Cтатьи и комментарии

Технология создания цифровых кадастровых ортофотопланов полосы отвода автомобильных дорог

А.П. Карпик Сибирская государственная геодезическая академия

Для эффективного управления объектами дорожного хозяйства федеральных автомобильных дорог РФ в полосе их отвода в настоящее время ведутся работы по созданию кадастровых цифровых ортофотопланов, как ГИП для создания ГИС автомобильных дорог. Сибирской государственной геодезической академией выполнен комплекс работ в этом направлении для федеральных автомобильных дорог в границах Новосибирской и Кемеровской областей. Ниже приведена технология этих работ, включающая подготовительные, полевые и камеральные работы.

В ходе подготовительных работ подготовлены копии необходимых лицензий и разрешений на производство работ; собраны и проанализированы геодезические и картографические материалы, межевые дела, правоустанавливающие документы на земельные отводы, технические паспорта и другая техническая документация по федеральным автодорогам.

Полевые работы включали:

  • маршрутную аэрофотосъемку дорог в масштабе 1 : 7 000 с использованием АФА ТЭС-10 и самолёта АН-24;
  • полевое обследование и оценку состояния пунктов ГГС и опорной межевой сети (ОМС);
  • межевание земель отвода автомобильных дорог с согласованием и закреплением границ;
  • дешифрирование аэрофотоснимков с опознаванием границ отвода земель;
  • разреженную планово-высотную подготовку аэрофотоснимков с использованием спутниковых GPS приемников Legacy-E фирмы JAVAD и 4000 SSE фирмы TNL, а также электронных тахеометров. Координирование межевых знаков и неопознанных границ отвода земель.

Точки планово-высотного обоснования располагались парами с интервалом в 6 базисов (3 000 м на местности); между ними вблизи автодороги определялись дополнительные опознаки для исключения прогиба фотограмметрической сети.

В результате проведения планово-высотной подготовки снимков, предназначенных для создания цифровых ортофотопланов масштаба 1 : 2 000, обеспечена точность в плане 0,7 м и по высоте 0,2 м.

С учетом особенностей районов работ использовались две схемы расположения базовых станций. В районе дороги М-52 стационарная базовая станция располагалась примерно в центре участка работ, а промежуточные базовые станции, по возможности, совмещались с опознаками при удалении до 10 км от стационарной. Геодезическая привязка основной базовой станции выполнена по 4 пунктам триангуляции 2 - 3 классов ГГС со средней квадратической ошибкой ¦0,03 м в плане и по высоте.

В районе автодороги М-53 9 базовых станций устанавливались в точках спутникового хода, в том числе 5 станций совмещены с пунктами триангуляции, имеющими также отметки из геометрического нивелирования. Длины сторон спутникового хода составляли порядка 10 км. Точность спутникового хода при свободном уравнивании составила ¦0,01 - 0,02 м, а при фиксации координат всех пяти пунктов ГГС для наиболее слабых точек хода составила порядка 0,1 м в плане и 0,2 м по высоте. Аналогичная схема применена на дороге М-51.

Все базовые линии определяемых пунктов и точек (опознаков) во всех районах работ имели фиксированные решения, хотя не менее половины из них имели удовлетворительные или даже неудовлетворительные условия для проведения GPS измерений.

Точность пространственного положения опознаков из совместного уравнивания по внутренней сходимости для наиболее слабых точек сети характеризуется следующими значениями в плане и по высоте: для автодороги М-51 - порядка 0,080 м, для автодороги М-52 - порядка 0,103 м; для автодороги М-53 - порядка 0,065 м.

Камеральные работы включали:

  • прецизионное сканирование аэрофотоснимков;
  • цифровую фотограмметрическую обработку аэрофотоснимков;
  • создание архива исходных цифровых фотоизображений на оптических дисках;
  • создание цифровых кадастровых планов масштаба 1 : 2 000;
  • изготовление графических копий кадастровых планов;
  • создание архива цифровых кадастровых планов масштаба 1 : 2 000 на оптических дисках;
  • составление каталогов координат, определение площадей земельных участков полосы отвода и земельных участков, занимаемых объектами дорожного хозяйства;
  • формирование кадастровых дел и комплекта документации для государственной регистрации прав на земельные участки полос отвода и объектов дорожного хозяйства в учреждениях юстиции.

Сканирование аэрофотоснимков производилось на прецизионном фотосканере с целью получения цифровых фотоизображений с разрешением 22 мкм, необходимых для обработки их средствами фотограмметрического программного комплекса PHOTOMOD. Полученные цифровые фотоизображения записаны на съемные жесткие диски в формате tiff.

В результате цифровой фотограмметрической обработки аэрофотоснимков с использованием PHOTOMOD 3.10 созданы цифровые ортофотопланы и векторная карта рельефа местности (ЦКР).

Технологическая схема создания цифровых ортофотопланов и ЦКР

Представленная технологическая схема включает следующие процессы:

  1. Сканирование изображений и исправление их программой PHOTOMOD ScanCorrect в случае работы с "обычными" планшетными сканерами. Использование профессиональных фотограмметрических сканеров исключает ScanCorrect из технологической цепочки;
  2. Создание проекта в модуле PHOTOMOD Project Manager;
  3. Ввод параметров съемочной аппаратуры (Редактор камер) или выбор существующей камеры;
  4. Ввод имени проекта и его краткого описания;
  5. Запуск модуля PHOTOMOD AT для выбранного проекта из управляющей оболочки PHOTOMOD Project Manager;
  6. Обработка блока изображений в модуле PHOTOMOD AT, включающая:
    • ввод изображений;
    • внутреннее ориентирование;
    • ввод и измерение опорных точек;
    • измерение точек межмаршрутной связи;
    • измерение точек связи между соседними изображениями;
    • взаимное ориентирование снимков;
  7. Выход из PHOTOMOD AT и запуск модуля PHOTOMOD Solver из программы PHOTOMOD Project Manager;
  8. Уравнивание фототриангуляционной сети на блок и вычисление элементов внешнего ориентирования;
  9. При удовлетворительных результатах уравнивания - переход к этапу "Обработка сети", в противном случае - возврат в PHOTOMOD AT для проверки и редактирования измерений (программа PHOTOMOD Project Manager);
  10. Запуск программы PHOTOMOD Montage Desktop из программы PHOTOMOD Project Manager;
  11. Трансформирование изображений;
  12. Запуск PHOTOMOD StereoDraw последовательно для каждой выбранной стереопары;
  13. Стереовекторизация 3D векторных объектов в модуле PHOTOMOD StereoDraw;
  14. При необходимости, экспорт 3D векторов во внешние форматы или формат модуля PHOTOMOD VectOr;
  15. Повтор пунктов 10-12 для всех стереопар блока;
  16. Запуск PHOTOMOD DTM для выбранной стереопары;
  17. Построение и редактирование модели рельефа TIN (при необходимости с использованием "линий разрыва" и "локальных областей");
  18. Построение и редактирование горизонталей;
  19. Создание глобальных областей - 3D полигонов, по границам которых производится завершающая сшивка моделей рельефа и горизонталей в модуле PHOTOMOD Montage Desktop;
  20. Вырезание фрагмента TINa по глобальной области;
  21. Вырезание фрагмента горизонталей по глобальной области;
  22. При необходимости, экспорт TINa и 3D векторных объектов во внешние форматы или формат модуля PHOTOMOD VectOr;
  23. Повтор пунктов 14-20 для всех стереопар блока;
  24. Автоматическое построение модели рельефа (DEM) на весь блок в модуле PHOTOMOD Montage Desktop (сшивка фрагментов TINов из каждой стереопары, ограниченных глобальными областями) с сохранением ее во внешние форматы (GRD) или в карту системы PHOTOMOD VectOr (ГИС "Панорама");
  25. Автоматическое построение горизонталей на весь блок в модуле PHOTOMOD Montage Desktop (сшивка фрагментов горизонталей из каждой стереопары, ограниченных глобальными областями);
  26. Запуск модуля PHOTOMOD Mosaic;
  27. Построение ортофотоплана на весь блок изображений с возможностью нарезки его на листы с сохранением их во внешних форматах (tiff с геопривязкой) или в карту системы PHOTOMOD VectOr (ГИС "Панорама");
  28. При необходимости построения ортофотоизображений на отдельные исходные изображения (или их фрагменты), запуск модуля PHOTOMOD FastOrtho для выбранных изображений с сохранением ортофотоизображений во внешнем формате (tiff с привязкой) или в карту системы PHOTOMOD VectOr (ГИС "Панорама");
  29. При необходимости, экспорт DEM, отдельных TINов, векторных объектов, горизонталей во внешние форматы или формат PHOTOMOD VectOr (модуль PHOTOMOD Montage Desktop);
  30. Запуск PHOTOMOD VectOr из программы PHOTOMOD Project Manager или ГИС "Панорама";
  31. Дополнительное цифрование в монорежиме по подложенному ортофотоплану;
  32. Создание цифровой карты или ортофотоплана, нарезка на стандартные листы, создание зарамочного оформления и вывод на печать.

Создание цифровых кадастровых планов масштаба 1 : 2 000 осуществлено с использованием ПО ГИС "Панорама" в следующей последовательности:

  1. создание условных номенклатурных листов;
  2. подгрузка растровых фотоизображений ортофотопланов масштаба 1 : 2 000 в созданные номенклатурные листы;
  3. конвертация цифровых карт рельефа из формата данных dxf (AutoCad) в формат данных sxf (ГИС "Панорама");
  4. конвертация файлов векторной привязки цифровых карт рельефа из формата данных tab (MapInfo) в формат данных sxf (ГИС "Панорама");
  5. формирование района работ по каждой автодороге;
  6. создание векторных изображений объектов местности, нанесение границ земельных участков ФУАД "Сибирь" и смежных землепользователей;
  7. формирование каталогов координат межевых знаков и баз данных земельных владений.

Проект, ориентированный на применение ГИС "Панорама", представляет собой систему ЦКИ, которая может состоять из векторной карты местности с произвольным количеством вставленных OLE-объектов, произвольного количества пользовательских векторных карт, растров (растровых карт) и матриц (цифровых матричных карт и массивов цифровых данных), отображаемых одновременно в виде слоев данных. Кроме этого, к системе ЦКИ может быть подключено произвольное количество пользовательских баз данных.

Обобщенная структура проекта в ПО ГИС

Пользователю предоставляется возможность управлять порядком отображения данных, изменять палитру, яркость, контрастность, признак отображения (например, с матрицей высот можно работать, не отображая ее), признак редактирования, разрешение на выбор объектов и т. д.

Из листов карт в цифровом виде, имеющих одинаковые масштабы, проекцию и систему координат, может быть сформирована карта района работ, все листы которой могут отображаться как единая карта, но оставаться физически независимыми файлами цифровых данных на магнитном носителе. Благодаря этому, каждый лист района работ может быть самостоятельно обновлен, отображен, отредактирован и передан от одного пользователя к другому, не затрагивая всего района работ.

Для реализации проекта в ПО ГИС "Панорама" имеется ряд функций, позволяющих формировать систему ЦКИ, используя следующие виды цифровых картографических данных:

  • векторные карты;
  • растровые изображения местности (растровые карты);
  • матричные данные о местности.

Различные виды цифровых данных в ПО ГИС "Панорама" могут обрабатываться как совместно, так и отдельно. Цифровые данные могут конвертироваться в разные форматы, преобразовываться из одного вида в другой, отображаться на графических дисплеях, выводиться на внешние печатающие устройства, редактироваться, трансформироваться и т. д.

Пример цифрового кадастрового плана полосы отвода автомобильной дороги, созданного с использованием ПО ГИС "Панорама".

Пример создания цифрового кадастрового плана по материалам аэрофотосъемки