Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка и исследование технологии мониторинга городских территорий по материалам космических съемок сверхвысокого разрешения

ВАК РФ 25.00.34, Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование технологии мониторинга городских территорий по материалам космических съемок сверхвысокого разрешения"

УДК 528.721:528.856

На правах рукописи

□03456642

Кобзева Елена Александровна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ ПО МАТЕРИАЛАМ КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК СВЕРХВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ

25.00.34 - «Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0 5 ДЕК 2008

Новосибирск - 2008

003456642

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия» и ФГУП Уральский региональный информационно-аналитический центр «Урапгеоинформ».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Гук Александр Петрович Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Чибуничев Александр Георгиевич; кандидат технических наук Рудык Мстислав Теодорович Ведущая организация - ФГУП Государственный научно-внедренческий

центр геоинформационных систем и технологий «Госгисцентр»

Защита состоится 18 декабря 2008 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.251.02 в Сибирской государственной геодезической академии по адресу: 630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 10, СГГА, ауд. 403. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «СГГА». Автореферат разослан 17 ноября 2008 г.

Ученый секретарь

0S

диссертационного совета СТх Середович В.А.

Изд. лиц. ЛР № 020461 от 04.03.1997 г. Подписано в печать 12.11.2008. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,51. Уч.-изд. л. 0,99. Тираж 100 экз. Заказ//О

Редакционно-издательский отдел СГГА 630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 10.

Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА 630108, Новосибирск, Плахотного, 8.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Принятая Правительством РФ «Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных в Российской Федерации» (№ 1157-р от 21.08.2006) определила цели и принципы построения системы обеспечения органов государственной власти, местного самоуправления, организаций и граждан оперативной и достоверной геоинформацией. Реализация концепции предусматривает разработку технологий получения, хранения, актуализации и использования баз пространственных данных и метаданных на различных уровнях: федеральном, региональном, муниципальном, отраслевом.

Необходимым условием эффективного функционирования инфраструктуры пространственных данных РФ является поддержание пространственной и тематической информации в современном состоянии. Данная задача решается путем проведения мониторинга местности, основным направлением которого служит интеграция геоинформационных технологий и методов получения и обработки данных дистанционного зондирования Земли.

Как в России, так и за рубежом данные ДЗЗ, полученные из космоса, используются в интересах муниципального управления. Из анализа опубликованных работ следует, что большая часть из них носит экспериментальный характер: исследуются способы и точность фотограмметрической обработки спутниковых изображений, их дешифровочные свойства, возможности автоматизации извлечения данных. Производственные проекты чаще всего направлены на обновление топографических карт и, ввиду недостаточного нормативно-технического регулирования, выполняются различными способами, по различным технологиям. Представляется необходимым обобщить разрозненный опыт, развить существующие методы обработки космических снимков и разработать научно обоснованную технологию использования материалов космических съемок для удовлетворения разнообразных нужд муниципального уровня.

Цель диссертационной работы состоит в разработке технологии мониторинга городских территорий по многозональным космическим снимкам сверхвысокого разрешения для регулярного и оперативного получения и обновления пространственных данных муниципального уровня.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проанализированы современные требования к геоинформационному обеспечению задач муниципального управления;

- исследованы точностные параметры и дешифровочные возможности космических снимков сверхвысокого разрешения с точки зрения информационного обеспечения задач муниципального управления;

- выявлены особенности фотограмметрической обработки космических снимков при мониторинге городских территорий и разработана технологическая схема обработки данных с учетом этих особенностей;

- разработаны типовые требования к исходным данным для фотограмметрической обработки космических снимков;

- разработана методика использования материалов планово-высотной подготовки архивных космических снимков при частичной утрате опорных точек на местности;

- разработана организационно-технологическая схема проведения всех этапов мониторинга городских территорий по материалам космических съемок.

Научная новизна заключается в разработке технологии оперативного получения информации по многозональным космическим снимкам для широкого круга потребителей, решающих разнородные задачи муниципального уровня: создание схем генерального плана поселения, проведение благоустройства города, экологический контроль и т. д. В настоящей технологии реализован новый подход к фотограмметрической обработке космических снимков, основанный на ортотрансформировании космических снимков по участкам, с использованием большого количества опорных точек, определенных по картам и аэроснимкам. Это позволяет повысить точность внешнего ориентирования снимков и взаимного расположения объектов местности.

Автором выявлены объектный состав и особенности геоинформации, необходимой для удовлетворения нужд потенциальных пользователей.

Определены требуемые параметры проведения космической съемки в условиях регулярного детального наблюдения городских территорий.

Проведено исследование информационного потенциала космических снимков сверхвысокого разрешения с учетом особенностей крупных российских городов.

Обоснованы требования к выбору опорных точек для фотограмметрической обработки снимков в зависимости от надежности распознавания объектов местности, режима съемки, используемого математического аппарата.

Предложена методика аналитического переноса утраченных опорных точек с архивных космических снимков.

На защиту выносятся:

- технологические схемы мониторинга городских территорий на основе космической съемки сверхвысокого разрешения;

- результаты анализа дешифровочных свойств космических сканерных снимков, полученных в оптическом диапазоне с разрешением 1 м;

- типовые требования к материалам космических съемок, предназначенных для мониторинга городских территорий;

- рекомендации по планово-высотному обеспечению космических снимков;

- методика аналитического переноса опорных точек из предыдущих циклов мониторинга при частичной утрате опорных точек на местности.

Практическая значимость работы. По разработанной технологии организован спутниковый мониторинг территории муниципального образования г. Екатеринбурга (2007-2008 гг.). Результаты мониторинга интегрируются в Муниципальную геоинформационную систему г. Екатеринбурга, пользователем которой являются комитеты и подразделения Администрации муниципального образования г. Екатеринбурга (государственный контракт Хз УГ/15 «Кон-курс-3»). Одновременно результаты мониторинга поступают в «Хранилище

пространственных данных муниципального уровня», функционирующее в Уральском федеральном округе в рамках государственного заказа по созданию пилотного проекта «Инфраструктуры пространственных данных РФ» (государственный контракт № УГ/04-07).

Полученные результаты внедрены в ФГУП Госцентр «Природа» в рамках темы «Моделирование работы по ведению государственного топографического мониторинга» (государственный контракт № П/12-08).

Отдельные этапы разработанной технологии, такие как космическая съемка, ортотрансформирование и дешифрирование снимков, были реализованы при обновлении картографического блока Муниципальных геоинформационных систем городов Среднеуральск и Талица Свердловской области (договоры № 34/06, 81/06), при обновлении цифровых топографических карт масштаба 1 : 5 ООО на территорию нефтегазовых месторождений Тюменской области (договор № 32/06), при создании цифровых ортофотопланов масштаба 1:10 ООО (государственный контракт № 129/зк).

Основные положения предлагаемой технологии мониторинга городских территорий могут использоваться для организации оперативных и плановых наблюдений за другими природными и техногенными комплексами. По сокращенному варианту технологии может выполняться обновление топографических и тематических карт масштаба 1:5 ООО и мельче, а также выпускаться смежная продукция - фотопланы, фотокарты, трехмерные модели местности.

Методологическая и теоретическая основа исследования. При выполнении работы использовались методы аналитической и цифровой фотограмметрии, цифровой обработки изображений, линейной алгебры, теории вероятностей и математической статистики.

В основу теоретических исследований положены фундаментальные труды д.т.н., проф. Лобанова H.A., д.т.н., проф. Антипова И.Т., д.т.н., проф. Дубинов-ского В.Б., д.т.н., проф. Гука А.П., д.т.н., проф. Журкина И.Г., д.т.н.; проф. Ма-лявского Б.К. При выполнении экспериментальных исследований учитывались методики и результаты экспериментальных работ по стереотопографической

съемке, цифровой обработке изображений, фотограмметрической и тематической обработке аэрокосмическьх снимков, проводимых в Центральном научно-исследовательском институте геодезии и картографии, Государственном научно-исследовательском и производственном центре «Природа», Сибирской государственной геодезической академии, Московском университете геодезии и картографии, а также иностранными учеными: Konecny G., Jacobsen К. (University of Hanover, Germany); Fraser C.S. (University of Melbourne, Australia); Poli D. (Institute for Geodesy and Photogrammetiy, ETH Zurich, Switzerland).

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Второй и Третьей международных конференциях «Земля из космоса - наиболее эффективные решения», г. Москва, 30 ноября - 2 декабря 2005 г. и 4-6 декабря 2007 г.; научно-практическом семинаре «Внедрение муниципальных геоинформационных систем. Мониторинг объектов градостроительной деятельности», г. Екатеринбург, 5 октября 2005 г.; Окружной научно-технической конференции «Муниципальные ГИС - комплексный подход к управлению территориями», г. Екатеринбург, 31 мая - 1 июня 2006 г.; Пятом и Шестом Международном семинаре пользователей системы PHOTOMOD, г. Юрмала, Латвия, 13-16 сентября 2005 г. и г. Бечичи, Черногория, 18-22 сентября 2006 г.; Международной научной конференции «Суверенный Казахстан: 15-летний путь развития космической деятельности», Республика Казахстан, г. Алматы, 4-6 октября 2006 г.; 1-й и 2-й Международной конференции «Космическая съемка - на пике высоких технологий», г. Москва, 18-20 апреля 2007 г. и 16-18 апреля 2008 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Роль и место дистанционного зондирования Земли в инфраструктуре пространственных данных», г. Екатеринбург, 19-22 июня 2007 г.; XXIII Международной Картографической конференции, г. Москва, 4-10 августа 2007 г.; VII Международной научно-технической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии», г. Несебыр, Болгария, 17-20 сентября 2007 г.; IV Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2008», г. Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.;

VIII Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», г. Екатеринбург, 22-24 апреля 2008 г.; Региональной научно-технической конференции «Информационное обеспечение экологической безопасности территорий», г. Екатеринбург, 5-6 июня 2008 г.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в 9 статьях в периодических научных изданиях, в том числе 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 155 страницах (из них 24 страницы - приложения), содержит 18 таблиц, 25 рисунков. Список литературы включает 135 наименований, в том числе 34 на иностранных языках.

Основное содержание работы

В первом разделе показываются современное состояние и тенденции развития геоинформационного обеспечения народнохозяйственных задач. В России, как и в других странах, разрабатывается национальная инфраструктура пространственных данных, позволяющая интегрировать информационные ресурсы различных организаций и ведомств для комплексного анализа территории, ускорить процесс доступа к информации, исключить дублирование и противоречивость данных.

Анализ деятельности органов муниципального управления позволил выявить основные задачи, в которых используются пространственные данные. В качестве примера можно назвать разработку и коррекцию генерального плана, установление функциональных зон, контроль фактического использования территории, выявление резервов для размещения и строительства объектов, благоустройство территории, охрану историко-культурного наследия, социальную политику и другие. На основании документов, регламентирующих градостроительную, хозяйственную и иную деятельность в муниципалитетах, опре-

делены типовые объекты местности, которые описываются в Российской инфраструктуре пространственных данных (РИПД) муниципального уровня и условно подразделяются на следующие группы: жилые, общественно-деловые и производственные зоны, зоны инженерной и транспортной инфраструктуры, рекреационные зоны, зоны сельскохозяйственного использования и специального назначения. Пространственные объекты муниципального уровня подвергаются более динамичному изменению по сравнению с объектами федерального и регионального уровней. Установлено, что большой круг задач муниципального управления решается на основе карт масштаба 1:10 ООО.

Для поддержания РИПД в актуальном состоянии проводится мониторинг пространственных объектов, который понимается как система регулярных наблюдений за территорией, накопления информации, сбора и преобразования пространственных данных в соответствии с произошедшими изменениями пространственных объектов. Исходя из требований к объектовому составу и точности пространственных данных муниципального уровня, одним из возможных способов мониторинга городских территорий можно предполагать дистанционное зондирование Земли из космоса в оптическом диапазоне с пространственным разрешением порядка 1 м. Высокая оперативность способа позволяет считать его одним из наиболее эффективных. Аналитический обзор выполненных исследовательских и производственных работ с применением космических снимков сверхвысокого разрешения выявил ряд проблем, затрудняющих использование материалов космических съемок для мониторинга городских территорий, в том числе:

- недостаточную изученность точностных характеристик и дешифровоч-ного потенциала космических снимков;

- неполное нормативно-техническое обеспечение работ;

- отсутствие специализированной технологии, учитывающей особенности фотограмметрической обработки космических снимков в условиях регулярных наблюдений за объектами муниципального управления.

С целью разрешения указанных проблем были проведены теоретические и экспериментальные исследования, результаты которых представлены во втором и третьем разделах диссертации.

Во втором разделе рассматриваются вопросы получения космических снимков сверхвысокого разрешения, их фотограмметрической обработки, программного обеспечения для работы с космическими снимками.

Интегральный анализ особенностей современных космических съемочных систем и требований муниципалитетов к геопространственной информации позволил разработать типовые требования к материалам космических съемок. В частности, типовые требования устанавливают:

- пространственное разрешение: 1 м и выше;

- динамический диапазон: не хуже 10-11 бит/пкс;

- спектральный диапазон: мультиспектральная съемка в голубой, зеленой, красной и инфракрасной зонах спектра;

-угол отклонения от надира: до 10 градусов при моноскопической съемке, до 30 градусов при стереоскопической съемке;

- облачность: до 5 % разреженной облачности;

- сезон и периодичность: ежегодная съемка в весенне-летний период, один раз в три года - зимняя съемка;

- минимальная предварительная коррекция снимков;

- открытый (стандартный) формат снимков и сопроводительной информации.

Как известно, фотограмметрическая обработка сканерных снимков существенно отличается от обработки кадровых снимков вследствие того, что ска-нерное изображение формируется последовательно, и мгновенно получается только одна строка изображения. Каждая последующая строка фиксируется из другой точки пространства и имеет другие линейные и угловые элементы внешнего ориентирования. На рисунке 1 показана геометрия формирования сканерного изображения.

Рисунок 1 - Формирование сканерного космического изображения: ¿>ь £2,5), 5'„ - положение центра проекции; 11,12, Ц, 1п - строки изображения;

Ы, Ь2, у, Ьп - строки сканирования на местности

Таким образом, каждая строка у имеет собственные элементы внешнего ориентирования Изменения элементов внешнего ори-

ентирования являются функцией времени I: X Х(1),У8(1), I кО).

Соответственно, геометрия центрального проектирования справедлива только для строки, то есть формируется «плоская связка» проектирующих лучей, в пределах которой справедливо условие коллинеарности:

х° 7 а^х-х5)+ьг(г-у5)+съ(г-г5)\

7 аъ{Х~Х5)+Ьг(у-¥;;)+сг(?-23) .

где X, У, 2 - координаты точки местности в условной прямоугольной системе координат; - геодезические координаты центра проектирования данной строки изображения; а^Ь^с, - направляющие косинусы для данной

строки изображения; х0,/ - элементы внутреннего ориентирования строки изображения; л: - абсцисса точки в строке изображения.

В общем случае, связь между координатами точек местности в условной прямоугольной системе координат и точек на сканерном снимке проиллюстрирована на рисунке 2 и определяется известным соотношением:

О

ч-/у

(2)

где Им - вектор, задающий положение точки местности в условной прямоугольной системе координат; - вектор, задающий положение центра проекции в той же системе координат; Nщ — масштабный множитель;

Заметим, что при мониторинге городских территорий используется условная прямоугольная система координат (переход от условной системы координат к геодезической приведен в диссертации).

Рисунок 2 - Соотношение между положением точки на снимке и положением точки на местности

Из рисунка 2 и соотношения (2) следует, что для определения координат точек местности необходимо знать коэффициент Ыт , который является функцией рельефа местности:

Nl„J=F(ZmJr (3)

Для определения плановых координат точек местности X,, У, по космическим снимкам, кроме элементов внутреннего и внешнего ориентирования строки изображения, требуются высоты Ъ, точек местности. Следовательно, необходимо иметь цифровую модель рельефа местности Z = Р(Х, У), изображенной на сканерном снимке. Лишь в ряде случаев влиянием рельефа можно пренебречь, что определяется особенностями космической съемки:

- малым углом поля зрения системы;

- большой высотой съемки Н = 2$.

Основная фотограмметрическая обработка космических снимков заключается в их ортотрансформировании. Для этого используют методы как прямого, так и обратного трансформирования. При прямом трансформировании используется строгая математическая модель типа (2). Однако обычно поставщики космических снимков не сопровождают изображения полными данными об элементах внешнего ориентирования, что делает невозможным использование соотношения (2).

В большинстве случаев применяется обратное трансформирование на основе полиномов, использующих ЯРС-коэффициенты, поставляемые совместно со снимками. Координаты точек трансформированного снимка х°,у° вычисляются в этом случае в соответствии с соотношением:

х0

„ = Р3{Х,Г,2) рА(х,у,г)

(4)

где Р\,Р2,Р-1,Рц - полиномы, рассчитанные с использованием ЯРС-коэффициентов.

Таким образом, точность ортотрансформирования снимков обусловлена ошибками определения элементов внешнего ориентирования или точностью интерполяции этих элементов с использованием ЯРС-коэффициентов.

Второй этап традиционной фотограмметрической обработки заключается в использовании опорных точек для уточнения ориентирования снимка, выполненного по данным об элементах внешнего ориентирования, и устранения части систематических ошибок, для чего, как правило, применяют полиномиальные преобразования не выше третьей степени с небольшим количеством опорных точек. При этом взаимное положение точек изображения не уточняется, что является одной из проблем геометрической точности сканерных снимков.

При мониторинге городских территорий ситуация принципиально меняется.

Городская территория является местностью, чрезвычайно насыщенной объектами. Элементы жилой, производственной, транспортной, коммуникационных инфраструктур представляют собой четкие контуры. Следовательно, возможно создать сеть опорных точек с любой плотностью, что позволит выполнять фотограмметрическую обработку как цельных снимков, так и их фрагментов вплоть до изображения одного квартала.

Кроме того, мониторинг предполагает повторяющиеся наблюдения за одними и теми же объектами на одном и том же участке местности. В большинстве случаев на конкретном участке территории происходят лишь частичные изменения объектов, чаще всего, не превышающие 20 %. Это позволяет идентифицировать достаточно большое количество точек на снимках, полученных последовательно в разное время. Таким образом, взаимное положение точек может уточняться за счет обработки совокупности разновременных снимков, что приводит к уменьшению влияния случайных ошибок, связанных с формированием сканерных изображений.

Учитывая эти особенности, в диссертации разработана технология, в которой фотограмметрическую обработку сканерных космических снимков выполняют принципиально по-новому. Основным отличием предложенной техноло-

гии является деление космических снимков на небольшие фрагменты и использование большого количества опорных точек на каждом фрагменте. Такой подход позволяет существенно повысить точность соответствующих участков фотоплана и уточнить взаимное расположение объектов, что и требуется в первую очередь при мониторинге городских территорий.

На каждом участке целесообразно применять аффинное преобразование вида:

х =ao+arx0+a2'/j (5)

у =b0+brx° +b2-y° \

где Xo, у" - координаты точки в системе координат снимка, трансформированного с использованием RPC-коэффициентов; х ,у - уточненные координаты точки в плоской системе координат снимка; a0,at,a2,ba,bt,b2 -коэффициенты аффинных преобразований.

Объединение отдельных фрагментов производится на основе аффинно-кусочных преобразований, то есть используя равенство координат общих точек на границах участков.

Возможность достаточно легко реализовать предлагаемую технологию основана на том, что территории городов обеспечены топографическими картами и планами масштабов 1:500 -1:2 ООО и материалами архивной аэрофотосъемки, которые могут использоваться для проведения планово-высотной подготовки космических снимков. Однако необходимо иметь в виду следующее:

- существующие топографические карты и планы не всегда соответствуют современному состоянию местности;

- объекты местности показываются на топографических картах и планах с отбором, что может затруднить выбор опорных точек, особенно за городской чертой;

- аэрофотоснимки и материалы аналитической фототриангуляции, полученные до 2005 г., как правило, представлены в аналоговой форме, что требует

выполнения сканирования аэрофотоснимков и повторного построения свободной модели на цифровых фотограмметрических станциях.

В связи с этим необходимо создавать банк «надежных» опорных точек, пополняя его в процессе мониторинга.

Из рисунка 2 видно, что ошибки в элементах внешнего ориентирования снимка приводят к существенным ошибкам на местности, причем это искажения внутри изображения, которые трудно выявить и исключить. Переход к использованию большого количества опорных точек и использованию разновременных снимков и карт крупных масштабов позволяет создать сеть основных опорных объектов, которые затем можно эффективно использовать для привязки новой информации, выявленной по космическим снимкам.

В третьем разделе представлены результаты экспериментальных исследований.

Прежде всего, впервые была проведена оценка информационного потенциала (дешифровочных возможностей) космических снимков сверхвысокого разрешения применительно к территориям крупных российских городов. Установлено, что около 70 % объектов, необходимых для решения задач муниципального управления, распознаются на снимках путем камерального дешифрирования. Для дешифрирования застройки и растительности предпочтительны цветные изображения в натуральном или ложном цвете. Для'измерения высотных характеристик, устранения перспективных искажений, а также для более уверенного распознавания ряда объектов, таких как пешеходные дорожки в парках или ограждения, необходимы стереонаблюдения. При применении одиночных снимков следует избегать больших углов отклонения от надира.

Точность визирования на точки космического изображения тесно связана с дешифровочными возможностями снимков.

Точность визирования в большой степени влияет на:

а) на точность определения координат объектов местности;

б) на выбор опорных точек при фотограмметрической обработке космических снимков.

В настоящей работе оценены ошибки визирования по.снимкам с КА 1копоз и (ЗшскВЫ для пяти типов объектов городской инфраструктуры:

- углов многоэтажных капитальных зданий (наведение на основание видимого угла здания);

- углов 1-2-этажных зданий (наведение на крышу);

- четких контурных точек земной поверхности, однозначно распознаваемых на изображении (углов клумб, асфальтовых площадок и пр.);

- столбов железобетонных;

- отдельных деревьев (центров крон либо оснований деревьев).

В таблицах 1 и 2 представлены результаты оценки точности визирования. Средняя квадратическая ошибка визирования в плане составила для зданий и контурных точек 0,5-0,6 м, для остальных объектов - 0,8-1,3 м. По высоте ошибка визирования оказалась равной 0,5-0,7 м. При стереонаблюдениях значительно сократилось количество грубых наведений.

Результаты выполненного эксперимента позволили разработать рекомендации к выбору опорных точек для фотограмметрической обработки космических снимков при мониторинге городских территорий.

Таблица 1 - Сравнительная таблица грубых ошибок визирования

Группа объектов Количество измеренных точек / в том числе грубых измерений

ОшскВи(1_топо 1копоз_гаопо 1копоз_з1егео план [копоз^егео высота

Многоэтажные капитальные строения 350/0 371/0 245/3 245/4

1-2-этажные здания - 359/ 12 238/2 238/4

Контурные точки - 396/ 17 264 / 12 264/1

Столбы 319/34 360/8 240/3 240/4

Отдельные деревья - 379/2 246/2 246/ 15

Таблица 2 - Средние квадратические ошибки визирования

Тип контура Средняя квадрагическая ошибка визирования

в плане, м по высоте, м

QuickBird_mono Ikonos_mom Ikonosstereo Ikonos_stereo

Многоэтажные капитальные строения 0,53 0,64 0,75 0,67

1-2-этажные здания - 0,56 0,56 0,73

Контурные точки - 0,52 0,65 0,46

Столбы 0,55 0,80 0,99 0,46

Отдельные деревья - 1,38 1,29 0,64

В работе также проведены исследования точности построения модели местности по космическим снимкам сверхвысокого разрешения в зависимости от режима съемки (моно и стерео), количества опорных точек, размера обрабатываемого изображения. При обработке стереопары снимков с KA Ikonos среднее квадратическое значение остаточного поперечного параллакса составило 0,21 пкс. Результаты внешнего ориентирования модели местности при различном количестве опорных точек приведены на рисунке 3. Ошибки стабилизируются при пяти опорных точках, расположенных в четырех углах и в центре стереопары. Средняя ошибка планового положения опорных точек составила 0,30,4 м, контрольных точек - 0,7-0,8 м, что соответствует нормативным требованиям к созданию топографических карт масштаба 1 :5 000. Средние ошибки положения опорных точек по высоте составили 0,3-0,4 м, контрольных - 0,8-0,9 м.

При ориентировании одиночного космического снимка с KA QuickBird площадь обрабатываемого фрагмента последовательно уменьшалась с 225 кв. км (один цельный снимок) до 0,06 кв. км (один номенклатурный лист масштаба 1 : 500). Установлено повышение точности ориентирования фрагмента снимка с 1,48 до 0,92 м; при этом сохранялись остаточные систематические ошибки в локальных зонах снимка. При дальнейшем уменьшении участка снимка ошибки на контрольных точках сократились до 0,3-0,9 м.

I

I

I Количество спорных точек в проекте - , Количество опорных точек в проекте

I

I

{ Рисунок 3 - Ошибки внешнего ориентирования модели в плане и по высоте

| на опорных ( ) и контрольных (а) точках

,

I

При многолетнем мониторинге городской территории неизбежно возникнет ситуация, когда часть объектов местности, служащих точками планово-высотной подготовки снимков, будет утрачена вследствие реконструкции квартала, нового строительства, наличия на снимках облачности или прочих факторов и не изобразится на обрабатываемых космических снимках. В этом случае потребуется выполнение работ по добору новых опорных точек, что приведет к удорожанию всего комплекса работ по мониторингу и существенному снижению оперативности получения геоинформации. Для устранения этого недостатка была разработана методика использования опорных точек архивных космических снимков из предыдущих циклов мониторинга.

Учитывая опыт работ Дубиновского В.Б., Алябьева A.A., Зотова Р.В. и других исследователей по использованию материалов планово-высотной подготовки аэрофотоснимков прежних лет, а также принимая во внимание особенности космических сканерных съемочных систем, в настоящей диссертационной работе предложена методика аналитического переноса опорных точек на основе полиномиальных уравнений 1-го порядка (5). Методика заключается в следующем; на старом и новом космических снимках в окрестностях утраченной опорной точки опознаются и измеряются координаты общих (связующих) точек, по которым определяются коэффициенты Используя

координаты опорной точки на старом снимке х ,у и полученные коэффициен-

ты а0,а1,а2,Ь0,Ь^Ь2, рассчитывают координаты искомой опорной точки на новом снимке х",у". Таким образом, на новом снимке появляется виртуальная опорная точка. Достоинствами метода являются простота вычислений, возможность применения для снимков любых видов съемки и любых параметров съемки, небольшое количество измерений (3 минимально необходимых точки плюс 1-2 избыточных для повышения надежности расчетов).

Экспериментальная проверка предложенной методики показала, что средняя ошибка аналитического переноса опорных точек составила 0,4 м для капитальных многоэтажных зданий, 1,0 м - для столбов, 0,6 м - для углов заборов. Наибольшее влияние на точность аналитического переноса опорных точек оказывает качество отождествления и измерения координат опорной и общих (связующих) точек, которое, в свою очередь, зависит от степени идентичности условий съемки архивного и актуального снимков: азимута съемки, угла отклонения оптической оси от надира, освещенности и пр. Связующие точки должны окружать опорную точку на расстоянии 200-300 м от нее. Не допускается расположения опорной точки вне геометрической фигуры, образуемой связующими точками.

С применением описанной методики аналитического переноса опорных точек было проведено внешнее ориентирование космического снимка (ЗшскШгс!, которое показало средние ошибки на опорных/контрольных точках, равные 1,13/3,82 м. При контрольном внешнем ориентировании с визуальным распознаванием опорных точек средние ошибки составили 1,00/3,81 м. Таким образом, точность фотограмметрической обработки снимка с использованием предлагаемой методики соответствует точности традиционной фотограмметрической обработки.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований в четвертой главе предложены три варианта технологической схемы проведения мониторинга городских территорий по материалам космических съемок сверхвысокого разрешения. На рисунке 4 представлена технологическая схема начального этапа мониторинга, закладывающего базу для дальнейшей многолетней работы по наблюдениям за территориями муниципальных образований. На данном этапе должна быть создана сеть опорных точек для планово-

высотной подготовки космических снимков, построена цифровая модель местности, подготовлена база пространственных данных.

Рисунок 4 - Организационно-технологическая схема начального цикла мониторинга

Второй и последующие циклы мониторинга городских территорий предназначены для выявления произошедших на местности изменений и отображены на рисунке 5.

Подготовительные работы

Оперативная космическая съемка

Фотограмметрическая обработка космических снимков

Корректировка цифровой модели рельефа

Ориентирование космических снимков

Построение стереомоделей

Дешифрирование снимков/выявление изменений

Частичное полевое обследование

Сбор и анализ ведомственных материалов

Аналитический перенос утраченных опорных точек

Изготовление ортофотопланов

Автоматическое выявление локальных участков с изменениями

Рисунок 5

- Организационно-технологическая схема проведения последующих циклов мониторинга 22

Внешнее ориентирование снимков производится по тем же опорным точкам, что и в первом цикле. В случае, когда опорную точку невозможно опознать на обрабатываемом космическом снимке (контур объекта скрыт облаками, перспективными искажениями высотных объектов или утрачен на местности), используется аналитический перенос опорной точки из предыдущего цикла мониторинга. Дешифрирование снимков и выявление произошедших изменений выполняется следующим образом: методами автоматизированного выявления изменений (change detection) на снимках выделяются локальные участки, в которых произошли перемены. Процедура change detection проводится с использованием вегетационных индексов NDVI, рассчитываемых по спектральным яркостям объектов местности в красной и ближней инфракрасной зонах спектра. Затем выполняется визуальное дешифрирование снимков лишь в выявленных локальных зонах. При необходимости проводится частичное полевое обследование местности.

Третья технологическая схема (рисунок 6) применяется для оперативной вставки новых отдельных объектов в базу пространственных данных.

Рисунок б - Организационно-технологическая схема оперативного создания фотопланов локальных участков местности

Практическое использование разработанной технологии использования космических снимков сверхвысокого разрешения для оперативного мониторинга городских территорий показало ее жизнеспособность.

Заключение.

Для разработки технологии мониторинга городских территорий по космическим снимкам сверхвысокого разрешения автором диссертации выполнен ряд исследований:

1) произведен анализ современного состояния и тенденций развития процесса обеспечения органов муниципального управления геопространственной информацией, а также определены требования к геопространственной информации, необходимой для решения задач муниципального управления;

2) исследованы точность фотограмметрической обработки космических снимков сверхвысокого разрешения и возможность дешифрирования по ним объектов городской инфраструктуры;

3) определены особенности фотограмметрической обработки космических снимков при мониторинге городских территорий;

4) исследована точность визирования на точки космических снимков сверхвысокого разрешения в зависимости от параметров съемки и типа контура.

На основании выполненных исследований предложена и детально разработана технология проведения мониторинга городских территорий по спутниковым снимкам, в том числе:

1) разработаны три основных варианта технологической схемы проведения мониторинга;

2) разработаны типовые требования к материалам космической съемки, используемой при мониторинге городских территорий, и обоснованы параметры выбора опорных точек для внешнего ориентирования и цифрового ор-тотрансформирования космических снимков;

3) предложена методика аналитического переноса опорных точек из предыдущих циклов мониторинга при частичной утрате опорных точек на местности.

Внедрение технологии в производство позволило организовать регулярное оперативное поступление актуальной геоинформации в органы муниципального управления г. Екатеринбурга. Предоставляемая информация предназначена для решения широкого круга градостроительных и иных задач.

Предложенная технология работ применяется на предприятиях Роскарто-графии при создании и поддержании картографического блока муниципальных и корпоративных ГИС, а также при производстве другой цифровой картографической продукции (фотопланов, фотокарт, трехмерных реалистичных моделей местности).

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Алябьев, A.A. Особенности мониторинга городских территорий по космическим снимкам сверхвысокого разрешения / A.A. Алябьев, Е.А. Кобзева, C.B. Серебряков // ГЕО-Сибирь-2008. Т. 3. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 1: сб. материалов IV Междунар. научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2008», 22-24 апреля 2008 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2008. - С. 26-32.

2. Кобзева, Е А. Информационные свойства космических снимков сверхвысокого разрешения в свете градостроительных задач / Е.А. Кобзева // ГЕО-Сибирь-2008. Т. 3. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 1: сб. материалов IV Междунар. научн. конгресса «ПЮ-Сибирь-2008», 22-24 апреля 2008 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2008. - С. 64-67.

3. Алябьев, A.A. Мониторинг пространственных данных на месторождениях «ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь» по материалам космических съемок / A.A. Алябьев, К.В. Беляев, Е.А. Кобзева // Геодезия и картография. - 2006. -№ 4. - С. 49-52.

4. Кобзева, Е.А. Особенности фотограмметрической обработки космических снимков QuickBird / Е.А. Кобзева // Геодезия и картография. - 2008. -№ 1,-С. 37-44.

5. Кобзева, ЕЛ. Использование материалов детальной космической съемки в задачах экологического мониторинга городских территорий / Е.А. Кобзева, В.Г. Коберниченко // Экологические проблемы промышленных регионов: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф., г. Екатеринбург, 22-24 апреля 2008 г. -Екатеринбург: Изд-во АМБ, 2008.

6. Кобзева, Е.А. Космическая стереосъемка в интересах градостроительства / Е.А. Кобзева // Материалы VII Международной научно-технической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии», г. Несебыр, Болгария, 17-20 сентября 2007 г. - М.: Ракурс, 2007. - С. 84-86.

7. Кобзева, Е.А. Экологический мониторинг городских территорий на основе космической съемки сверхвысокого разрешения / Е.А. Кобзева, В.Г. Коберниченко II Материалы Региональной научно-технической конференции «Информационное обеспечение экологической безопасности территорий». - Екатеринбург: ФГУП «Уралгеоинформ», 2008. - С. 24-28.

8. Кобзева, Е.А. Автоматизация дешифрирования спутниковых снимков: опыт и проблемы / Е.А. Кобзева, К.А. Поздина // Геодезия и картография. -2008,-№6.-С. 40-44.

9. Кобзева, Е.А. Использование высокодетальной космической стереосъемки для мониторинга городских территорий / Е.А. Кобзева, К.С. Ткаченко // Геодезия и картография. - 2008. - № 7. - С. 39-41.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кобзева, Елена Александровна

Обозначения и сокращения.

Введение.

1 Анализ современного состояния проблемы.

1.1 Современный подход к информационному обеспечению народнохозяйственных задач.

1.2 Геоинформационное обеспечение задач муниципального управления.

1.3 Проблема актуализации пространственных данных муниципального уровня.

2 Фотограмметрическая обработка сканерных снимков при проведении мониторинга городских территорий.

2.1 Технические характеристики современных космических съемочных систем сверхвысокого разрешения.

2.2 Теоретические основы фотограмметрической обработки космических снимков сверхвысокого разрешения.

2.3 Программные средства для обработки космических снимков.

2.4 Особенности фотограмметрической обработки космических снимков при проведении мониторинга городских территорий.

3 Экспериментальные исследования.

3.1 Исследование дешифровочных возможностей космических снимков сверхвысокого разрешения.

3.2 Исследование точности визирования на точки космических снимков сверхвысокого разрешения.

3.3 Исследование точности фотограмметрической обработки космических снимков.

3.4 Исследование методики аналитического переноса опорных точек из предыдущих циклов мониторинга.

4 Технологические схемы проведения мониторинга городских территорий.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и исследование технологии мониторинга городских территорий по материалам космических съемок сверхвысокого разрешения"

Актуальность работы. Принятая Правительством РФ «Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных в Российской Федерации» (от 21.08.2006 № 1157-р) [55] определила цели и принципы построения системы обеспечения органов государственной власти, местного самоуправления, организаций и граждан оперативной и достоверной геоинформацией. Реализация концепции предусматривает разработку технологий получения, хранения, актуализации и использования баз пространственных данных и метаданных на различных уровнях: федеральном, региональном, муниципальном, отраслевом.

Необходимым условием эффективного функционирования инфраструктуры пространственных данных РФ является поддержание пространственной pi тематической информации в современном состоянии. Данная задача решается путем проведения мониторинга местности, основным направлением которого служит интеграция геоинформационных технологий и методов получения и обработки данных дистанционного зондирования Земли.

Как в России, так и за рубежом данные ДЗЗ, полученные из космоса, используются в интересах муниципального управления. Из анализа опубликованных работ следует, что большая часть из них носит экспериментальный характер: исследуются способы и точность фотограмметрической обработки спутниковых изображений, их дешифровочные свойства, возможности автоматизации извлечения данных. Производственные проекты чаще всего направлены на обновление топографических карт и, ввиду недостаточного нормативно-технического регулирования, выполняются различными способами, по различным технологиям. Представляется необходимым обобщить разрозненный опыт, развить существующие методы обработки космических снимков и разработать научно обоснованную технологию использования материалов космических съемок для удовлетворения разнообразных нужд муниципального уровня.

Цель диссертационной работы состоит в разработке технологии мониторинга городских территорий по многозональным космическим снимкам сверхвысокого разрешения для создания и регулярного и оперативного обновления пространственных данных муниципального уровня.

Для достижения поставленной дели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать современные требования к геоинформационному обеспечению задач муниципального управления;

- исследовать точностные параметры и дешифровочные возможности космических снимков сверхвысокого разрешения с точки зрения информационного обеспечения задач муниципального управления;

- выявить особенности фотограмметрической обработки космических снимков при мониторинге городских территорий и разработать технологическую схему обработки данных с учетом этих особенностей;

- разработать типовые требования к исходным данным для фотограмметрической обработки космических снимков;

- разработать методику использования материалов планово-высотной подготовки архивных космических снимков при частичной утрате опорных точек на местности;

- разработать организационно-технологическую схему проведения всех этапов мониторинга городских территорий по материалам космических съемок.

Объект исследования — технология использования многозональных космических снимков сверхвысокого разрешения для регулярного и оперативного создания и обновления пространственных данных муниципального уровня.

Предмет исследования:

- точностные и информационные свойства космических сканерных снимков, полученных в оптическом диапазоне с пространственным разрешением 1 м и выше; методы и математический аппарат фотограмметрической обработки космических снимков сверхвысокого разрешения; программные средства для получения и обработки данных по материалам космических съемок.

Методологическая и теоретическая основа исследования. При выполнении работы использовались методы аналитической и цифровой фотограмметрии, цифровой обработки изображений, линейной алгебры, теории вероятностей и математической статистики.

В основу теоретических исследований положены фундаментальные труды д-ра техн. наук, проф. Лобанова Н.А., д-ра техн. наук, проф. Антипова И.Т., д-ра техн. наук, проф. Дубиновского В.Б., д-ра техн. наук, проф. Гука А.П., д-ра техн. наук, проф. Журкина И.Г., д-ра техн. наук, проф. Малявского Б.К. При выполнении экспериментальных исследований учитывались методики и результаты экспериментальных работ по стереотопографической съемке, цифровой обработке изображений, фотограмметрической и тематической обработке аэрокосмических снимков, проводимых в Центральном научно-исследовательском институте геодезии и картографии, Государственном научно-исследовательском и производственном центре «Природа», Сибирской государственной геодезической академии, Московском университете геодезии и картографии, а также иностранными учеными: G.Konecny, K.Jacobsen (University of Hanover, Germany), C.S.Fraser (University of Melbourne, Australia), D.Poli (Institute for Geodesy and Photogrammetiy, ETH Zurich, Switzerland). jИнформационную базу исследования составили разновременные космические снимки с КА Ikonos, QuickBird, материалы геодезических спутниковых измерений, топографические карты и планы масштабов 1:500 — 1:10 ООО, нормативно-технические документы, регламентирующие градостроительную и иную деятельность в муниципалитетах, топографо-геодезические и фотограмметрические работы. В качестве программного обеспечения использовались цифровая фотограмметрическая станция

Pliotomod4.3, программные комплексы обработки космических изображений и ГИС Geomatica9.1, ENVI4.2, Панорама9, MapInfo7.5.

Научная новизна исследования заключается в разработке технологии оперативного получения информации по многозональным космическим снимкам для широкого круга потребителей, решающих разнородные задачи муниципального уровня: создание схем генерального плана поселения, проведение благоустройства города, экологический контроль и т.д. В настоящей технологии реализован новый подход к фотограмметрической обработке космических снимков, основанный на ортотрансформировании космических снимков по частям с большим количеством опорных точек, что позволяет уточнить ориентирование снимков и взаимное расположение объектов местности.

Кроме того, автором в процессе исследований получены следующие новые результаты:

- выявлены объектный состав и особенности геоинформации, необходимой для удовлетворения нужд потенциальных пользователей;

- определены требуемые параметры проведения космической съемки в условиях регулярного детального наблюдения городских территорий;

- выполнена оценка информационного потенциала космических снимков сверхвысокого разрешения с учетом особенностей крупных российских городов;

- обоснованы требования к выбору опорных точек для фотограмметрической обработки снимков в зависимости от надежности распознавания объектов местности, режима съемки, используемого математического аппарата;

- предложена методика аналитического переноса утраченных опорных точек с архивных космических снимков.

На защиту выносятся:

- технологические схемы мониторинга городских территорий на основе космической съемки сверхвысокого разрешения;

- выявленные дешифровочные свойства космических сканерных снимков, полученных в оптическом диапазоне с разрешением 1 м;

- типовые требования к материалам космических съемок, предназначенных для мониторинга городских территорий;

- рекомендации по планово-высотному обеспечению космических снимков;

- методика аналитического переноса опорных точек из предыдущих циклов мониторинга при частичной утрате опорных точек на местности.

Практическая значимость работы. По разработанной технологии организован спутниковый мониторинг территории муниципального образования г. Екатеринбург (2007-2008 гг.). Результаты мониторинга интегрируются в муниципальную геоинформационную систему г. Екатеринбурга, пользователем которой являются комитеты и подразделения Администрации муниципального образования г. Екатеринбург (государственный контракт № УГ/15 «Конкурс-3»). Одновременно результаты мониторинга поступают в «Хранилище пространственных данных муниципального уровня», функционирующего в Уральском федеральном округе в рамках государственного заказа по созданию пилотного проекта «Инфраструктуры пространственных данных РФ» (государственный контракт № УГ/04-07).

Полученные результаты внедрены в ФГУП Госцентр «Природа» в рамках темы «Моделирование работы по ведению государственного топографического мониторинга» (государственный контракт № П/12-08).

Отдельные этапы разработанной технологии, такие как космическая съемка, ортотрансформирование и дешифрирование снимков, были реализованы при обновлении картографического блока муниципальных геоинформационных систем городов Среднеуральск и Талица Свердловской области (договоры № 34/06, № 81/06), при обновлении цифровых топографических карт масштаба 1:5 000 на территорию нефтегазовых месторождений Тюменской области (договор № 32/06), при создании цифровых ортофотопланов масштаба 1:10 ООО (государственный контракт № 129/зк).

Основные положения предлагаемой технологии мониторинга городских территорий могут использоваться для организации оперативных и плановых наблюдений за другими природными и техногенными комплексами. По сокращенному варианту технологии может выполняться обновление топографических и тематических карт масштаба 1:5 ООО и мельче, а также выпускаться смежная продукция — фотопланы, фотокарты, трехмерные модели местности.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Второй и Третьей международных конференциях «Земля из космоса -наиболее эффективные решения», г. Москва, 30 ноября - 2 декабря 2005 г. и 4-6 декабря 2007 г.; научно-практическом семинаре «Внедрение муниципальных геоинформационных систем. Мониторинг объектов градостроительной деятельности», г. Екатеринбург, 5 октября 2005 г.; Окружной научно-технической конференции «Муниципальные ГИС - комплексный подход к управлению территориями», г. Екатеринбург, 31 мая - 1 июня 2006 г.; Пятом и Шестом международном семинаре пользователей системы PHOTOMOD, г. Юрмала, Латвия, 13-16 сентября 2005 г. и г. Бечичи, Черногория, 18-22 сентября 2006 г.; Международной научной конференции «Суверенный Казахстан: 15-летний путь развития космической деятельности», Республика Казахстан, г. Алматы, 4-6 октября 2006 г.; Первой и Второй международных конференциях «Космическая съемка — на пике высоких технологий», г. Москва, 18-20 апреля 2007 г. и 16-18 апреля 2008 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Роль и место дистанционного зондирования Земли в инфраструктуре пространственных данных», г. Екатеринбург, 19-22 июня 2007 г.; XXIII Международной Картографической конференции, г. Москва, 4-10 августа 2007 г.; VII Международной научно-технической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии», г. Несебыр,

Болгария, 17-20 сентября 2007 г.; Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2008», г. Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.; VIII Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», г. Екатеринбург, 22-24 апреля 2008 г.; Региональной научно-технической конференции «Информационное обеспечение экологической безопасности территорий», г. Екатеринбург, 5-6 июня 2008 г.

Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в девяти статьях в периодических научных изданиях, в том числе четыре - в изданиях списка ВАК.

Заключение Диссертация по теме "Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия", Кобзева, Елена Александровна

Заключение

Для разработки технологии мониторинга городских территорий по космическим снимкам сверхвысокого разрешения автором диссертации выполнен ряд исследований:

- произведен анализ современного состояния и тенденций развития процесса обеспечения органов муниципального управления геопространственной информацией, а также определены требования к геоданным, необходимым для решения задач муниципального управления;

- исследованы точность фотограмметрической обработки космических снимков сверхвысокого разрешения и возможность дешифрирования по ним объектов городской инфраструктуры;

- определены особенности фотограмметрической обработки космических снимков при мониторинге городских территорий;

- исследована точность визирования на точки космических снимков сверхвысокого разрешения в зависимости от параметров съемки и типа контура.

На основании выполненных исследований предложена и детально разработана технология проведения мониторинга городских территорий по спутниковым снимкам, в том числе:

- разработаны типовые требования к материалам космической съемки, используемой при мониторинге городских территорий, и обоснованы параметры выбора опорных точек для внешнего ориентирования и цифрового ортотрансформирования космических снимков;

- предложена методика аналитического переноса опорных точек из предыдущих циклов мониторинга при частичной утрате опорных точек на местности;

- разработаны три основных варианта технологической схемы проведения мониторинга.

Внедрение технологии в производство позволило организовать регулярное оперативное поступление актуальной геоинформации в органы муниципального управления г. Екатеринбурга. Предоставляемая информация предназначена для решения широкого круга градостроительных и иных задач.

Предложенная технология работ применяется на предприятиях Роскартографии при создании и поддержании картографического блока муниципальных и корпоративных ГИС, а также при подготовке другой цифровой картографической продукции.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кобзева, Елена Александровна, Новосибирск

1. Агапов С.В. Фотограмметрия сканерных снимков. М.: «Картгеоцентр» - «Геодезиздат», 1996. - 176 е.: ил.

2. Адров В.Н., Карионов Ю.И., Титаров П.С., Громов М.О., Харитонов В.Г. О точности создания ортофотопланов по снимкам QuickBird // Геопрофи.-2005.- № 6,- С.21-24.

3. Адров В.Н., Карионов Ю.И., Титаров П.С., Чекурин А.Д. Данные ДЗЗ для топографического картографирования — критерии выбора // Пространственные данные. 2005. - № 4. - С.38-45.

4. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983. -418 с.

5. Альтшулер Б.А., Духин С.В., Сазонов Н.В., Самратов У.Д., Манойло Д.С. Состав и особенности описания базовых пространственных данных железнодорожной сети Российской Федерации // Пространственные данные. — 2007. № 3. - С.6-15.

6. Алябьев А.А. Разработка и экспериментальное исследование способа использования опознаков топографических съемок прошлых лет присоздании карты в масштабе 1:10 ООО: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. — Львов, 1985. 186 с.

7. Алябьев А.А., Беляев К.В., Кобзева Е.А. Мониторинг пространственных данных на месторждениях «ЛУКОИЛ-Западная Сибирь» (по материалам космических съемок) // Геодезия и картография. 2006. - № 4. - С.49-52.

8. П.Алябьев А.А., Серебряков С.В., Рассказова Л.М., Нестерова О.И. Разработка технологии автоматизации создания схем Генерального плана развития территорий. Екатеринбург: ФГУП «Уралгеоинформ», 2007. - 161 с.

9. Антипов И.Т. Математические основы пространственной аналитической фототриангуляции. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 2003.-296 е.: ил.

10. Атаманов С.А. Особенности аэрокосмического мониторинга состояния земель московского мегаполиса // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2005. - № 6.

11. Баранов Ю.Б. Рынок данных ДЗЗ в России // Пространственные данные. 2005. — JY« 3.

12. Береговских А.Н. Управление развитием территорий и градостроительная документация. Часть первая. Разработка градостроительной документации муниципальных образований. — Омск: ООО «РА «ГРАД», 2007. 288 с.

13. Бугаевский Л.П., Портнов A.M. Теория одиночных космических снимков. М.: Недра, 1984. - 280 с.

14. Вахрамеева Л.А., Бугаевский Л.М., Казакова З.Л. Математическая картография. М.: Недра, 1986. - 286 е., ил.

15. Гайдаев П.А., Большаков В.Д. Теория математической обработки геодезических измерений. М.: Недра, 1977. - 367 с.

16. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. — М.: Изд.-во А и Б, 1997.

17. Геворков В.Р. Характеристики спутников высокого разрешения // Пространственные данные. 2005.- №3.-С.28-41.

18. Гершензон В.Е., Кучейко А.А. Рынок космических геоданных в 2007 году // Пространственные данные. 2007. - № 2. — С.22-29.

19. Гершензон О. От космической телеметрии до готовых продуктов // Аэрокосмический курьер. 2007. — № 2. - С.72-73.

20. Гонин Г.Б. Космические съемки Земли. М.: Недра, 1989.

21. ГОСТ Р 51794-2001. Аппаратура радионавигационная глобальной навигационной спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек.

22. Градостроительный кодекс РФ от 29.12.2004 № 190-ФЗ.

23. Гречищев А.В. Программное обеспечение для обработки данных дистанционного зондирования: критерии выбора // Пространственные данные. 2006. - № 2. - С.27-39.

24. Гук А.П. Фотограмметрическая обработка сканерных снимков. -Новосибирск: НИИГАиК, 1985. 82 с.

25. Дубиновский В.Б. и др. Построение фотограмметрических сетей при обновлении топографических карт на основе первичного фотограмметрического сгущения // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1991. - № 3. - С.74-77.

26. Евстратова Л.Г. Разработка технологий создания цифровых карт по аэрокосмическим снимкам на основе метода свободно ориентированных моделей: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Новосибирск, 2005.

27. Жуков Г.П., Осипов Е.А., Толмачева З.И. и др. Камеральное топографическое дешифрирование аэроснимков (вопросы теории и практики). М.: РИО ВТС, 1962.

28. Журкин И.Г., Волкович Е.В., Жигалов К.Ю. Обновление картографического материала с помощью данных, полученных методом лазерной локации // Геодезия и картография. 2007. - № 5. -С.35-37.

29. Журкин И.Г., Нейман Ю.М. Методы вычислений в геодезии. М.: Недра, 1988.-304 с.

30. Журкин И.Г., Никишин А.Н. Концепция построения обобщенного картографического классификатора для региональной ГИС // Геодезия и картография. 2004. - № 10. - С.36-42.

31. Зотов Р.В. Фотопривязка геодезических пунктов без маркирования // Геодезия и картография. 1980.- №4.— С.48-49.

32. Инструкции о порядке разработки, согласования, экспертизы и утверждения градостроительной документации. Постановление Госстроя РФ от 29.10.2002 г. № 150.

33. Инструкция о порядке проектирования и установления красных линий в городах и других поселениях Российской Федерации. Постановление Госстроя России от 6 апреля 1998 г. № 18-30.

34. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. ГКИНП(ГНТА)-02-036-02. М.: ЦНИИГАиК, 2002.

35. Исследование и разработка предложений к современной автоматизированной технологии («сквозной») создания и обновления топографо-геодезической и картографической продукции: Отчет о НИР / ЦНИИГАиК; Руководитель Нехин С.С. 02.393. - М., 2005. - 54 с.

36. Казанцев Н.Н. Состав и особенности описания базовых пространственных данных автодорожной сети Российской Федерации // Пространственные данные. 2007. - № 2-3.

37. Карасев В., Бакланов А., Коекин А., Клюшников М. О перспективах систем ДЗЗ высокого разрешения // Аэрокосмический курьер. — 2007. — № 2. С.70-71.

38. Карманов Д.В., Матвеев Ю.Н. Технология создания ортофотопланов по аэрофотоснимкам, полученным с помощью малых беспилотных летательных аппаратов // Информация и космос. 2007. - № 4. - С.61-64.

39. Кацарский И. Компания Ракурс в Болгарии // Тезисы докладов VTI Международной научно-практической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии», г.Несебыр, Болгария, 17-20 сентября 2007 г. Ракурс, 2007. - С. 13-25.

40. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование земли из космоса. Цифровая обработка изображений: Учебное пособие. — М., Логос, 2001.-264 е.: ил.

41. Кирилин А., Ахметов Р. Развитие российской космической системы ДЗЗ // Аэрокосмический курьер. 2007. - № 2. - С.57-61.

42. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмическиеметоды географических исследований. М.: Академия, 2004. — 336 с.

43. Коберниченко В.Г., Тренихин В.А. Методы синтеза изображений на основе данных дистанционного зондирования Земли различного разрешения // Успехи радиоэлектроники. 2007. - № 3.

44. Кобзева Е.А. Особенности фотограмметрической обработки космических снимков QuickBird // Геодезия и картография. — 2008. — № 1.

45. Кобзева Е.А., Поздина К.А. Автоматизация дешифрирования спутниковых снимков: опыт и проблемы // Геодезия и картография. -2008. — № 6. — С.40-44.

46. Конечны Г. Тенденции цифрового картографирования // Тезисы докладов VII Международной научно-практической конференции «Отснимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии», г.Несебыр, Болгария, 17-20 сентября 2007 г. Ракурс, 2007. - С.3-12.

47. Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации. Постановление Правительства РФ от 21.08.2006 № 1157-р.

48. Концепция формирования Российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД). Проект. М.: ГИС-Ассоциация, 2004. - 68 с.

49. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. Основы и методы дистанционных исследований в геологии. М.: Мир, 1988.

50. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: Уч. пос.для студентов вузов. М.: Аспект Пресс, 2004. - 184 с.

51. Лобанов А.Н. Аэрофототопография. М.: Недра, 1978.

52. Лобанов А.Н., Журкин И.Г. Автоматизация фотограмметрических процессов. М.: Недра, 1980. - 240 с.

53. Лурье И.Е., Косиков А.Г. Теория и практика цифровой обработки изображений/ Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Под ред. A.M. Берлянта. М.: Научный мир, 2003.- 168 с.

54. Методические рекомендации по разработке схем зонирования территории городов / Протокол заседания НТС Госстроя РФ от 10 июня 1999 г. N 01-НС-15/7.

55. Миллер С.А. Производство и использование пространственных данных в РФ. Рынок и государство. Время стратегического выбора // Пространственные данные. — 2008. — № 1. — С.6-7, 36.

56. Миллер С.А., Кошкарев А.В. Пространственные данные и источники их получения // Пространственные данные. 2005. - № 1. - С.6-8.

57. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971.-576 с.

58. Михайлов А.П. Теоретическое обоснование требований к стабилизации носителя сканерной съемочной системы дистанционного зондирования // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1990. -№ 4. - С.81-84.

59. Михайлов А.П. Фотограмметрическая обработка стереоскопических изображений, получаемых оптико-электронными съемочными системами // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1990. -№ 5. - С.82-87.

60. Михайлов В.И., Болсуновский М.А. Спутники ДЗЗ высокого разрешения / Сборник статей компании «Совзонд» за 2004-2005 гг. -М.: Проспект, 2005.

61. Мишев Д. Дистанционные исследования Земли из космоса. М.: Мир, 1985.

62. Нехин С.С. Цифровые фотограмметрические системы: функции, возможности, перспективы развития // Пространственные данные. -2006. № 3. - С.27-41.

63. Новикова И.О. Опыт обработки данных космической съемки для задач картографирования // Материалы Второй международной конференции «Земля из космоса — наиболее эффективные решения», М., 30 ноября — 2 декабря 2005 г.

64. Носенко Ю. Развитие космической техники дистанционного зондирования Земли в России // Аэрокосмический курьер. — 2007. -№ 2. С.51-53.

65. Олейник С.В., Гайда В.Б Цифровые камеры для аэрофотосъемки // Геопрофи. 2006. - № 4. - С.45-51.

66. Основные положения по созданию и обновлению топографических карт масштабов 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, 1:200000, 1:500000, 1:1000000.- М.:РИОВТС, 1984.

67. Петри Г. Цифровые аэросъемочные системы / Тезисы докладов VII Международной научно-практической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии», г.Несебыр, Болгария, 17-20 сентября 2007 г. Ракурс, 2007. - С.30-33.

68. Положение о мониторинге земельных участков, входящие в состав земель общего пользования города Москвы / Постановление Правительства г. Москвы от 20.09.2005 № 717-ПП.

69. Положение о порядке ведения мониторинга кадастровой стоимости земель города Москвы / Постановление Правительства г. Москвы от 20.06.2006 №419-ПП.

70. Положение об информационном обеспечении градостроительной деятельности / Постановление Правительства РФ от 09.06.2006 № 363.

71. Рассказова JI.M., Рычков А.В., Серебряков С.В. Опыт создания МГИС // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. 2007. - № 2(59). -С. 18-22.

72. Рис У.Г. Основы дистанционного зондирования. М.: Техносфера, 2006.-336 с.

73. Рогов Н.И. Построение фотограмметрических сетей с использованием аналитически опознанных на снимках опорных точек // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1989. - № 4. — С.106-109.

74. Руководство по дешифрированию аэроснимков при топографической съемке и обновлении планов масштабов 1:2000 и 1:5 000. ГКИНП-02-121-79. М.: ЦНИИГАиК, 1980.

75. Руководящий технический материал по созданию цифровых ортофотопланов масштабов 1:5000 1:25 000 по материалам космической съемки. - М., 2005. - 54 с.

76. Рычков А.В. Место пространственных данных при разработке информационных систем для устойчивого развития территорий // Вестник геодезии и картографии. 2007. - № 2.

77. Сладкопевцев С.А., Дроздов C.JI. Космический мониторинг в решении проблем городского земельного кадастра // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2006. № 3. - С.77-82.

78. Соколова Н.А. Технология крупномасштабных аэротопографических съемок. М.: Недра, 1973.

79. Справочное руководство по съемке городов / Коськов Б.И. — М.: Недра, 1968.-240 с.

80. Технология создания и обновления цифровых топокарт базовых масштабов и крупномасштабных планов на стерео ЦФС по аэрокосмическим одиночным и стерео снимкам: Отчет о НИР / ЦНИИГАиК; Руководитель Нехин С.С. М., 1999. - 61 с.

81. Титаров П.С. Фотограмметрическая обработка спутниковых сканерных стереопар // Геодезия и картография. — 2001. № 8. - С.30-34.

82. Титаров П.С. Метод приближенной фотограмметрической обработки сканерных снимков при неизвестных параметрах сенсора // Геодезия и картография. 2002. - № 6. - С.30-34.

83. Тюфлин Ю.С. Новые методы аэрокосмических съемок и задачи фотограмметрии // Геодезия и картография. — 1994. — № 6. С.31-36.

84. Условные знаки для топографических карт масштабов 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000. — М.: ВТУ ГШ, 1983.

85. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000 -1:500. — М.: Картгеоцентр Геоиздат, 2000.

86. Условные знаки для топографической карты масштаба 1:10 000. М.: Недра, 1977.

87. Х.М.Агилар Вильегас, Фотограмметрическая технология создания и обновления топографических карт на территорию Мексики по космическим сканерным снимкам. // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2005. - № 6. - С.74-77.

88. Цветков В .Я. Геоинформационный мониторинг // Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2005. — № 5. — С. 151-155.

89. Экология: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. /В.Н. Большаков, В.В. Качак, В.Г. Коберниченко и др.; Под ред. Г.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. М.: Логос, 2005. - 504 с.

90. Ackerman F. Reliability and gross error detektion photogrammetrik block. Veroff Dtsch.geod.Kommis Bayer Akad Wiss. В., 1982. - № 258/5. -P.49-67.

91. Biiytiksalih G., Oruc M., Jacobsen K. Precise Georeferencing of Rectified High Resolution Space images // XXth ISPRS Congress, Istanbul, Turkey, 12-23 July 2004.

92. Cheng P., Gomez F., Weber M., Flingelli C. Mapping of IKONOS Images Using Minimum Ground Control // Geoinformatics. 2008. - Vol.11. -P.52-57.

93. Cheng P., Smith D., Sutton S. Mapping of QuickBird Images Using the RPC Method // Geoinformatics. 2005. - № 6. - P.50-52.

94. Cheng P., Toutin Т., Zhang Y., Wood M. QuickBird Geometric Correction, Path and Block Processing and Data Fusion // Earth Observation Magazine.

95. Fraser C.S., Hanley H.B., Yamakawa T. Three-Dimensional Geopositioning Accuracy of Ikonos Imagery // The Photogrammetric Record. 2004. -№ 19(106).-P.128-137.

96. Gamba P., Dell'Acqua F. Monitoring Urban Ateas for Environement and Security through Remote Sensing // XXth ISPRS Congress, Istanbul, Turkey, 12-23 July 2004.

97. Geomatica OrthoEngine: User Guide. PCI Geomatics, 2003.

98. Grussenmeyer P., Khalil O. Solutions for Exterior Orientation in Photogrammetry: a Review // The Photogrammetric Record. — 2002. -№ 17(100). P.615-634.

99. Hanley H.B., Fraser C.S. Sensor Orientation for High-Resolution Satellite Imagery: Further Insights into Bias-compensated RPCs // XXth ISPRS Congress, Istanbul, Turkey, 12-23 July 2004.

100. Ikonos Imagery Products Guide. Version 1.5. — GeoEye, 2006.

101. Jacobsen K. Orthoimages and DEMs by QuickBird and Ikonos // EARSeL, 2003.

102. Jacobsen К. Understanding Geo-Information from High Resolution Optical Satellites // GIS Development. 2006. - Vol. 10, Is.3. - P.24-28.

103. Kaichang Di, Ruijin Ma, Rong Xing Li. Rational Functions and Potential for Rigorous Sensor Model Recovery // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 2003. - №.1.

104. Kim Т., Dowman I. Comparison of Two Phisical Sensor Models for Satellite Images: Position-Rotation Model and Orbit-Attitude Model // The Photogrammetric Record. 2006. - № 21 (114). -P.l 10-123.

105. Knudsen Thomas. An Akgorithm for Verication and Change Detection between 3D Geospatial Databases and Aerial Images // ISPRS Hannover Workshop 2007:High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, Hannover, Germany, May 29 June 1, 2007.

106. Manakos I., Schneider Т., Ammer U. A Comparison between the eCognition classification methods on basis of field data // XlXth ISPRS Congress, Amsterdam, 2004.

107. Masami Shiba, Akemi Itaya. Using eCognition for improved forest management and monitoring systems in precision forestry// XlXth ISPRS Congress, Amsterdam, 2004.

108. Misakova L. Mapping of Urban Green Cover Using Different Image Processing Techniques on VHR Satellite Data // ISPRS Hannover Workshop 2007: High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, Hannover, Germany, May 29 June 1, 2007.

109. Mohammadzadeh A., Tavakoli A., Valadan Zoel M.J. Road Extraction Based on Fuzzy Logic and Mathematical Morfhology from Pan-sharpened Ikonos Images // The Photogrammetric Record. 2006. - № 21(113). -P.44-60.

110. Noguchi M., Fraser C.S. Accuracy Assessment of QuickBird Stereo Imagery // The Photogrammetric Record. 2004. - Vol. 19(106). - P. 128-137.

111. Photomod 4.1. Руководство пользователя. M.: Ракурс, 2006.

112. QuickBird Imagery Products. Product Guide. Revision 4.6.2. -DigitalGlobe, 2005.

113. Rozyckin S., Wolniewicz W. Assessment of DSM Accuracy Obtained by High Resolution Stereo Images // ISPRS Hannover Workshop 2007: High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, Hannover, Germany, May 29 June 1, 2007.

114. Safia A., He D.C., Belbachir M.F., Bounoua L. A precise texture-color based forest detection in urban environment // ISPRS Hannover Workshop 2007: High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, Hannover, Germany, May 29 June 1, 2007.

115. Sheeren D., Puissant A., Weber C., Gancarski P., Wemmert C. Deriving Classification Rules from Multiple Remotely Sensed Urban Data with Data Mining // 1st EARSeL Workshop of the SIG Urban Remote Sensing, Humboldt-Universitat, Berlin, 2-3 March 2006.

116. Siachalou S., Doxani G., Tsakiri-Strati M. Classication Enhancement in Urban Areas // 1st EARSeL Workshop of the SIG Urban Remote Sensing, Humboldt-Universitat, Berlin, 2-3 March 2006.

117. Sohn H., Park C., Chang H. Rational Function Model-Based Image Matching for Digital Elevation Models // The Photogrammetric Record. -2005. № 20(112). - P.366-383.

118. Toutin Т., Cheng P. QuickBird A Milestone for High-Resolution Mapping // Earth Observation Magazine. -2002. - Vol.11, № 4.

119. Toutin Т., Cheng P. Demystification of IKONOS // Earth Observation Magazine. 2000. - № 9(7). - P. 17-21.

120. Volpe F., Rossi L. Mapping Towns from QuickBird Imagery // GIM International. 2005. - Vol.19, Is.5.

121. Yamakawa Т., Fraser C.S. The Affine Projection Model for Sensor Orientation: Experiences with High-Resolution Satellite Imagery // XXth ISPRS Congress, Istanbul, Turkey, 12-23 July 2004.

122. Yastikli N., Jacobsen K. Direct Sensor Orientation for Large Scale Mapping Potential, Problems, Solutions I I The Photogrammetric Record. - 2005. — № 20(111). - P.274-284.