Технологія створення цифрових кадастрових ортофотопланів смуги відводу автомобільних доріг

А.П. Карпик
Сибирская государственная геодезическая академия
http://www.ssga.ru/metodich/karpik_1/6_6.html

Для ефективного керування об'єктами дорожнього господарства федеральних автомобільних доріг РФ у смузі їхнього відводу в цей час ведуться роботи зі створення кадастрових цифрових ортофотопланів, як ГІП для створення ГІС автомобільних доріг. Сибірською державною геодезичною академією виконаний комплекс робіт у цьому напрямку для федеральних автомобільних доріг у межах Новосибірської й Кемеровської областей. Нижче наведена технологія цих робіт, що включає підготовчі, польові й камеральні роботи.

У ході підготовчих робіт підготовлені копії необхідних ліцензій і дозволів на провадження робіт; зібрані й проаналізовані геодезичні й картографічні матеріали, межові справи, правовстановлюючі документи на земельні відводи, технічні паспорти й іншу технічну документацію по федеральним автодорогам.

Польові роботи включали:

• маршрутне аерофотознімання доріг у масштабі 1:7 000 з використанням АФА ТЕС-10 і літака АН-24;
• польове обстеження й оцінку стану пунктів ГГС й опорної межової мережі (ОММ);
• межування земель відводу автомобільних доріг з узгодженням і закріпленням меж;
• дешифрування аерофотознімків із впізнанням меж відводу земель;
• розріджену планово-висотну підготовку аерофотознімків з використанням супутникових GPS-приймачів Legacy-E фірми JAVAD й 4000 SSE фірми TNL, а також електронних тахеометрів. Координування межових знаків і непізнаних меж відводу земель.

Крапки планово-висотного обґрунтування розташовувалися парами з інтервалом в 6 базисів (3 000 м на місцевості); між ними поблизу автодороги визначалися додаткові знаки для виключення прогину фотограмметричної мережі.

У результаті проведення планово-висотної підготовки знімків, призначених для створення цифрових ортофотопланів масштабу 1:2 000, забезпечена точність у плані 0,7 м та по висоті 0,2 м.

Враховуючи особливості районів робіт використовувалися дві схеми розташування базових станцій. У районі дороги М-52 стаціонарна базова станція розташовувалася приблизно в центрі ділянки робіт, а проміжні базові станції, по можливості, сполучалися зі знаками при видаленні до 10 км від стаціонарної. Геодезична прив'язка основної базової станції виконана по 4 пунктам тріангуляції 2 - 3 класів ГГС із середньою квадратичною помилкою :0,03 м у плані й по висоті.

У районі автодороги М-53 9 базових станцій встановлювалися в точках супутникового ходу, у тому числі 5 станцій сполучені з пунктами тріангуляції, що мають також оцінки з геометричного нівелювання. Довжини сторін супутникового ходу складали порядку 10 км. Точність супутникового ходу при вільному врівноваженні склала :0,01 - 0,02 м, а при фіксації координат всіх п'яти пунктів ГГС для найбільш слабких точок ходу склала порядку 0,1 м у плані й 0,2 м по висоті. Аналогічна схема застосована на дорозі М-51.

Усі базові лінії обумовлених пунктів і точок (опознаків)у всіх районах робіт мали фіксовані рішення, хоча не менш половини з них мали задовільні або навіть незадовільні умови для проведення GPS вимірювань.

Точність просторового положення опознаків зі спільного врівноваження по внутрішній збіжності для найбільш слабких точок мережі характеризується наступними значеннями в плані й по висоті: для автодороги М-51 - порядку 0,080 м, для автодороги М-52 - порядку 0,103 м; для автодороги М-53 - порядку 0,065 м.

Камеральні роботи включали:

• прецизійне сканування аерофотознімків;
• цифрову фотограмметричну обробку аерофотознімків;
• створення архіву вихідних цифрових фотозображень на оптичних дисках;
• створення цифрових кадастрових планів масштабу 1:2 000;
• виготовлення графічних копій кадастрових планів;
• створення архіву цифрових кадастрових планів масштабу 1:2 000 на оптичних дисках;
• складання каталогів координат, визначення площ земельних ділянок смуги відводу й земельних ділянок, займаних об'єктами дорожнього господарства;
• формування кадастрових справ і комплекту документації для державної реєстрації прав на земельні ділянки смуг відводу й об'єктів дорожнього господарства в установах юстиції.

Сканування аерофотознімків вироблялося на прецизійному фотосканері з метою одержання цифрових фотозображень із дозволом 22 мкм, необхідних для обробки їхніми засобами фотограмметричного програмного комплексу PHOTOMOD. Отримані цифрові фотозображення записані на знімні жорсткі диски у форматі tiff.

У результаті цифрової фотограмметричної обробки аерофотознімків з використанням PHOTOMOD 3.10 створені цифрові ортофотоплани й векторна карта рельєфу місцевості (ЦКР).

Представлена технологічна схема включає наступні процеси:

1. Сканування зображень і виправлення їхньою програмою PHOTOMOD ScanCorrect у випадку роботи із "звичайними" планшетними сканерами. Використання професійних фотограмметричних сканерів виключає ScanCorrect з технологічного ланцюжка;
2. Створення проекту в модулі PHOTOMOD Project Manager;
3. Введення параметрів знімальних апаратур (Редактор камер) або вибір існуючої камери;
4. Введення імені проекту і його короткого опису;
5. Запуск модуля PHOTOMOD AT для обраного проекту з керуючої оболонки PHOTOMOD Project Manager;
6. Обробка блоку зображень у модулі PHOTOMOD AT, що включає:
   • введення зображень;
   • внутрішнє орієнтування;
   • введення й вимірювання опорних крапок;
   • вимір крапок міжмаршрутного зв'язку;
   • вимір крапок зв'язку між сусідніми зображеннями;
   • взаємне орієнтування знімків;
7. Вихід з PHOTOMOD AT і запуск модуля PHOTOMOD Solver із програми PHOTOMOD Project Manager;
8. Врівноваження фототріангуляційної мережі на блок й обчислення елементів зовнішнього орієнтування;
9. При задовільних результатах врівноваження - перехід до етапу "Обробка мережі", у противному випадку - повернення в PHOTOMOD AT для перевірки й редагування вимірювань (програма PHOTOMOD Project Manager);
10. Запуск програми PHOTOMOD Montage Desktop із програми PHOTOMOD Project Manager;
11. Трансформування зображень;
12. Запуск PHOTOMOD StereoDraw послідовно для кожної обраної стереопари;
13. Стереовекторизація 3D векторних об'єктів у модулі PHOTOMOD StereoDraw;
14. При необхідності, експорт 3D векторів у зовнішні формати або формат модуля PHOTOMOD VectOr;
15. Повтор пунктів 10-12 для всіх стереопар блоку;
16. Запуск PHOTOMOD DTM для обраної стереопари;
17. Побудова й редагування моделі рельєфу TIN (при необхідності з використанням "ліній розриву" й "локальних областей");
18. Побудова й редагування горизонталей;
19. Створення глобальних областей - 3D полігонів, по межах яких виробляється завершальна зшивка моделей рельєфу й горизонталей у модулі PHOTOMOD Montage Desktop;
20. Вирізання фрагмента TINa по глобальній області;
21. Вирізання фрагмента горизонталей по глобальній області;
22. При необхідності, експорт TINa й 3D векторних об'єктів у зовнішні формати або формат модуля PHOTOMOD VectOr;
23. Повтор пунктів 14-20 для всіх стереопар блоку;
24. Автоматична побудова моделі рельєфу (DEM) на весь блок у модулі PHOTOMOD Montage Desktop (зшивка фрагментів TINів з кожної стереопари, обмежених глобальними областями) зі збереженням її в зовнішні формати (GRD) або в карту системи PHOTOMOD VectOr (ГІС "Панорама");
25. Автоматична побудова горизонталей на весь блок у модулі PHOTOMOD Montage Desktop (зшивка фрагментів горизонталей з кожної стереопари, обмежених глобальними областями);
26. Запуск модуля PHOTOMOD Mosaic;
27. Побудова ортофотоплану на весь блок зображень із можливістю нарізки його на аркуші зі збереженням їх у зовнішніх форматах (tiff з геоприв’язкою ) або в карту системи PHOTOMOD VectOr (ГІС "Панорама");
28. При необхідності побудови ортофотозображень на окремі вихідні зображення (або їхні фрагменти), запуск модуля PHOTOMOD FastOrtho для обраних зображень зі збереженням ортофотоизображень у зовнішньому форматі (tiff із прив'язкою) або в карту системи PHOTOMOD VectOr (ГІС "Панорама");
29. При необхідності, експорт DEM, окремих TINів, векторних об'єктів, горизонталей у зовнішні формати або формат PHOTOMOD VectOr (модуль PHOTOMOD Montage Desktop);
30. Запуск PHOTOMOD VectOr із програми PHOTOMOD Project Manager або ГІС "Панорама";
31. Додаткове цифруванняе в монорежимі по підкладеному ортофотоплану;
32. Створення цифрової карти або ортофотоплану, нарізка на стандартні аркуші, створення зарамкового оформлення й вивід на друк.

Створення цифрових кадастрових планів масштабу 1:2 000 здійснено з використанням ПО ГІС "Панорама" у наступній послідовності:

1. створення умовних номенклатурних аркушів;
2. підгрузка растрових фотозображень ортофотопланів масштабу 1:2 000 у створені номенклатурні аркуші;
3. конвертація цифрових карт рельєфу з формату даних dxf (AutoCad) у формат даних sxf (ГІС "Панорама");
4. конвертація файлів векторної прив'язки цифрових карт рельєфу з формату даних tab (MapInfo) у формат даних sxf (ГІС "Панорама");
5. формування району робіт з кожної автодороги;
6. створення векторних зображень об'єктів місцевості, нанесення меж земельних ділянок ФУАД "Сибір" і суміжних землекористувачів;
7. формування каталогів координат межових знаків і баз даних земельних володінь.

Проект, орієнтований на застосування ГІС "Панорама", являє собою систему ЦКІ, що може складатися з векторної карти місцевості з довільною кількістю вставлених OLE-об'єктів, довільної кількості користувальницьких векторних карт, растрів (растрових карт) і матриць (цифрових матричних карт і масивів цифрових даних), відображуваних одночасно у вигляді шарів даних. Крім цього, до системи ЦКІ може бути підключена довільна кількість користувальницьких баз даних.

Користувачеві надається можливість керувати порядком відображення даних, змінювати палітру, яскравість, контрастність, ознаку відображення (наприклад, з матрицею висот можна працювати, не відображаючи її), ознака редагування, дозвіл на вибір об'єктів і т.д.

З аркушів карт у цифровому вигляді, що мають однакові масштаби, проекцію й систему координат, може бути сформована карта району робіт, всі аркуші якої можуть відображатися як єдина карта, але залишатися фізично незалежними файлами цифрових даних на магнітному носії. Завдяки цьому, кожен лист району робіт може бути самостійно оновлений, відображений, відредагований і переданий від одного користувача до іншому, не торкаючись всього району робіт.

Для реалізації проекту в ПЗ ГІС "Панорама" є ряд функцій, що дозволяють формувати систему ЦКІ, використовуючи наступні види цифрових картографічних даних:

• векторні карти;
• растрові зображення місцевості (растрові карти);
• матричні дані про місцевості.

Різні види цифрових даних у ПЗ ГІС "Панорама" можуть оброблятися як спільно, так і окремо. Цифрові дані можуть конвертуватися в різні формати, перетворювати з одного виду в іншій, відображатися на графічних дисплеях, виводитися на зовнішні друкувальні пристрої, редагуватися, трансформуватися й т.д