Дистанционное зондирование земли


Состав работ

НИЦ «Геодинамика» выполняет работы по созданию цифровых моделей местности (ЦММ) с использованием космических снимков высокого разрешения (дистанционное зондирование Земли, ДЗЗ). В состав работ входят:

  • подготовка массивов электронных данных о местности и препятствиях (eTOD) в соответствии с Приложением 15 к Конвенции о международной гражданской авиации ИКАО;
  • создание цифровых моделей местности (ЦММ) и их трёхмерная визуализация;
  • создание баз данных аэродрома на основе обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в сочетании с геодезическими методами.

К ДДЗ относят данные о поверхности Земли и объектах, расположенных на ней или в её недрах, которые могут быть получены в процессе съёмок любыми неконтактными, то есть дистанционными методами с помощью съёмочной аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования в одном или нескольких участках электромагнитного спектра. Характеристики такого изображения зависят от природных условий (сезон съёмки, освещённость снимаемой поверхности, состояние атмосферы и пр.) и технических факторов (тип платформы, несущей съёмочную аппаратуру; тип сенсора; метод управления процессом съёмки; ориентация оптической оси съёмочного аппарата; метод получения изображения). Основные характеристики ДДЗ определяются числом и градациями спектральных диапазонов; геометрическими особенностями полученного изображения (вид проекции, распределение искажений), его разрешением.

Электронные данные о местности могут быть использованы в аэронавигационных целях:

  • в системах предупреждения о близости земли с функцией оценки рельефа местности в направлении полёта; в системах предупреждения о минимальной безопасной абсолютной высоте (MSAW);
  • при определении запасных схем для использования в случае аварийной ситуации при уходе на второй круг или взлёте;
  • для анализа эксплуатационных ограничений воздушного судна;
  • при построении схем полётов по приборам;
  • для определения процедуры снижения при полёте по маршруту и выбора места аварийной посадки;
  • для совершенствования схем управления наземным движением и контроля над ним (A-SMGCS);
  • при составлении аэронавигационных карт и бортовых баз данных;
  • в лётных тренажерах;
  • для синтезированной визуализации данных;
  • при подготовке мероприятий по ограничению и устранению препятствий на аэродроме или вертодроме.

Цифровые модели местности

Оцифрованный участок города

Трёхмерная визуализация объектов

Аэродромная база данных

Выбор технологии подготовки массивов электронных данных о местности на основе данных ДЗЗ может быть обусловлен такими факторами, как:

  • точностные требования (технология позволяет создавать ЦММ с точностью до 3 и более метров по высоте);
  • возможность оперативного получения и обработки спутниковых данных (пользователи могут сделать как прямой запрос на получение информации со спутника, так и заказать архивные данные съёмки);
  • возможность выполнения съёмки значительных площадей произвольной формы;
  • приемлемая стоимость использования технологии.

В настоящее время орбитальная группировка представлена значительным числом спутников высокого разрешения.

Спутник Пространственное разрешение, м
GeoEye 0,41
WorldView 0,50
QuickBird 0,61
Ikonos 1,00
OrbView 1,00
Kompsat 1,00
Ресурс-ДК 1,00

Для обработки космических снимков специалистами НИЦ «Геодинамика» применяется программное обеспечение INPHO компании Trimble, позволяющее в автоматическом режиме строить цифровую модель местности по стереопарам, проводить фильтрацию полученного облака точек для разделения поверхности Земли и препятствий.

Основные стадии создания ЦММ (на примере аэропорта г. Сочи)

Исходной информацией для создания ЦММ является снимок, полученный со спутника высокого разрешения.

Аэропорт г. Сочи (снимок со спутника Ikonos, 22.01.2009)

Использование опорных точек повышает точность геопривязки снимка. Ориентирование стереопары производится по моделям снимка, представленным в виде RPC-коэффициентов. На снимке выбираются равномерно расположенные зоны, в которых и выполняется съёмка опорных и контрольных точек. Для привязки снимка достаточно 6 точек, остальные могут быть использованы для контроля точности построения цифровой модели.

Для повышения точности построения ЦММ используется дифференцированный подход для плоской, волнистой, горной и застроенной территорий. Цифровые модели могут создаваться одновременно для нескольких областей интереса, отдельные ЦММ могут быть объединены.

Профиль цифровой модели позволяет оператору находить и устранять ошибки.

Широкий набор фильтров даёт возможность подобрать наиболее эффективную стратегию фильтрации для конкретного типа рельефа местности, а также для разделения в различные слои точек, находящихся на земле, растительности и строениях.

Фильтрация точек: светло-зелёный цвет — земля, синий — здания, темно-зелёный — растительность

После построения цифровой модели местности и её фильтрации выполняется контроль качества результатов.

Препятствие X Y H H изм. d
Здание КЖ, т. 1 4815513,819 578658,971 261,7 260,8 -0,9
Здание КЖ, т. 2 4815506,868 578661,579 261,5 260,0 -1,5
Полоса деревьев, т. 1 4814966,747 578558,140 293,8 292,9 -1,1
Полоса деревьев, т. 2 4815103,561 578282,446 363,8 362,4 -0,6
Полоса деревьев, т. 3 4815432,215 578244,696 359,0 357,5 -2,5
Дом с синей крышей 4816044,512 578530,995 341,1 340,6 -0,5
Дом с коричневой крышей 4816076,241 578635,773 350,2 350,1 -0,1
Дом, т. 1 4815547,570 578664,957 261,9 261,5 -0,4
Дом, т. 2 4815540,925 578674,358 261,9 260,5 -1,4
Новое здание 1 (конёк) 4814947,318 575781,364 219,7 218,4 -0,7
Новое здание 2 (конёк) 4814934,152 575793,748 218,1 215,8 -2,3
Здание, т. 1 4814898,595 575713,551 203,7 204,9 +1,2
Здание, т. 2 4814909,422 575712,558 203,9 201,3 -2,6
Деревья 4814624,560 575345,288 238,5 235,7 -2,8
Дом (конёк) 4814994,298 575737,930 219,4 218,8 -0,6
Дом (конёк) 4815001,983 575775,319 225,6 222,7 -2,9

 

 

См также

Проекты НИЦ «Геодинамика» по созданию цифровых моделей рельефа (ЦМР) с использованием космических снимков высокого разрешения