Спутниковая стереосъемка – доступный источник высотной информации

      Комментарии к записи Спутниковая стереосъемка – доступный источник высотной информации отключены

Спутниковая стереосъемка – доступный источник высотной информации

№2(3), 2009 г.

А. В. Беленов

На рынке геопространственной информации в Российской Федерации сейчас появляется все больше новых предложений, как следует отличающихся от привычного создания цифровых планов и карт, как по собственному содержанию, так и по вероятным областям применения выходной продукции. К таким предложениям возможно отнести работы по созданию цифровых моделей рельефа (ЦМР) и трехмерных цифровых моделей местности (ЦММ). Информация о рельефе местности либо модель поверхности достаточно обширно пользуются спросом при реализации солидного числа проектов, базирующихся на геоинформационных совокупностях.

Главным источником данных при создании таких моделей принято вычислять материалы аэросъемок либо эти воздушного лазерного сканирования. Непременно, последние владеют более высоким потенциалом в плане детальности и точности создаваемых моделей.

Но, все таки, направляться подчернуть, что для некоторых территорий выполнить такую съемку обычно фактически нереально по обстоятельству ограничений, накладываемых на проведение полетов над данной территорией, да и не всегда нужна детальность и высокая точность. Конечно, определенную роль играется временной и экономический показатель.

Возможности оптико электронной съемочной аппаратуры, установленной на борту космических аппаратов дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ), разрешают решать задачу создания трехмерных ЦММ, каковые, со своей стороны, являются альтернативой привычной двухмерной информации в виде карт и планов.

Большая часть космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Почвы оснащены аппаратурой, разрешающей делать съемку в стереоскопическом режиме с одного витка, методом уклонения оси визирования либо применяя дополнительные объективы, установленные под углом относительно надира (рис. 1).

Рис. 1. Главные методы стереоскопической съемки

Съемка в стереорежиме первым методом характерна для КА, предоставляющих эти очень высокого разрешения, таких как IKONOS, WorldView 1 и GeoEye 1. Второй – используется на космических аппаратах ALOS, SPOT 5, CARTOSAT 1 и ASTER, разрешающих приобретать эти большого и среднего разрешения. Первый и второй тип стереосъемки именуют конвергентным, он характеризуется соотношением базиса к высоте фотографирования спутника либо углом конвергенции.

Неоспоримое преимущество имеют КА, каковые мо- гут изменять угол конвергенции, что разрешает выдер- живать заданную точность по высоте у приобретаемых мо- делей рельефа независимо от типа местности.

На данный момент существует некая терминологическая путаница в зарубежных заглавиях продукции, содержащей высотное представление земной поверхности, например, по цифровым моделям поверхности (ЦМП) и цифровым моделям рельефа (ЦМР). Английскими аналогами ЦМП и ЦМР принято вычислять DSM (Digital Surface Model) и DTM (Digital Terrain Model). Первая модель включает в себя высоты всех точек на земной поверхности, а вторая – высоты рельефа либо, как дополнение, высоты отдельных объектов местности.

Одновременно с этим и первая и вторая модели являются DEM (Digital Elevation Model). На рис. 2 продемонстрирована отличие между двумя типами высотной информации.

Рис. 2. Главные виды высотной информации

В зависимости от вида высотной информации, которую нужно извлечь, применяя материалы космических съемок, используют разные подходы к обработке стереопар – от всецело автоматизированного до ручного. Непременно, при создании модели рельефа местности по большей части употребляются полуавтоматические и ручные способы на протяжении интерактивной обработки стереопары оператором. Этот вид обработки используют к материалам космической съемки очень высокого пространственного разрешения, где интерактивная работа со стереопарой выполняется на современных цифровых стереоплоттерах.

Исходя из пространственного разрешения съемочной аппаратуры, созданные на базе стереопар цифровые модели возможно условно поделить на 3 типа:

  • высокодетальные (расстояние (ход) между точками на местности, высоты которых определяются – 1 5 м);
  • детальные (ход на местности – 5 10 м);
  • среднедетальные (ход на местности – 10 20 м).

Разглядим виды высотной информации, которую возможно извлечь из данных некоторых современных коммерчески дешёвых стереопар космических снимков.

В следствии стереофотограмметрической обработки изображений с КА WorldView 1 смогут быть взяты цифровые модели местности с шагом от 1 до пяти метров, созданные как с применением наземных опорных точек, так и без них. На рис. 3 приведен фрагмент цифровой модели поверхности, взятой по стереопаре WorldView 1 с шагом на местности 1 м с применением опорных точек и без них. В первом случае точность взятой модели в плане составила 1 м, безотносительная точность по высоте – 1 м, а относительная точность по высоте – 1 м. Во втором случае, соответственно, – 5 м, 5 м и 1 м.

Рис. 3. Фрагмент цифровой модели поверхности, взятой по стереопаре с КА WorldView 1 с шагом на местности 1 м: а) опорные точки употреблялись; б) опорные точки не употреблялись

При фотограмметрической обработке стереопар с КА GeoEye 1 смогут быть взяты местности и цифровые модели рельефа с шагом от 1 до пяти метров. На рис. 4 приведена цифровая модель рельефа, полученная по стереопаре GeoEye 1 с шагом на местности 3 м с применением опорных точек и без них. В первом случае точность взятой модели в плане составила 0,8 м, полная точность по высоте – 1 м, а относительная точность по высоте – 1 м. Во втором случае, соответственно, – 5 м, 3 м и 1 м.

Рис. 4. Фрагмент цифровой модели рельефа, взятой по стереопаре с КА GeoEye 1 с шагом на местности 3 м: а) опорные точки употреблялись; б) опорные точки не употреблялись

Как пример на рис. 5 приведен фрагмент цифровой модели рельефа, взятой по стереопаре с КА IKONOS 1 с шагом на местности 5 м с применением опорных точек. Точность созданной модели рельефа местности разработала в плане 2,5 м, а безотносительная и относительная точность по высоте – 2 м.

Рис. 5. Фрагмент цифровой модели рельефа, взятой по стереопаре с КА IKONOS 1 с шагом на местности 5 м: а) опорные точки употреблялись; б) опорные точки не употреблялись

Результатом обработки стереопар изображений с КА ALOS PRISM являются цифровые модели местности с шагом от 5 до десяти метров, создаваемые как с применением наземных опорных точек, так и без них. Разглядим фрагмент цифровой модели поверхности, взятой по стереопаре с КА ALOS PRISM с шагом на местности 10 м (рис. 6). Полученная с применением опорных точек цифровая модель рельефа имеет плановую точность 5 м, полную и относительную точности по высоте 5 м. В случае если опорные точки не употребляются, то цифровая модель рельефа имеет точность в плане 10 м; безотносительную точность по высоте 8 м и относительную точность по высоте 5 м.

Рис. 6. Фрагмент цифровой модели поверхности, взятой по стереопаре с КА ALOS (PRISM) с шагом на местности 10 м: а) опорные точки употреблялись; б) опорные точки не употреблялись

Компания SPOT Image предлагает готовые цифровые модели поверхности, созданные по стереопаре с КА SPOT 5 без применения опорных точек. На рис. 7 приведено два вида продукции:

  • SPOT DEM и Reference 3D, взятой по стереопаре с КА SPOT 5 с шагом на местности 20 м. Точность этих моделей поверхности образовывает: для SPOT DEM: 8-15 м (точность в плане), 6-12 м (безотносительная точность по высоте) и 6 м (относительная точность по высоте);
  • для Reference 3D: 8 м (точность в плане), 6 м (полная точность по высоте) и 6 м (относительная точность по высоте).

Рис. 7. Фрагмент цифровой модели поверхности, взятой по стереопаре с КА SPOT 5 с шагом на местности 20 м: а) SPOT DEM; б) Reference 3D

Высокодетальные цифровые модели рельефа владеют неповторимым пространственным разрешением (шагом на местности) и большими геометрическими чертями, такими как точность в плане и по высоте. Эти чёрта делают вероятным использование этих моделей для построения горизонталей при создании топографических карт в масштабе 1:25 000, у которых требования к точности по высоте составляют 1,6 м.

Высокая разрешающая свойство стереопар космических изображений очень высокого пространственного разрешения как в плане, так и по высоте, разрешает создавать трехмерные модели городов, где совместно употребляются модель и модель рельефа объектов застройки в виде контуров крыш строений, оцифрованных по стереопаре (рис. 8).

Детальные и среденедетальные модели применяются в картографических целях, по большей части, при создании ортофотопланов либо при генерации слоя горизонталей с сечением рельефа 20 м и более, что обусловлено способом их получения и низкой точностью по высоте, которая соизмерима с высотой большинства включенных в них высот объектов местности (строений, растительности и т. д.).

Главное преимущество детальных и среднедетальных моделей содержится в более высокой экономической эффективности их создания при реализации тематических проектов, поскольку их получение не требует интерактивной обработки стереопары в стереорежиме. Созданные в автоматическом режиме модели местности активно применяются для анализа высоты растительного покрова, антропогенного действия на ландшафт, первичного проектировании протяженных объектов и трехмерной визуализации.

Расслабляющая музыка и успокаивающие звуки природы — спокойная релакс музыка 3 часа


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: