Способ получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для геодезического мониторнига операционной обстановки паводковой ситуации с применением технологии дистанционного зондирования

Способ получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для геодезического мониторнига операционной обстановки паводковой ситуации с применением технологии дистанционного зондирования

Реферат

Данный способ относится к области получения, обработки и отображения геопространственной информации, компьютерным средствам преобразования, визуализации и интерпретации трехмерных моделей геоинформационных систем в трехмерном пространстве с применением технологии дистанционного зондирования и может быть использован для создания трехмерных цифровых моделей объектов и территорий.

Известен способ получения, обработки и отображения геопространственной информации, который заключается в создании топографических карт и планов по данным аэрофотосъемки с помощью аэрофотоаппарата. [Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов ГКИНП (ГНТА) 02-036-02. Утверждена приказом Роскартографии №84-пр. От 11 июня 2002 г. Введена в действие с 1 августа 2002 г.], взятый в качестве прототипа.

Сущность данного способа состоит в том, что на контролируемом участке проводят аэрофотосъемку ситуации и рельефа с помощью аэрофотоаппарата. По данным съемки составляют топографические карты и планы по условным знакам того или иного масштаба.

Недостатком этого способа является трудоемкость процесса съемки на локальных участках, вследствие использования пилотируемой авиации. Также данный способ предполагает наличие человеческого фактора на всех этапах проведения измерений, что ведет к снижению оперативности и эффективности работ на локальных участках.

Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности способа получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для геодезического мониторинга оперативной обстановки паводковой ситуации с применением технологии дистанционного зондирования за счет обеспечения в режиме реального времени оперативного доступа к актуальной информации, используя ГИС технологии в трехмерном пространстве, интернет технологии и другие источники информации. Технический результат - повышение эффективности способа за счет расширения функциональных возможностей для пользователей с использованием ГИС технологии в трехмерном пространстве, а также через интернет и другие источники информации получать в режиме реального времени оперативный доступ к актуальной информации на конкретную территорию, при этом пользователь в интерактивном режиме может выбирать на плане конкретное место и получать для работы несколько вариантов информации. Это может быть как цифровая трехмерная триангуляционная модель территории, так и визуальный ролик «облета» территории по заданной траектории. Та же информация в двухмерном виде, в зависимости от технического обеспечения, будет доступна пользователю через браузер.

Задача достигается тем, что в способе получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для геодезического мониторинга оперативной обстановки паводковой ситуации с применением технологии дистанционного зондирования, при котором на контролируемом участке создают планово-высотное обоснование (ПВО) по координатам X, Y, Z спутниковой привязки опознавательных знаков, выполняют аэрофотосъемку заданной территории с привязкой к этой системе координат, получают результаты аэрофотосъемки и согласно техническому решению аэрофотосъемку заданной территории выполняют на базе беспилотного летательного аппарата (БПЛА), результаты аэрофотосъемки передают в ПЭВМ, с помощью компьютерной программы выполняют обработку материалов аэрофотосъемки и получают облако точек в виде цифровой метрической трехмерной точечной модели заданной территории. Затем с помощью компьютерной программы создают цифровую модель поверхности в виде триангуляционной модели, далее создают матрицу высот и ортофотоплан для последующей актуализации адресного плана. Выполняют дешифрирование ортофотоплана и далее с помощью компьютерной программы создают или актуализируют цифровой адресный план заданной территории. Затем создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных и передают в нее цифровую модель поверхности в виде триангуляционной модели, матрицу высот, ортофотоплан и адресный план заданной территории, в автоматизированном режиме выполняют классификацию триангуляционной модели поверхности заданной территории с целью выявления объектов застройки и инфраструктуры заданной территории путем выделения треугольников, принадлежащих этим объектам. С помощью компьютерной программы по результатам классификации присваивают треугольникам цифровой триангуляционной модели поверхности заданной территории, принадлежащим этим объектам, соответствующие атрибутивные данные.

Далее в этой же интерфейсной подсистеме подготовки и постоянного обновления геопространственных данных моделируют цифровую опорную расчетную модель заданной территории, состоящую из вышеуказанной цифровой модели поверхности в виде триангуляционной модели заданной территории, интегрируя в нее предельно допустимые значения пространственных координат наземных объектов, используя их проектные значения. В эту же интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных автоматически вводят информацию в режиме реального времени в виде атрибутивных гидрологических данных об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО. С помощью компьютерной программы выполняют построение двухмерных, на базе ортофотоплана и трехмерных моделей зон затопления с использованием атрибутивных данных об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО. В этой же интерфейсной подсистеме подготовки и постоянного обновления геопространственных данных путем объединения вышеуказанной цифровой триангуляционной модели поверхности заданной территории и результатов аэрофотосъемки в виде цифровых аэрофотоснимков создают цифровую текстурированную трехмерную модель местности заданной территории с возможностью визуализации текущей или смоделированной паводковой обстановки на контролируемом участке. В этой же модели виртуально производят построение изолиний, соединяющих точки текстурированной модели в соответствии с гидрологическими данными об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО в режиме реального времени, и получают трехмерную и двухмерную модели зон затопления. Используют административную подсистему в виде сервера геопространственных данных с возможностью управления, обработки, анализа, интерпретации и хранения полученных геопространственных данных и передают в нее из интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных вышеуказанную цифровую текстурированную трехмерную модель местности и трехмерные, и двухмерные модели зон затопления. Используют интерфейсную подсистему визуализации геопространственных данных путем предоставления сервиса пользователям на основе интернет технологий, при этом геопространственные данные используют в режиме реального времени и совместно с атрибутивными данными об объектах и рельефе заданной территории. Далее используют интерфейсную подсистему мониторинга оперативной обстановки, в которой создают систему расчета последствий при чрезвычайных ситуациях от затопления территорий с возможностью запроса, визуализации и формирования отчетов в виде сводных таблиц и ситуационных карт для планирования противопаводковых мероприятий либо ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на контролируемом участке путем вычисления в автоматическом режиме расхождения между фактическими значениями высот цифровой трехмерной модели зоны затопления и соответствующими значениями цифровой опорной расчетной модели заданной территории в системе координат ПВО.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность способа получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для геодезического мониторинга оперативной обстановки паводковой ситуации с применением технологии дистанционного зондирования за счет повышения оперативности доступа к актуальной информации, используя ГИС-технологии в трехмерном пространстве, интернет-технологии и другие источники информации.

Способ поясняется чертежом и примером конкретного исполнения. На Фиг. 1 представлена схема взаимодействия блоков сервиса предоставления геопространственной информации с применением технологии дистанционного зондирования.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На контролируемом участке создают планово-высотное обоснование (ПВО) по координатам X, Y, Z спутниковой привязки опознавательных знаков.

Выполняют аэрофотосъемку объектов и рельефа заданной территории на базе беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с привязкой к этой системе координат. Создают и постоянно поддерживают в актуальном состоянии базу данных цифровых трехмерных моделей территорий в виде интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных (1) и передают в нее результаты аэрофотосъемки в виде пространственных координат по осям X, Y, Z точек поверхности объектов и рельефа заданной территории и получают облако точек в виде цифровой метрической трехмерной точечной модели заданной территории. Затем с помощью компьютерной программы создают цифровую модель поверхности в виде триангуляционной модели, создают матрицу высот и ортофотоплан для последующей актуализации адресного плана, выполняют дешифрирование ортофотоплана. Далее с помощью компьютерной программы создают или актуализируют цифровой адресный план заданной территории и передают его в эту же подсистему. В автоматизированном режиме выполняют классификацию триангуляционной модели поверхности заданной территории с целью выявления объектов застройки инфраструктуры заданной территории путем выделения треугольников, принадлежащих этим объектам. С помощью компьютерной программы по результатам классификации присваивают треугольникам цифровой триангуляционной модели поверхности заданной территории, принадлежащим этим объектам, соответствующие атрибутивные данные. Далее в этой же интерфейсной подсистеме подготовки и постоянного обновления геопространственных данных моделируют цифровую опорную расчетную модель заданной территории, состоящую из вышеуказанной цифровой модели поверхности в виде триангуляционной модели заданной территории, интегрируя в нее предельно допустимые значения пространственных координат наземных объектов, используя их проектные значения. В эту же интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных автоматически вводят информацию в режиме реального времени атрибутивных гидрологических данных об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО. С помощью компьютерной программы выполняют построение двухмерных, на базе ортофотоплана, и трехмерных моделей зон затопления с использованием атрибутивных данных об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО. В этой же интерфейсной подсистеме подготовки и постоянного обновления геопространственных данных путем объединения вышеуказанной цифровой триангуляционной модели поверхности заданной территории и результатов аэрофотосъемки в виде цифровых аэрофотоснимков создают цифровую текстурированную трехмерную модель местности заданной территории с возможностью визуализации паводковой обстановки на контролируемом участке текущей или смоделированной. В этой же модели виртуально производят построение изолиний, соединяющих точки текстурированной модели в соответствии с гидрологическими данными об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО в режиме реального времени и получают трехмерную и двухмерную модели зон затопления. Затем используют административную подсистему (2) в виде сервера геопространственных данных с возможностью управления, обработки, анализа, интерпретации и хранения полученных геопространственных данных и передают в нее из интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных вышеуказанную цифровую текстурированную трехмерную модель местности и трехмерные, и двухмерные модели зон затопления. Далее создается система поиска нужного фрагмента территории (объекта) и доступа к нему, выделяя вышеуказанный фрагмент на модели по координатам путем предоставления сервиса пользователям на основе интернет технологий через интерфейсную подсистему (3) предоставления геопространственных данных с возможностью запроса, визуализации и экспорта запрашиваемых геопространственных данных. Затем используют интерфейсную подсистему (4) мониторинга оперативной обстановки, в которой создают систему расчета последствий при чрезвычайных ситуациях от затопления территорий с возможностью запроса, визуализации и формирования отчетов в виде сводных таблиц и ситуационных карт для планирования противопаводковых мероприятий либо ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на контролируемом участке путем вычисления в автоматическом режиме расхождения между фактическими значениями пространственных координат цифровой трехмерной модели зоны затопления и соответствующими значениями цифровой опорной расчетной модели заданной территории в системе координат ПВО. Пользователь, имеющий аккредитацию на сервисе, получает через интернет нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории на свой рабочий компьютер (5), обрабатывает этот фрагмент средствами, размещенными в административной подсистеме (2) или в собственных программах и получает результат для дальнейшего использования в виде цифровой метрической и визуальной информации. Таким образом пользователям предоставляется возможность через интернет получать оперативный доступ к актуальной информации на конкретную территорию в виде цифровых трехмерных моделей заданной территории. Причем пользователь в интерактивном режиме может выбирать на плане конкретное место и получать для работы несколько вариантов информации. Это может быть как трехмерная точечная метрическая модель территории, так и визуализированный ролик «облета» территории по заданной траектории. Данная информация будет доступна в браузере. Пользователь имеет возможность работать с трехмерными моделями выбранной территории. Трехмерный ролик формируется на основе заданной траектории и скорости движения. Данный ролик формируется в общепринятых форматах и высылается для работы пользователю. Таким образом, появляется уникальный продукт, позволяющий оперативно получать любую метрическую и визуальную информацию о любой территории, имеющейся в информационной базе сервиса.

Предлагаемый инновационный способ получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственной информации позволяет значительно повысить экономическую эффективность работ, информативность и точность данных об объектах снимаемой территории, а также оперативность получения геопространственных данных.

Способ получения, обработки, отображения и интерпретации геопространственных данных для геодезического мониторинга оперативной обстановки паводковой ситуации с применением технологии дистанционного зондирования, при котором на контролируемом участке создают планово-высотное обоснование (ПВО) по координатам X, Y, Z спутниковой привязки опознавательных знаков, выполняют аэрофотосъемку заданной территории с привязкой к системе координат ПВО, получают результаты аэрофотосъемки, отличающийся тем, что аэрофотосъемку заданной территории выполняют на базе беспилотного летательного аппарата, результаты аэрофотосъемки передают в ПЭВМ, с помощью компьютерной программы выполняют обработку материалов аэрофотосъемки и получают облако точек в виде цифровой метрической трехмерной точечной модели заданной территории, затем с помощью компьютерной программы создают цифровую модель поверхности в виде триангуляционной модели, создают матрицу высот и ортофотоплан для последующей актуализации адресного плана, выполняют дешифрирование ортофотоплана и далее с помощью компьютерной программы создают или актуализируют цифровой адресный план заданной территории, создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных и передают в нее цифровую модель поверхности в виде триангуляционной модели, матрицу высот, ортофотоплан и адресный план заданной территории, в автоматизированном режиме выполняют классификацию триангуляционной модели поверхности заданной территории с целью выявления объектов застройки и инфраструктуры заданной территории путем выделения треугольников, принадлежащих этим объектам, с помощью компьютерной программы по результатам классификации присваивают треугольникам цифровой триангуляционной модели поверхности заданной территории, принадлежащим этим объектам, соответствующие атрибутивные данные, далее в этой же интерфейсной подсистеме подготовки и постоянного обновления геопространственных данных моделируют цифровую опорную расчетную модель заданной территории, состоящую из вышеуказанной цифровой модели поверхности в виде триангуляционной модели заданной территории, интегрируя в нее предельно допустимые значения пространственных координат наземных объектов, используя их проектные значения, в эту же интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных автоматически вводят информацию в режиме реального времени в виде атрибутивных гидрологических данных об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО, с помощью компьютерной программы выполняют построение двухмерных на базе ортофотоплана и трехмерных моделей зон затопления с использованием атрибутивных данных об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО, в этой же интерфейсной подсистеме подготовки и постоянного обновления геопространственных данных путем объединения вышеуказанной цифровой триангуляционной модели поверхности заданной территории и результатов аэрофотосъемки в виде цифровых аэрофотоснимков создают цифровую текстурированную трехмерную модель местности заданной территории с возможностью визуализации текущей или смоделированной паводковой обстановки на контролируемом участке, в этой же модели виртуально производят построение изолиний, соединяющих точки текстурированной модели в соответствии с гидрологическими данными об уровне воды на контролируемом участке в системе координат ПВО в режиме реального времени, и получают трехмерную и двухмерную модели зон затопления, используют административную подсистему в виде сервера геопространственных данных с возможностью управления, обработки, анализа, интерпретации и хранения полученных геопространственных данных и передают в нее из интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных вышеуказанную цифровую текстурированную трехмерную модель местности и трехмерные, и двухмерные модели зон затопления, используют интерфейсную подсистему визуализации геопространственных данных путем предоставления сервиса пользователям на основе интернет-технологий, при этом геопространственные данные используют в режиме реального времени и совместно с атрибутивными данными об объектах и рельефе заданной территории, используют интерфейсную подсистему мониторинга оперативной обстановки, в которой создают систему расчета последствий при чрезвычайных ситуациях от затопления территорий с возможностью запроса, визуализации и формирования отчетов в виде сводных таблиц и ситуационных карт для планирования противопаводковых мероприятий либо ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на контролируемом участке путем вычисления в автоматическом режиме расхождения между фактическими значениями высот цифровой трехмерной модели зоны затопления и соответствующими значениями цифровой опорной расчетной модели заданной территории в системе координат ПВО.