Разработка и исследование технологии обновления цифровых моделей местности на аналитических фотограмметрических приборах Тимофеева, Ольга Александровна

Введение к работе

Актуальность работы. Внедрение геоинформационных технологий позволяет автоматизировать задачи, связанные с анализом пространственного положения объектов и явлений, что в свою очередь является стимулом для развития новых решений в области создания и использования цифровых карт. Цифровые карты начинают широко применяться и в инженерных целях, например, для проектирования.

Современные методы и средства съемки земной поверхности позволяют сразу создавать карты и планы в цифровом виде. В то же время широко применяются методы перевода в цифровой вид большого, числа уже имеющегося картографического материала. Создание цифрового плана местности и даже его части ставит вопрос о поддержании данных в актуальном состоянии.

В связи с этим, обновление цифровых карт и планов является важной задачей цифрового картографирования.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка технологии обновления цифровых карт крупных масштабов, в частности для городских территорий, и повышения точности обновления цифровых моделей рельефа, на примере специальных маркшейдерских карт угольных разрезов. Данные цифровые карты требуют высокой точности получения информации на обновляемую территорию и оперативности выполнения работ. Это возможно достичь благодаря использованию аэротопографических методов съемки с обработкой данных на аналитических приборах типа SD-2000.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) выполнить анализ существующих алгоритмов построения и оценки точности одиночной модели на всех ее этапах, а также влияния кривизны Земли и несовпадения пространственной прямоугольной

системы координат фотограмметрического прибора и системы координат в геодезической проекции на точность построения цифровой модели;

1. разработать алгоритмы по учету влияния кривизны Земли и геодезических проекций, а также сформулировать предложения по этапам внутреннего, взаимного и внешнего ориентирования, цель которых - сохранить точность, с которой измерены снимки, и донести ее до конечного результата, не растеряв в процессе обработки.

2. реализовать разработанные алгоритмы в виде программного обеспечения;

3. исследовать точность идентификации объектов на стереомодели с соответствующими объектами на цифровой модели;

4. разработать технологию обновления растровых моделей топографических планов на аналитических приборах;

5. исследовать влияние идентификации элементов рельефа на точность обновления цифровых моделей рельефа, на примере маркшейдерских планов;

6. разработать методику расчета объема вскрышных работ, используя трехмерную модель рельефа угольного разреза;

7. разработать технологию формирования условных знаков в системе MicroStation.

Объект исследования. Растровые цифровые модели топографических планов населенных пунктов крупных масштабов, трехмерные цифровые модели маркшейдерских планов карьеров.

Методика исследования. Поставленные в работе задачи решались при комплексном использовании методов аналитической фотограмметрии, наименьших квадратов, линейной алгебры, математической статистики и теории ошибок измерений, математического моделирования, экспериментов.

Научная ценность работы заключается в следующем:

1. показаны пути повышения точности обработки снимков на аналитических фотограмметрических приборах;

2. разработаны методы повышения точности обновления цифровых маркшейдерских планов

3. предложена методика подсчета вскрышных работ по трехмерной модели открытых угольных месторождений карьера.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны:

1. Алгоритмы формирования фотограмметрической модели по паре снимков. Эти алгоритмы обладают универсальностью и могут использоваться при создании программного обеспечения как для аналитических, так и цифровых фотограмметрических станций.

2. Технология обновления растровых моделей топографических планов. Данная технология позволяет актуализировать растровые модели, что дает возможность перевода фондов топографических планов населенных пунктов и городов на машинные носители.

3. Предложения по повышению точности работ по обновлению цифровых маркшейдерских планов.

4. Методика расчета объемов вскрышных работ по трехмерной модели карьера. Данная методика позволяет увеличить точность расчетов и повысить их производительность.

5. Технология формирования условных знаков в среде MicroStation. Данная технология позволяет создавать библиотеки условных знаков для топографических карт и планов всего масштабного ряда.

Реализация результатов работы. Разработанные алгоритмы для повышения точности построения одиночной стереомодели включены в комплекс программ аналитической фототриангуляціга ФОТОКОМ-32. Алгоритмы учета кривизны Земли и геодезических проекций переданы в

ЦНИИГАиК для включения в отечественное программное обеспечения по обработке снимков на АФП SD-20.

Технология обновления растровых моделей топографических планов внедрена на Забайкальском аэрогеодезическом предприятии (г. Чита).

Рекомендации по повышению точности работ по обновлению цифровых планов открытых угольных месторождений используются обществом с ограниченной ответственностью «Геоинформация» (г. Кемерово) при выполнении работ по созданию и обновлению маркшейдерских планов.

Разработанная методика расчета объемов вскрышных работ передана для рассмотрения в маркшейдерские отделы угольных разрезов Кузбасса.

Технология формирования условных знаков рекомендована для применения во всех предприятиях Росскартографии. Созданные по данной методике библиотеки условных знаков для топографических планов масштаба 1:500 — 1:10000 используются в русской версии геоинформационной системы Maplnfo. Кроме того, данная технология и разработанные по ней библиотеки используются в комитете архитектуры и градостроительства г. Новосибирска, в городском земельном комитете г. Новокузнецка, в Забайкальском аэрогеодезическом предприятии (г. Чита), в ООО «Геоинформация» (г. Кемерово), ОАО «Стройизыскания» (г. Новосибирска).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и получили одобрение:

на научно-технической конференции преподавателей и студентов

Сибирской государственной геодезической академии, 1996 г;

на международной научно-технической конференции «Современные

проблемы геодезии и оптики», посвященной 65-летию НИИГАиК, 1998 г.;

на четвертом всероссийском форуме ГИС-ассоциации «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес», 1997 г. (г. Москва);

на третьем всероссийском учебно-презентационном семинаре «Проблемы

ввода и обновления пространственной информацию), 1998 г. (г. Москва);

на презентации фирмы Bentley (CadHouse), 1998 г. (г. Москва);

на региональной конференции «Муниципальные геоинформационные и

кадастровые системы», 12-16 апреля 1999 г. (г. Бийск, Алтайский край);

на научно-технической конференции «Геомониторинг на основе

совремеїшьіх технологий сбора и обработки информации», посвященной 90-летито К.Л. Проворова, 1999 г.;

на пятой всероссийской учебно-практической конференции «Проблемы

ввода и обновления пространственной информации», 2000 г. (г. Москва).

Публикации. Основное содержашіе работы отражено в четырех статьях, одна из которых в соавторстве, и трех тезисах к докладам.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, библиофафии и приложений. Обпшй объем работы составляет 167 страгощ, из них 14 таблиц, 32 рисунка, 72 пункта библиофафии, 4 приложения.