+7 (495) 12-52-082    +7 (968) 091-58-04     info@GeoPoligon.ru

СОЗДАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ПЛАНОВ В ГИС «КАРТА 2011» НА ОСНОВЕ ДАННЫХ БПЛА

 

В статье описываются практические результаты топографо-геодезических работ по созданию топографических карт масштаба 1:10 000 и планов масштаба 1:500–1:2000 по материалам аэрофотосъемки, выполненной с помощью аэрокомплекса компании «ГЕОСКАН» (Санкт_Петербург).

Данный аэрокомплекс представляет собой беспилотный летательный аппарат (БПЛА) GeoScan (рис. 1) с программой обработки и создания в автоматическом режиме ортофотопланов различных масштабов. Его эффективно применять на небольших территориях, площадью до 30 км2.

                                                                                             

Рис.1.  Запуск БПЛА GeoScan 101     

                                                         

 

                                      Рис. 2. Точка ПВП вид на земле (слева) и на снимке при высоте аэросъемки 150 м(справа)

 

 

   Рис. 3. Антенна базовой станции на земле (слева) и на снимке при высоте аэросъемки 150 м (справа)

 

 

На БПЛА GeoScan установлен цифровой фотоаппарат Sony сширокоугольным объективом и разрешением 24 Мпикселя, который дает возможность получать снимки с высоты 150–200 м с разрешением на местности 4–5 см в одном пикселе. Это позволяет использовать их для создания ортофотопланов масштаба 1:500 и мельче. С высоты 150 м на одиночном снимке отображается участок местности размером около 90х90 м.

 

Рассмотрим технологию создания цифровых топографических планов с использованием результатов топографо-геодезических и аэросъемочных работ,выполненных ЗАО «Геопроект» в 2012–2013 гг. в интересах ООО«Газпром Добыча Шельф» наобъектах о. Сахалин и ООО «Волгодеминойл» (Волгоград).

Перед началом аэросъемкибыли проведены полевые топографо-геодезические работы для выбора на местности точек планово-высотной подготовки (ПВП), определения их координат и высот. В качестве таких точек принимались объектыместности, имеющие четко выраженные контуры и небольшую высоту относительно поверхности земли (углы бетонных плит, люки колодцев и др.).

 

Рис. 4. Загрузка данных по каждому маршруту полета БПЛА в программном комплексе PhotoScan

 

При такой технологии работточки ПВП должны располагаться по регулярной сетке со стороной около 500х500 м. Если на местности не удавалось выбрать четкий и однозначно дешифрируемый на снимке контур, то в качестве точек ПВП использовались одноразовые пластиковые или бумажные тарелки белого цвета размером 18 см и более. Применение одноразовых тарелок в качестве точек ПВП наиболее целесообразно, так как не требует составления абриса и описания.

 

Такие точки хорошо дешифрируются на цифровом снимке и имеют размер 4–5 пикселей. В ряде случаев для обозначения точки ПВП выкладывался крест из бревен, толщиной около 10 см (рис. 2). Кроме того, в качестве точки ПВП использовалась антенна базовой станции спутникового приемника, расположенная на крыше вагончика (рис. 3). Антенна имеет диаметр 32 см, что составляет на цифровом снимке 8–9 пикселей при высоте аэросъемки150 м. Недостатком данной технологии является необходимость закрепления точек ПВП и определения их координат и

 

 

 

высот до начала аэросъемки,что увеличивает срок выполнения всех работ.

На борту БПЛА имеется навигационный приемник ГНСС, который во время аэросъемки фиксирует координаты центра каждого снимка в системе WGS–84. Для автоматической обработки результатов аэросъемки файлы с цифровыми снимками и результатами при вязки их центров загружались в программный комплекс PhotoScan Pro (рис. 4).

 

Следующий шаг обработки включал преобразование координат проекта из WGS–84 в систему координат и высот объекта. Для этих целей вводились данные высот и координат точек ПВП, и проводилась идентификация каждой точки на цифровых снимках (рис. 5).

 

 

Рис. 5. Идентификация точек ПВП в программном комплексе PhotoScan

 

После этого в автоматическом режиме выполнялась фотограмметрическая обработка и создавалась трехмерная цифровая модель территории, которая включала цифровой ортофотоплан (в формате Geotiff),цифровую модель рельефа (ввиде регулярной матрицы высот) и другие данные.

 

Для создания и оформления цифрового топографического плана, после оценки всех имеющихся в настоящее время ГИС приложений, была выбрана ГИС«Карта 2011» (КБ «Панорама»), которая, на наш взгляд, обладает наибольшей функциональностью и инструментарием длясоздания цифровых планов всоответствии с действующими вРФ требованиями.

 

 

Рис. 6Цифровой ортофотоплан территории

 

На первом этапе создания топографического плана в ГИС «Карта 2011» были подгружены данные, полученные программным комплексом PhotoScan:цифровой ортофотоплан в формате Geotiff (рис. 6) и текстовый файл трехмерной моделиместности (как «облако точек»)на территорию 30 км2, который содержал 320 000 точек с шагом сетки 10х10 м. После обработки этих данных была получена матрица качества, которая использовалась как матрица рельефа (рис. 7).

 

 

Рис. 7Трехмерная матрица рельефа

 

Дальнейшая работа заключалась в оцифровке площадных, линейных и точечных объектов по ортоизображению. Горизонтали строились в автоматическом режиме средствамиГИС «Карта 2011» по данным матрицы рельефа. Составленный цифровой топографический план масштаба 1:2000 поданным аэросъемки с помощью БПЛА Geosсan приведен нарис. 8.

 

 

 

Рис. 8. Цифровой топографический план масштаба 1:2000

 

Следует отметить, что наибольшая эффективность применения данной технологии достигается на объектах и территориях, где отсутствует растительность. Например, это могут быть карьеры и отвалы горных предприятий, пахотные земли впериод отсутствия растительности, степные и пустынные районы. В таких районах можнополучить наиболее точную трехмерную модель рельефа.

 

Применение БПЛА на небольших по площади территориях позволяет оперативно и сменьшими затратами решать разнообразные задачи по сравнению с аэрофотосъемкой с пилотируемых летательных аппаратов. Среди этих задач можно выделить следующие: обеспечение ортофотопланами, цифровыми картами и планами маркшейдерских служб горных предприятий нефтегазового комплекса; выполнение кадастровых работ; выбор проектных решений при проектировании и реконструкции; мониторинг объектов различного назначения при строительстве и эксплуатации и многое другое.

 

Автор:

В.А. Панцаков («Геопроект»)

 

В 1984 г. окончил Ленинградское высшее военно-топографическое командное училище, в 1993 г. — геодезический факультет Военно_инженерной академии им. В.В. Куйбышева. В настоящее время — главный инженер ЗАО «Геопроект».

 

RESUME

 

A technology for creating topographic maps on a scale of 1:10,000 and plans on scales of 1:500–1:2,000 based on aerial photography using unmanned aerial vehicles Geoscan is described. It has been developed and implemented by the Geoproekt JSC in 2012–2013 at the Sakhalin Island and the city of Volgograd. The efficiency and rel_atively low cost of aerial surveys are marked. The maximum effi_ciency of this technology is achieved in open, non_vegetated areas.