Способ актуализации цифровой карты местности и устройство для его осуществления

Способ актуализации цифровой карты местности и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к области топографии и может быть использовано при создании и обновлении цифровых (электронных) карт местности.

Известен способ актуализации цифровой карты местности (ЦКМ) по материалам аэрокосмической фотосъемки местности, топографическим картам и планам.

При реализации этого известного способа фотоизображение местности и ранее созданную топографическую карту сканируют. На основе цифрового изображения отсканированной топографической карты создают ЦКМ. ЦКМ и цифровые фотоизображения визуализируют на видеоконтрольном устройстве (мониторе ПЭВМ), а затем опознают и сравнивают эти изображения. При выявленных изменениях и существенных расхождениях графической нагрузки ЦКМ, по отношению к изображению местности на фотоснимках, содержание этой карты корректируют, используя соответствующие программы и средства управления ПЭВМ [1].

Способ реализуется с использованием устройства для сканирования исходных карт и фотоснимков местности и ПЭВМ [1].

Однако даже при использовании крупномасштабных фотоснимков местности, часть объектов местности не может быть опознана на них. По фотоснимкам невозможно установить собственные имена объектов местности и часть количественных параметров этих объектов. Это снижает качество ЦКМ по критериям достоверности и полноты отображения объектов местности и их характеристик.

Указанного недостатка лишен известный способ обновления ЦКМ с применением полевого обследования местности для актуализации ЦКМ. Этот способ предусматривает камеральное обновление ЦКМ по новым материалам аэрокосмической съемки местности и наиболее достоверным и точным картматериалам с последующим уточнением результатов обновления ЦКМ в поле [2].

Реализуется способ с использованием цифровых фотограмметрических приборов, сканеров и принтеров [2].

При реализации этого известного способа дополнительно изготавливается графическая копия ЦКМ с нанесением маршрутов полевого обследования местности и увеличенные копии фотоснимков на район выполнения полевых работ. В ходе полевого обследования местности определяются некоторые дополнительные характеристики ее объектов и уточняется семантическая информация по результатам опросов населения и ознакомления с документацией районных администраций и Учреждений.

Результаты полевого обследования местности фиксируют на этих фотоснимках красным цветом.

Затем, в стационарных условиях переводят графические изображения, нанесенные на фотоснимки, в цифровую форму, вносят исправления в содержание ЦКМ и выполняют ее окончательное редактирование. При редактировании ЦКМ выполняется согласование топологических связей и проверка метрической, атрибутивной и семантической информации. При выполнении этого вида работ выполняют заливку цветом объектов местности, отображаемых на ЦКМ, генерализацию изображений и их сводку с изображениями на смежных листах карт.

Особенностью этого известного способа является необходимость выполнения в поле точных графических работ на пластике или бумаге. Выполнение графических работ в полевых условиях мало производительно, а условные знаки, отображающие местоположение и характеристики объектов местности, нанесенные на пластик или бумагу, должны впоследствии переноситься в стационарных условиях на ЦКМ.

Но, даже при использовании современной техники перевода изображений из графической формы в цифровую, неизбежны погрешности и дополнительные затраты времени на эти преобразования.

В совокупности непроизводительные затраты времени определяются необходимостью перевода цифровых изображений карт и фотоматериалов из цифровой формы в графические штриховые и полутоновые изображения, а затем обратного перевода в цифровую форму графических изображений, нанесенных в полевых условиях на пластик или бумагу.

Для выполнения этих видов работ используются специальные средства ввода/вывода информации - сканеры и принтеры, обслуживание которых требует затрат времени и дополнительные пластик, бумагу и картриджи с красителями.

Цена этих расходных материалов сопоставима со стоимостью современных цветных принтеров. Перечисленные факторы отрицательно влияют на стоимость актуализации ЦКМ, производительность выполнения этих работ и степень согласования с имеющейся нагрузкой ЦКМ, новой атрибутивной, метрической и семантической информации, полученной в поле.

Задача, которую должны решать предлагаемые технические решения, состоит в устранении перечисленных недостатков известного способа обновления ЦКМ, включающего процессы их актуализации в поле и оборудования, которое используется при реализации этого процесса.

Сущность предложенного способа заключается в том, что в способ актуализации цифровой карты местности, включающий размещение в стационарных условиях первого электронно-вычислительного комплекса, снабженного блоком ввода в него содержания цифровой карты местности, видеоконтрольным устройством, с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, визуализацию на экране видеоконтрольного устройства цифровой карты местности, внесение в стационарных условиях по картографическим материалам и фотографическим снимкам местности изменений и дополнений в ее содержание, выявление объектов содержания цифровой карты местности, на которых достоверные информационные материалы отсутствуют, формирование перечней районов и объектов местности, подлежащих полевому обследованию, выполнение полевого обследования местности с уточнением правильности отображения этих объектов местности на цифровой карте местности, их характеристики и их собственных имен, и корректуру и редактирование в стационарных условиях содержания цифровой карты местности в соответствии с результатами ее полевого обследования, введены операции размещения в районе выполнения работ по полевому обследованию местности второго электронно-вычислительного комплекса, снабженного блоком ввода в него содержания цифровой карты местности, видеоконтрольным устройством, с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, визуализации содержания цифровой карты местности не только на экране первого электронно-вычислительного комплекса, но и на экране второго электронно-вычислительного комплекса, отображения выявленных изменений и дополнений цифровой карты местности, полученных в ходе полевого обследования местности на экране второго электронно-вычислительного средства, формирования файлов изменений и дополнений цифровой карты с координатами объектов, характеристики которых уточнены при полевом обследовании местности, кодами условных знаков этих объектов и атрибутивной и семантической информацией, преобразования этих файлов в кодированные тексты, адаптированные к дистанционной передаче в режиме, близком реальному масштабу времени, объединения через средства дистанционной передачи этих текстов в режиме, близком реальному масштабу времени, первого и второго электронно-вычислительных комплексов, передачи кодированных текстов с информацией о местности со второго электронно-вычислительного комплекса на первый электронно-вычислительный комплекс, перевода этих кодированных текстов в файлы данных актуализированной цифровой карты местности, выведения на экран первого электронно-вычислительного комплекса содержания файлов изменений и дополнений цифровой карты местности, сформированных при полевом обследовании местности, редактирование в стационарных условиях по этим файлам цифровой карты местности, определение при редактировании цифровой карты местности степени и полноты достоверности информации, содержащейся в этих файлах данных актуализации цифровой карты местности, формирования файлов с информацией об объектах местности, характеристики которых еще не уточнены, и перечнями требуемых уточнений, преобразования этих файлов в кодированные тексты и передачи их через средства дистанционного приема передачи информации с первого электронно-вычислительного комплекса на второй электронно-вычислительное комплекс, корректировки маршрута полевого обследования местности в соответствии с полученной оперативной информацией, продолжение актуализации цифровой карты местности в режиме оперативного обмена информацией между первым и вторым электронно-вычислительным комплексом.

Реализация предложенного способа исключает продолжительные по времени операции получения графических копий цифровых карт на район выполнения работ по актуализации ЦКМ, повышает производительность работ при отображении и согласовании с имеющимся содержанием ЦКМ новой атрибутивной, метрической и семантической информации, полученной в поле.

Одновременно повышается достоверность отображаемой на ЦКМ информации, которая может быть оперативно проконтролирована в полевых условиях.

Сущность реализации устройства для осуществления способа актуализации цифровой карты местности заключается в том, что это устройство, включающее электронно-вычислительный комплекс с блоком ввода в него содержания цифровой карты местности, видеоконтрольным устройством, с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, дополнительно имеет в составе электронно-вычислительного комплекса этого устройства блок преобразования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, в кодированные тексты, адаптированные к дистанционной передаче в режиме, близком реальному масштабу времени, и средство дистанционной передачи этих текстов в режиме, близком реальному масштабу времени, причем это средство выполнено с возможностью приема таких кодированных текстов, а блок преобразования выполнен с возможностью перевода таких кодированных текстов в файлы данных актуализированной цифровой карты местности, причем само устройство для осуществления способа актуализации цифровой карты состоит из двух таких электронно-вычислительных комплексов, каждый из которых содержит блок преобразования файлов данных в кодированные тексты и обратно, и средство дистанционного приема передачи таких текстов, причем эти электронно-вычислительные комплексы, устройства для осуществления способа актуализации цифровой карты выполнены с возможностью автономной работы.

Преимущество, которое обеспечивает использование этого устройства при осуществлении предложенного способа, заключается в том, что не требуется дополнительно применять при актуализации цифровых карт местности цветные принтеры для получения графических копий ЦКМ и сканеры для считывания графической информации с полевых материалов, выполненных на пластике или бумаге. В совокупности использование предложенных устройств экономит время на получение копий фотоснимков на пластике или бумаге и расходные материалы, стоимость которых сопоставима с ценой самого оборудования.

На чертеже представлен один из двух электронно-вычислительный комплексов устройства для осуществления способа актуализации цифровых карт местности.

Этот электронно-вычислительный комплекс выполнен на базе персональной электронно-вычислительной машины 1, с видеоконтрольным устройством 2 с экраном 3, клавиатурой 4, блоком 5 (дисководом) считывания и записи цифровой карты в его память, устройство 6 управления курсором, "магнитное перо" 7 и блок 8 сопряжения с радиостанцией 9 этого устройства. В электронно-вычислительном комплексе рационально использование ПЭВМ последнего поколения, а именно планшетного компьютера (tablet computer), у которого экран воспринимает прикосновения магнитного "пера".

Целесообразно конструктивное выполнение одного из электронно-вычислительных комплексов устройства для актуализации ЦКМ, в стационарном исправлении, а другого в мобильном (без встроенных источников электропитания устройства).

При практической реализации предложенного способа в память электронно-вычислительного средства устройства для актуализации цифровой карты, расположенного в стационарных условиях, вводят содержание этой карты и визуализируют его на экране 3 видеоконтрольного устройства 2.

Сравнивают графические представления тематической нагрузки ЦКМ с наличными информационными материалами - аэрокосмическими снимками, которые могут быть представлены как в цифровой, так и аналоговой форме или топографическими картами и планами.

По результатам сравнения определяют перечень объектов, плохо поддающихся дешифрированию и без достоверной' атрибутивной и семантической информации. Определяют местоположение этих объектов по снимкам, картам, планам или по метрической информации самой актуализируемой ЦКМ известными способами.

На основе определенного местоположения топографических объектов разрабатывается план маршрута полевого обследования местности. Этот план, в качестве дополнительного приложения к ЦКМ, может быть загружен в память электронно-вычислительного средства устройства для актуализации цифровой карты в мобильном конструктивном оформлении.

Кроме того, в память этого устройства вводят через блок 5 считывания и записи информации копию ЦКМ, подлежащей актуализации, а с дискет - имеющиеся в наличии дополнительные цифровые карт материалы.

При полевом обследовании местности непосредственно в районе проведения работ по актуализации ЦКМ на экране 3 видеоконтрольного устройства электронно-вычислительного средства, выполненного в мобильном исполнении, выводится тематическая нагрузка ЦКМ и маршрут полевого обследования местности.

Отображенное на экране 3 видеоконтрольного устройства 2 содержание ЦКМ сравнивается с местностью, опознаются новые объекты местности и уточняется правильность отображения уже показанных на ЦКМ объектов местности, их характеристики и собственные имена.

Эта информация получается путем визуального осмотра объектов местности, использования малогабаритных полевых геодезических устройств, получения у местных жителей сведений о собственных именах объектов и ознакомления с документацией в органах местной власти.

При наличии новой или уточненной информации об объекте местности она вводится в мобильное электронно-вычислительное средство. При выполнении этого процесса курсор на экране 3 видеоконтрольного устройства 2 устанавливается в то место ЦКМ, которое соответствует месту объекта, характеристики которого уточняются.

Курсор по экрану 3 видеоконтрольного устройства 2 перемещается с использованием органов управления устройства для осуществления способа актуализации цифровой карты, например: встроенным в панель управления устройством 6 управления курсором, кнопками клавиатуры 4 или магнитным пером 7 при комплектации им полевого исполнения устройства.

После этой операции окончательно проверяется наличие и правильность отображения условным знаком объекта местности, характеристики которого уточняются, а в память устройства для актуализации ЦКМ, по необходимости, атрибутивная, метрическая или семантическая информация об объекте, правильно отражающая характеристики объекта.

Изображения новых объектов местности и, в частности, линейных могут быть отображены на экране с помощью сенсорного устройства, например магнитного "пера", которым снабжаются планшетные компьютеры.

Перечисленная информация объединяется в единый файл, содержащий в общем случае: номер сообщения, код номенклатурного листа ЦКМ, координаты объекта местности, характеристики которого уточняются, его условный код и сама атрибутивная, метрическая или семантическая информация об объекте, закодированная соответствующими ей кодами.

По команде оператора цифровая информация, содержащаяся в этом файле, через блок 8 сопряжения электронно-вычислительного средства 1 с портативной радиостанцией 9, которая осуществляет трансляцию этого радиосообщения. Радиосообщение принимается радиостанцией 9 устройства для актуализации ЦКМ, расположенного в стационарных условиях.

Целесообразно подключение этого устройства к стационарным базам данных о местности. В этом случае становится доступной вся цифровая информация, относящаяся к району выполнения работ по актуализации ЦКМ.

Переданный по линии связи код номенклатуры ЦКМ позволяет автоматически затребовать ее из базы данных о местности и вывести на экран высокого разрешения, а по координатам объекта и то место ЦКМ, где расположено изображение его самого.

На экран 3 видеоконтрольного устройства 2 может быть выведена вся графическая информация по кодам цифровых изображений объектов, собранная в поле, что позволяет оператору, который обслуживает устройство для актуализации ЦКМ, расположенное в стационарных условиях, вносить исправления и дополнения в содержание ЦКМ и окончательное ее редактирование. При редактировании ЦКМ, в частности, выполняется согласование топологических связей, проверка метрической, атрибутивной и семантической информации и генерализация информации. При выполнении этого вида работ производится заливка цветом объектов местности, отображаемых на ЦКМ, и сводку изображений местности с изображениями на смежных листах карт.

При возникновении вопросов относительно объектов местности оператор, работающий в стационарных условиях, через устройство для актуализации ЦКМ налаживает связь с аналогичным устройством, расположенным в полевых условиях, что позволяет оперативно получать уточненную информацию о местности и корректировать маршрут ее обследования.

Использование предложенного способа актуализации цифровой карты местности и устройств для осуществления этого способа позволяет исключить повторные выезды в поле и повысить оперативность актуализации ЦКМ, сократить объем использования расходных материалов и номенклатуру применяемого технологического оборудования.

Источники информации

1. RU, патент № 2165596, С1 14.12.1999. Способ актуализации цифровых карт местности. Авторы Борисенко А.Н. и др.

2. Агафонов И.Д., Белов В.М. и Буран П.Ю. Обновление и подготовка к изданию цифровых топографических карт масштаба 1:25000 на ЦФС. Геодезия и картография. М., № 5, 2002.

1. Способ актуализации цифровой карты местности, при реализации которого размещают в стационарных условиях первый электронно-вычислительный комплекс, снабженный блоком ввода в него содержания цифровой карты местности, видеоконтрольным устройством с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, визуализируют на экране видеоконтрольного устройства цифровую карту местности, вносят в стационарных условиях по картографическим материалам и фотографическим снимкам местности изменения и дополнения в ее содержание, выявляют объекты содержания цифровой карты местности, на которые достоверные информационные материалы отсутствуют, определяют перечни районов и объектов местности, подлежащих полевому обследованию, выполняют полевое обследование местности, в ходе которого уточняют правильность отображения этих объектов местности на цифровой карте местности, их характеристики и их собственные имена, и производят в стационарных условиях корректуру содержания цифровой карты местности в соответствии с результатами полевого обследования местности, отличающийся тем, что размещают в районе выполнения работ по полевому обследованию местности второй электронно-вычислительный комплекс, снабженный блоком ввода в него содержания цифровой карты местности, видеоконтрольным устройством, снабженным экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, визуализируют содержание цифровой карты местности не только на экране первого электронно-вычислительного комплекса, но и на экране второго электронно-вычислительного комплекса, отображают выявленные изменения и дополнения цифровой карты местности, полученные в ходе полевого обследования местности на экране второго электронно-вычислительного средства, формируют файлы изменений и дополнений цифровой карты, причем в эти файлы вводят координаты объектов, характеристики которых уточнены при полевом обследовании местности, коды условных знаков этих объектов и атрибутивную и семантическую информацию, преобразуют эти файлы в кодированные тексты, адаптированные к дистанционной передаче в режиме, близком реальному масштабу времени, объединяют через средства дистанционной передачи этих текстов в режиме, близком реальному масштабу времени, первый и второй электронно-вычислительный комплексы, передают кодированные тексты с информацией о местности со второго электронно-вычислительного комплекса на первый электронно-вычислительный комплекс, переводят эти кодированные тексты в файлы данных актуализированной цифровой карты местности, выводят на экран первого электронно-вычислительного комплекса содержание файлов изменений и дополнений цифровой карты местности, сформированных при полевом обследовании местности, выполняют в стационарных условиях по этим файлам редактирование цифровой карты местности, определяют при редактировании цифровой карты местности степень и полноту достоверности информации, содержащейся в этих файлах данных актуализации цифровой карты местности, формируют файлы с информацией об объектах местности, характеристики которых еще не уточнены, и перечнями требуемых уточнений, преобразуют эти файлы в кодированные тексты и передают их через средства дистанционного приема передачи с первого электронно-вычислительного комплекса на второй электронно-вычислительный комплекс, корректируют маршрут полевого обследования местности в соответствии с полученной оперативной информацией, продолжают актуализацию ЦКМ в режиме оперативного обмена информацией между первым и вторым электронно-вычислительными комплексами.

2. Устройство для осуществления способа актуализации цифровой карты местности, содержащее размещенный в стационарных условиях электронно-вычислительный комплекс, снабженный блоком ввода в него содержания цифровой карты местности, видеоконтрольным устройством с экраном для визуализации цифровой информации, средствами управления изображениями на этом экране и средствами формирования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности, отличающееся тем, что дополнительно содержит размещенный в районе выполнения работ по полевому обследованию местности второй электронно-вычислительный комплекс, при этом каждый электронно-вычислительный комплекс выполнен с возможностью автономной работы и содержит блок преобразования файлов данных, создаваемых в процессе актуализации цифровой карты местности в кодированные тексты, адаптированные к дистанционной передаче в режиме, близком реальному масштабу времени, и обратно, и средство дистанционной передачи этих текстов, в режиме близком реальному масштабу времени.