Новый метод автоматизации дешифровочного процесса для создания картографической основы масштаба 1:2000

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

Департамент «ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ»

Кафедра астрономии и геодезии

Новый метод автоматизации дешифровочного процесса для создания картографической основы масштаба 1:2000

Направление подготовки «Информационные системы и технологии»

Профиль «Геоинформационные системы и технологии»

Курсовая работа

Доброхотовой Анастасии Владимировны

Ст. преподаватель кафедры

астрономии и геодезии УрФУ

Г. П. Хремли

Екатеринбург 2016



РЕФЕРАТ

В курсовой работе рассматриваются различные методы дешифрирования, включая полевое, камеральное, комбинированное и инструментальное дешифрирование. Основное внимание уделено новому методу автоматизации дешифровочного процесса при создании картографической основы масштаба 1:2000 на территорию республики Крым.

В основной части приведен обзор литературы по методам и признакам дешифрирования, особенностям и технологиям топографического дешифрирования. Отдельно рассмотрено дешифрирование элементов содержания топографических карт и дешифрирование застроенных территорий.

В практической части рассмотрено полевое дешифрирование объектов определенной местности на фотоплане, изучена новая методика дешифрирования, основанная на предоставлении видео ресурсов. Отдельно рассмотрена геоинформационная система «Панорама», ее функциональные возможности. Выполнено дешифрирование застроенной территории одного из населенных пунктов республики Крым.

Объем данной курсовой работы составил сорок шесть страниц, включая приложения. В работе содержится девятнадцать рисунков, одна таблица и два приложения.



МЕСТО ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Курсовая работа выполнялась в цехе цифрового топографического картографирования в группе цифровой фотограмметрии предприятия АО «Уралгеоинформ».

АО «Уралгеоинформ» состоит из подразделений [10]:

- информационно-аналитический отдел;

- цех цифрового топографического картографирования;

- группа цифровой фотограмметрии;

- отдел картографического мониторинга по данным дистанционного зондирования;

- научно-исследовательская лаборатория «Уралгеоинформ» (НИЛ);

- группа тематического картографирования;

- отдел технического контроля и редактирования цифровых карт;

- цех подготовки и хранения материалов;

- производственно-экономический отдел;

- бухгалтерия;

- отдел кадров;

- сектор обслуживания технических устройств.

Центр технической защиты информации выполняет следующие виды работ:

- создание и обновление цифровых топографических карт и планов.

- мониторинг территории по результатам космической съемки.

- фотограмметрическая обработка снимков.

- организация пространственных данных.

- тематическое картографирование, воссоздание исторической картографической продукции.

- разработка, внедрение и сопровождение ГИС.

- создание навигационных карт.

- трехмерное моделирование.

- практические семинары.

- услуги в области защиты информации.

Дешифрирование объектов местности одного из населенных пунктов республики Крым, выполнено в цехе цифрового топографического картографирования в отделе цифровой фотограмметрии.



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Основная часть

1. Обзор литературы

1.1 Методы дешифрирования

1.1.1 Полевое дешифрирование

1.1.2 Камеральное дешифрирование

1.1.3 Комбинированное дешифрирование

1.1.4 Инструментальное дешифрирование

1.2 Признаки дешифрирования

1.2.1 Прямые признаки

1.2.2 Косвенные признаки

1.3 Дешифрирование элементов содержания топографических карт

2. Постановка задачи работы

3. Методика эксперимента

3.1 Дешифрирование застроенных территорий

3.2 Практическое изучение полевого дешифрирования

3.3 Технология дешифрования новым автоматизированным методом

3.4 Геоинформационная система «Панорама»

3.5 Дешифрирование застроенных территорий по видео трекам

4. Результаты и их обсуждение

Заключение

Список использованных источников и литературы

Приложение 1

Приложение 2



ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа посвящена изучению основных методов топографического дешифрирования, которое является важной составной частью технологического процесса создания топографических карт по материалам аэрофотосъемки.

Под топографическим дешифрированием понимается процесс распознавания на аэроснимках и фотопланах объектов и предметов местности, обозначения их условными знаками, принятыми для топографических карт, и установления их качественных и количественных характеристик. Из определения слeдует, что дешифрирoвание заключается в изучении объектов и предметов местности (природных и социально-экономических элементов содержания топографических карт), в определении особенностей их фотографического изображения на аэроснимках и в обозначении выделенных объектов и предметов соответствующими условными знаками при соблюдении требований наставлений по топографическим съемкам. К этому следует добавить, что в процессе топографического дешифрирования приходится также наносить на аэроснимки или фотопланы несфотографированные объекты, производить отбор и обобщение дешифрируемых элементов содержания карты [2].

В курсовой работе рассмотрены различные методы дешифрирования, но главной целью является изучение нового метода автоматизации дешифровочного процесса для создания картографической основы масштаба 1:2000 на территорию республики Крым, включая распознавание объектов местности при помощи видео ресурсов.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- выполнить обзор литературы по методам дешифровочного процесса;

- выполнить обзор признаков дешифровочного процесса;

- рассмотреть особенности топографического дешифрирования;

- выполнить полевое дешифрирование объектов и предметов местности на фотоплане в целях практического изучения данного метода;

- изучить методику и технологию нового автоматизированного метода дешифрирования;

- изучить геоинформационную систему «Панорама» ;

- распознать объекты и предметы местности по видео трекам одного из населенных пунктов республики Крым;

- выполнить дешифрирование застроенных территорий местности топографической карты масштаба 1:2000 одного из населенных пунктов республики Крым в ГИС «Панорама».



ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Методы дешифрирования

1.1.1 Полевое дешифрирование

Полевое дешифрирование производят на местности путем сопоставления аэрофотоснимка или фотоплана с натурой, в результате чего опознаются объекты и определяются их свойства (устанавливаются названия населенных пунктов, урочищ и природных объектов, определяется скорость течения рек, глубина бродов, собираются данные о проходимости болот, характере растительного покрова и другие сведения). Полевое дешифрирование может быть наземным и аэровизуальным. При наземном дешифровании существует возможность одновременно собирать дополнительные сведения и данные, не связанные непосредственно с дешифрированием, а при необходимости выполнять и другие виды полевых наблюдений [1]. дешифрирование геоинформационный карта местность

Наземное дешифрирование.

Полевое наземное дешифрирование ведут, как правило, по маршрутам, которые намечают там, где расположены объекты, подлежащие обязательному обследованию в натуре (поселки, мосты, ЛЭП, трубопроводы и т. п.). При этом устанавливают и подписывают названия объектов и другие их характеристики. Дешифрирование на местности населенных пунктов и объектов с высокой контурной нагрузкой может производиться на увеличенных фотоснимках, фотосхемах, фотопланах или на аэрофотоснимках в комплекте с графическим оригиналом. Материал, на котором фиксируются результаты дешифрирования, должен быть в масштабе составляемого плана или близкий к нему [1].

В процессе наземного дешифрирования исполнитель выполняет три операции:

- определение точки стояния;

- опознавание объектов и их обозначение на снимке;

- нанесение объектов, не изобразившихся на снимке из-за своих малых размеров или появившихся после выполнения съемки.

Исключительно важно определение начальной точки маршрута. При движении по маршруту нужно постоянно сличать изображение на снимке с местностью.

Метод полевого наземного дешифрирования является наиболее простым, но требует больших затрат времени, сил и средств. Главная задача рационализации топографо-геодезического производства состоит в том, чтобы по возможности ограничить полевые работы и перенести центр тяжести процесса создания первичных топографических карт в камеральные условия.

Аэровизуальное дешифрирование.

Аэровизуальное дешифрирование производят путем сопоставления аэроснимка с местностью при полетах. Для этой цели наиболее эффективно использовать вертолет с хорошим обзором. Рекомендуется высота полета 200-400 м и скорость полета 70-100 км/час. Этот режим выработан для крупно и среднемасштабных аэрофотоснимков. При такой высоте полета обеспечивается прямое визуальное узнавание объектов на местности, хорошее соотношение между изображением на снимках и визуально наблюдаемым видом местности, сравнительно медленное перемещение местности под вертолетом и большой радиус обзора. Высота полета должна выбираться по масштабу дешифрируемых снимков, а масштаб основы для глазомерной съемки - в зависимости от выбранной высоты полета [1].

Этот метод дешифрирования имеет свои преимущества перед полевым наземным дешифрированием. Основным достоинством аэровизуального дешифрирования является его быстрота, основным недостатком - крайне ограниченное время для обзора местности при большой скорости полета [1].

Ограничение полевых работ в большей степени возможно при дешифрировании природного ландшафта, чем при дешифрировании всякого рода сооружений и других «культурных» элементов местности, так как природные закономерности, необходимые для достоверного дешифрования, легче учитывать, чем ряд сложных социально-исторических причин, влияющих на распространение культурного ландшафта [1].

1.1.2 Камеральное дешифрирование

Камеральное дешифрирование производят в лабораторных условиях путем сопоставления изображения с имеющимися эталонами и знаниями дешифровщика. Камеральное дешифрование всегда применяют с привлечением дополнительных материалов (картографических и литературно-справочных). Оно не может полностью обеспечить содержание топографической карты в силу специфики изображения местности на аэроснимках и в этом состоит его недостаток. Полнота и достоверность камерального дешифрования зависят от географического положения и особенности природных элементов ландшафта.

Принцип эталонного дешифрирования является основным при камеральном дешифрировании. Чтобы распознать объекты на снимке, необходимо знать, какими признаками обладает их изображение. Сформировать эти представления можно, лишь «обучившись» на примере, эталоне. Даже если дешифровщик не пользуется никакими дополнительными материалами, он сравнивает изображение на снимке с образами, сформировавшимися у него ранее при дешифрировании других снимков, и, находя сходные признаки, относит объекты на снимке к тому или иному классу. По такому же принципу работают алгоритмы классификации при автоматизированном дешифрировании; эталоны при этом называют обучающей выборкой.

Более высокие требования предъявляются при камеральном дешифрировании к качеству съемочных материалов: детальности (разрешению), контрасту. Условием повышения качества результатов камерального дешифрирования служит наличие нескольких типов снимков, полученных в разных участках спектра при различных условиях освещения, в разные сезоны года.

Преимущество этого метода состоит в его экономической выгодности и значительном сокращении времени. Кроме того, анализ аэроснимков проводят в условиях, обеспечивающих более внимательное и детальное изучение фотографического изображения, а также возможность применения более сложных стационарных приборов [1].

1.1.3 Комбинированное дешифрирование

Для того, чтобы полностью удовлетворить топографическое производство, на практике сочетают полевое и камеральное дешифрирование, которое называется комбинированным или комплексным. Комбинированный метод аэрофототопографической съемки применяется для создания карт на равнинные районы со слабовыраженными и стереоскопически не просматривающимися формами рельефа. При этом камерально определяют бесспорно опознаваемые объекты местности. Остальные объекты и дополнительную информацию о местности получают на основе дополнительных полевых наземных и воздушных (аэровизуальных) обследований [1,9].

Съемка комбинированным методом может выполняться на фотопланах или отдельных аэроснимках. Основным и наиболее производительным способом работы при комбинированном методе является съемка на фотопланах. Съемка на отдельных аэроснимках производится в тех случаях, когда значительные превышения точек местности сильно усложняют составление фотопланов, а качество аэроснимков или сроки выполения задания не позволяют применить стереотопографический метод съемки.

Последовательность работ при комбинированном дешифрировании определяется изученностью района съемки, знакомством исполнителей с характером ландшафта и обеспеченностью картографическими материалами [8].

1.1.4 Инструментальное дешифрирование

Всякое дешифрирование обычно производят путем сочетания визуального рассмотрения аэроснимков с изучением их при помощи инструментов. Визуальное дешифрирование является первым этапом исследования аэроснимков и, если его недостаточно для полного раскрытия содержания аэроснимка, то прибегают к инструментальному дешифрированию. В зависимости от условий, при которых выполняют дешифрирование (в поле, при предварительном изучении местности, в процессе фотограмметрических работ, для получения дополнительных цифровых характеристик и т. д.) применяют самые разнообразные инструменты. К инструментальному дешифрированию приходится прибегать как при полевых условиях, так и при камеральных работах[1].

Полевое инструментальное дешифрирование производят в тех случаях, когда нужно нанести на аэроснимок (фотоплан) топографические объекты, скрытые от объектива аэрофотоаппарата или не изобразившиеся на аэроснимках в силу малой величины или малого контраста, или появившиеся на местности после аэрофотосъемки. Полевое инструментальное дешифрирование производят обычными геодезическими инструментами методом засечек или промеров от точно и надежно опознаваемых контуров.

Камеральное инструментальное дешифрирование производят в тех случаях, когда другие методы дешифрирования не раскрыли полного содержания аэроснимков. Инструментальными методами можно определить, как качественные, так и количественные характеристики дешифрируемых объектов[1].



1.2 Признаки дешифрирования

Определение изображенных на снимке объектов осуществляется на основе выявления прямых признаков объектов, непосредственно видимых на аэрофотоснимке, и косвенных, базирующихся на закономерных связях, существующих в природных территориальных комплексах, а также на сопоставлении снимка с топографической картой. На аэрофотоснимках обычно хорошо просматриваются типы местности со специфичной для них структурой урочищ (участок, местность, отличающаяся от окружающей какими -нибудь естественными признаками, например, лес среди поля, болото и т.п.) [6].

Дешифровочные признаки объектов местности позволяют определить сущность объектов земной поверхности.

1.2.1 Прямые признаки

Прямые признаки отображают на снимке непосредственно дешифрируемый объект.

Форма - один из основных дешифровочных признаков, по которому устанавливается как наличие объекта, так и его основные свойства. Именно очертания объекта, или его форма, воспринимаются при дешифрировании в первую очередь. Различают геометрически определенную и неопределенную форму объектов. Определенная, геометрически правильная форма является важнейшим признаком искусственных сооружений, в то время как неопределенная форма характерна для природных объектов как площадного характера (луга, леса), так и линейного (ручьи, бровки оврагов и др.) [5].

Размер уточняет сведения, которые дает форма объекта. При этом важно знать масштаб снимка, определяющий размер изображения, либо иметь некий эталон, позволяющий сравнивать размеры изображений леса и озера, отдельной постройки и стадиона, и т. п. Обычно для дешифрирования планового снимка достаточно знать средний масштаб фотографирования. Для выявления типа объекта всегда, часто подсознательно, выполняют оценку его размеров, площади, периметра, отношение площади к периметру и т. д. Минимальные размеры изображения объектов на аэрофотоснимке определяются его разрешающей способностью, зависящей от разрешающей способности объектива и фотоэмульсии [5].

Фототон - это степень почернения фотоматериала в соответствующем месте изображения объекта, зависящая от целого ряда факторов: отражательной способности объекта, его внешнего строения, освещенности, времени съемки, влажности, режима фотопечати и т. п. Полезно иметь в виду, что из 256 градаций фотоизображения глаз человека различает только 25, а для дешифрирования вполне достаточно семи (белый, почти белый, светло-серый, серый, темно- серый, почти черный и черный). Учитывая нестабильность показателя, при дешифрировании фототон оценивают только в сочетании с другими дешифровочными признаками (например, структурой). Тем не менее именно фототон выступает как основной дешифровочный признак, формирующий очертания границ, размеры и структуру изображения объекта.

Тень объекта является одним из существенных дешифровочных признаков. Различают тени собственные, образуемые в результате различной освещенности поверхности объекта в сочетании с ее неровностями, и тени падающие. Форма отбрасываемой предметом тени и ее размер позволяют судить о высоте дерева, башни или глубине ямы, канавы и, следовательно, и о содержании объекта. При этом на размер тени оказывает влияние рельеф местности. Падающие тени отображают вытянутую форму силуэта объекта. Это свойство используют при дешифрировании изгородей, телеграфных столбов, водонапорных и силосных башен, наружных знаков пунктов геодезической сети, отдельных деревьев, а также резко выраженных форм рельефа (обрывов, промоин и пр.). Цвет и его насыщенность являются наиболее достоверным признаком, так как при съемке с натуральной цветопередачей цвета объектов местности соответствует цветам фотоизображения [5,6].

Текстура изображения - наиболее устойчивый прямой дешифровочный признак, практически не зависящий от условий съемки. Текстура объединяет некоторые другие прямые дешифровочные признаки (форму, тон, размер, тень) компактной группы однородных и разнородных деталей изображения местности на снимке. Через текстуру передаются структурные особенности объекта. Повторяемость, размещение и количество этих деталей приводят к выявлению новых свойств и способствуют повышению достоверности дешифрирования. Важность этого признака повышается с уменьшением масштаба снимка [6].

Характерные дешифровочные признаки основных объектов топографического дешифрирования представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Дешифровочные признаки основных объектов топографического дешифрирования [6]

N	Объекты топографического дешифрирования	Главные дешифровочные признаки
1	Пашня	В зависимости от увлажнения и типа растительности изменяется тон от светло-серого до серого. Искусственные прямолинейные границы контуров
2	Границы сельскохозяйственных угодий	Различие тонов объектов, по лесозащитным полосам, размещению полевых дорог, по берегам речек
3	Луг	Серый тон, криволинейные очертания, сухой луг светлее заливного
4	Темнохвойный лес	Пестрый рисунок из-за разновысотности деревьев. Кроны светлее и меньше, чем промежутки между ними.
5	Сосновый лес	Однообразный светло-серый рисунок, характерный для примерно одинаковой высоты. Кроны закругленные
6	Лиственный лес	Значительно светлее хвойного, небольшие промежутки между кронами
7	Кустарник	Более слабый тон по сравнению с лесом, короткие тени. Нет густого сплошного массива, просек
8	Сады	Четкие ряды деревьев, которые изображаются на снимках в виде черных точек
9	Населенные пункты	Прямоугольники разных размеров, размещенных в разных направлениях. Сельские населенные пункты соединены между собой дорогами и размещаются возле речек, ручьев.
10	Тропинки	Тонкие светло-серые линии
11	Проселочные дороги	Извилины, неровные края земляного полотна, его переменная ширина, часто теряются, когда доходят до какого-нибудь угодья: леса, речки и т.п.
12	Автомобильные дороги	Очень светлые широкие полосы, обрамленные светлыми полосками (обочинами, кюветами). Геометрически правильные закругления
13	Железные дороги	Светлые полосы с плавными закруглениями, с прилегающими широкими полосами (полосами отвода). Часто вдоль дорог размещаются лесополосы
14	Мосты на дорогах	Изменение ширины полотна, тени от опор и пролетных строений
15	Скаты	Различная освещенность. Скаты, обращенные к солнцу, светлее ровных мест и скатов, наклоненных от солнца
16	Линии электропередачи и связи	На заселенных участках опознаются по просекам, на открытых местах - по незапаханным местам, на пашне - по теням
17	Водная поверхность	Водная поверхность глубоких и спокойных водоемов отображается черным цветом, который заметно светлеет в местах с песчаным дном, в водоемах с мутной водой, с поверхностью, покрытой рябью от ветра
18	Колодцы	Темные пятнышки (мокрые места) и ведущие к ним тропинки
19	Броды	Большое количество дорожек и тропинок, выходящих к берегу реки. В самом русле видны отмели светлого тона

1.2.2 Косвенные признаки

Изучение косвенных дешифровочных признаков и их количественная оценка имеет большое значение для топографии. Знание косвенных дешифровочных признаков необходимо при камеральном и аэровизуальном дешифрировании, выборе маршрутов полевого дешифрирования, обновления и редактирования карт. Дешифрирование по косвенным признакам уменьшает объем полевых работ и поэтому оно особенно целесообразно при картографировании растительно-грунтовых контуров местности [1].

Косвенные дешифровочные признаки возникают из закономерностей взаимного расположения объектов местности в силу их назначения, природных условий, хозяйственного использования и т. д. Например, соединяющая населенные пункты светлая извилистая линия почти наверняка является изображением проселочной дороги; постройка вблизи пересечения светлой извилистой полосы (грунтовой дороги) с железной дорогой свидетельствует о наличии здесь переезда; обрывающаяся на берегу реки дорога и ее продолжение на другом берегу указывает на наличие брода или парома. Логический анализ прямых и косвенных дешифровочных признаков значительно повышает достоверность дешифрирования [6].

Сущность камерального дешифрирования по косвенным признакам сводится к тому, что наличие и значение недешифрируемых объектов определяется относительно дешифрируемых [1].

Из природных элементов ландшафта на аэроснимках почти всегда определяются непосредственно по прямым дешифровочным признакам:

- моря, реки и озера - по фототону;

- рельеф - по стереоэффекту и фототону;

- леса и кустарники - по стереоэффекту и тональной структуре.

Зная распределение перечисленных элементов ландшафта, учитывая прямые и косвенные дешифровочные признаки и привлекая дополнительные материалы, можно определить недостающие характеристики перечисленных выше элементов (например, глубина рек, породы леса), остальную растительность, болота, открытые грунты и микрорельеф.

Однако метод косвенных признаков основан не на точных функциональных зависимостях между элементами природного ландшафта, а на приближенных корреляционных связях между ними. Как бы хорошо они не были изучены, топограф не может дать стопроцентной гарантии достоверности содержания карты [1].

В корреляционных зависимостях принимает участие много переменных. Известно, например, что толщина деревьев зависит не только от их высоты, но и от рельефа, грунта, степени увлажненности и так далее. Недостаточно полный учет всех факторов приводит к снижению достоверности дешифрирования по корреляционным зависимостям.

Изучение корреляционных зависимостей необходимо начать с количественного учета встречающихся сочетаний природных элементов ландшафта на больших территориях. На основании этого изучения следует установить:

- какие топографические объекты можно встретить в том или ином районе и вероятность их встречи;

- какие связи существуют между дешифрируемыми и недешифрируемыми объектами и вероятность проявлений установленных связей [1].

1.3 Дешифрирование элементов содержания топографических карт

В процессе дешифрирования на материалах съемки опознаются и вычерчиваются соответствующими условными знаками с соблюдением требований генерализации объекты и контуры местности, подлежащие съемке.

К объектам дешифрования и оформления их соответствующими условными знаками в последовательности относятся [5]:

1. Пункты государственной геодезической сети.

2. Границы и ограждения.

3. Населенные пункты.

4. Дороги.

5. Гидрография и гидротехнические сооружения.

6. Рельеф.

7. Растительный покров.

Пункты государственной геодезической сети

При проведении топографического дешифрирования обязательно должны быть опознаны в натуре и показаны соответствующими условными знаками на полевых оригиналах карт все триангуляционные, полигонометрические, астрономические пункты; фундаментальные, грунтовые и скальные нивелирные марки и реперы, а также точки съемочной сети, закрепленные на местности центрами.

Условные обозначения пунктов триангуляции и полигонометрии сопровождаются на оригиналах комбинированной съемки и обновления карт подписями отметок марок верхних центров, а знаки нивелирных реперов и марок - подписями отметок головок реперов или центров марок с округлением до 0,1 м [2].

В малообжитых районах, где геодезические знаки являются одними из надежнейших ориентиров, у обозначений геодезических опорных пунктов нужно подписывать их собственные названия или номера. Подпись помещают справа от знака - в числителе название (номер) пункта, а в знаменателе - высотную отметку.

При дешифрировании на фотопланах все триангуляционные, полигонометрические и астрономические пункты и закрепленные на местности точки съемочной сети наносят на полевые оригиналы по координатам и накалывают. Нивелирные реперы и марки, а также встреченные топографом на местности ведомственные триангуляционные или полигонометрические пункты, координаты которых неизвестны, следует показывать на фотопланах, опознавая их по фотоизображению, или наносить инструментально. При первом же приезде начальника партии топограф обязан сообщить ему о найденных на местности геодезических знаках, координаты которых неизвестны [2].

Пример изображения пункта государственной геодезической сети показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Изображение пункта государственной геодезической сети [4]

Границы и ограждения

На оригиналах топографических карт должны быть показаны линии следующих границ: государственных, краев, областей, автономных областей, национальных округов и государственных заповедников, городов и поселков городского типа [4].

Чаще всего административные границы представляют собой воображаемые отрезки прямых линий, соединяющие соседние закрепленные на местности межевые поворотные знаки. Межевые знаки - это элементы для обозначения границ земельного участка или иного объекта землеустройства в натуре на местности в виде естественного или искусственного предмета, который обеспечивает закрепление поворотной точки границы. Поворотные пункты границы (межевые знаки), не изобразившиеся на аэроснимке, могут быть опознаны, когда они совпадают с четкими контурами местности (углами лесов, пашен и других угодий, перекрестками дорог и т.п.), либо нанесены на аэрофотоматериалах промерами от таких четких контуров. В случае необходимости в местности, бедной ориентирами, можно использовать инструментальное нанесение поворотных граничных знаков [2].

При дешифрировании административных границ и вычерчивании их на полевых оригиналах, необходимо соблюдать следующие правила:

- если границы различных категорий (например, областная и республиканская) совпадают, показывают только границу высшей политико-административной или административной единицы;

- все пункты поворота границ должны отображаться на полевых оригиналах. Для этого их опознают на аэрофотоматериалах, либо наносят промерами или инструментально. При этом межевые столбы, имеющие значение ориентиров, следует показывать соответствующим условным знаком и по возможности сопровождать высотной отметкой;

- границы, не совпадающие с контурами, изображают присвоенным им условным знаком на всем протяжении;

- границы, идущие вдоль рек, ручьев, оврагов, лесных просек, канав, дорог, по узким горным хребтам, следует изображать отдельными звеньями условного знака, состоящими из 4-5 штрихов. Эти звенья нужно размещать в местах резких поворотов;

- если границы городской черты не закреплены на местности либо фактическая застройка перекрыла эту границу, то по согласованию с отделами государственного геодезического надзора (ОГГН) и по представлении им необходимых документов разрешается такие границы на картах не отображать;

- если изображение границы совмещается с пунктирной линией, оконтуривающей какое-либо угодье, то изобразить следует только условный знак границы.

На топографические карты наносят соответствующими условными знаками различные ограждения: каменные (кирпичные, железобетонные, шлакоблочные), металлические и глинобитные стены и ограды, деревянные заборы, изгороди, плетни, штакетники и другие легкие ограждения, живые изгороди, проволочные колючие заграждения, древние исторические стены. При дешифрировании в первую очередь должны быть показаны ограждения, являющиеся значительными преградами, идущие на большом протяжении и важные как ориентиры [2].

Населенные пункты

На материалах топографического дешифрирования должны быть подписаны собственные названия всех населенных пунктов. Собственные названия городов, поселков и других селений, как правило, даются без номенклатурного термина, характеризующего тип населенного пункта [3].

На топографических картах указывают официальные названия населенных пунктов, перечисленные в справочниках административно-территориального деления. Если, наряду с официальными, на местности широко известны другие неофициальные названия, они также должны быть подписаны на карте. Местное название подписывают под официальным в скобках симметрично, шрифтом, общим по характеру рисунка и начертанию со шрифтом основного названия.

Внутри населенных пунктов дешифрируются:

- улицы, площади, переулки, проезды и тупики без указания покрытия;

- земли, занимаемые приусадебными участками граждан с выделением застроенной части, без указания границ между отдельными усадьбами;

- сельскохозяйственные угодья общественного пользования;

- участки, занятые хозяйственными постройками (скотными дворами, складами, мастерскими, теплицами, фермами);

- участки, находящиеся в пользовании предприятий, учреждений, организаций (школ, больниц, детских садов, заводов и др.);

- реки, ручьи, родники, парки, кустарники, газоны [3].

Дороги

Автогужевые дороги с покрытием при показе на картах подразделяются по степени технического совершенства, а естественные грунтовые дороги (проселочные, полевые и лесные) классифицируются по их значению, но с учетом проходимости [2].

На топографических картах выделяются специальными условными знаками.

Автострады - автомобильные магистрали, имеющие прочное покрытие из асфальтобетона или цементобетона на твердом основании. Ширина покрытия, т. е. так называемой проезжей части автострад, не должна быть менее 14 м, что допускает движение машин в четыре ряда.

Усовершенствованные шоссе - дороги, имеющие твердое основание и покрытие из асфальта, цементобетона, брусчатки, а также щебня или гравия, пропитанных вяжущими веществами -- так называемые черные щебеночные или черные гравийные шоссе. Ширина покрытия усовершенствованных шоссе обеспечивает двустороннее интенсивное движение, т. е. не менее 6 м.

На полевых оригиналах должна быть указана техническая характеристика автострад и шоссейных дорог, имеющих протяженность на карте более 3 см: ширина проезжей части (покрытия); ширина всей дороги (расстояние между внутренними бровками кюветов) и сокращенная подпись материала покрытия. Подписи ширины даются в целых метрах. Эти характеристики размещаются в удобных местах симметрично оси условного знака дороги, примерно через 10-15 см. Например: «6.0(12.0) А», где первая цифра обозначает ширину покрытой (одетой) части дороги, вторая - в скобках - ширину всей дороги между канавами, а буквенное сокращение - материал покрытия. Пример оформления технической характеристики автострад и шоссе приведен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Оформление технической характеристики автострад и шоссейных дорог [4]

Границы смены одного материала покрытия другим должны быть помечены на карте черной поперечной черточкой, по обе стороны от которой указывается материал покрытия. Последний обозначается следующими условными сокращениями: «А* - асфальтобетон, асфальт, черные усовершенствованные облегченные покрытия; «Б» - булыжник; «Бр» - брусчатка; «Г» - гравий; «К» - колотый камень; Ц» - цементобетон; «Шл» - шлак; «Щ» - щебень [2].

Улучшенные грунтовые дороги - дороги профилированные, но не имеющие прочного основания и покрытия; грунт их проезжей части может быть улучшен добавками щебня, шлака, гравия, ракушки, песка и т.п., а местами - даже обработан вяжущими веществами, например, битумом или дегтем. На топографических картах в знаках улучшенных грунтовых дорог указывается лишь ширина дороги от канавы до канавы (без скобок), а на участках, где грунт улучшен добавками гравия, щебня или шлака, должна указываться и сокращенная буквенная подпись материала добавки, если этот участок на карте имеет протяженность не менее 4 см, например, «9Г» или «8Шл» [2].

Грунтовые (проселочные) дороги - непрофилированные, без покрытия, накатанные автомобильным или гужевым транспортом. Проходимость этих дорог определяется почвенными или сезонно-климатическими условиями. Труднопроезжие участки таких дорог (в заболоченных местах, на крутых склонах, на песках и т.п.) должны показываться особым условным знаком. На полевых оригиналах вдоль изображения труднопроезжих участков грунтовых (проселочных) дорог обязательно нужно помещать пояснительную подпись «труднопроезжий участок» [2].

Постоянные полевые и лесные дороги - естественные грунтовые дороги, по которым движение автомобильного и гужевого транспорта производится сезонно или эпизодически, главным образом в период полевых работ, лесоразработок, торфоразработок и т. д. Эти дороги соединяют населенные пункты с местами работ (пашнями, сенокосами, карьерами, торфо- и лесоразработками) [2].

Гидрография

На полевых оригиналах топографических карт должны быть показаны [2]:

- береговые линии морей, озер, водохранилищ, прудов и всех других естественных и искусственных водоемов; острова; береговые отмели и мели; приливно-отливные полосы;

- реки со всеми рукавами и протоками; ручьи, каналы (наземные, подземные и строящиеся), канавы;

- естественные источники (ключи, родники, горячие и минеральные), а также гейзеры.

Береговые линии изображают с подразделением на:

- постоянные и определенные берега водоемов, имеющих воду в течение всего года, а очертания линии уреза воды достаточно четкие и определенные;

- непостоянные (пересыхающие) берега рек, озер, прудов и водохранилищ, по тем или иным причинам имеющих либо теряющих воду на короткий период (сезонно-пересыхающих);

- неопределенные берега водоемов, имеющих воду в течение всего года, но по различным причинам очень нечеткую (неопределенную) или часто изменяющую свое положение линию уреза воды, точно опознать которую на аэроснимках и нанести на полевые оригиналы не представляется возможным.

Кроме того, все берега должны изображаться с разделением на отлогие и обрывистые, с пляжем и без пляжа, а по характеру грунта - на скалистые, каменистые, галечниковые, песчаные.

Рельеф

На топографических картам рельеф изображается горизонталями и особыми условными знаками. На оригиналах топографических карт обозначения естественных форм рельефа и их характеристики даются коричневым цветом, а знаки всех искусственных форм рельефа (насыпей, выемок, дамб, карьеров, курганов, ям, терриконов или отвалов и т. п.) и их характеристики изображают черном цветом.

При дешифрировании особыми условными знаками изображают [3]:

- обрывы; овраги с обнаженными склонами; промоины;

- задернованные уступы и бровки, не выражающиеся горизонталями;

- песчаные и земляные, каменистые, щебеночные и галечниковые осыпи;

- скалы и скалистые обрывы; скалы-останцы;

- дайки; карстовые воронки;

- сухие русла;

- береговые и другие естественного происхождения гряды и валы, не выражающиеся горизонталями;

- кратеры вулканов и грязевых вулканов;

- лавовые потоки;

- входы в пещеры и гроты; оползни;

- фирновые поля (вечные снега);

- ледники и ледниковые трещины; ледяные обрывы и барьеры, а также выходы ископаемых льдов на дневную поверхность; наледи;

- искусственные формы рельефа - ямы, курганы, укрепленные уступы полей на террасированных склонах и т. п.

Растительный покров

На оригиналах топографических карт должны быть изображены следующие типы естественной растительности: древесная, кустарниковая, кустарничковая, полукустарниковая, травянистая, моховая и лишайниковая, а также некоторые сочетания различных типов естественной растительности [4].

Специальными условными знаками показывают также культурную растительность - парки, фруктовые, цитрусовые и ягодные сады, питомники, парники, виноградники и пашни с выделением участков, постоянно занятых рисом, чаем, хмелем и другими техническими культурами, не входящими в многопольный севооборот [2].

При дешифрировании важно провести правильную классификацию имеющихся на местности типов растительности, подобрать для отображения их на картах условные знаки и сочетания последних, определить и целесообразно разместить на полевом оригинале качественные и количественные характеристики. Очень важен подробный и точный показ контуров (границ) участков, занятых тем или иным типом растительности.

Четкие, хорошо выделяющиеся на местности контуры (границы) различных типов растительного покрова обозначают на картах черным точечным пунктиром. На аэроснимках такие границы обычно заметны довольно отчетливо [2].

При дешифрировании необходимо тщательно выделять и подчеркивать все резко выраженные на местности характерные углы и выступы контуров, имеющие значение ориентиров; сохранять, если нужно, несколько увеличивая размеры, форму мелких контуров, облегчающих ориентирование на местности (например, небольших полян в лесу, расположенных рядом с дорогами и тропами). Учитывая, что фотоизображение изобилует обычно множеством деталей, которые невозможно сохранить на карте, в процессе дешифрирования и полевого вычерчивания необходимо проводить картографическую генерализацию. Показывая в первую очередь элементы и объекты растительного покрова, имеющие важное ориентирное значение, нельзя упускать контуры и объекты, характеризующие типические особенности данной местности. При обобщениях необходимо сохранять действительные соотношения площадей различных типов растительного покрова и грунтов, тщательно отображать элементы, характеризующие проходимость местности [2].



2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Основной задачей курсовой работы является изучение нового автоматизированного метода дешифровочного процесса.

Для решения этой задачи необходимо:

- выполнить обзор литературы по методам дешифровочного процесса;

- выполнить обзор признаков дешифровочного процесса;

- рассмотреть элементы топографического дешифрирования;

- выполнить полевое дешифрирование объектов и предметов местности на фотоплане в целях практического изучения данного метода;

- изучить методику и технологию топографического дешифрирования по видео трекам;

- изучить геоинформационную систему «Панорама»;

- распознать объекты и предметы местности по видео трекам одного из населенных пунктов республики Крым;

- выполнить дешифрирование застроенных территорий местности электронной карты масштаба 1:2000 одного из населенных пунктов республики Крым в ГИС «Панорама».



3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Особое внимание в методике эксперимента было уделено освоению методов дешифрирования: полевого и автоматизированного, а также изучению геоинформационной системы «Панорама» и ее функциональных возможностей.

3.1 Дешифрирование застроенных территорий

Дешифрирование снимков застроенных территорий - процесс обнаружения, распознавания и изображения в специальных условных знаках видимых объектов города (построек, земельных угодий, водных объектов, зеленых насаждений. Дешифрирование снимков выполняется по прямым и косвенным демаскирующим признакам и, как правило, с привлечением дополнительных картографических материалов [5].

Основными объектами дешифрирования в городах и других населенных пунктах являются жилые и нежилые постройки и различные сооружения. Все постройки, выражающиеся в масштабе, должны быть изображены на плане по контурам их цоколей. При этом необходимо показывать выступы и архитектурные детали размером 0,5 мм и более. Выступы и детали меньших размеров при дешифрировании «срезаются». Основное требование к передаче строений и сооружений - точное воспроизведение углов, выражающихся в масштабе зданий (см. рисунок 3.1), так как именно от них при различных инженерных работах производятся промеры.

Рисунок 3.1 - Обобщение внемасштабных выступов и уступов цокольных зданий [5]

При работе по дешифрированию зданий можно практически считать линии крыш параллельными соответствующим линиям оснований. У зданий без карнизов и отвесов крыш, имеющих прямоугольную форму, при известной высоте закрытые углы (точки) оснований находят введением поправок. Если при камеральном дешифрировании не известны высоты сооружений, то применяют следующие методы [5]:

- если на фотоизображении видны три точки основания прямоугольного здания, четвертую точку находят построением сторон основания параллельно сторонам крыш (см. рисунок 3.2);

- если видны две точки основания и хорошо видна тень здания (рисунок 3.3), то в точках основания восстанавливают перпендикуляры к видимой стороне и в точках пересечения с продолжением тени находят закрытые точки (тень можно использовать, если её длина не менее 2 мм);



Рисунок 3.2 - Определение 4-й точки основания по известным трем точкам [5]

Рисунок 3.3 - Определение точек основания здания продолжением линии тени [5]

Разноэтажные части домов, как правило, хорошо различимые на аэрофотоснимках, подлежат выделению при дешифрировании.

При наличии места в контурах крупных зданий или рядом с ними дают сокращенные или полные черные надписи, характеризующие размещенные в них административные, торговые, культурно-просветительные и другие учреждения и объекты. Собственные названия кинотеатров, клубов, гостиниц, универмагов, ресторанов на планах указывать не следует.

Разрушенные и полуразрушенные постройки дешифрируют по прямым признакам. В населенных пунктах соответствующим знаком отображают постройки, остающиеся разрушенными длительное время, а вне городов - развалины бывших поселений. Не следует применять обозначение разрушенных и полуразрушенных построек для показа сносимых зданий в перестраиваемых или полностью реконструируемых кварталах городов, и поселков [5].

Промышленные объекты дешифрируются согласно условным знакам.

Электролинии любого напряжения при дешифрировании аэрофотоснимков, фотопланов как правило, передают полностью с разделением на кабельные и проводные. Для показа ЛЭП высокого напряжения и низкого (380 В и меньше) предусмотрены разные по начертанию стрелки. При дешифрировании фотоматериалов масштаба 1:500, 1:1000, 1:2000 опоры ЛЭП в виде ферм и столбов изображают все строго на своих местах [5].

Трансформаторные будки и небольшие электроподстанции, находящиеся внутри огнестойких зданий (от будок внешне, кроме размеров, они ничем не отличаются) в зависимости от величины изображают либо внемасштабным знаком, либо как постройку со стрелкой - «молнией» и соответствующей пояснительной надписью («б. тр.» или «эл. подст.») [5].

Земельные участки, которые расположены на землях администрации и предоставлены жителям населенного пункта во временное пользование (под огороды и другие цели), дешифрируют общим контуром с пояснительной надписью с учетом цели предоставления участка, например, «Огороды».

Скопление однотипных строений, сараев, гаражей и т. д. дешифрируют общим контуром и сопровождают черной надписью «гаражи М», «гаражи К» (по характеру материала постройки) и т. п.

Не следует дешифрировать и показывать на планах масштаба 1:2000 (если нет дополнительных требований заказчиков) даже заметные на аэрофотоснимках следующие объекты: люки подвальные, лоджии, а также ниши, площадью менее 4 ; внемасштабные балконы на столбах и навесы, площадью менее 4 на столбах; иллюминаторы и приямки; внемасштабные (для планов масштаба 1:5000) и площадью менее 4 (для планов масштаба 1:2000) павильоны и беседки в городах и поселках; отдельно стоящие гаражи и другие небольшие нежилые постройки внутри кварталов индивидуальной застройки; частные погреба, а из колхозных - менее 4 (кроме имеющих значение ориентиров); овощехранилища, оранжереи, теплицы и парники индивидуального пользования.

Массовым объектом топографического дешифрирования на застроенных территориях являются зеленые насаждения и, прежде всего, деревья и газоны. Они хорошо видны на аэрофотоснимках: у деревьев заметны и кроны, и отбрасываемые ими тени, площадки газонов выделяются обычно формой и темным тоном.

Кладбища, в особенности без густой древесной растительности, в большинстве случаев дешифрируют по прямым признакам - видны ограды, дорожки, ряды могил. При показе кладбищ с деревьями нужно четко разграничивать тип растительности - лес, редколесье, поросль или отдельные деревья. Для этого, наряду с условными знаками, можно применять синие пояснительные надписи [5].

3.2 Практическое изучение полевого дешифрирования

Для практического изучения полевого дешифрирования отделом цифровой фотограмметрии предприятия АО «Уралгеоинформ» было предложено исследовать жилой квартал, территориально расположенный в Чкаловском районе, недалеко от станции метро «Чкаловская».

Был выдан фотоплан (см. рисунок 3.4) определенной местности, полученный с помощью «Карты Google», современного картографического сервиса, предоставляющего спутниковые интерактивные карты онлайн. Данная технология в высоком разрешении позволяет увидеть со спутника те объекты и предметы, которые при наблюдении с земли

наблюдать одновременно невозможно. В спутниковых фотографиях сохранена вся натуральность природы и объектов съемки, натуральные цвета, формы озер, рек, полей и лесов.

Порядок выполнения полевого дешифрирования жилого квартала Айвазовского - Циолковского - Серова - пер. Полярников (см. рисунок 3.5):

1. Изучить теоретический материал о полевом дешифрировании.

2. Рассмотреть условные знаки для топографических планов и пояснения к ним [4].

3. Вычертить дороги, имеющиеся тротуары.

4. Нанести улицы, переулки, тупики. Выделить границы застроенной части квартала сплошной линией.

5. Выделить жилые, нежилые, одноэтажные и выше одного этажа строения.

6. Зафиксировать номера домов.

7. Показать знаки дорожного движения, пешеходные дорожки.

8. Дешифрирование выполнить на фотоплане.

Рисунок 3.4 - Фотоплан жилого квартала

Рисунок 3.5 - Жилой квартал Айвазовского - Циолковского - Серова - пер. Полярников

Любую необходимую для решения некоторой задачи информацию о местности, расположенных на ней объектах можно получить путем непосредственных наблюдений. У этого способа сбора информации есть определенные преимущества -- возможность тщательного натурного изучения объектов и взятия при необходимости проб для последующего лабораторного анализа. Это обеспечивает самый высокий уровень достоверности получаемых сведений.

Дешифрируя объекты жилого квартала Айвазовского - Циолковского - Серова - пер. Полярников, использовалась книга «Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:000, 1:500», составленная Главным управлением геодезии и картографии при Совете Министров СССР. В ней разобраны масштабы 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500, приведены условные обозначения и образцы шрифтов надписей наиболее популярных геодезических строений, пунктов, зданий и сооружений, железных дорог, грунтовых и автомобильных дорог, мостов, лесополос, горных местностей, болот, троп, ручьев, рек и многое другое.

На фотопланах всех масштабов проезжую часть автодорог (кроме не имеющих покрытия) выделяют утолщенными линиями. Материал дорожного покрытия обозначают на фотоплане следующими условными индексами: А - асфальт, асфальтобетон, Б - булыжник, Бр - брусчатка, Г - гравий, Ц - цементобетон, Щ - щебень (см. рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 - Изображение дорог и материала их покрытия на фотоплане

Границы смены материала покрытия дороги и границу между участком с покрытием и без него фиксируют на планах точечным пунктиром.

Тротуары вдоль улиц изображаются на фотоплане двумя параллельными линиями сплошными или штриховыми, исходя из характера покрытия. Сплошными линиями вычерчивают тротуары с твердым покрытием, штриховыми - тротуары без покрытия. Обозначение тротуаров на фотоплане изображено также на рисунке 3.6.

Надписи названий улиц и переулков располагают по оси их изображения, основанием букв к югу или востоку. На данных улицах названия надписывают с разрядкой, а после перекрестков - повторяют. Если отрезки улиц и переулки, находящиеся у рамок фотоплана настолько коротки, что на их изображения не могут быть размещены соответствующие названия, то последние фиксировать не следует (см. рисунок 3.7)

Рисунок 3.7 - Надписи названий улиц

Все строения подразделяют на жилые и нежилые, огнестойкие и неогнестойкие и смешанные; одноэтажные и выше одного этажа. К жилым строениям относят как специально построенные, так и строения, имевшие в начале иное назначение, но затем приспособленные и фактически используемые в качестве жилого фонда.

...