Cтатьи и комментарии

Построение трехмерной цифровой модели и крупномасштабного топографического плана с помощью спутникового геодезического оборудования

В ходе Уральской проектной смены 2017 года, проходившей на территории образовательного центра "Сириус", перед нами была поставлена задача провести топографическую съемку здания образовательного центра "Сириус" и прилежащей к нему территории, результатом которой должны были стать крупномасштабный топографический план и трехмерная цифровая модель местности.
До приезда сюда ни у кого из нас не было навыков практической и теоретической работы в данной области. Наша работа состояла из 3-х этапов. Первым этапом было получение и усвоение теоретического материала по основам геодезии и картографии, о котором нам рассказывал магистрант УрФУ Антон Тавлуй.

Затем, когда мы уже получили необходимые знания, мы перешли к работе с тахеометром SOKKIA SET 5X. Это высокоточный геодезический инструмент, используемый для измерения расстояния, горизонтальных и вертикальных углов и определения координат и высот точек местности. С его помощью мы отсняли все точки на здании и большинство прилежавшей к нему территории под руководством преподавателя УрФУ Натальи Анатольевны Казаченко.

Для измерений мы создали условную систему координат, нуль-пункт которой находился на парковке перед зданием. Съемку мы проводили как в отражательном, так и в безотражательном режиме, наводя тахеометр на призменный отражатель, укрепленный на вехе либо на марки, приклеенные к стене здания. Полученные координаты точек мы загрузили в программу AutoCad. В течение нескольких дней по полученным точкам мы строили план местности и поэтажную модель здания ОЦ "Сириус". Уже вырисовывалась определенная картина.

После этого мы приступили к третьему этапу работы – съемке неснятой части территории при помощи спутникового ГНСС оборудования "Javad Triumph-1" и окончательной обработке результатов в программах Credo Топоплан и ГИС "Карта 2011".
Геодезическую съемку и дальнейшую обработку мы проводили под руководством преподавателя УрФУ Хрущевой Татьяны Юрьевны. Съемка проводилась методом RTK (Real Time Kinematic) при помощи двух ГНСС приемников, один из которых мы установили на крыше научного клуба как базовую станцию, а другим ("ровером") снимали координаты точек местности, переходя от точки к точке. Для перевода в нашу условную систему координат мы использовали программу локализации, встроенную в контроллер приемника.

В результате объединения данных, полученных в ходе тахеометрической съемки и съемки ГНСС-приемником, мы получили полную картину местности. При помощи программы Credo Топоплан мы построили цифровую модель рельефа. Оказалось, что территория ОЦ "Сириус" очень ровная, перепад высот на исследуемой территории не превышает 70 см. Из-за малой величины перепадов рельефа мы отказались от идеи построения 3D-модели рельефа, но решили создать 3D-модель ситуации, в которой были бы отображены все объекты местности – дорожки, деревья, ограждения, спортплощадки.

Такую модель мы построили с помощью программы ГИС "Карта 2011" (КБ "Панорама"). Мы изучили работу с классификатором и библиотекой 3D-объектов и получили трехмерную модель, с помощью которой мы визуализировали все объекты территории. Не все объекты местности мы смогли изобразить такими, как они являются в реальности, потому что в библиотеке 3D-объектов не было соответствующих им условных знаков. Но полученная нами 3D-модель передает координаты всех объектов с очень высокой точностью – до ±3 см и при доработке библиотеки может быть использована для создания виртуального видеотура по территории ОЦ "Сириус".

Создание трехмерной модели здания ОЦ "Сириус" является вопросом будущего, поскольку для этого необходимы специальные познания в области фотограмметрии, которыми мы пока не обладаем.

Итоговым результатом нашей работы стал топографический план территории ОЦ "Сириус" в масштабе 1:500, а также трехмерная цифровая модель местности. За время, проведенное на Уральской проектной смене мы усвоили много информации о методах геодезических измерений, о форме и размерах Земли, о методах создания топографических карт, цифровых моделей рельефа, цифровых моделей местности и трехмерных моделей. Мы побыли в роли настоящих геодезистов и поработали с самыми современными геодезическими инструментами – тахеометром и спутниковым ГНСС-оборудованием. Мы ознакомились с несколькими геодезическими программами, имеющими разнообразный функционал.


Таким образом, в ходе работы над проектом мы получили огромное количество знаний, необходимых для работы в этой сфере и приобрели бесценный опыт работы с геодезическим оборудованием.