Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование технологии создания планово-картографической основы ведения государственного кадастра недвижимости

ВАК РФ 25.00.34, Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии создания планово-картографической основы ведения государственного кадастра недвижимости"

Государственный университет по землеустройству

На правах рукописи

Мельников Александр Викторович

Совершенствование технологии создания планово-картографической основы ведения государственного кадастра недвижимости

Специальность 25.00.34 -аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2004

Работа выполнена на кафедре аэрофотогеодезии Государственного университета по землеустройству

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Малявский Б.К.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук В.Ф. Чекапин

кандидат технических наук Л.И. Яблонский

Ведущая организация - Госцентр "Природа"

Защита диссертации состоится « I?» ЫлЛМл-Я- 2004 г. в 1( часов на заседании диссертационного совета К 220.025.01 по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук в Государственном университете по землеустройству по адресу: 103064, Москва, К-64, ул. Казакова, 15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУЗа

Автореферат разослан «И » \ 1 2004 г.

Ученый секретарь \/1

диссертационного Совета ' Р С.Б. Недумов

^ттй- гкччоъ

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. В настоящее время в Российской Федерации большое внимание уделяется вопросу создания и ведения государственного кадастра объектов недвижимости, обеспечивающих эффективное использование недвижимости (включая земельные участки), вовлечение их в оборот и стимулирование инвестиционной деятельности на рынке недвижимости в интересах удовлетворения потребностей общества и граждан.

С этой целью создается автоматизированная система ведения государственного земельного кадастра как единая система государственного учета недвижимости, содержащая перечень объектов учета и данные о них.

Создаются автоматизированные базы данных по кадастровому учету земельных участков всех форм собственности и прочно связанных с ними объектов недвижимого имущества, подлежащих учету в едином государственном реестре земель (ЕГРЗ) и едином государственном реестре прав (ЕГРП).

В качестве планово-картографической основы для создания и ведения государственного земельного кадастра в последние годы широкое использование получили цифровые ортофотопланы, которые создаются по материалам аэро и космических съемок. Обработка этих материалов с целью создания цифровых ортофотопланов требует значительных затрат времени, финансов и использования дорогостоящего оборудования и технологий. Сокращение затрат и повышение эффективности технологий и методов создания цифровых ортофотопланов является одной из важнейших задач. Актуальность диссертационной работы и заключается в разработки методов и технологий, позволяющих сократить сроки и снизить совокупные затраты на создание цифровых ортофотопланов и повысить их информативность.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

> обоснована возможность исключения из существующей технологии

аналоговых процессе!

.н .замени и у цифрпвьуми;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С, Петербург ЯИ6РК

> усовершенствован процесс составления технического проекта на выполнение аэрофотосъемки;:

> разработаны способы и технология создания по материалам аэрофотосъемки цифровой планово-картографической основы, предусматривающие максимальную дифференциацию процессов;

> выполнены опытно-производственные работы по определению технико-экономической эффективности разработанных методов по совершенствованию технологии создания планово-картографической основы по материалам аэрофотосъемки.

Целью работы является повышение эффективности выполняемых работ по созданию ортофотопланов, включая аэрофотосъемочные, геодезические и фотограмметрические работы.

Методы исследований. Решение поставленных задач выполнено с использованием методов аналитической и цифровой фотограмметрии, аналитической геометрии, математической статистики, сетевых методов планирования и способа наименьших квадратов. Для проверки правильности реализации разработанных технологий и методов использовался экспериментальный метод исследований.

Экспериментальные работы и исследования выполнены с использованием новейшего оборудования (цифровые фотограмметрические комплексы) и современных технологий по реальным аэрофотоснимкам.

Научная новизна. Основные результаты диссертационной работы, представляющие новизну и выносимые на защиту, заключаются в следующем:

1. Предложен метод классификации ортофотопланов;

2. Разработан алгоритм и производственная программа автоматического составления проекта на выполнение аэрофотосъемки.

3. Предложено репродукцию накидного монтажа создавать не аналоговым, а цифровым методом. При этом выполнен анализ различных методов ее создания и применения, а также показаны

преимущества использования цифровой репродукции перед аналоговой фоторепродукцией.

4. Предложены математические зависимости, описывающие соотношение между масштабом планируемой аэрофотосъемки и масштабом создаваемого цифрового ортофотоплана, которые позволяют объективно определять соотношение между этими масштабами.

5. В целях сокращения производственного цикла предложено процессы фототриангуляции и получения цифровой информации о рельефе выполнять в фотограмметрической системе координат или, например, в геоцентрической системе координат WGS-84, не дожидаясь результатов полевой планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки.

6. Выполнен анализ различных методов полевой планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки применительно к цифровой технологии обработки материалов аэрофотосъемки.

7. Выполнены опытно-производственные работы по определению возможности использования координат центров фотографирования, пунктов государственной геодезической сети, опорной межевой сети или других маркированных на земле точек с известными координатами для геодезического уравнивания фотограмметрических блоков. Результаш этих работ показали, что использование одних только координат центров фотографирования позволит создавать ортофотопланы масштаба от 1:5000 и мельче.

8. Разработана новая технологическая схема создания планово-картографической основы, начиная с планирования аэрофотосъемки и заканчивая созданием готовых ортофотопланов. В результате выполнения опытно-производственных работ доказано, что использование предложенных методов и технологии обработки материалов аэрофотосъемки позволяет сократить сроки создания цифровых ортофотопланов на 30-35% в зависимости от их масштаба.

9. Разработан и экономически обоснован цифровой метод обновления имеющихся карт и планов. Для чего предлагается создать государственную базу цифровых геоинформационных данных, в которую необходимо включить ранее полученную цифровую информацию, как-то: цифровые ортофотопланы, цифровые модели рельефа, каталоги координат опорных точек и их цифровые абрисы, результаты фототриангуляции и т. п.

Практическая значимость работы. Разрабо1анная технология и методы позволяют примерно в 1,5 раза сократить сроки создания цифровых ортофотопланов по материалам аэрофотосъемки. При этом сокращаются так называемые "мокрые" процессы фотолабораторной обработки материалов аэрофотосъемки. Значительное повышение эффективности предлагаемой технологии возможно в последующем при обновлении существующих карт и планов. Это обусловлено тем, что в последующем для обработки материалов новых аэрофотосъемок возможно использовать уже имеющиеся материалы планово-высотной привязки, цифровые модели рельефа и т. п..

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в производственных подразделениях федерального государственного унитарного предприятия «Государственный проектно-изыскательский институт земельного кадастровых съемок» (ФГУП «Госземкадастрсъемка» - ВИСХАГИ) и его филиалах.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертационной работы - 93 страницы машинописного текста, 21 рисунок и 18 таблиц. Список литературы включает 66 наименований. Краткое содержание работы.

Во введении дана общая постановка проблемы, обоснована ее актуальность при создании планово-картографической основы

государственного земельного кадастра, сформулирована цель и определены задачи исследований.

В первой главе представлены результаты анализа существующей в федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный проектно-изыскательский институт земельно-кадастровых съемок» технологии создания планово-картографической основы, проанализированы методы выполнения основных процессов, определены их недостатки. Показано, что ортофотоплан является универсальной планово-картографической основой, позволяющей создавать не только земельно-кадастровые карты, но и топографические, тематические и специальные картографические документы. Ортофотоплан можно использовать при выполнении работ по полевому дешифрированию и инвентаризации земель вместо увеличенных фотоотпечатков. При этом может быть использован полевой персональный компьютер и спутниковые СРБ-приемники, что во много раз повышает эффективность выполнения полевых работ и значительно сокращает затраты на создание штриховых планов и карт.

Предложена базовая классификация ортофотопланов по таким характеристикам, как: точность, разрешающая способность, фотографическое качество, цветность, дата выполнения аэрофотосъемок, материалы которых использовались для изготовления ортофотопланов и т. п.

Таблица 1

Класс Срок, прошедший после АФС (лет) Разрешение ортофотоплан а в лин/мм Средняя погрешность ортофотоплана в мм Фотографичес кое качество Стоимость

I ДоЗ 10 и более Лучше 0.3 Отличное 100%

11 От 3 до 8 От 8 до 10 От 0.3 до 0.4 Хорошее 75%

111 Старше 8 Меньше 8 От 0.4 до 0.5 Удов-льное 50%

В таблице 1 представлены предложения по классификации ортофотопланов применительно к застроенной городской территории. Подобные таблицы должны быть разработаны для сельских населенных пунктов и для межселенных территорий (земель сельскохозяйственного назначения, лесного фонда, тундры и т. п.).

Обусловлено это тем, что срок обновления для этих территорий различный, следовательно, и стоимость ортофотопланов будет понижаться по другому закону.

Выполнен анализ существующей в настоящее время в федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный проектно-изыскательский институт земельно-кадастровых съемок» технологии создания ортофотопланов, схема которой представлена на рис. 1. Данная технология предусматривает последовательное выполнение гаких процессов, как

> аэрофотосъемка и фотолабораторные работы;

> геодезические работы по планово-высотной привязке материалов

аэрофотосъемки;

> фотограмметрические работы.

К недостаткам существующей технологии можно отнести следующее.

Проект аэрофотосъемки выполняют на топографических картах масштаба 1:100 ООО, представленных, как правило, в системе координат 1942г., на которые вручную наносят границы аэрофотосъемки. Далее эти границы переносят в бортовой компьютер, который вычисляет координаты центров фотографирования в системе WGS-84. Такой метод проектирования не только имеет низкую производительность, но и может привести к ошибкам в планировании залета, несмотря на то, что аэрофотосъемка выполняется современной высокоточной аэрофотосистемой RC-30 (фирмы Leica, Швейцария) с получением координат центров фотографирования. Эти ошибки обусловлены мелким масштабом топографической карты, ручным

переносом границ, а также различием систем координат топографической карты и создаваемого ортофотоплана.

ГРАНИЦА ОБЪЕКТА

т

ТОПОКАРТАМ 1:100 000 ВСК-42

РУЧНОЙ ПЕРЕНОС НА ГРАНИЦЫ НА ТОПОКАРТУ

ПРОЕКТ АФС НА ТОПОКАРТЕ

ВЫПОЛНЕНИЕ АФС

НЕГАТИВЫ

КОНТАКТНЫЕ ОТПЕЧАТКИ

ФОТОРЕПРОДУКЦИЯ ВСК-42

ПРОЕКТ ПЛАНОВО-ВЫСОТНОЙ ПРИВЯЗКИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ОПОЗНАКОВ

СКАНИРОВАНИЕ НЕГАТИВОВ

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИЯ

ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ УРАВНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИИ

СОЗДАНИЕ ЦМР

ОРТОТРАНСФОРМИРОВАНИЕ

ФОРМИРОВАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОРТОФОТОПЛАНА

Рис. 1.2 9

Фотолабораторная обработка предусматривает не только проявление экспонированного фильма, но и изготовление фоторепродукций накидною монтажа, контактных и увеличенных фотоотпечатков. Для лого используется уникальное и дорогостоящее оборудование, фотоматериалы и химикаты, что удорожает стоимость создаваемого ортофотоплана.

С использованием этих фотодокументов осуществляв 1ся геодезическая планово-высогная привязка, которая предусматривает определение плановых координат и высот наземных (опорных) точек в заданной сис1еме координат.

Несмотря на кажущуюся простоту, особенно при использовании спутникового ОРЬ-приемника, полевые работы по планово-высо! пой привязке материалов аэрофотосъемки являются довольно трудоемкими и продолжительными по времени особенно в труднодоступных и малопроходимых местах, а, следовательно, и дорогостоящими.

Следует отметить, что в рассмотренной технологической схеме фотограммефические работы выполняются после выполнения полевой планово-высотной привязки снимков.

Фотограмметрические работы в существующей технологи предусматривают также последовательное выполнение следующих технологических процессов:

> сканирование аэрофотонегативов;

> фототриангуляция;

> получение цифровой модели рельефа;

> ортотрансформирование растровых полутоновых изображений,

мозаику единого ортоизображения и соответствующее оформление

ортофотоплана в рамках трапеции или планшета.

При фото триангуляции наряду со связующими точками измеряют также и координаты опорных точек, абрисы которых нарисованы на увеличенных фотоотпечатках при выполнении полевых геодезических работ.

Для создания оргофотопланов высоты цифровой модели рельефа должны быть получены с точностью, определяемой по формуле (предложена

автором):

. ntr-M^-f »h *

г

где: mh - средняя погрешность получения высот цифровой модели рельефа; mr - средняя погрешность (в плане) получения ортофотоплана; М„ф„ - знаменатель масштаба создаваемого ортофотоплана; f - фокусное расстояние объектива аэрофотоаппарата; г - наибольшее расстояние точки трансформируемого фотоснимка от точки надира фотоснимка. Для расчетов это расстояние может быть принято равной половине диагонали кадра аэронегатива, т. е. г = L 2 , где: L - размер стороны аэронегатива (180мм, 230мм и т. п.).

Время получения цифровой модели рельефа в пределах одной стереопары фотоснимков формата 230мм х 230мм на равнинную и всхолмленную местность составляет примерно 2-3 часа для создания ортофотоплана масштаба 1:10 000 и 3-5 часов для создания ортофотоплана масштаба 1:2 000.

Выполнение производственных работ показало, что создание ортофотопланов в соответствии с технологической схемой, представленной на рис. 1, потребует следующих затрат времени: для 100 планшетов масштаба 1:2 000-281 час, а для 130 трапеций масштаба 1:10 000-548 часов.

Анализ существующей технологии создания ортофотопланов позволил выявить ее недостатки, к которым относятся следующие:

1. При составлении проекта аэрофотосъемки граница объекта вручную переносится на бумажную топографическую карту. Это приводит к ошибкам проектирования аэрофотосъемки. Следствием этого может быть излишняя или недостающая площадь аэрофотосъемки.

2. Масштаб аэрофотосъемки выбирается, исходя из требований устаревшей инструкции, предусматривающей выполнение аэрофотосъемки в основном отечественными аэрофотоаппаратами типа АФА-ТЭ.

3. Большой объём фотолабораторных работ, а это - "мокрые"

процессы, большое количество уникального и дорогостоящего оборудования, химических реактивов и фотоматериалов. Всё это удорожает существующую технологию создания ортофотопланов.

4. Геодезические работы являются трудоемкими,

малопроизводительными и дорогими особенно при полевой планово-высотной привязке материалов аэрофотосъемки малообжитых, труднопроходимых и недоступных районов. Поэтому полевая планово-высотная привязка материалов аэрофотосъемки является сдерживающим фактором для повышения оперативности и производительности создания планово-картографической основы и снижения их стоимости. Оформление опознаков на увеличенных фотоотпечатках и их использование при фототриангуляции приводит к появлению ошибок опознавания, наведения и измерения опознаков на растровых полутоновых изображениях, и, в конечном счете, к снижению точности получения, как элементов внешнего ориентирования растровых полутоновых изображений, гак и всей планово-картографической основы.

6. Недостаточно эффективно при фототриангуляции применяются альтернативные методы планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки, основанные, например, на использовании координат центров фотографирования, пунктов Государственной геодезической сети, опорно-межевой сети и т. п.

Во второй главе представлены результаты теоретических исследований, направленные на устранение недостатков существующей технологии создания ортофотопланов.

Автором разработан алгоритм, на основании которого составлена программа для автоматической разработки проекта аэрофотосъемки

Использование этой программы позволяет повысить производительность труда при составлении проекта аэрофотосъемки и оптимизировать ее выполнение.

Автором в результате теоретических выкладок получена простая формула, позволяющая определять масштаб аэрофотосъемки, используя имеющиеся параметры фотоснимков и требования к аэрофотосъемке.

где: Рх - величина продольного перекрытия фотоснимков вдоль направления съёмки (в %);

Г?с|| - разрешающая способность аэрофотонегативов (линий/мм).

Эта формула позволяет определять масштаб аэрофотосъемки для создания цифрового ортофотоплана с требуемой точностью. При выполнении аэрофотосъемки, масштаб которой определен с использованием этой формулы, можно примерно в 7,5 раз сократить количество

создание ортофотоплана, а, следовательно, и его стоимости.

Разработаны предложения по изготовлению цифровой репродукции и методы ее использования в цифровой технологии создания планово-картографической основы. Показано, что цифровая репродукция может использоваться не только для оперативного выбора фотоснимков на участок обработки, но и для эффективной разработки различных проектов и отчетных документов.

При наличии координат центров фотографирования цифровая репродукция получает координатную привязку, которая позволит наносить Fia нее информацию, представленную также в координатной форме.

Цифровая репродукция может иметь более высокое фотографическое качество за счет использования цифровой коррекции фотоизображения.

Внедрение в производство цифровой репродукции исключает дорогостоящий «мокрый» фотопроцесс и его компоненты - дорогое оборудование, фотоматериалы и химреактивы.

Автором разработана технологическая схема выполнения работ по созданию цифровых ортофотопланов, представленная на рисунке 2. В ней

фотоснимков. Это приведет к уменьшению времени, затрачиваемому на

изменена последовательность и технология выполнения полевой планово-высотной привязки и фототриангуляции, т.е. предлагается вначале измерить координаты связующих точек, а затем выполнять полевую геодезическую планово-высотную привязку материалов аэрофотосъемки. Для этого фотоабрисы всех связующих точек, измеренных в зонах опознаков, под своими номерами записываются в полевой компьютер.

В случае, если полевой компьютер отсутствует, то фотоабрисы с маркированными связующими точками и своими номерами распечатываются на принтере (плоттере) в масштабе создаваемой планово-картографической основы или в 2-4 раза крупнее.

Набор фотоабрисов используется в полевых условиях для измерения геодезических координат этих связующих точек. Если результаты измерений связующих точек предварительно уравнять с использованием навигационных координат центров фотографирования, то каждая связующая точка будет иметь геодезические координаты. Записанные в полевой компьютер с присоединенным к нему СРБ-приемником координаты связующих точек, позволят геодезисту выбрать оптимальный режим организации работ по определению координат опорных точек, а наличие фотоабрисов позволит с минимальными затратами распознавать их на местности.

Геодезические координаты заносятся в каталог под тем же номером, который был присвоен этой связующей, а теперь опорной, точке ранее. Эти точки не нужно находить и измерять повторно, а можно сразу же использовать при уравнивании результатов фотограмметрических измерений связующих точек.

Таким образом, при реализации данного метода ошибка опознавания, наведения и измерения опорной точки переводится из сферы фотограмметрии и камеральных работ в сферу геодезии и полевых работ.

Рис. 2 15

С целью сокращения временных и финансовых затрат на выполнение геодезической планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемок авюром предлагается в качестве опознаков использовать пункты Государственной геодезической сети, опорно-межевой сети и другие маркированные точки на местности с известными координатами.

По результатам измерения координат связующих точек определяют элементы взаимного ориентирования, по которым выполняют эпиполярное (базисное) трансформирование стереоизображений.

На рис.3 представлены реальные Р„ и Р„ и приведенные фотоснимки Р,," и Р„°, полученные в результате эпиполярного (базисного) трансформирования на приведенную плоскость Р° , параллельную базису фотографирования Б.,, Б,,.

Приведенные координаты х,,и, у", х„°, ум° фотоснимков вычисляют по известным формулам:

у> = _уАг., + V, -V

= -/

где:

х,°, ул", х„° , у„° - приведенные координаты точки М стереомодели;

о

о ,, 0

х.,, Ул, х„, у„ - координаты точки М на наклонных фотоснимках;

1й

Рис. 3

а„ Ь„ С[ и а\, Ь'|, с'| 0 = 1, 2, 3) - направляющие косинусы для левого и правого фотоснимков стереопары;

{- фокусное расстояние аэрофотосистемы.

После эпиполярного трансформирования для каждой точки М будут

иметь место следующие соотношения:

о о Ул -Уп -в

Хя°-Х„° = р0

где р° - величина приведенного продольного параллакса; с- значение приведенного остаточного поперечного параллакса.

Следует заметить, что чем точнее были получены элементы взаимного ориентирования, тем меньше величины остаточных поперечных параллаксов е и тем ближе друг к другу будут находиться базисные линии с координатами ул° и у,,0. В этом случае повышается точность автоматического определения приведенных продольных параллаксов, так как поиск одноименных точек может осуществляться только вдоль соответственных базисных линий.

Автоматические методы, основанные на корреляции фотоизображений, получают цифровую информацию о рельефе не о подстилающей поверхности земли, а о видимой поверхности местности (крыши домов, растительность и т.д.). При редактировании такой цифровой информации о рельефе наиболее целесообразно использовать не точечные, а площадные методы. К ним можно отнести метод ортотрансформированных изображений и метод параллаксалей.

Метод ортотрансформированных изображений заключается в стереоскопическом рассматривании двух ортофотоизображений, созданных по исходным стереоизображениям с использованием цифровой информации о рельефе, и исправлении последней. При этом, если цифровая информация о рельефе получена правильно, то поверхность земли будет казаться ровной, а высотные объекты (здания, деревья и т.п.) будут возвышаться над землей. В противном случае в тех местах, где имеются неровности, цифровую информацию о рельефе исправляют.

Метод параллаксалей заключается в формировании по полученной цифровой информации о рельефе линий равных параллаксов (параллаксалей) и стереоскопическом рассматривании их совместно с исходным стереоизображением. Параллаксали это те же горизонтали, только в фотограмметрической системе координат. В этом случае также необходимо добиться того, чтобы параллаксали касались поверхности земли.

Таким образом, параллельно с выполнением полевых геодезических работ по определению геодезических координат опорных точек, в камеральных условиях получают отредактированную цифровую информацию о рельефе.

Для получения геодезических координат X, У и высот Ъ точек цифровой модели рельефа отредактированную цифровую информацию о рельефе в виде приведенных координат х°л, у0 и приведенного продольного параллакса р° преобразуют в топоцентрическую систему координат по следующим формулам:

Х = Ы-Х[ + Х,х

где:

А _ ^о' - Х„ • ^ .

Х1 = а;-х,+а1у,-а1-Г

= -^о = Х,г ~ X,,

Хл,\'лЛл,Х,г,2,г- ' координаты центров фотографирования в топоцентрической системе координат (линейные элементы внешнего ориентирования фотоснимков); я,с,' и а",Ь",с" (где /=1,2,3)- направляющие косинусы поворота системы координат соответственно левого и правого фотоснимков стереопары относительно топоцентрической системы координат;

с}х\+Ьу/,-с'}/

V =_гагх°+Ьгу\-с1/ Уч У 0 ь 0 г

а>х°-с,/

Чх'+ЬУп-ъ/

«Л+ЬУ.-с,/

— {

/я У 0 . 1_ 0 у

"Л +6,у. -с,/

о о

а„Ь„с, и а'„Ь'„с', (/=1,2,3) - направляющие косинусы соответственно для левого и правого фотоснимков стереопары.

В третьей главе приведены результаты опытно-производствепных работ по:

> степени эффективности изготовления цифровой репродукции материалов аэрофотосъемки различными методами;

> исследованию различных вариантов геодезического уравнивания фотограмметрических измерений с использованием КЦФ;

> использованию пунктов ГГС для геодезического уравнивания;

> определению эффективности разработанной автором технологической схемы создания ортофотопланов.

> эффективность использования ортофотоплана для обновления карт и планов.

Показано, что цифровая репродукция может быть создана:

> по результатам измерения двух связующих точек на смежных фотоснимках;

> по КЦФ и одной связующей точке на смежных фотоснимках;

> только по КЦФ.

Наиболее точную цифровую репродукцию можно создать по первому варианту. Однако его производительность в 3 раза ниже, чем цифровая репродукция, изготовленная по третьему варианту, точность которого ниже. Второй вариант является промежуточным как по точности, так и по производительности.

№№ проекте в Кол-во сним -ков Кол-во контр, точек Номера вариантов

1 2 3 4 5

в плане по высоте в плане по высоте в плане по высоте в плане по высоте в плане по высоте

dl мк dz м„ dl м. dz М, dl мк dz мк dl мк dz мк dl мк dz мк

1 402 12 1.19 3970 5.38 - 0.93 3100 0.75 10 000 0.98 3270 0.52 5 000 0.83 2770 0.41 5 000 0.92 3070 0.50 5 000

2 475 7 2.53 8440 8.43 - 1.90 6330 0.95 25 000 0.69 2300 0.44 5 000 0.72 2400 0.47 5 000 0.70 2340 0.50 5 000

3 487 9 2.87 9570 3.39 - 1.91 6370 0.71 10 000 1.44 4800 0.64 5 000 1.40 4700 0.62 5 000 1.46 4870 0.60 5 000

Масштаб создаваемого ортофотоплана 1:5 000-1:10 ООО и мельче 1:5 000 и мельче 1:5 000 и мельче 1:5 000 и мельче 1:5 000 и мельче

Масштаб создаваемого оригинала рельефа в горизонталях - 1:10 000-1:25 000 и мельче 1:5 000 и мельче 1:5 000 и мельче 1:5 000 и мельче

Для выполнения опытно-производственных работ по определению возможности использования координат центров фотографирования для геодезического уравнивания фотограмметрических блоков были выбраны три производственных проекта, содержащие соответственно 402, 475 и 487.

В каждом из этих проектов геодезическое уравнивание выполнялось по 5-ти вариантам:

> 4 опорные планово-высотные точки;

> все имеющиеся планово-высотные точки;

> те же 4 опорные точки и координаты центров фотографирования;

> все те же опорные точки и координаты центров фотографирования;

> только координаты центров фотографирования.

Контроль результатов уравнивания во всех вариантах осуществлялся по одним и тем же контрольным точкам.

В табл. 2 представлены результаты уравнивания по трем проектам для всех пяти вариантов и значения масштабов ортофотопланов и оригиналов рельефа, которые могут создаваться по этим результатам.

Из этой табл. видно, что использование для геодезического уравнивания только одних координат центров фотографирования позволяет по материалам аэрофотосъемки масштаба 1:20 ООО создавать ортофотопланы и оригиналы рельефа в масштабах 1:5000 и мельче

В работе также представлены результаты опытно-производственных работ по использованию пунктов Государственной геодезической сети для планово-высотной привязки, которые показали возможность создания ортофотопланов масштаба 1:10 ООО и мельче.

Этот путь выполнения планово-высотной привязки может использоваться в тех случаях, когда отсутствуют координаты центров фотографирования. При этом не требуется выполнение полевых геодезических работ, что ускоряет и удешевляет обработку аэрофотосъемочных материалов.

№ | Технологический процесс час.

Существующая технология 281 1

1 Изготовление контактных отпечатков 3

2 Изготовление фоторепродукции 4 8S |

j Выбор пунктов ГГС 1

4 Разработка проекта ПВП 7 ■Ч

5 Изготовление увеличенных отпечатков 6 Нн

6 Полевые геодезические работы 80 JMflBHHHHI

7 Камеральные геодезические работы 16 анни

8 Сканирование негативов 11 tan

9 Измерение связующих точек 10 вдяи

10 Измерение опознаков и пунктов ГТС 1 и

11 Уравнивание фотограмметрических измерений 6 Ii

12 Получение ЦМР 84

13 Ортотрансформирование 22 инн

14 Создание ПКО 30 НИИР

Предлагаемая технология 183 281

1.1 Сканирование негативов 11 ян

1.2 Выбор пунктов ГГС 1 нН

2 Изготовление ЦР 1 tB

3 Измерение связующих точек 10 иии

4.1 Получение ЦИР 84 'янкия

4.2.1 Разработка проекта ПВП 7 В

4.2.2 Полевые геодезические работы 80 Ппнп

5 Камеральные геодезические работы 16 ■н

6 Уравнивание фотограмметрических измерений и вычисление ЦМР 6 1

7 Ортотрансформирование 22 ив*.

8 Создание ПКО 30 -ОМ

1831

Разница составляет 98 часов или предлагаемая технология в 1,5 раза эффективней существующей.

№ | Технологический процесс

Существующая технология

1 Выбор пунктов ГГС

11

Разработка проекта ПВП

Полевые геодезические работы

Камеральные геодезические работы

Сканирование негативов

Измерение связующих точек

Измерение опознаков и пунктов ГГС

Уравнивание фотограмметрических измерений Получение ЦИР 10 Орготрансформирование

Создание ПКО

2.1 2.2

4.1

4.2.1

4.2.2

4.2.3

Предлагаемая технология

Вариант 1

Сканирование негативов Изготовление ЦР Выбор пунктов ГГС

Измерение связующих точек

Получение ЦИР

Разработка проекта ПВП

Полевые геодезические работы

Камеральные геодезические работы Уравнивание фотограмметрических измерений и вычисление ЦМР Ортотрансформирование Создание ПКО

Эффективность предлагаемой технологии по варианту 1 в 1,5 раза выше существующей технологии.

№ | Технологический процесс час.

Предлагаемая технология 372

Вариант 2

1 Сканирование негативов 35 П

2.1 Изготовление ЦР 3

2.2 Выбор пунктов ГГС 2

3 Измерение связующих точек 33

4.1 Получение ЦИР 196

4.2 Камеральные геодезические работы 1

5 Уравнивание фотограмметрических измерений и вычисление ЦМР 12

6 Ортотрансформирование 53

7 Создание ПКО 40

372 | 548

Предлагаемая технология 372

Вариант 3

1 Сканирование негативов 35 Ш

2 Изготовление ЦР 3 И

3 Измерение связующих точек 33

4.1 Получение ЦИР 196

4.2 Камеральные геодезические работы 1 и

5 Уравнивание фотограмметрических измерений и вычисление ЦМР 12

6 Ортотрансформирование 53 ИНН

7 Создание ПКО 40 ~ява

372 | 548

Рис. 3

Предложенная автором технологическая схема создания ортофотоплаиов по материалам аэрофотосъемки, основанная на сокращении объема фотолабораторных работ и параллельном выполнении технологических процессов, позволит в 1,5 раза сократить срок на изготовление цифровых ортофотоплаиов. При этом от 60% до 75% всех работ будут составлять камеральные фотограмметрические работы, выполняемые параллельно с полевой планово-высотной привязкой.

На рисунке 3 представлены графики, характеризующие затраты времени на выполнение основных технологических процессов по существующей и предложенной автором технологии создания цифровых ортофотоплаиов.

В заключении обобщаются результаты выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований и предлагаются основные направления дальнейших исследований по созданию планово-картографической основы и ее практического использования в целях ведения государственного земельного кадастра.

Основными результатами исследований, которые и являются предметом защиты, являются:

!. Разработан метод классификации ортофотоплаиов, устанавливающий взаимосвязь между оснбв'ными характеристиками ортофотоплана и его стоимостью.

2. Разработан алгоритм автоматического создания проекта аэрофотосъемки, которая позволит не только сократить затраты времени, но и оптимизировать процесс аэрофотосъемки, уменьшив ее объем до необходимого минимума.

3. Предложена формула для расчёта масштаба аэрофотосъёмки, материалы которой позволят с требуемой точностью создавать ортофотоплан в цифровом виде, сократив при этом затраты времени на его изготовление.

4. Предложены и экспериментально исследованы варианты изготовления и использования цифровой репродукции взамен фоторепродукции в цифровой технологии создания планово-картографической основы.

Показано, что цифровая репродукция может использоваться не только для оперативного выбора фотоснимков, но и для эффективной разработки различных технических проектов и отчетных документов в цифровом виде. Использование при изготовлении цифровой репродукции координат центров фотографирования позволит не только автоматизировать этот процесс, но наносить на нее различную цифровую информацию и с определенной точностью измерять по ней координаты объектов местности.

5. Исследованы методы геодезического уравнивания результатов фотограмметрических измерений координат связующих точек, как с использованием координат центров фотографирования, так и координат пунктов Государственной геодезической сети, опорно-межевой сети или других маркированных точек. С целью его экспериментальной проверки были выполнены необходимые опытно-пройзводственные работы, результаты которых подтвердили возможность создания ортофотопланов средних и мелких масштабов (от 1:5 ООО и мельче).

7. С целью обеспечения оперативности создания ортофотопланов предложено, не дожидаясь результатов полевой планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки, получать цифровую информацию о рельефе в фотограмметрической системе координат. Это обеспечит выполнение около 80% всех работ по созданию планово-картографической основы до получения результатов полевой планово-высотной привязки.

8. Разработан и экономически обоснован метод обновления имеющихся карт и планов. Для чего предлагается создать Государственную геоинформационную базу данных, в которую необходимо включить всю информацию, полученную ранее при обработке материалов аэрофотосъемок, как-то: цифровые ортофотопланы, цифровые модели рельефа, опознаки с каталогом координатами и их цифровыми фотоабрисами, результаты фототриангуляции и тому подобное вплоть до координат линий пореза. Внедрение предложенного метода позволит в 4-6 раз снизить затраты времени и в 6-10 раз - стоимость обновления существующих карт и планов.

Основными направлениями дальнейших исследований автор считает:

> использование для уравнивания блоков базисов фотографирования. Это позволит повысить точность фототриангуляции и тем самым обеспечить создание ортофотопланов не только мелких, но и крупных масштабов;

> использование в землеустроительном деле вместо штрихового плана (карты) ортофотоплана;

> создание Государственной геоинформационной базы данных, содержащую всю цифровую информацию, получаемую ири обработке материалов аэрофотосъемок, как-то: цифровые ортофотопланы, цифровые модели рельефа, опознаки с каталогом координатами и их цифровыми фотоабрисами, результаты фототриангуляции и т. п.

> внедрение в нормативные документы метода классификации ортофотопланов.

Публикации по теме диссертации

1. Антипов А. В., Мельников А. В. Сбор фотограмметрической информации с использованием аналого-аналитических систем. Земельный кадастр и проблемы информационного обеспечения. Тез. докл. Науч.-практ. семинара (20-22 апреля 1993г.), М., 1997.

2. Мельников А. В., Кекелидзе В. Б., Мышляев В. А., Тюкавкин Д. В. Использование координат центров фотографирования при обработке материалов аэрофотосъёмки. Геодезия и картография, 2003, №1.

3. Кислов В. С., Самратов У. Д., Мельников А. В., Бойков В. В. Спутниковая система межевания земель Москвы и Московской области. Информационный бюллетень "ГИС-Ассоциация", М., 2002, №1.

4. Мельников А. В., Мокин А. В., Мышляев В. А. Обработка аэрофильмов в цифровой технологии создания земельно-кадастровых карт. Геодезия и картография, 2002, №12.

5. Мельников А. В., Мышляев В. А., Тюкавкин Д. В., Кекелидзе В. Б. Технология создания оригинала рельефа по материалам аэрофотосъемки. Геодезия и картография, 2002, №11.

6. Мельников А. В., Мышляев В. А., Тюкавкин Д. В. Об одном из методов выполнения планово-высотной привязки материалов аэрофотосъёмки. Геодезия и картография, 2003, №2.

7. Мельников А. В., Мышляев В. А Геодезическая привязка материалов аэрофотосъёмки без геодезических измерений. Геодезия и картография, 2002, №10.

8. Мельников А. В. Крупномасштабная стереофотограмметрическая съемка с жесткого ориентированного базиса. Аэрогеодезические изыскания для целей сельского хозяйства. Научные труды. М., 1987.

9. Раклов В. П., Мельников А. В. Исследование'возможности использования контактных отпечатков при цифровой обработке аэрофотоснимков для учета приусадебных земель. Аэрогеодезические изыскания для целей землеустройства, мелиорации и сельского строительства. Сб. науч. Тр. ,М., 1991.

Ю.Солдаткина В. Д., Мельников А. В. Пути совершенствования условных знаков топографических карт. Научн. труды Московского института инженеров землеустройства. Вып. 95. Геодезия и фототопография, М., 1978.

Сдано я производство 05 03. 2004. Тираж 60 экз Объем - 1.5 печ л. ФГУП "Госземкадастрсъемка", Москва. Нижегородская, 94. кори А

/STQjO

РНБ Русский фонд

2006-4 16463

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Мельников, Александр Викторович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Анализ существующей технологии и методов создания плановокартографической основы по материалам аэрофотосъемки

1.1. Ортофотоплан, как планово-картографическая для ведения государственного земельного кадастра и государственного мониторинга земель

1.2. Существующая технология создания ортофотопланов по материалам аэрофотосъемки

1.2.1. Аэрофотосъемка

1.2.2. Геодезическая и планово-высотная привязка материалов аэрофотосъемки

1.2.2.1. Подготовительные работы

1.2.2.2. Выполнение полевых работ

1.2.2.3. Камеральная обработка полевых измерений

1.2.3. Фотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемки

1.2.3.1. Сканирование фотоснимков

1.2.3.2. Фототриангуляция

1.2.3.3. Получение цифровой модели рельефа

1.2.3.4. Создание ортофотоплана

1.3. Производительность создания планово-картографической основы 25 Выводы по главе

Глава 2 Пути и методы совершенствования существующей технологии и организации производственных процессов при создании планово-картографической основы

2.1. Цифровой метод создания проекта на выполнение аэрофотосъемки 29

2.2. Обоснование выбора масштаба аэрофотосъемки

2.3. Сканирование фильмов и запись растровых полутоновых изображений на компакт-диски

2.4. Создание цифровой репродукции

2.5. Пути и методы совершенствования фотограмметрических процессов

2.5.1. Фототриангуляция и планово-высотная привязка материалов аэрофотосъемки

2.5.2. Использование пунктов Государственной геодезической сети для планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки

2.5.3. Использование координат центров фотографирования для планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки

2.6. Методика получения цифровой информации о рельефе по стереоизображениям в фотограмметрической системе координат 47 Выводы по главе

Глава 3. Опытно-производственные работы по определению технико-экономической эффективности разработанных методов обработки материалов аэрофотосъемки

3.1. Получение цифровой репродукции

3.2. Опытно-производственные работы по выполнению фототриангуляции

3.2.1. Опытно-производственные работы по использованию координат центров фотографирования при фототриангуляции

3.2.2. Опытно-производственные работы по использованию пунктов государственной геодезической сети при фототриангуляции

3.3. Технико-экономическая эффективность разработанной технологии и методов создания планово-картографической основы

3.3.1. Эффективность создания цифровой репродукции

3.3.2. Эффективность использования пунктов государственной геодезической сети и других маркированных точек для геодезической планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки

3.3.3. Технико-экономическая эффективность использования координат центров фотографирования для геодезической планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки

3.4. Эффективность предлагаемой технологии

3.5. Методы обновления карт и планов 78 Выводы по главе 84 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85 Список литературы 87 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование технологии создания планово-картографической основы ведения государственного кадастра недвижимости"

В последние годы в картографическом производстве, как в России, так и за рубежом, невооруженным взглядом заметен явный переход от аналоговых и аналитических методов создания картографических документов по материалам аэрокосмических съемок Земли к цифровым. Этот переход обусловлен в первую очередь бурным развитием программно-технических средств вычислительной техники. Кроме того, широкое использование цифровых методов картографирования вызвано тем, что они позволяют существенным образом повысить производительность труда при создании картографических материалов и получить такую продукцию, которую невозможно было создать на обычных аналоговых или даже аналитических комплексах.

Планово-картографической основой для создания различных картографических материалов в основном являются ортофотопланы. Ортофотоплан, являясь информационно емким, достоверным и объективным измерительным фотодокументом, используется для создания картографических документов, применяемых в различных отраслях народного хозяйства и обороны: картографии, землеустройстве, архитектуре, управлении недвижимостью, военном деле, сельском и лесном хозяйстве, электроэнергетике, газовой и нефтяной сфере, в организациях, занимающихся ликвидацией последствий стихийных бедствий и т. п.

Применение цифровых методов в картографировании побудило разработчиков к созданию различных цифровых фотограмметрических и картосоставительских программно-технических комплексов, а также к разработке различных технологий и методов обработки материалов аэрокосмических съемок с целью получения ортофотопланов. В настоящее время существует большое количество цифровых фотограмметрических комплексов, как зарубежных (DPW-770, IS), так и отечественных (Фотомод, Талка, ЦФС и других). Причем каждый разработчик программно-технических комплексов стремится к тому, чтобы они обеспечивали наиболее высокую точность и производительность получения ортофотоплана при снижении его себестоимости. И это логично, так как предполагает обработку в сжатые сроки больших объемов материалов аэрокосмических съемок.

Кроме того, несмотря на большой объем информации, содержащейся на ортофотоплане, она со временем устаревает, поэтому ее необходимо периодически обновлять, что также требует больших сил и средств для создания новых ортофотопланов. Поэтому сокращение времени и себестоимости создания ортофотоплана является весьма актуальной задачей.

Использующиеся в федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный проектно-изыскательский институт земельно-кадастровых съемок» (ФГУП «Госземкадастрсъемка»-ВИСХАГИ) технологии и программно-технические средства для создания цифровых планово-картографических документов, полученные предприятием по различным международным проектам, со временем устаревают. В связи с этим необходимо искать пути модернизации оборудования и совершенствования программно-технологических комплексов и методов и технологий выполнения работ. Вопросам совершенствования методов и технологий выполнения работ на имеющемся оборудовании и посвящена данная диссертационная работа.

Диссертационная работа состоит из трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.

В первой главе автор на основе анализа процессов существующей в ВИСХАГИ технологии создания ортофотопланов по материалам аэрофотосъемки местности приходит к выводу о необходимости ее совершенствования с целью сокращения всех временных затрат и периода создания ортофотопланов.

Вторая глава посвящена разработке технологии и методов, которые позволили бы сократить общее время и период выполнения процессов создания ортофотопланов.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований разработанных методов, а также технико-экономическая эффективность предложенной технологии создания ортофотопланов по материалам аэрофотосъемки.

В заключении представлены результаты выполненных исследований, а также даются рекомендации по выполнению дальнейших работ.

Список используемой литературы включает в себя 66 наименований работ, из которых 12 написаны самим автором данной работы или в соавторстве. Цель и задачи исследований.

Целью настоящей работы является разработка технологии и методов, позволяющих повысить производительность труда, снизить себестоимость изготовления ортофотопланов и сократить цикл обработки аэрофотосъёмочных материалов за счёт повышения степени её автоматизации, сокращения числа аналоговых процессов, совершенствования методов и технологии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: исследовать существующую технологию создания ортофотопланов и определить пути ее совершенствования; разработать современную технологию создания ортофотопланов с учетом новых технических и функциональных возможностей аппаратно-программных средств получения аэрофотоснимков и их цифровой обработки; разработать и исследовать методы, позволяющие сократить затраты на выполнение процессов новой технологии; выполнить апробацию разработанных методов.

Методы исследований.

Решение поставленных задач выполнено с использованием аналитической и цифровой фотограмметрии и фотограмметрической обработки аэрофотоснимков, математической статистики, сетевых методов планирования, системного подхода, метода наименьших квадратов. Для проверки правильности реализации разработанных технологий и методов использовался экспериментальный метод исследований. Экспериментальные исследования выполнены на современных цифровых фотограмметрических станциях, имеющихся в ВИСХАГИ, с использованием реальных аэрофотосъемочных материалов. Научная новизна.

Основные результаты диссертационной работы, представляющие новизну и выносимые на защиту: метод классификации ортофотопланов; автоматический метод создания проекта аэрофотосъемки; теоретическая зависимость (формула), позволяющая по заданному масштабу ортофотоплана рассчитать масштаб проектируемой аэрофотосъемки; технология, сокращающая цикл и время создания ортофотопланов; различные по точности и времени методы изготовления репродукции накидного монтажа в цифровом виде (цифровой репродукции) и результаты их экспериментальных исследований; методы планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки и результаты их экспериментальных исследований.

Практическая значимость.

Предложенную технологию и разработанные методы рекомендуется использовать не только при создании ортофотопланов и обновлении устаревших карт и планов, но и при проектировании аэрофотосъемки и предварительной обработке полученных при ее выполнении исходных материалов.

Апробация работы и реализация результатов исследования.

Основные результаты исследований опубликованы в научно-технических статьях.

Предложения по модернизации существующей технологии и разработанным методам реализованы в федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный проектно-изыскательский институт земельно-кадастровых съемок» (ФГУП «Госземкадастрсъемка»-ВИСХАГИ) и используются в производственном процессе при создании планово-картографической основы в виде цифровых ортофотопланов.

В настоящее время на предприятии выполняются опытно-производственные работы по использованию цифровых ортофотопланов и получаемых при их создании промежуточных данных для обновления земельно-кадастровых (штриховых) карт и планов.

Заключение Диссертация по теме "Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия", Мельников, Александр Викторович

Выводы по главе.

Результаты выполненных опытно-производственных работ позволяют сделать следующие выводы:

1. Цифровая репродукция может быть создана тремя различными путями: по двум связующим точкам, по координатам центров фотографирования и одной связующей точке и, наконец, только по одним координатам центров фотографирования.

Самым точным является первый путь, а самым производительным путем является третий (только по координатам центров фотографирования). Он примерно в три раза производительнее первого.

2. Для геодезического уравнивания результатов фотограмметрических измерений фотоснимков при создании планово-картографической основы масштабов 1:5000 и мельче можно использовать только координатам центров фотографирования, полученные дифференциальным методом во время выполнения аэрофотосъемки. Это упрощает и удешевляет обработку материалов аэрофотосъемки.

3. Для геодезического уравнивания результатов фотограмметрических измерений фотоснимков с целью создания планово-картографической основы масштабов 1:10 ООО и мельче в ряде случаев можно использовать пункты Государственной геодезической сети, пункты опорно-межевой сети или другие маркированные точки на местности с известными координатами.

4. Предлагаемые методы и технология выполнения работ по созданию планово-картографической основы позволяют: исключить «мокрые» процессы фотолабораторной обработки материалов аэрофотосъемки (кроме проявки фильмов), снизить стоимость работ и стоимость ортофотопланов за счёт исключения процессов фотолабораторной обработки, сократить примерно на 45-55% временной цикл, повысив тем самым оперативность изготовления ортофотопланов.

5. Разработан и экономически обоснован метод обновления имеющихся карт и планов. Для чего предлагается создать Государственную базу геоинформационных данных, в которую необходимо включить всю информацию, полученную ранее, как-то: цифровые ортофотопланы, цифровые модели рельефа, опознаки с их фотоабрисами и координатами, результаты фототриангуляции и т. п. вплоть до координат линий пореза.

Предлагается также для обновления карт путем создания ортофотопланов аэрофотосъемку выполнять в одно и тоже время и с одних и тех же точек фотографирования.

Заключение

Набирающие силу в России работы по ведению государственного земельного кадастра и государственному мониторингу земель, связанные с установлением и разграничением прав собственности на землю, требует наличия планово-картографической основы, с использованием которой можно было бы эффективно выполнять эти работы.

Как известно, в настоящее время правоустанавливающие документы (свидетельства) на землю предполагают создание на все участки векторных планов, каждый из которых представляет собой совокупность поворотных точек с заданными координатами, соединенными прямыми линиями.

Такой картографический документ малоинформативен, не дает полного и объективного представления об участке, постройках на нем, изображении границы и её качестве, а также о характере границы со смежными участками.

Наиболее достоверной и объективной является планово-картографическая основа в виде ортофотоплана, на которую послойно наносятся все необходимые атрибуты каждого участка (границы, постройки, дороги, линии электропередач, газопроводы и т.п.).

Создаются ортофотопланы по существующей цифровой технологии и, как правило, вначале в цифровом виде (цифровой ортофотоплан).

Цифровой ортофотоплан характеризуется точностью, изобразительными свойствами, качеством, достоверностью и объективностью фотографического изображения местности, возможностями послойного наложения различной векторной информации и т.п.

Недостатками существующей цифровой технологии создания ортофотопланов являются, во-первых, наличие большого количества аналоговых фотоматериалов, получаемых при фотолабораторной обработке фильма, а, во-вторых, последовательное выполнения основных технологических процессов, что приводит к существенному увеличению временного цикла создания ортофотоплана.

Для устранения этих недостатков автором были предложены следующие пути и методы совершенствования существующей технологии:

1. Метод классификации ортофотопланов.

2. Автоматический метод создания проекта аэрофотосъемки, который позволит не только сократить временные затраты, но и оптимизирует процесс аэрофотосъемки, уменьшив ее объем до необходимого минимума.

3. Предложена формула для расчёта масштаба аэрофотосъёмки, материалы которой позволили бы с требуемой точностью создавать ортофотоплан в цифровом виде.

Как видно из этой формулы, масштаб аэрофотосъемки, выполняемой аэрофтотосъемочной системой RC-30, может быть в 1.6 мельче масштаба аэрофотосъемки, выполняемой аэрофотоаппаратом АФА-ТЭ. Учитывая также и то, что формат кадра в аэрофотосистеме RC-30 в 1.3 раза больше кадра, получаемого аэрофотоаппаратом АФА-ТЭ, то время, затрачиваемое на создание ортофотоплана по материалам аэрофотосъемки, полученным аэрофтотосъемочной системой RC-30, примерно в 2.5 раза меньше времени, затрачиваемого на создание цифрового ортофотоплана аналогичного масштаба по материалам аэрофотосъемки, полученным аэрофотоаппаратом АФА-ТЭ. Следовательно, и стоимость цифрового ортофотоплана при использовании фотоснимков, полученных аэрофтотосъемочной системой RC-30, будет также примерно во столько же раз ниже, чем при использовании фотоснимков, получаемых аэрофотоаппаратом АФА-ТЭ.

4. С целью уменьшения механических повреждений фильма при его многократных просмотрах на просветных станках, предлагается сразу же после его просмотра цензором сканировать все его кадры и записать их на компакт-диски, которые и будут использоваться для последующей фотограмметрической обработки фотоснимков. Это позволит за счет уменьшения количества дефектов на растровых полутоновых изображениях повысить степень автоматизации выполнения ряда основных процессов фотограмметрической обработки, таких как триангуляция и построение цифровой модели рельефа.

5. Предложены методы изготовления цифровой репродукции взамен фоторепродукции, а также ее использования в цифровой технологии создания планово-картографической основы. Предложено несколько вариантов ее изготовления. Показано, что цифровая репродукция может использоваться не только для оперативного выбора фотоснимков, но и для эффективной разработки различных технических проектов и отчетных документов. Использование координат центров фотографирования при создании цифровой репродукции обеспечивает не только высокую производительность, но и координатную привязку фотоснимков. Это позволяет не только наносить на нее различную цифровую информацию, но и с определенной точностью измерять координаты объектов, представленных на цифровой репродукции.

6. Предложен метод геодезического уравнивания результатов фотограмметрических измерений координат связующих точек только по координатам центров фотографирования. С целью его экспериментальной проверки был выполнен большой объём опытно-производственных работ. Результаты этих работ показали возможность использования полученных при фототриангуляции элементов внешнего ориентирования для создания планово-картографической основы масштабов 1:5000 и мельче.

7. Для геодезического уравнивания результатов фотограмметрических измерений предложен и экспериментально исследован также метод использования пунктов Государственной геодезической сети, опорно-межевой сети или других маркированных точек для геодезического уравнивания фотограмметрических блоков на межселенную территорию для получения планово-картографической основы.

Выполненные экспериментальные работы на один из районов Самарской обл. показали возможность создания планово-картографической основы масштаба 1:10 ООО и мельче с использованием в качестве геодезической опоры пунктов Государственной геодезической сети.

8. С целью обеспечения оперативности создания ортофотопланов предложено изменить последовательность выполнения процессов полевой геодезической планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки и фотограмметрического измерения координат связующих точек в камеральных условиях. Это позволит, не дожидаясь результатов полевой планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки, выполнять не только процесс измерения связующих точек, но и получать цифровую информацию о рельефе в фотограмметрической системе координат. Такая организация процессов обеспечит выполнение около 80% работ по созданию планово-картографической основы до получения результатов полевой планово-высотной привязки.

9. Разработан и экономически обоснован метод обновления имеющихся карт и планов. Для чего предлагается создать Государственную геоинформационную базу данных, в которую необходимо включить всю информацию, полученную ранее при обработке материалов аэрофотосъемок, как-то: цифровые ортофотопланы, цифровые модели рельефа, опознают с каталогом координатами и их цифровыми фотоабрисами, результаты фототриангуляции и т. п. вплоть до координат линий пореза.

10. Результаты выполненных опытно-производственных и экспериментальных работ показали, что внедрение предложенных методов и путей организации производственных процессов, т.е. совершенствования технологии, позволит на 45 — 55 % сократить цикл создания планово-картографической основы, а также удешевить производство за счет исключения большинства процессов фотолабораторной обработки (применения дорогих оптико-механических приборов, фотоматериалов и химикатов).

11. Основными направлениями дальнейших исследований автор считает: повышение точности координат центров фотографирования за счет использования базисов фотографирования. Это позволит повысить точность фототриангуляции и тем самым обеспечить создание планово-картографической основы не только мелких, но и крупных масштабов; использование в землеустроительном деле вместо штрихового плана (карты) ортофотоплана; разработку рекомендаций по определению сроков обновления как самой планово-картографической основы, так и создаваемых с ее использованием карт и планов; внедрение в нормативные документы и практику метода классификации ортофотопланов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Мельников, Александр Викторович, Москва

1. Антипов А. В. Мельников А. В. Сбор фотограмметрической информации с использованием аналого-аналитических систем // Земельный кадастр и проблемы информационного обеспечения. Тез. докл. науч.-практ. семинара (20-22 апреля 1993 г.) М., 1997

2. Берлянт А.М., Кошкарев А. В., Тикунов В. С. Картография и геоинформатика//Итоги науки и техники Картография М., ВИНИТИ, 1991 -Т. 14

3. Большаков В.Д., Гайдаев П.А. Теория математической обработки геодезических измерений М., Недра, 1977

4. Валешко Г.И., Леонова Т. Н. О подготовке основы для кадастровых карт // Вопросы географии М., Мысль, 1965 -№6

5. Гладкий В. И. , Спиридонов В. А. Городской кадастр и его картографо-геодезическое обеспечение М., Недра, 1992

6. Головенко С. В. , Горбунова JI. И. , Леонова Т. Н. Содержание и составление кадастровых карт земель административного района // Вест. Моск. ун-та. Серия 5 География 1964 -№2

7. Елесин Г. С., Хабаров А. В. Изучение и картографирование земель с использованием материалов космического фотографирования // Задачи землеустроительных органов по ускорению научно-технического прогресса в сельском хозяйстве М., 1986

8. Жалковский Е. А. и др. Цифровая картография и геоинформационные системы. Термины и определения М., Картогеоцентр -Геодезиздат, 1999

9. Живичин А. Н., Соколов В. С. Дешифрирование фотоснимков

10. Инструкция по топографическим съемкам в масштабах 1:10 ООО и 1:25 ООО. Полевые работы. М., "Недра", 197811. .Инструкция по топографической съемке в масштабах 1: 5000, 1: 2000, 1: 1000 и 1: 500 ГКИНП-02-033-82. Недра. М., 1983

11. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании топографических карт и планов. ГКИНП М., Картогеоцентр. Геодезиздат, 2002

12. Камышенец В.А., Мышляев В.А., Павлов П. С. Стереотригомат и результаты его испытаний. Геодезия и картография, 1968, №10.

13. Картография цифровая. Термины и определения // ГОСТ 28441-90 М., 1990

14. Кекелидзе В. Б., Мельников А. В. , Мышляев В. А. , Тюкавкин Д. В. Использование координат центров фотографирования при обработке материалов аэрофотосъемки- М., Геодезия и картография, 2003, №1

15. Кислов В. С. , Самратов У. Д. , Мельников А. В., Бойков В. В. Спутниковая система межевания земель Москвы и Московской области: Информационный бюллетень "Гис-Ассоциация" М., 2002 № 1

16. Крюков Ю. А. Цифровая топографическая основа земельного кадастра//Геодезия и картография 1997 - № 11

17. Куликов В.И. Мышляев В.А., Романов B.C., Применение метода взаимного трансформирования стереопары топографических фотоснимков при автоматической съемке рельефа местности. Геодезия и картография, 1987, №9.

18. Лобанов А.Н. Фотограмметрия М., Недра, 1984

19. Лобанов А.Н., Журкин И.Г. Автоматизация фотограмметрических процессов М., Недра, 1980

20. Малявский Б. К. , Быков Л. В. , Макаров А. П. Обновление графических баз данных ГИС методами цифровой фотограмметрии // Тез. докл. на науч. -практ. конф. професс. -преподав, состава ГУЗ по итогам НИОКР за 1997 год (13-15 апреля 1998 г) М., 1998

21. Малявский Б. К., Жарновский А. А. Аналитическая обработка фотограмметрической информации в целях инженерных изысканий М., Недра, 1984

22. Малявский Б. К. Автоматизированная система кадастровой обработки снимков // Геодезия и картография М., 1992 - № 2

23. Малявский Б. К. Аналитическое моделирование деформаций аэроснимков // Научные труды: Фотограмметрия в сельском хозяйстве М., 1981

24. Малявский Б. К. Технология и организация аэрофотогеодезических работ при кадастровых съемках территорий // Земельный кадастр и проблемы информационного обеспечения. Тез. докл. науч.-практ. семинара (20-22 апреля 1993 г.) М., 1993

25. Мельников А. В. , Мышляев В. А. , Тюкавкин Д. В. , Кекелидзе В. Б. Технология создания оригинала рельефа по материалам аэрофотосъемки. Геодезия и картография, -М., 2002, №11

26. Мельников А. В., Мышляев В. А., Тюкавкин Д. В. Об одном из методов выполнения планово-высотной привязки материалов аэрофотосъемки. Геодезия и картография, -М., 2003, №2

27. Мельников А. В. , Мышляев В. А. Геодезическая привязка материалов аэрофотосъемки без геодезических измерений. Геодезия и картография, М., 2002, №10

28. Мельников А. В. Крупномасштабная стереофотограмметрическая съемка с жесткого ориентированного базиса // Аэрогеодезические изыскания для целей сельского хозяйства. Науч. тр. М., 1987

29. Мельников А. В. Технологическая схема работ при создании топографической основы для рекультивации нарушенных земель по материалам аэрофотосъемки // Научные труды: Методы создания и оценка качества топографической основы для целей землеустройства

30. Мельников А.В., Мокин А.В., Мышляев В.А. Обработка аэрофильмов в цифровой технологии создания земельно-кадастровых карт. Геодезия и картография, М., 2002, №12

31. Мухудинов Р. С., Радионов В. А. О производственной технологии получения цифровой информации о рельефе местности. Геодезия и картография. М., 1998 -№2.

32. Мокин А.В., Мышляев В.А., Журавлев Г.А. Контроль цифровой информации о рельефе, получаемой автоматически по фотоснимкам. НТС, М., РИО ВТС, 1987, №33 (40).

33. Мышляев В. А. , Кудинова Н. М. Исследование процесса автоматического получения ЦМР. Геодезия и картография. М., 2001 -№5.

34. Мышляев В.А., Дудников Д.И. О новом методе геодезической планово-высотной привязки аэрофотоснимков М, Геодезия и картография, 1998, №6

35. Мышляев В.А. Исследование орографического устройства стереотригомата. Геодезия и картография, 1970, №3.

36. Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов ГКИНП-09-32-80 М., Недра, 1982

37. Основные положения по созданию топографических планов масштабов 1: 5000, 1: 2000, 1:1000 и 1: 500 М., ГУГК, 1970

38. Павлов В.И. Математическая обработка фотограмметрических измерений М., Недра, 1976

39. Погорелов В. В. Измерение координат связующих точек при построении двухкадровой маршрутной фототриангуляции. Геодезия и картография М., 1998 - №7

40. Родионов Б. Н. Об оперативном создании фотопланов сельских населенных пунктов //Геодезия и картография. 1995. - № 2.

41. Руководство по обновлению топографических карт М., Недра, 1978

42. Савиных В. П. , Кучко А. С. , Стеценко А. Ф. Аэрокосмическая фотосъемка М., Картогеоцентр - Геодезиздат, 1997

43. Самратов У. Д. Проблемы государственного земельно-кадастрового картографирования // Геодезия и картография 1990 - № 2

44. Солдаткина В. Д. , Мельников А. В. Пути совершенствования условных знаков топографических карт // Науч. тр. Моск. ин-та инженеров землеустройства. Вып. 95: Геодезия и фототопография М., 1978

45. Тюкавкин Д. В. Очередная версия ПК ""Талка"". Информационный бюллетень "ГИС-Ассоциация", № 1 (33) 2 (34), 2002

46. Тюкавкин Д.В. О цифровой фотограмметрической системе "Талка". Науч. -практ. конф. "Современные проблемы фотограмметрии и дистанционного зондирования" -М., 2000

47. Тюфлин Ю. С. Теория определения элементов внешнего ориентирования по данным, получаемым при аэрофотосъемке. Геодезия и картография М., 1998. №7

48. Финаревский И. И. Уравнивание аналитической фототриангуляции М., Недра, 1976

49. Фотограмметрический сканер DELTA. Инструкция оператору ГНПП "Геосистема", Винница, Украина, 2001

50. Фототопография. Термины и определения//ГОСТ 21002-75 -М, 1975

51. Хмелевской С. И. Аналитическая пространственная блочная фототриангуляция с использованием координат центров проекции аэрофотоснимков, полученных GPS-методами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2000.

52. Digital Scanning Workstation User's Manual. DSW-100. 1994.

53. Digital Scanning Workstation. Maintenance Manual. DSW-200,1996.

54. Digital Scanning Workstation. User's Manual DSW 200 Scan and Maintenance. Version 2.5.1,1996.

55. Hofmann-Wellenhof В., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System. Theory and Praxis. Springer, Wien, New-York.

56. ImageStation Automatic Elevation (ISAE) User's Guide for the Windows NT/2000 Operating System, 1998.

57. ImageStation. DIM Collection (ISDC) User's Guide for the Windows NT/2000, 2001.

58. MicroStation User's Guide, 1995.

59. User's Manual. Socet Set V 3.1, Second Edition, 1996.

60. RC-30, Aerial Camera System. Technical Reference Manual. LH Systems, Heerbrugg — Switzerland, 2000.

61. Orima. Release V 2.70b, LH Systems GmbH, CH-9435, Heerbrugg, Switztrland, 2001.