Методы получения и обработки пространственной информации

Введение

Данные для геоинформационных систем могут быть получены в результате геодезической съемки, путем снятия информации с существующих карт, в результате дистанционного зондирования земной поверхности и из существующих цифровых источников.

Геодезическая съемка

Геодезическая съемка - это комплексный и последовательный процесс измерений углов и расстояний на местности с дальнейшей их цифровой обработкой с целью получения детального плана или карты определенной территории [1]. Исходя из конкретного запроса заказчика, необходимо отобразить на плане в заданном масштабе границы измеряемого участка и все объекты, расположенные на его поверхности. Также отображаются по результатам геодезической съемки коммуникации и сооружения, находящиеся под землей.

В ходе выполнения измерений и их обработки складывается достоверная информация об участке: характер рельефа и расположение высот, наличие и свойства растительности, дорог, водных объектов, расположений зданий и сооружений, подземных коммуникаций.

С помощью высокоточных сведений можно провести дальнейшую грамотную работу по проектированию объектов на территории, в том числе свести к минимуму неблагоприятные факторы и риски.

Основная задача геодезических работ на местности - получение координат определенных точек объектов. Для ее решения в процессе съемки выполняется: выбор метода измерений (полярных или прямоугольных координат), пересчет из условной системы координат в геодезическую, составление плана по полученным координатам с учетом заданного масштаба.

Для получения максимального и достоверного объема сведений в процессе геодезической съемки выделяются следующие этапы:

Подготовительный - сбор информации об объекте и изучение его особенностей. Изначально необходимо отталкиваться от технического задания и исходной документации, которые предоставляются заказчиком. После чего делается анализ собранных данных и составляется предварительный план работ. На этом же этапе выдается и разрешение на проведение геодезических изысканий.

Полевой - измерения непосредственно на местности. Выполняя рекогносцировку объекта и действуя по заранее намеченному плану, сроки процесса измерений значительно сокращаются. Построение геодезической сети и съемка ситуации сопровождаются ведением абриса. Кроме того, порядок действий четко регламентирован нормативными документами и строго соблюдается. Обязательно осуществляется привязка к пунктам геодезической сети. Именно в полевых условиях выполняют предварительную обработку измерений на предмет поиска грубых ошибок и проверки соответствия других параметров съемки техническому заданию.

Камеральный - обработка всех полученных с полевого этапа материалов. После их анализа и проверки точности составляется план измеренного участка в условных знаках и определенном масштабе. Все документы формируются в общий технический отчет и передаются заказчику. По необходимости выполняются процедуры согласования или экспертизы полученных сведений с контролирующими органами.

По способу использования различных инструментов для измерений выделяют: наземные съемки, аэрофотосъемки (выполняются с самолетов), комбинированные съемки (наземная + аэрофотосъемка), космические съемки (выполняются с помощью спутников) [2 - 6].

Наземные съемки также подразделяются в зависимости от цели итогового результата и сферы их применения на: топографические, фасадные, исполнительные (контрольные), разбивочные, поэтажные, вертикальные, специальные виды съемок.

Такие съемки заказываются для проектов строительства и благоустройства, кадастра и землеустройства, решения юридических споров и многих других вопросов.

На выбор конкретных приборов влияют такие факторы: вид, цель и точность съемки, объем и сроки выполнения работ.

Для измерения углов в ряде случаев до сих пор продолжают использовать обычные оптические теодолиты. В стандартный комплект оборудования также входят - нивелир, рулетка, штатив, вехи с отражателями. Обработка измерений при этом происходит вручную по формулам на инженерных калькуляторах.

Современные технологии реализованы в специализированных инструментах: тахеометрах, цифровых нивелирах, GPS-приемниках. Они позволяют повысить производительность процесса съемки и облегчить дальнейшие вычисления. Проводимые полевые изменения записываются в память прибора, которые потом удобно переносятся в программу обработки.

Высокочувствительные трассоискатели с локатором и цифровой подачей сигналов применяются для съемки подземных коммуникаций и инженерных сетей. Электронные инструменты по своим характеристикам предпочтительнее использовать для работы, однако нужно рассматривать еще и их целесообразность в конкретных условиях.

В геодезии проводят 2 вида измерений [7 - 10]:

• прямые - получаются непосредственным измерением - длины линий, расстояния,
• косвенные - определяются вычислениями по формулам, относительно исходных прямых измерений.

В зависимости от применения определенных геодезических инструментов обработку измерений, полученных в ходе полевых работ, можно выполнить двумя способами:

С помощью программ общего применения. Например, Microsoft Excel (электронные таблицы). В ней содержится набор различных формул, и ей оптимально пользоваться при простых вычисления и небольшом объеме данных.

С помощью специализированных программ. К этому типу программ относят специально разработанное ПО для обработки, входящее в комплект с тахеометром или GPS-приемником (Topcon Tools, Leica Geo Office и другие).

Разрабатываются и стандартные специализированные программы для всех форматов и инструментов. Наиболее популярен и универсален программный комплекс "КРЕДО", имеющий дополнительные тематические приложения для обработки данных разных видов съемок - кредо топоплан, межевой план, кадастр, генплан, линейные изыскания и прочие. Широко применяется и другая специализированная программа обработки полевых геодезических измерений - GEOGRAF, но в ней есть ограничение по количеству пикетов. Gamit, Bernese, Gipsy-oasis - программы, признанные лучшими среди профессионалов.

Помимо вычислений разработаны программы и для создания чертежей карт и планов. Геодезисты работают в AutoCAD, MapInfo, КРЕДО и других.

По завершению съемочных и камеральных работ оформляется технический отчет. Он состоит из ведомостей измерений и вычислений, каталога координат, а также плана местности. На плане в условных знаках подробно отображаются все характеристики и особенности ситуации (рельефа, состояния дорог, положения различных объектов, твердые и нетвердые точки). План создается в графическом и электронном форматах с учетом заданной точности по техническому заданию заказчика.

К отчету прикладываются и дополнительные документы - абрисы, полевые журналы, схемы привязки, чертежи. Для отдельных проектов требуется обязательное согласование полученных съемочных материалов и плана с органами власти, организациями по эксплуатации объектов или смежными владельцами земельных участков по их границам. В дальнейшем план служит основой для любых действий, например, для: постановки земельного участка на кадастровый учет, строительства или реконструкции объекта на измеренной территории, проведения работ на участке по благоустройству и ландшафтному дизайну, разработки рекомендаций по освоению территории или проектов по рекультивации земель.

Важными характеристиками для процесса съемки являются:

Масштаб - 1:200, 1:500, 1:1000, 1:5000, 1:10000 и другие. По нему ориентируются, нанося изображение на план. Реальный размер объектов и линий пересчитывается согласно указанному масштабу.

Цель съемки, и какой результат ожидается в итоге.

Используемые системы координат и высот.

В мире насчитывается около 100 разных систем координат, которые относят к условным. На территории России действует Балтийская система высот.

Провести любую геодезическую съемку возможно при одновременном сочетании пяти составляющих: конкретный объект - что будет измеряться, специалист (персонал) - кто будет измерять, средства (инструменты) - чем будут выполняться измерения, методики - как будут происходить измерения, внешние условия - городская среда, открытая местность и т.п.