По космическим снимкам WorldView-1 можно получать пространственную информацию об объектах с точностью, соответствующей точности карт масштаба 1:10 000 без привлечения дополнительной информации. После ортотрансформирования с использованием опорных точек и цифровой модели рельефа точность пространственной информации приближается к точности карт масштаба 1:2000

М.В. Лютивинская (Компания «Совзонд»)
И.Г. Нейфельд (РУП «Проектный институт «Белгипрозем», Минск, Республика Беларусь)

М.В. Лютивинская

И.Г. Нейфельд

Республиканский проектный институт по землеустройству «Белгипрозем» (Минск, Республика Беларусь) образован 30 марта 1961 г. с целью коренного улучшения организации землеустройства в Белоруссии. За годы существования института его сотрудниками выполнен ряд разработок по совершенствованию методов и технологий решения задач землеустройства.

В настоящее время Республиканское унитарное предприятие (РУП) «Проектный институт «Белгипрозем» организационно включает головную организацию в Минске и пять дочерних предприятий в Бресте, Витебске, Гомеле, Гродно и Могилеве. Для изготовления земельно-кадастровых планов землепользований в 1996 г. на предприятиях УП «Белгипрозем» организованы отделы земельно-информационной системы (ЗИС) и фотограмметрических работ, которые при решении землеустроительных задач опираются на информацию о состоянии земельных ресурсов Белоруссии, а именно на данные о:
— земельных участках, их границах, административно-территориальной принадлежности;
— зонах ограничения использования земель;
— землевладельцах и землепользователях;
— видах земель, их мелиоративном состоянии и почвенном покрове;
— другие данные.

Земельно-информационные системы создаются по материалам аэрофотосъемки на территории районов с точностью, соответствующей точности топографических карт масштаба 1:10 000, и территории крупных населенных пунктов с точностью, соответствующей точности топографических карт масштаба 1:2000.

Для поддержания данных в актуальном состоянии и анализа происходящих изменений наряду с материалами аэросъемки используются данные космической съемки. Так как земельно-информационные системы создаются с точностью не ниже точности топографических карт масштаба 1:10 000, для их обновления могут использоваться космические снимки с геометрическим разрешением не хуже 2,5 м.

В современных условиях использование космических данных ДЗЗ в качестве пространственной информации для решения задач кадастрового учета различного уровня — наиболее оптимальный выбор. Так, на основе космических снимков достаточно успешно создаются ортофотопланы масштаба 1:10 000 для кадастрового учета межселенных территорий.

Реализация проекта по запуску космического аппарата (КА) WorldView-1 (DigitalGlobe, США) должна расширить сферу применения данных ДЗЗ. WorldView-1 оснащен телескопом с апертурой 60 см для съемки в панхроматическом режиме с пространственным разрешением до 0,5 м. Спутник может вести кадровую, маршрутную (вдоль береговых линий, дорог и других линейных объектов), площадную съемку (зоны размером 60х60 км), а также стереосъемку.

По сравнению с предшественником — КА QuickBird — на WorldView-1 применены новые технологические решения для обеспечения высокой производительности съемки, качества и точности координатной привязки изображений. Аппарат имеет прецизионную систему ориентации, позволяющую с высокой точностью определять координаты на местности без использования контрольных измерений. Кроме того, снимки WorldView-1 с заявленным разрешением существенно информативнее панхроматических изображений QuickBird, хотя, на первый взгляд, имеют небольшое преимущество в пространственном разрешении. Так, на снимках WorldView-1 отчетливо различимы отдельные люди, идентифицируется инфраструктура промышленных сооружений. Предоставляются следующие уровни обработки данных:
— Basic: базовый уровень, предназначенный для пользователей, имеющих достаточно развитые возможности по обработке данных ДЗЗ;
— Standard: геопривязанное изображение с коррекцией за влияние рельефа на основе приближенной ЦМР;
— Ortho Ready Standard: геопривязанное изображение без коррекции за влияние рельефа;
— Orthorectified: ортотрансформированные изображения с высокой точностью;
— Basic Stereo Pairs: изображения с областью перекрытия 90%, снятые за один пролет над районом интереса.

Оператор WorldView-1 заявил очень высокую точность: СЕ90 (точность в плане) 6,5 м, средняя квадратическая ошибка — 3 м.

Компанией «Совзонд» и РУП «Проектный институт «Белгипрозем» проведена работа по ортотрансформированию сцены со спутника WorldView-1 на территорию г. Полоцка. Это панхроматическое изображение c пространственным разрешением на местности 0,51–0,62 м. Уровень обработки — Ortho Ready Standard. Формат данных — Geotiff (UTM WGS–84), площадь покрытия на местности составляет 67 км2, перепад высот 120–150 м. Целью эксперимента было оценить заявленные оператором характеристики, а также возможность получения пространственных данных с точностью, соответствующей масштабу 1:2000.

Для обработки использовался программный комплекс ENVI 4.6 (ITT Visual Information Solutions, США). На первом этапе было проведено ортотрансформирование по коэффициентам рациональных полиномов (RPC) без использования опорных точек и цифровой модели рельефа. Результаты оценки точности представлены в табл. 1.

Таблица 1. Точность результатов ортотрансформирования по RPC без использования опорных точек и ЦМР

Оценка точности проводилась по поворотным точкам границ земельных участков, измеренным на местности инструментально. Визуально качество материалов оценивалось наложением векторных кадастровых планов на ортотрансформированное изображение (рис. 1).

Рис. 1. Расхождения между векторным кадастровым планом и ортотрансформированным изображением

Оценка результатов обработки подтверждает заявленную точность снимков со спутника WorldView-1. Таким образом, в соответствии с Инструкцией по фотограмметрическим работам при создании топографических карт и планов эти материалы можно использовать для решения задач, требующих точность основы не ниже точности карт масштаба 1:10 000, даже без привлечения дополнительной информации.

На следующем этапе эксперимента была проведена обработка той же сцены, но уже с использованием опорных точек, в качестве которых выступали поворотные точки границ земельных участков, измеренные на местности инструментально. Ортотрансформирование проведено на основе цифровой модели рельефа, полученной стереотопографическими методами с точностью, соответствующей масштабу 1:2000 (рис. 2).

Рис. 2. Цифровая модель рельефа в формате DEM

Были измерены шесть опорных точек, схема их расположения представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема расположения земельных участков, поворотные точки которых использовались в качестве опорных и контрольных точек

Отчет об измерениях представлен в табл. 2, где RMS — средняя квадратическая ошибка (root-mean-square).

Таблица 2. Измерения опорных точек

Далее было выполнено ортотрансформирование с использованием RPC, уточненных по опорным точкам и ЦМР. Полученный ортофотоплан был оценен по контрольным точкам. Результаты контрольных измерений представлены в табл. 3.

Таблица 3. Точность результатов ортотрансформирования по RPC с использованием опорных точек и ЦМР

Также проводился визуальный контроль полученного ортотрансформированного изображения путем наложения обновленной векторной карты масштаба 1:2000 на растр (рис. 4).

Рис. 4. Расхождения между ортофотопланом и векторной картой

Результаты обработки данных со спутника WorldView-1 подтвердили заявленную оператором точность. По космическим снимкам WorldView-1 можно получать пространственную информацию об объектах с точностью, соответствующей точности карт масштаба 1:10 000 без привлечения дополнительной информации. После ортотрансформирования с использованием опорных точек и цифровой модели рельефа точность пространственной информации приближается к точности карт масштаба 1:2000. С появлением на рынке данных ДЗЗ изображений с такими характеристиками стало возможным решать проблему получения пространственной информации для ведения кадастрового учета не только на межселенную территорию, но и на городскую. А благодаря оперативности поступления данных и высокой производительности аппарата появилась надежда поднять обеспечение государства кадастровыми планами на новый уровень.