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.This method relates to the field of obtaining, processing and displaying geospatial information, computer tools for converting, visualizing and interpreting three-dimensional models of geographic information systems in three-dimensional space using remote sensing technology and can be used to create three-dimensional digital models of objects and territories.
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.There is a method of obtaining, processing and displaying geospatial information, which consists in creating topographic maps and plans according to aerial photography using an aerial camera. [Instructions for photogrammetric work in the creation of digital topographic maps and plans of GKINP (GNTA) 02-036-02. Approved by order of Roskartografiya No. 84-pr. Dated June 11, 2002; Entered into force on August 1, 2002], taken as a prototype.
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.The essence of this method consists in the fact that aerial photography of the situation and relief using an aerial camera is carried out in a controlled area. According to the survey data are topographic maps and plans for conventional signs of one scale or another.
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.The disadvantage of this method is the complexity of the shooting process at local sites, due to the use of manned aircraft. Also, this method assumes the presence of a human factor at all stages of the measurement, which leads to a decrease in the efficiency and effectiveness of work in local areas.
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.The technical problem to be solved is to increase the efficiency of the method of obtaining, processing, displaying and interpreting geospatial data for geodetic monitoring of the operational situation of the flood situation using remote sensing technology by providing real-time real-time access to relevant information using GIS technology in three-dimensional space, the Internet technologies and other sources of information. The technical result is to increase the efficiency of the method by expanding the functionality for users using GIS technology in three-dimensional space, as well as through the Internet and other sources of information to receive real-time real-time access to relevant information to a specific territory, while the user can interactively choose a specific place on the plan and get several options for information for work. This can be either a digital three-dimensional triangulation model of the territory, or a visual video of “flying around” the territory along a given trajectory. The same information in two-dimensional form, depending on the technical support, will be available to the user through a browser.
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.The objective is achieved by the fact that in the method of obtaining, processing, displaying and interpreting geospatial data for geodetic monitoring of the operational situation of the flood situation using remote sensing technology, in which a controlled-height justification (AA) is created in the controlled area along the X, Y, Z satellite coordinates binding of identification marks, perform aerial photography of a given territory with reference to this coordinate system, get the results of aerial photography and according to technical specifications eniyu aerial photographs of a given area carried out on the basis of an unmanned aerial vehicle (UAV), the results of aerial surveys sent to the PC, using a computer program, the processing of aerial photographs and get the point cloud in the form of a digital three-dimensional metric point model given territory. Then, using a computer program, a digital surface model is created in the form of a triangulation model, then a height matrix and orthophotomap are created for subsequent updating of the address plan. The orthophotomap is decrypted and then, using a computer program, create or update a digital address plan of a given territory. Then they create an interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data and transfer to it a digital surface model in the form of a triangulation model, a height matrix, orthophotomap and an address plan of a given territory, automatically classify the triangulation model of the surface of a given territory in order to identify buildings and infrastructure of a given territory by highlighting the triangles belonging to these objects. Using a computer program, according to the classification results, the corresponding attribute data is assigned to the triangles of the digital triangulation model of the surface of a given territory belonging to these objects.
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.Next, in the same interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data, a digital reference calculation model of a given territory is simulated, consisting of the above digital surface model in the form of a triangulation model of a given territory, integrating into it the maximum allowable spatial coordinates of ground objects using their design values. In the same interface subsystem for the preparation and constant updating of geospatial data, real-time information is automatically entered in the form of attributive hydrological data about the water level in a controlled area in the air defense coordinate system. Using a computer program, two-dimensional, based on the orthomosaic and three-dimensional models of flood zones are constructed using attribute data on the water level in the controlled area in the air defense coordinate system. In the same interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data by combining the above digital triangulation model of the surface of a given territory and aerial photographs in the form of digital aerial photographs, a digital textured three-dimensional terrain model of a given territory is created with the ability to visualize the current or simulated flood situation in a controlled area. In the same model, isolines are constructed virtually that connect the points of the textured model in accordance with hydrological data on the water level in the controlled area in the air defense coordinate system in real time, and three-dimensional and two-dimensional models of flood zones are obtained. They use the administrative subsystem in the form of a geospatial data server with the ability to manage, process, analyze, interpret and store the obtained geospatial data and transfer to it from the interface subsystem for the preparation and constant updating of geospatial data the above digital textured three-dimensional terrain model and three-dimensional and two-dimensional models of flood zones. They use an interface subsystem for visualizing geospatial data by providing a service to users based on Internet technologies, while geospatial data is used in real time and together with attributive data about objects and the relief of a given territory. Next, they use the interface subsystem for monitoring the operational situation, in which they create a system for calculating the consequences of emergencies from flooding of territories with the possibility of querying, visualizing and generating reports in the form of summary tables and situational maps for planning flood control measures or eliminating the consequences of emergencies in a controlled area by calculating automatic mode of discrepancy between the actual heights of the digital three-dimensional model of the flood zone and the corresponding values of the digital reference calculation model predetermined VOP included in the coordinate system.
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.The specified set of features allows you to increase the efficiency of the method of obtaining, processing, displaying and interpretation of geospatial data for geodetic monitoring of the operational situation of the flood situation using remote sensing technology by increasing the speed of access to relevant information using GIS technology in three-dimensional space, Internet technology and others information sources.
Способ поясняется чертежом и примером конкретного исполнения. На Фиг. 1 представлена схема взаимодействия блоков сервиса предоставления геопространственной информации с применением технологии дистанционного зондирования.The method is illustrated in the drawing and an example of a specific implementation. In FIG. 1 shows a diagram of the interaction of blocks of a service for providing geospatial information using remote sensing technology.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На контролируемом участке создают планово-высотное обоснование (ПВО) по координатам X, Y, Z спутниковой привязки опознавательных знаков.The proposed method is as follows. In the controlled area create a vertical altitude justification (AA) for the coordinates X, Y, Z of the satellite binding of identification marks.
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.Aerial photographs of objects and the relief of a given territory are performed on the basis of an unmanned aerial vehicle (UAV) with reference to this coordinate system. A database of digital three-dimensional models of territories is created and kept up to date in the form of an interface subsystem for the preparation and constant updating of geospatial data (1) and the results of aerial photography in the form of spatial coordinates along the X, Y, Z axes of the points on the surface of the objects and the relief of a given territory are transmitted to it and get a point cloud in the form of a digital metric three-dimensional point model of a given territory. Then, using a computer program, a digital surface model is created in the form of a triangulation model, an elevation matrix and orthophotomap are created for the subsequent updating of the address plan, and the orthophotomap is decrypted. Then, using a computer program, create or update a digital address plan of a given territory and transfer it to the same subsystem. In the automated mode, a triangulation model of the surface of a given territory is classified in order to identify infrastructure development objects of a given territory by highlighting triangles belonging to these objects. Using a computer program, according to the classification results, the corresponding attribute data is assigned to the triangles of the digital triangulation model of the surface of a given territory belonging to these objects. Next, in the same interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data, a digital reference calculation model of a given territory is simulated, consisting of the above digital surface model in the form of a triangulation model of a given territory, integrating into it the maximum allowable spatial coordinates of ground objects using their design values. In the same interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data, real-time information is automatically entered for attribute hydrological data on the water level in a controlled area in the air defense coordinate system. Using a computer program, two-dimensional, based on the orthophotomap, and three-dimensional models of flood zones are constructed using attribute data on the water level in the controlled area in the air defense coordinate system. In the same interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data by combining the above digital triangulation model of the surface of a given territory and aerial photographs in the form of digital aerial photographs, a digital textured three-dimensional model of the terrain of a given territory is created with the possibility of visualizing the flood situation in a controlled area of the current or simulated. In the same model, isolines are constructed virtually that connect the points of the textured model in accordance with hydrological data on the water level in the controlled area in the air defense coordinate system in real time and three-dimensional and two-dimensional models of flood zones are obtained. Then, the administrative subsystem (2) is used in the form of a geospatial data server with the ability to manage, process, analyze, interpret and store the obtained geospatial data and transfer to it from the interface subsystem for the preparation and continuous updating of geospatial data the above digital textured three-dimensional terrain model and three-dimensional and two-dimensional models of flood zones. Next, a system is created to search for the desired fragment of the territory (object) and access to it, highlighting the above fragment on the model by coordinates by providing a service to users based on Internet technologies through the interface subsystem (3) of providing geospatial data with the ability to query, visualize and export the requested geospatial data. Then they use the interface subsystem (4) for monitoring the operational situation, in which they create a system for calculating the consequences in case of emergency from flooding of territories with the possibility of requesting, visualizing and generating reports in the form of summary tables and situational maps for planning flood control measures or eliminating the consequences of emergency situations in a controlled area by calculating in automatic mode the discrepancy between the actual spatial coordinates of the digital three-dimensional the flooded area th pattern and the corresponding digital values of the reference pattern calculated in a predetermined area VOP coordinate system. A user who is accredited to the service receives the necessary fragment of the territory via the Internet in the form of a digital metric point model of the given territory on his work computer (5), processes this fragment using the tools located in the administrative subsystem (2) or in his own programs and receives the result for further use in the form of digital metric and visual information. Thus, users are given the opportunity through the Internet to get quick access to relevant information on a specific territory in the form of digital three-dimensional models of a given territory. Moreover, the user in an interactive mode can choose a specific place on the plan and receive several options of information for work. This can be either a three-dimensional point metric model of the territory, or a visualized video of “flying around” the territory along a given trajectory. This information will be available in the browser. The user has the opportunity to work with three-dimensional models of the selected territory. A three-dimensional roller is formed on the basis of a given path and speed. This video is generated in generally accepted formats and sent to the user for work. Thus, a unique product appears that allows you to quickly receive any metric and visual information about any territory available in the information base of the service.
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.The proposed innovative method of obtaining, processing, displaying and interpreting geospatial information can significantly increase the economic efficiency of work, the information content and accuracy of data on the objects of the rented territory, as well as the efficiency of obtaining geospatial data.
