TrueOrtho современная картографическая основа ГИС крупных городов
Применение ортофотоматериалов при решении различных задач муниципального управления
М.В. Лютивинская (Компания «Совзонд»)
Для лиц, создающих или эксплуатирующих геоинформационные системы различного назначения, использование цифровых изображений местности в качестве источника информации или одного из слоев становится привычным делом. Современные технологии снизили критичность такого параметра, как дисковое пространство, и увеличили быстродействие компьютеров, что позволило широко применять цифровые аэро- и космические снимки, которые по информативности и наглядности значительно превосходят традиционные карты. В этом аспекте ортофотопланы могут служить не только наглядным, но и геометрически точным источником пространственной информации. Ортотрансформирование позволяет устранить значительную часть искажений и установить единый масштаб по всему полю изображения, что дает возможность проводить измерения и определять координаты с высокой точностью. Однако при классическом способе ортотрансформирования крупномасштабных изображений городских территорий возникает ряд проблем. Одна из них «мертвые» зоны, т. е. области, закрытые высотными строениями вследствие перспективности изображения (рис. 1).
Именно это обстоятельство накладывало ограничения на применение ортофотоматериалов при решении различных задач муниципального управления, так как часть важной информации (улицы проезжая часть и тротуары, канализационные люки и т. п.) могла быть скрыта. Использование продукта TrueOrtho («истинное орто») позволяет решить эту проблему. TrueOrtho это ортотрансформированные изображения (ортофото), в которых учтены не только смещения, возникшие из-за влияния рельефа местности, но и смещения крыш высотных сооружений вследствие перспективности изображения, а невидимые области восстановлены с использованием перекрывающихся снимков. TrueOrtho базируется не на цифровой модели рельефа, как классическое ортофото, а на цифровой модели местности, содержащей подробную информацию обо всех высотных объектах.
При разработке технологии создания «истинного» ортофото решаются две основные задачи введение поправок в положение высотных объектов и определение зон невидимости для восстановления на них изображения с использованием перекрывающихся снимков.
Рис. 1. Крупномасштабное изображение городской территории
Решение первой задачи требует наличия цифровой модели местности, содержащей не только информацию об элементах рельефа, но и векторные элементы, описывающие высотные здания и строения. Соответственно для получения такой модели целесообразно объединить данные о рельефе и высотных объектах (рис. 2).
Рис. 2. Цифровая модель высотных объектов местности
Для решения второй задачи существуют несколько методов, наиболее распространен метод Z-буфера. Метод основан на разрешении неоднозначности точек, под которой подразумевается ситуация, когда одна точка на снимке может отображать две точки на местности. Принимается, что точка, расположенная дальше от центра проектирования, является невидимой (рис. 3).
Рис. 3. Схема реализации метода Z-буфера
Метод Z-буфера имеет ряд ограничений. Среди них требование к плотности цифровой модели местности, которая должна быть сопоставима с разрешением изображения, а также проблема «ложной видимости» для узких высотных объектов. В последнем случае приходится использовать дополнительные точки, описывающие основание объекта, что увеличивает и без того значительное время обработки изображений. Существует ряд альтернативных методов получения TrueOrtho, это: метод анализа угла между направлением в надир и направлением луча съемки в определенный момент времени, усовершенствованный метод Z буфера, в котором для принятия решения относительно видимости объекта дополнительно используется информация о высоте объекта, получаемая с цифровой модели местности. Но наиболее передовым в настоящее время можно считать метод «восстановления преграды», который основан на выявлении области преграды, т. е. определении на снимке границ высотного здания (рис. 4).
Рис. 4. Схема реализации метода «восстановления преграды»
Фотограмметрический программный комплекс INPHO (INPHO GmbH, Германия) позволяет выполнить построение TrueOrtho. На основе материалов стереосъемки комплекс обеспечивает проведение всех технологических этапов. С помощью модуля MATCH-AT можно автоматически выполнить аэротриангуляцию, определить элементы взаимного и внешнего ориентирования; на основе построенной модели в модуле MATCH-T создать в автоматическом режиме цифровую модель местности, а затем с помощью уникальных инструментов DTM Toolkit объединить ее с векторным файлом, содержащим границы крыш высотных объектов. Получить такой векторный файл можно с помощью модуля Summit Evolution, в котором проводят стереовекторизацию граней крыш высотных объектов, строго соблюдая геометрическую и структурную корректность отображения высотных элементов строений. Благодаря возможности использования в качестве графического инструмента таких широко известных программных продуктов, как AutoCAD (Autodesk Corp., США), MicroStation (Bentley Systems, Inc., США) или ArcGIS (ESRI, Inc., США), этот трудоемкий процесс значительно упрощается. Далее следует процесс ортотрансформирования в модуле OrthoMaster, который обладает строгим математическим аппаратом и позволяет преобразовывать изображения с высокой точностью, а также определять «зоны невидимости» и заполнять их цветом подложки. Вместо последней в модуле OrthoVista будет вставлено изображение из другого снимка стереопары, при этом будет проведено цветовое выравнивание фрагментов для получения качественного однородного изображения (рис. 5).
Рис. 5. Композитное изображение с цветовым выравниванием фрагментов
Благодаря уникальным технологиям, заложенным в программных модулях INPHO, стало возможным сделать такой продукт, как TrueOrtho, более доступным и дешевым, что повысит его популярность в качестве пространственной основы для муниципальных ГИС.
Компания «Совзонд», являясь дистрибьютором INPHO GmbH, начала продвижение программных решений INPHO на российский рынок. Предлагаемые программные решения вызывают большой интерес, поэтому в консалтинговом центре Компании «Совзонд» организованы курсы по обучению работе с фото-грамметрической системой INPHO для решения стандартных задач цифрового фотограмметрического проекта, включая геокодирование, cтереоскопическую оцифровку, создание цифровых моделей рельефа, ортотрансформирование, построение TrueOrtho. См. также: Каталог Программного обеспечения: - INPHO - MicroStation Electrical Systems - ArcGIS - AutoCAD Каталог Организаций: - Компания «СОВЗОНД» Каталог Авторов: - Лютивинская М.В.
RSS
Реклама
