       В задачі оновлення річкових навігаційних планів масштабів 1:10 000 - 1: 50 000 цілком достатнім є використання космічних знімків Ikonos з просторовим розрізненням синтезованого зображення (панхроматичний та мультиспектральний канал) 1 м. В рамках поставленого завдання була створена мозаїка знімків, геометрична орторектифікація, дешифрування та векторизація знімків, розбиття на блоки різного масштабу у відповідності до вимог створення річкових навігаційних планів та видача готового продукту - космофотопланів (рис. 1, 2).

Рис. 1. Фрагмент геоінформаційної системи Канівського водосховища,
створеної на базі даних супутника Ikonos


Рис. 2. Фрагмент нової навігаційної карти Канівського водосховища,
створеної на основі космофотоплану (супутник Ikonos)

        Методологічний аспект підготовки матеріалів ДЗЗ включає такі етапи:

      1.Визначення району зйомки та розбиття його на блоки різного масштабу. Підготовка номенклатурного переліку топооснов і замовлення знімків. Вибір оптимального для даного регіону  типу знімка.

     2.Зведення, підготовка, сканування та просторова прив'язка відповідних крупномасштабних картографічних матеріалів.

     3.Генерація моделі рельєфу на територію робіт.

     4.Радіометрична та спектральна корекція знімків.

    5.Геометрична корекція космічних знімків з використанням узагальненої апроксимуючої функції RPC та моделлю рельєфу з досягненням точності прив'язки до 1-2 м.

    6.Вибір оптимальної системи координат для конкретної задачі. Формування відповідних векторних шарів. Зведення отриманих матеріалів до єдиної інформаційної системи.

     7.Аналіз фактичних даних. Виведення результатів робіт в електронному вигляді та на паперових носіях.

     В процессі досліджень використовуються крупномасштабні топооснови М 1: 10 000 та 1: 2 000, які дозволяють розпізнавати об'єкт із точністю до 20 см. Оскільки, як правило, подібні проекти охоплюють значні за площею території, необхідною задачею є створення мозаїки з різних знімків, кількість яких часто перевищує десятки, а об'єми інформації - десятки Гб. Подолати цю проблему допомагає технологія стискання зображень MRSid, яка дозволяє зменшувати розмір файлу до 10-20 разів без втрати якості.

      Оскільки задачі навігації вимагають дуже високої точності позиціонування знімку (до 1-3 м) та однорідного масштабу по всьому зображенню, вкрай важливою умовою при підготовці знімків є їх ортотрансформування. Це процес геометричної корекції зображення, під час якого вносяться поправки за суттєві геометричні неточності, що можуть бути обумовлені топографією, геометрією камери та помилками сенсора. В результаті ортотрансформування отримується планіметрично точне зображення. Загальноприйнятий сьогодні алгоритм ортотрансформації знімків - з використанням узагальненої апроксимуючої функції RPC - реалізований у програмному комплексі ERDAS Imagine. Отримані при перевірочному тестуванні результати показали залежність кінцевої геометричної точності від якості допоміжних даних, що використовувалися при ортотрансформуванні та кількості GСP-точок прив'язки. В загальному випадку середньоквадратична похибка RMS не перевищувала 1,5 м.

      Розробки із вирішення задач наземної транспортної навігації вирішуються із застосуванням програмного додатку ArcGIS Network Analyst. Для вирішення поставленого завдання обґрунтованим є вибір космічного знімку QuickBird (рис. 3).

 

 Рис. 3. Фрагмент геоінформаційної системи для задач навігації в містах

       Відповідно, наземна інформаційна система включає такі компоненти:

      - дорожня мережа,

      - адресна база,

      - база даних по інфраструктурі або точках інтересу (РОІ);

      -  топографічні та космічні дані.

      Приведені у місцеву систему координат знімки суміщались у ГІС-середовищі ArcGIS з картографічними шарами плану міста та графом доріг. Це дало змогу оновити векторні шари шляхом внесення змін у планове положення існуючих об'єктів або нанесення нових об'єктів на карту. Таким чином було отримано актуалізовану повнофункціональну муніципальну ГІС, яка є оперативним та надійним джерелом інформації для планування та для вирішення задач наземної навігації та ресурсного менеджменту адміністративних районів Києва.

 

        Висновки та перспективи подальших розробок

       Геоінформаційні системи з інтегрованими космічними знімками високого просторового розрізнення сьогодні допомагають успішно вирішувати найважливіші завдання навігації. Ефективність застосування матеріалів ДЗЗ в інформаційних системах навігації підтверджена чисельними практичними застосуваннями. Задачі морської навігації цілком узгоджуються із можливостями космічних знімків Ikonos та Orbview-3. Дані ДЗЗ в інформаційних системах дозволяють вирішувати ряд надважливих задач сучасної цифрової картографії, серед яких: актуалізація картографічної інформації до масштабів 1:2 000-1:5 000; створення і оновлення навігаційних (річкових, морських та сухопутних) карт; здійснення екологічного моніторингу потенційно небезпечних природних та антропогенних об'єктів тощо.

       Інтеграція космічного знімку з векторними тематичними шарами у єдиній ГІС-системі дає новий вид картографічного матеріалу - векторно-растровий. Використання знімку у вигляді топооснови разом з описовою та атрибутивною інформацією векторних шарів дозволяє проводити швидку ідентифікацію об'єктів на знімку, здійснювати пошукові запити, проводити різні види ГІС-аналізу. Таким чином, забезпечується актуалізація карт-матеріалів в найкоротші терміни, що дуже важливо для навігаційних карт.(А використання клієнт-серверних технологій дозволить вийти на якісно новий рівень цифрової картографії).

 

        Список використаних джерел:

      1.Лялько В.И., Попов М.А., Зубко В.П., Рябоконенко А.Д. Состояние и перспективы развития дистанционных методов исследования Земли в Украине.//Ученые записки ТНУ.

Серия: География,2004.-Т.17(56).-№2.-С.64-71;

        2. А.В.Барладин, П.Д.Ярошук. Использование данных ДЗЗ для картографирования, навигации и кадастра

// Каталог ГІС-Форуму-2007: Збірник статей.-К.;

        3. О.В.Барладін. Геоінформаційний підхід до створення навігаційних карт нового покоління для наземного транспорту // Картографія та вища школа: Збірник наукових праць.-К.: Інститут передових технологій,

2007.-Вип. 7.-46 с.

       4. Стадников В.В., Шпилевой А.А., Степовая О.Ю., Пискарева И.А. Применение материалов космической съемки для актуализации муниципальной геоинформационной справочной системы города Одессы//Ученые записки ТНУ. Серия: География, 2004.-Т.17(56).-№2.-С.96-98.

 

Щорічний міський новорічний ярмарок
в ТЦ «Даринок»

Детальніше

 

 

 

© 1998-2017. Всі права захищені.
ПрАТ «Інститут передових технологій»
Україна, 02660, Київ, вул. Попудренка,52
/+38 044/ 292-20-27, 296-71-71, 568-53-32
mailto: iat@maps.kiev.ua
MyCounter - счётчик и статистика